大薸與滿江紅對網(wǎng)箱養(yǎng)殖長吻鮠氮磷排放的影響

王奇杰，李 猛，馬旭洲*，王　武，高建 忠，李星星（上海海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)部淡水水產(chǎn)種質(zhì)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海006；上海市水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，上?！?06；上海高校知識服務(wù)平臺上海海洋大學(xué)水產(chǎn)動物遺傳育種中心，上?！?06；宜昌英武長江生態(tài)漁業(yè)有限公司，宜昌000；遵義市水產(chǎn)站，遵義6000）

大薸與滿江紅對網(wǎng)箱養(yǎng)殖長吻鮠氮磷排放的影響

王奇杰1，2，3，李 猛4，馬旭洲1，2，3*，王武1，2，3，高建 忠1，2，3，李星星5
（1上海海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)部淡水水產(chǎn)種質(zhì)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海201306；2上海市水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，上海201306；3上海高校知識服務(wù)平臺上海海洋大學(xué)水產(chǎn)動物遺傳育種中心，上海201306；4宜昌英武長江生態(tài)漁業(yè)有限公司，宜昌443000；5遵義市水產(chǎn)站，遵義563000）

為緩解網(wǎng)箱養(yǎng)魚對承載水體造成的污染，以漂浮植物大薸（Pistiastratiotes L.）和滿江紅［Azolla imbircata（Roxb.）Nakai］為研究對象，設(shè)置滿江紅、大薸及混養(yǎng)三組生態(tài)網(wǎng)箱以及傳統(tǒng)網(wǎng)箱，探究種植水生植物對網(wǎng)箱養(yǎng)殖長吻鮠氮磷排放的影響。結(jié)果表明：三組生態(tài)網(wǎng)箱（滿江紅、大薸、混養(yǎng)）和傳統(tǒng)網(wǎng)箱氮的回收率分別為38.43%、36.20%、36.14%和34.18%，磷的回收率分別為30.09%、29.01%、28.18%和27.00%，三組生態(tài)網(wǎng)箱的氮磷回收率顯著高于傳統(tǒng)網(wǎng)箱，而大薸生態(tài)網(wǎng)箱的氮磷回收率與混養(yǎng)生態(tài)網(wǎng)箱無顯著性差異，滿江紅生態(tài)網(wǎng)箱的氮回收率與大薸及混養(yǎng)生態(tài)網(wǎng)箱均有顯著性差異，但三組生態(tài)網(wǎng)箱間磷的回收率之間無顯著性差異。四組網(wǎng)箱之間的氮磷利用率無顯著性差異。通過比較，滿江紅對氮磷移除效果優(yōu)于大薸和混養(yǎng)，當(dāng)網(wǎng)箱面積與滿江紅種植面積為1∶24.64左右時(shí)，養(yǎng)殖長吻鮠網(wǎng)箱的氮和磷為零排放。

大薸；滿江紅；生態(tài)網(wǎng)箱；氮磷回收率；氮磷利用率

網(wǎng)箱養(yǎng)殖是一種集約化、高產(chǎn)、高效的養(yǎng)殖方式，有起捕容易、飼養(yǎng)周期短、便于推廣等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。但養(yǎng)殖過程中的殘餌、魚類糞便［1］等散失在水體，極易對養(yǎng)殖水體造成一定的污染，隨著近年來網(wǎng)箱養(yǎng)殖規(guī)模和強(qiáng)度的進(jìn)一步增加，其對水體的污染也日益嚴(yán)重［2］。

治理養(yǎng)殖水體污染主要有物理方法、生物方法和生態(tài)方法等［3］，其中水生植物作為治理養(yǎng)殖水體污染的一種手段，具有投資少、耗能低、操作簡單、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前生物方法和生態(tài)方法的常用技術(shù)，在治理養(yǎng)殖水體污染方面受到廣泛關(guān)注［4-7］。水生植物不僅可以直接吸收水體中大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)來滿足自身的生長需求，而且其發(fā)達(dá)的根系可以為根際微生物提供良好的生活環(huán)境，提高了水生植物對水體污染物的吸收、吸附和沉淀效率［8］。通過定期打撈，可以將其吸收的營養(yǎng)物質(zhì)帶出水體，從而達(dá)到凈化養(yǎng)殖水體的目的。水生植物主要包括漂浮植物、浮葉植物、挺水植物和沉水植物［9］，其中漂浮植物因其可以和網(wǎng)箱較好的結(jié)合，打撈操作簡便等優(yōu)勢而得到廣泛的應(yīng)用［10-11］。

