欖仁葉對魚菜共生型循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中水質(zhì)及魚生長情況的影響

張文良，楊迎春，朱子慧，毛宇光，卞鵬飛

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230000）

魚菜共生系統(tǒng)作為一種新型的循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)，通過采取了一種以協(xié)同共生為目的的生態(tài)設(shè)計方式，巧妙地融合了水產(chǎn)養(yǎng)殖與無土栽培這兩種原本完全不同的農(nóng)業(yè)工程技術(shù)[1～2].在國內(nèi)傳統(tǒng)的養(yǎng)殖系統(tǒng)中，投入的飼料以及魚產(chǎn)生的糞便都含有豐富的含氮有機(jī)物，微生物會將這些含氮有機(jī)物分解，使水體中的氨氮增加，氨氮則會污染水質(zhì)毒害魚類.而通過將水產(chǎn)養(yǎng)殖的水輸送到無土栽培系統(tǒng)，由硝化菌將氨氮氧化成亞硝酸鹽并進(jìn)一步氧化成硝酸鹽[3]，而植物能直接吸收硝酸鹽作為營養(yǎng)物質(zhì).魚菜共生是一種有效解決農(nóng)業(yè)生態(tài)危機(jī)的方法，在西方國家已經(jīng)得到大力的普及和推廣[4～7].

欖仁樹又名大葉欖仁樹（學(xué)名Terminalia），君子科訶子屬植物，別稱欖仁、山枇杷樹、欖仁樹.原產(chǎn)地海南島、臺灣、等熱帶亞洲地區(qū)為半落葉性喬木，通常高10-25米，老樹根部形成板根；葉大,倒卵形,全緣,雌雄同株,花為腋生穗狀花序,雄花居頂,雌花在下,核果扁柜圓形，兩面均具有龍骨狀突起，模樣有如橄欖子一般，“欖仁樹”之名由此而來[8～10].因為其較強(qiáng)的耐鹽能力，抗旱能力和抗風(fēng)能力，通常欖仁葉也被用于作為行道樹種植于濱海地區(qū)[11].欖仁葉中含有葉黃素，堇菜黃素，玉米黃質(zhì)等色素還含有單寧酸，葉酸等酸性物質(zhì)[12].因其含有大量酸性物質(zhì)民間常利用來調(diào)節(jié)水族箱的水質(zhì)或模擬自然狀態(tài)下的水質(zhì)條件.本實驗主要目的是為了探究欖仁葉對水質(zhì)的具體影響及驗證其是否具有一定程度的降酸作用以及對魚類的存活率有何影響.

1 材料與方法

1.1 試驗裝置

試驗裝置如圖1所示，為一0.1L的白色泡沫箱(64cm×45cm×35cm),每個泡沫箱上擱置一更小的泡沫箱(26.5cm×20cm×10cm)用于放置菜苗,菜苗根裹海綿置于箱中同時箱內(nèi)填滿陶粒（呈中性對實驗無影響）用于固定菜苗，箱內(nèi)設(shè)有虹吸管，每小箱中分別培植6株生菜.

圖1 試驗裝置圖

1.2 試驗材料

實驗用魚為鯽魚苗，選自同一批魚苗，體重體長大致相同,生長狀況良好，實驗用魚由安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)動科院提供.實驗所用蔬菜為紅葉生菜，選擇初重初高大致一致生長狀況大致相同的樣品作為實驗用蔬菜，蔬菜由安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)種植園提供.實驗用欖仁葉為自然風(fēng)干，采購自廣東湛江.

1.3 實驗方法

1.3.1 實驗預(yù)處理

正式實驗前，實驗用的水要事先經(jīng)過消毒除氯處理在太陽下暴曬18至24小時即可，每個泡沫箱裝0.1升水，蔬菜和魚在實驗室內(nèi)先暫養(yǎng)一周使其先適應(yīng)周圍的環(huán)境，同時記錄體重體長等初始生長情況.欖仁葉先用清水洗去表面浮灰，待自然風(fēng)干后按1g 2g 4g 6g的質(zhì)量分別置于尼龍網(wǎng)袋中.

1.3.2 正式實驗

整個系統(tǒng)采用循環(huán)水養(yǎng)殖的方式運作，采用間歇方式運行，每天運行5次，每次循環(huán)時長4小時，之間間隔1小時，使用水泵進(jìn)行循環(huán).每天定時補(bǔ)水，除日常蒸發(fā)和取樣導(dǎo)致的流失外，其他時間不再補(bǔ)水.共設(shè)4個處理組（A1～A4）和1個對照組CK.A1～A4分別放入1g,2g,4g,6g的欖仁葉碎葉，欖仁葉均置于尼龍網(wǎng)兜中防止其漂浮，以（CK1）作為對照組不做任何處理.每組設(shè)10條鯽魚苗每天飽食投喂1次.整個實驗持續(xù)3周.

1.4 樣品收集和水質(zhì)指標(biāo)測定

通過吸管選取水箱中部的水體,經(jīng)濾膜過濾后立即進(jìn)行測定，主要測定的參數(shù)包括氨氮、pH值以及魚苗的生長情況.pH值每兩天測定一次，氨氮每隔兩天測一次.氨氮采用納氏試劑分光光度法測定,pH值由pH計測定.

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析采用Excel軟件進(jìn)行，分析氨氮、pH值含量變化.