滿江紅［Azolla imbircata（Roxb.）Nakai］別名紅萍、紅浮萍、紫薸，隸屬于滿江紅科（Azollaceae）滿江紅屬（Azolla），為小型漂浮植物，生長迅速，具有一定的耐污能力，能有效地去除水體氮磷等營養(yǎng)元素，降低化學(xué)耗氧量，國內(nèi)外對其在水處理方面已經(jīng)開展了大量的研究［12-14］。大薸（Pistiastratiotes L.）隸屬于天南星科（Araceae）大薸屬（Pistia），又名水荷蓮、大萍、水芙蓉，為多年生漂浮性的水生草本植物，其根系發(fā)達(dá)，生長迅速，繁殖能力強(qiáng)，亦廣泛應(yīng)用于水體生態(tài)修復(fù)工程［15-17］。本試驗(yàn)選擇宜昌百歲溪庫灣網(wǎng)箱養(yǎng)魚基地優(yōu)勢植物大薸與滿江紅為研究對象，將大薸與滿江紅種植于養(yǎng)魚網(wǎng)箱內(nèi)，這兩種植物通過吸收水體的氮磷等營養(yǎng)元素來滿足自身生長需要，然后通過定期收獲植物而把網(wǎng)箱養(yǎng)魚區(qū)水體的氮、磷等污染物去除，從而達(dá)到緩解網(wǎng)箱養(yǎng)魚區(qū)水體富營養(yǎng)化的問題。本試驗(yàn)通過比較大薸、滿江紅及兩者混養(yǎng)這三種組合對網(wǎng)箱養(yǎng)魚氮、磷排放的影響，為探求一種零排放的環(huán)保型生態(tài)網(wǎng)箱及大面積推廣網(wǎng)箱植物凈化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)開始于2014年7月10日，結(jié)束于2014年9月8日，共計(jì)60d，在湖北省宜昌市英武長江生態(tài)漁業(yè)有限公司百歲溪庫灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖基地（北緯30°46′，東經(jīng)111°19′）進(jìn)行。用作試驗(yàn)的養(yǎng)魚網(wǎng)箱規(guī)格為5.0 m×4.0 m×3.0 m。試驗(yàn)用魚為基地網(wǎng)箱內(nèi)的長吻鮠（Leiocassis longirostris）幼魚，兩種漂浮植物大薸與滿江紅作為試驗(yàn)植物，大薸和滿江紅投放于養(yǎng)魚網(wǎng)箱表層水面，使其根須懸浮于水中，分散均勻。試驗(yàn)所用的飼料為“新宏”牌長吻鮠配合飼料，由岳陽市新宏飼料有限公司生產(chǎn)，飼料成分見表1。

表1　長吻鮠配合飼料的營養(yǎng)成分Table 1　Compositions of formula feed for Leiocassis longirostris　%

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

三組試驗(yàn)網(wǎng)箱的表層分別種植大薸、滿江紅及滿江紅與大薸混養(yǎng)（滿江紅占50%，大薸占50%），對照網(wǎng)箱為蓋遮陽布的傳統(tǒng)網(wǎng)箱，每組網(wǎng)箱均設(shè)四個(gè)平行，滿江紅和混養(yǎng)網(wǎng)箱四周圍上密網(wǎng)，以防止?jié)M江紅外散。通過魚篩篩選出規(guī)格均勻的長吻鮠幼魚投入網(wǎng)箱，放養(yǎng)密度為60尾/m2。每天早晚（5：00，16：00）投喂“新宏”牌長吻鮠配合飼料，以投餌后10—15 min內(nèi)吃完為準(zhǔn)。試驗(yàn)共進(jìn)行 60d，試驗(yàn)期間，水溫25—30℃，pH 6.5—7.4，溶氧不低于4.2 mg/L。

1.3 采樣及分析方法

試驗(yàn)期間，每周測量一次各組網(wǎng)箱的溶氧，溫度，透明度和pH，試驗(yàn)開始和結(jié)束前24 h停止投喂，從每個(gè)網(wǎng)箱隨機(jī)取40尾魚進(jìn)行稱量，并選取4尾魚進(jìn)行化學(xué)分析，定期打撈生態(tài)網(wǎng)箱內(nèi)的大薸和滿江紅，稱重并取樣分析。運(yùn)用105℃干燥恒重法測定飼料和試驗(yàn)魚中的干物質(zhì)，總氮含量采用凱式定氮法測定，總磷含量采用鉬藍(lán)比色法測定。大薸和滿江紅樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，總氮含量用凱式定氮法測定，總磷含量用釩鉬黃比色法測定。

1.4有關(guān)計(jì)算方法

增重率的計(jì)算公式為：WGR=（Wt-W0）/W0×100%。式中：WGR為增重率；Wt為魚體或植物的終末平均重量；W0為魚體或植物初始平均重量；t為試驗(yàn)周期。

特定生長率的計(jì)算公式為：SGR=（LnWt-LnW0）/t×100%。式中：SGR為特定生長率；Wt為魚體或植物的終末平均重量；W0為魚體或植物初始平均重量；t為試驗(yàn)周期。

氮磷輸入總量的計(jì)算公式為：INP（g）=IA+IB+IC。式中：INP為氮磷輸入總量；IA為飼料的氮磷量；IB為放養(yǎng)魚的氮磷量；IC為放養(yǎng)滿江紅和大薸的氮磷量

氮磷回收總量的計(jì)算公式為：WNP（g）=WA+WB。式中：WNP為氮磷回收總量；WA為收獲魚的氮磷量；WB為收獲滿江紅和大薸的氮磷量。

氮磷利用率的計(jì)算公式為：UNP=（WA-IB）/IA×100%。式中：UNP為氮磷利用率；WA為收獲魚的氮磷量；IB為放養(yǎng)魚的氮磷量；IA為飼料的氮磷量。

氮磷回收率的計(jì)算公式為：RNP=WNP/INP×100%。式中：RNP為氮磷回收率；WNP為氮磷回收總量；INP為氮磷輸入總量。

1.5數(shù)據(jù)分析與處理

試驗(yàn)結(jié)果均用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示（Mean±SD），并用SPSS 20.0軟件對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析。

2　結(jié)果與分析

2.1長吻鮠的生長性能

滿江紅生態(tài)網(wǎng)箱、大薸生態(tài)網(wǎng)箱、混養(yǎng)生態(tài)網(wǎng)箱和傳統(tǒng)網(wǎng)箱長吻鮠的初始均重分別為102.49g/尾、105.31g/尾、102.67g/尾和106.40g/尾，收獲均重分別 217.56g/尾、218.43g/尾、217.32g/尾和218.87g/尾，各組網(wǎng)箱間均無顯著差異（P＞0.05）。三種生態(tài)網(wǎng)箱（滿江紅、大薸、混養(yǎng)）與傳統(tǒng)網(wǎng)箱長吻鮠的特定生長率分別為（1.25±0.08）%、（1.22±0.12）%、（1.25±0.06）%、（1.20±0.18）%，四者之間均無顯著差異（P＞0.05）（表2）。這說明生態(tài)網(wǎng)箱與傳統(tǒng)網(wǎng)箱長吻鮠的生長性能無顯著差異，生態(tài)網(wǎng)箱內(nèi)的長吻鮠并沒有因網(wǎng)箱表面的植物而受到明顯影響。

表　2 飼料使用量、植物、魚的放養(yǎng)和收獲情況Table 2　Summary of feed consumption，plants，fishstocking and harvest