2 試驗結(jié)果

圖2 pH值隨時間的變化

圖3 氨氮含量隨時間的變化

圖4 鯽魚苗的存活率

2.1 pH值的變化情況

從圖2中可以看出初始pH值差異很小除對照組外總體趨勢為“下降-上升-下降-平穩(wěn)”，在前5天內(nèi)，加入欖仁葉的實驗組pH值均呈下降趨勢，其中A4組下降幅度最大，A4組大約在第5天達(dá)到最低pH值（6.67），之后pH值開始回升，A1至A3組繼續(xù)呈下降趨勢直至第7天開始出現(xiàn)回升趨勢，大約在第11～13天，A1～A4達(dá)到峰值，之后又呈現(xiàn)出小幅度下降趨勢，大約在15～17天達(dá)到最小值，其中A3組pH值下降至最低值（7.16），第17天之后各組pH值呈現(xiàn)趨于穩(wěn)定的狀態(tài).

2.2 氨氮的變化情況

從圖3中可以看出氨氮濃度總體上的趨勢為“上升-下降-平穩(wěn)”，在前4～7天有微弱上升趨勢，其中A1上升至最大值（1.6mg/L）后整體開始快速下降直至第16天趨于穩(wěn)定，對照組從7天開始下降直至第19天下降至最低值（0.6mg/L）后趨于穩(wěn)定，其余三組皆從第7天開始先上升再下降約第16天后趨于穩(wěn)定.

2.3 鯽魚苗的存活率

從圖4中可以看出在第21天A3組的存活率最高為100%，而A1組的存活的魚苗為6條存活率為60%，對照組僅存活4條鯽魚苗存活率為40%.

3 分析與討論

3.1 欖仁葉對pH值的影響

由于欖仁葉中含有豐富的單寧酸，葉酸且這兩種酸都能溶于水尤其呈堿性水[13～14]，這使得實驗初期，pH值有所下降且下降幅度與欖仁葉用量成正比.同時，由于初期系統(tǒng)中硝化環(huán)境尚未完全建立，所以魚苗糞便增多以及未被食用的飼料，這兩種含氮有機(jī)物在微生物的作用下以及魚自身的代謝作用下會產(chǎn)生大量的氨氮，氨氮通常以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）的形式存在于水中[2].游離氨（NH3）會與水中的氫離子產(chǎn)生中和反應(yīng)，從而使得實驗中期水體中的pH值呈現(xiàn)上升趨勢.而隨著欖仁葉的腐敗作用葉片中的單寧酸，葉酸不僅會進(jìn)一步得到釋放，同時也會產(chǎn)生大量的腐殖酸，并且由于循環(huán)水系統(tǒng)趨于平衡，硝化細(xì)菌得到大量繁殖，而硝化細(xì)菌的硝化作用會將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，兩種物質(zhì)在水中皆呈中性，從而使得氨氮濃度大幅下降并趨于穩(wěn)定，同時也使得水體中的pH值又呈現(xiàn)出一定幅度的下降趨勢，從實驗中可以反映出，欖仁葉具有一定的降酸作用，且0.1升水體中降酸效果最好的欖仁葉用量為6g.

3.2 欖仁葉對氨氮的影響

氨氮是環(huán)境水體污染的一項重要指標(biāo)，其氧化過程會造成水體中溶解氧濃度降低，不僅會使水體變得渾濁黑臭使水質(zhì)下降，也會對水生動植物的生存造成影響[15～16].隨著水體中氨氮濃度的升高，水體的富營養(yǎng)化也會加劇，進(jìn)而會更嚴(yán)重后果.在實驗初期，由于硝化系統(tǒng)尚未完全建立，隨著魚苗產(chǎn)生的排泄物增多再加上未被完全食用的飼料，這兩種含氮有機(jī)物在微生物的分解作用下會產(chǎn)生大量的氨氮，使得實驗初期氨氮含量呈現(xiàn)出上升趨勢[17].從第4～7天開始，隨著硝化細(xì)菌數(shù)量的增加,硝化效率不斷提高,因此氨氮質(zhì)量濃度隨之下降，而在本實驗中各實驗組與對照組結(jié)果相似無明顯變化，說明欖仁葉對氨氮濃度的變化無直接影響，其變化的主要原因與硝化細(xì)菌的數(shù)量和活性有關(guān).

3.3 欖仁葉對鯽魚苗生長的影響

由鯽魚苗第21天的存活率可以看出，欖仁葉對于鯽魚苗的生長起到了促進(jìn)作用，其主要原因在于魚苗最適宜的pH值是約為7.5～8.0，呈弱堿性.水的pH值過高且時間超過24小時，會使魚鰓組織因受腐蝕而患爛鰓??；如pH值過低，會降低魚苗血液的載氧能力，因此造成缺氧、甚至出現(xiàn)浮頭病[18].從圖4中可以看出，對與本實驗當(dāng)欖仁葉的用量為4g時對鯽魚苗的生長狀態(tài)最好.

4 結(jié)論

對于該循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng),其結(jié)果證明,在水體環(huán)境中加入一定質(zhì)量的欖仁葉能夠在一定時間范圍內(nèi)降低水體的pH值.且通過對欖仁葉以及水體體積的事宜配比,能夠營造出一個有利于鯽魚苗的生活環(huán)境對維持鯽魚苗的生長起到了促進(jìn)作用.研究結(jié)果顯示,當(dāng)欖仁葉與水體體積的配比為40g/L時,該系統(tǒng)降酸過程較為穩(wěn)定且對水體的凈化作用效果最好且魚苗的存活率最高.