2.2滿江紅和大薸的放養(yǎng)和收獲情況

三組生態(tài)網(wǎng)箱（滿江紅、大薸、混養(yǎng)）和傳統(tǒng)網(wǎng)箱的飼料使用量分別為166.32 kg、165.64 kg、164.32 kg和165.35 kg，四組網(wǎng)箱間無顯著差異（P＞0.05）。三組生態(tài)網(wǎng)箱（滿江紅、大薸、混養(yǎng)）初始投放植物的重量分別為18.15 kg、20.20 kg、21.45 kg，三組生態(tài)網(wǎng)箱間無顯著差異（P＞0.05）。試驗(yàn)期間三組生態(tài)網(wǎng)箱內(nèi)的植物共采收3次，收獲植物的總重量分別為176.78 kg、152.47 kg、115.31 kg。滿江紅生態(tài)網(wǎng)箱及大薸生態(tài)網(wǎng)箱與混養(yǎng)生態(tài)網(wǎng)箱收獲植物總重量均存在顯著差異（P＜0.05）。滿江紅、大薸及混養(yǎng)這三組植物特定生長率分別為3.79%/d、3.37%/d、2.80%/d，滿江紅生態(tài)網(wǎng)箱及大薸生態(tài)網(wǎng)箱與混養(yǎng)網(wǎng)箱在植物特定生長率上均有顯著差異（P＜0.05）（表2）。以上可以說明兩種漂浮植物均可在網(wǎng)箱內(nèi)正常生長，滿江紅的生長速度略快于大薸。

2.3四組網(wǎng)箱氮磷的回收和輸入

由長吻鮠幼魚及配合飼料帶入養(yǎng)殖水體的氮磷量四組網(wǎng)箱間均無顯著差異（P＞0.05）。收獲長吻鮠的氮磷量，四組網(wǎng)箱間無顯著差異（P＞0.05）。三組生態(tài)網(wǎng)箱（滿江紅、大薸、混養(yǎng)）和傳統(tǒng)網(wǎng)箱氮的回收率分別為38.43%、36.20%、36.14%和34.18%，磷的回收率分別為30.09%、29.01%、28.18%和27.00%，三組生態(tài)網(wǎng)箱的氮磷回收率均顯著高于傳統(tǒng)網(wǎng)箱（P＜0.05），大薸生態(tài)網(wǎng)箱與混養(yǎng)生態(tài)網(wǎng)箱的氮磷回收率無顯著性差異（P＞0.05），滿江紅生態(tài)網(wǎng)箱的氮回收率和大薸及混養(yǎng)生態(tài)網(wǎng)箱的氮回收率有顯著性差異（P＜0.05），而三組生態(tài)網(wǎng)箱間的磷回收率無顯著差異（P＞0.05）。四組網(wǎng)箱間的氮磷利用率無顯著性差異（表3、4）。滿江紅、大薸及混養(yǎng)生態(tài)網(wǎng)箱通過種植植物移除養(yǎng)殖水體的氮磷量分別為389.40g、238.68g、201.55g和79.86g、56.28g、44.01g。這說明通過種植滿江紅和大薸有助于減輕網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水體造成的污染問題，滿江紅的效果優(yōu)于大薸，大薸的效果優(yōu)于混養(yǎng)。經(jīng)計(jì)算當(dāng)網(wǎng)箱面積和滿江紅種植面積為1：24.64時(shí)可以達(dá)到網(wǎng)箱養(yǎng)殖的零排放。

表　3 不同組網(wǎng)箱N的投入和回收情況Table 3　The input and recycle of N indifferent cages

表4　不同組網(wǎng)箱　P的投入和回收情況Table 4　The input and recycle of p indifferent cages

3　結(jié)論與討論

吳湘［18］研究結(jié)果表明，無論室內(nèi)還是野外大薸對富營養(yǎng)化水體的磷營養(yǎng)鹽及其他污染物的去除效果均高于矮桿美人蕉和水鱉。滿江紅凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的研究［19］表明滿江紅對養(yǎng)殖水體的營養(yǎng)鹽，尤其銨態(tài)氮和總磷有明顯的去除效果，可以說明大薸和滿江紅凈水能力較強(qiáng)。大薸為多年生浮水草本植物，分布廣泛，主要通過無性繁殖進(jìn)行生殖，繁殖力強(qiáng)，生長迅速［20］，滿江紅為世界性廣泛分布的浮水植物，通過營養(yǎng)體的側(cè)枝斷離無性繁殖進(jìn)行生殖，喜于集群生長，產(chǎn)量高，生長周期短，適應(yīng)能力很強(qiáng)［21］。這兩種水生植物生物量增長較快，通過定期打撈而把養(yǎng)殖水體的氮磷等過多的營養(yǎng)物質(zhì)帶出水體，對治理各種水體污染有很好的效果［22-24］。

余麗凡等［25］研究結(jié)果表明，通過種植水生植物可以對無機(jī)懸浮顆粒物起到吸附沉降的作用，能改善水體的透明度。而本試驗(yàn)中三組生態(tài)網(wǎng)箱水體的透明度只是略高于傳統(tǒng)網(wǎng)箱，并沒有顯著性差異，這可能是由于網(wǎng)箱處于開放性水體中，網(wǎng)箱內(nèi)外的水體在時(shí)刻交換的原因造成的。本試驗(yàn)滿江紅的氮回收率顯著高于大薸，而磷的回收率與大薸無顯著性差異，這可能由于滿江紅本身對氮的富集能力強(qiáng)于大薸對氮的富集能力導(dǎo)致采收的滿江紅轉(zhuǎn)移出水體的氮含量高于大薸，而滿江紅本身對磷的富集能力和大薸對磷的富集能力無明顯差異造成的?；祓B(yǎng)生態(tài)網(wǎng)箱由于兩種植物的相互競爭作用導(dǎo)致混養(yǎng)網(wǎng)箱植物總產(chǎn)量低于大薸及滿江紅生態(tài)網(wǎng)箱，使得混養(yǎng)網(wǎng)箱的氮磷回收率低于大薸和滿江紅。經(jīng)計(jì)算當(dāng)網(wǎng)箱面積和滿江紅種植面積為1∶24.64時(shí)可以達(dá)到網(wǎng)箱養(yǎng)殖的零排放，而李猛等［10］研究表明當(dāng)網(wǎng)箱面積與大薸面積比達(dá)到1∶30時(shí)，可以達(dá)到零排放，這說明網(wǎng)箱種植滿江紅對水體氮磷移除的效果優(yōu)于種植大薸。滿江紅生長的最佳水溫為20—25℃，水溫達(dá)35℃以上時(shí)滿江紅的生長緩慢；滿江紅在pH 3.5—10均可生長，pH 為6.5—7.5生長最佳［21］。

漂浮植物大薸和滿江紅顯示出與網(wǎng)箱良好的結(jié)合性，操作簡便，只需要通過定期打撈即可把水體的氮磷等帶出養(yǎng)殖水體，且充分利用了網(wǎng)箱表層空余水面，可以在一定程度上緩解網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水體造成的污染。長吻鮠為畏光生活于水體中下層的一種魚類［26］，種植漂浮植物有遮擋陽光的作用，與傳統(tǒng)蓋遮陽布相比更加簡便，而且起到了美化養(yǎng)殖環(huán)境的作用。打撈起來的大薸既可作為水生綠肥和青飼料，也可供藥用。由于滿江紅體內(nèi)共生著一種固氮藍(lán)藻，可以將大氣內(nèi)的氣態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨類物質(zhì)［27］，故打撈上的滿江紅可以做綠肥，由于其體內(nèi)粗蛋白、賴氨酸、鈣、磷及粗脂肪含量很高，亦可作為基本配合飼料［28］。網(wǎng)箱種植滿江紅的最佳密度、最適光照及如何防止水草大面積擴(kuò)散而引發(fā)的生態(tài)災(zāi)難還有待研究。

本研究結(jié)果表明，漂浮性水生植物滿江紅和大薸對網(wǎng)箱養(yǎng)殖長吻鮠的生長性能沒有影響，且滿江紅的生長速度較大薸快；種植滿江紅和大薸有助于降低網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水質(zhì)的污染問題，對養(yǎng)殖水體有一定的凈化作用。通過比較滿江紅和大薸對網(wǎng)箱養(yǎng)魚氮磷的移除效果，移除氮磷效果較好的為滿江紅，網(wǎng)箱面積與滿江紅種植面積達(dá)到1∶24.46時(shí)，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)箱養(yǎng)殖長吻鮠氮、磷的零排放。

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（責(zé)任編輯：張睿）

Effects of planting Pistiastratiotes L.and Azolla imbircata（Roxb.）Nakai on emission of nitrogen and phosphorus from Lieocassis longiristris culture in net cage

WANG Qi-jie1，2，3，LI Meng4，MA Xu-zhou1，2，3*，WANG Wu1，2，3，GAO Jian-zhong1，2，3，LI Xing-xing5
（1Key Laboratory of Freshwater Fisherygermplasm Resources，Ministry of Aqriculture，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China；2Shanghai Engineering Research Center of Aquaculture，Shanghai 201306，China；3Shanghai University Knowledgeservice Platform，Shanghai Ocean University Aquatic Animal Breeding Center，Shanghai 201306，China；4Yichang Yingwu Yangtze River Ecological Fishery Co.Ltd，Yichang 443000，China；5Zunyi Fisheries Technical Entensionstation，Zunyi 563000，China）

To reduce the pollution of water by cage culture of fish，taking the floating plant Pistiastratiotes L.and Azolla imbircata（Roxb.）Nakai as the objects of the research to explore the effect of planting aquatic plant on emission of nitrogen and phosphorus from Lieocassis longiristris culture in net cage by installing Azolla imbircata（Roxb.）Nakai，Pistiastratiotes L.，Pistiastratiotes L.-Azolla imbircata（Roxb.）Nakai mixotrophic ecological net cage and traditional cage.The results indicated that the recovery rates of nitrogen of ecological cage with Azolla imbircata（Roxb.）Nakai，Pistiastratiotes L.，mixed culture and traditional cage were 38.43%，36.20%，36.14%and 34.18%，and the recovery rates of phosphorus of ecological cage with Azolla imbircata （Roxb.）Nakai，Pistiastratiotes L.，mixed culture and traditional cage were 30.09%，29.01%，28.78%and 27.00%.For the collection rates of nitrogen and phosphorus，there wasstriking variation between ecological cage and traditional cage but there was not obviousdiffience between ecological cage of Pistiastratiotes L.and Pistiastratiotes L.-Azolla imbircata（Roxb.）Nakai mixotrophic ecological net cage.For the collection rates of nitrogen，ecological cage of Azolla imbircata（Roxb.）Nakai wassuperior to that ecological cage of Pistiastratiotes L.andPistiastratiotes L.-Azolla imbircata（Roxb.）Nakai mixotrophic ecological net cage withsignificantdifferences among them.For the collection rates of phosphorus，there was nostriking variation between three ecologicalgroups.For the utilization of nitrogen and phosphorus，there was not asignificantdifference between the fourgroups of net cage.There was zero emission of nitrogen and phosphorus in cages of culture of Lieocassis longiristris，if the ratio of the area of the cage and the area of culture of Azolla imbircata（Roxb.）Nakai 1∶24.64.

Pistiastratiotes L.；Azolla imbircata（Roxb.）Nakai；ecological cages；Collection rate of nitrogen and phosphorus；Utilization of nitrogen and phosphorus

S967.3

A

1000-3924（2016）04-110-06

2015-08-31

上海市高校知識服務(wù)平臺上海海洋大學(xué)水產(chǎn)動物遺傳育種中心（ZF1206）；歐盟FP7亞歐水產(chǎn)平臺項(xiàng)目（245020）

王奇杰（1988—）男，在讀碩士生，研究方向：凈水漁業(yè)。E-mail：wangqijie1988@163.com

馬旭洲（1965—）男，博士，副教授，研究方向：凈水漁業(yè)。E-mail：xzma@shou.edu.cn