梨形環(huán)棱螺與伊樂藻組合的凈水效果研究

馬本賀　王海華　金武　黃濱　李燕華　李左宏　王夢(mèng)杰　李彩剛

摘要：為探索梨形環(huán)棱螺與伊樂藻組合對(duì)池塘養(yǎng)殖尾水的凈化效果，設(shè)計(jì)了梨形環(huán)棱螺不同密度與伊樂藻組合對(duì)水體濁度、氨氮、亞硝酸鹽、磷酸鹽和pH的影響研究。結(jié)果顯示，梨形環(huán)棱螺與伊樂藻組合能在短時(shí)間內(nèi)顯著降低水體濁度，提高水體透明度，并對(duì)氨氮、亞硝酸鹽和磷酸鹽等有一定調(diào)節(jié)作用，此結(jié)果可為池塘養(yǎng)殖水體凈化調(diào)控提供參考。

關(guān)鍵詞：梨形環(huán)棱螺;伊樂藻;池塘尾水;凈化

中圖分類號(hào)：[S949]? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

池塘養(yǎng)殖是我國(guó)淡水養(yǎng)殖的主要模式，高密度、集約化養(yǎng)殖池塘水體含有大量的殘餌糞便，養(yǎng)殖尾水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素和藻類、碎屑等有機(jī)物較多，易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。為推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2021年發(fā)布了《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于實(shí)施水產(chǎn)綠色健康養(yǎng)殖技術(shù)推廣“五大行動(dòng)”的通知》，將養(yǎng)殖尾水治理作為重點(diǎn)行動(dòng)之一。

梨形環(huán)棱螺為中國(guó)特有種，是腹足綱的一種淡水螺類，群棲于河流湖泊、池塘或水田中，其抗寒、耐旱，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。梨形環(huán)棱螺主要以有機(jī)碎屑和藻類為食，對(duì)養(yǎng)殖水體具有一定的凈化效果[1]。伊樂藻屬多年生沉水草本植物，其營(yíng)養(yǎng)豐富，是河蟹、小龍蝦等動(dòng)物的優(yōu)良天然餌料。伊樂藻耐寒能力較強(qiáng)，在5℃以上就可生長(zhǎng)，其生長(zhǎng)過程中吸收氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，可防止藻類大面積爆發(fā)。已有研究顯示單一投放環(huán)棱螺進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控，可使水體中的葉綠素和藻類數(shù)量下降，但對(duì)氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素去除效果有限[2]。苑博等[3]發(fā)現(xiàn)沉水植物與銅銹環(huán)棱螺組合在對(duì)水體總氮、總磷、氨氮等的去除和對(duì)藻類的抑制效果等方面優(yōu)于沉水植物和銅銹環(huán)棱螺。目前梨形環(huán)棱螺和沉水植物組合對(duì)養(yǎng)殖尾水凈化作用的研究報(bào)道較為匱乏，本研究以梨形環(huán)棱螺和伊樂藻為試驗(yàn)對(duì)象，探究了不同密度梨形環(huán)棱螺搭配伊樂藻對(duì)養(yǎng)殖尾水水質(zhì)的改善效果，旨在為養(yǎng)殖尾水和富營(yíng)養(yǎng)化水體的生物凈化調(diào)控提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用水和梨形環(huán)棱螺取自江西省水產(chǎn)科學(xué)研究所養(yǎng)殖池塘，選擇規(guī)格相似、外形完整、活力良好的個(gè)體，用軟毛刷輕輕除去表面附著物，放入曝氣后的自來水中暫養(yǎng)3 d，暫養(yǎng)期間不投喂，每天用流水緩慢沖去泥沙和糞便。試驗(yàn)用水為距水面50 cm左右深度的泥鰍池塘水，使用浮游生物網(wǎng)過濾后加入玻璃缸中（50 cm×30 cm×40 cm），每個(gè)玻璃缸中加入50 L水體。伊樂藻購(gòu)自新余市某養(yǎng)殖基地，選擇長(zhǎng)勢(shì)良好的種株，輕緩洗去附著物，將其切成15～20 cm長(zhǎng)的小段，每5～10段為1束。

1.2? 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)分為5個(gè)梨形環(huán)棱螺密度組（螺與水體的重量體積比）和1個(gè)對(duì)照組，分別為B組（2 g/L）、C組（4 g/L）、D組（6 g/L）、E組（8 g/L）、F組（10 g/L）和A組（0 g/L），每個(gè)處理組3個(gè)重復(fù)共18個(gè)玻璃缸，每個(gè)玻璃缸分別隨機(jī)放入伊樂藻150 g，固定在玻璃缸底部花盆中。試驗(yàn)期間使用空調(diào)和加熱棒控制水溫在（18±1.5）℃，自然光照射。每天觀察各組梨形環(huán)棱螺和伊樂藻的生長(zhǎng)情況，發(fā)現(xiàn)死亡個(gè)體及時(shí)撈出，每天用飲用純凈水補(bǔ)充一次因蒸發(fā)而損失的水量。試驗(yàn)周期為10 d，每天15：00取水面下10 cm處的水體100 mL用于測(cè)量水質(zhì)指標(biāo)，使用奧克丹多參數(shù)水質(zhì)分析儀（X-Ⅱ）測(cè)定水體濁度、氨氮、亞硝酸鹽、磷酸鹽和pH，每次數(shù)據(jù)取3個(gè)重復(fù)的平均值。

2? 結(jié)果

2.1? 濁度的變化情況

水中含有的無機(jī)物微粒和浮游生物等懸浮物，使得水體變得渾濁而呈現(xiàn)出一定的濁度，通常水體中懸浮物越多，濁度越高，透明度也就越低。試驗(yàn)過程中各組的濁度變化趨勢(shì)如圖1所示，試驗(yàn)開始時(shí)的濁度為50 NTU，各組的濁度值在第1天均急劇下降。B組的濁度隨著時(shí)間的推移而持續(xù)下降，降低到8 NTU左右逐漸趨于穩(wěn)定，A組的趨勢(shì)與B組相似，最后維持在18 NTU左右。C組的濁度在第4天時(shí)達(dá)到最低水平，然后上升并趨于7 NTU左右的穩(wěn)定狀態(tài);D組在第3天達(dá)到3 NTU的最低水平，在第4天開始上升，最終維持在11 NTU左右。E組和F組濁度均在在第2天達(dá)到最低水平，其后分別維持在9 NTU和13 NTU附近。隨著梨形環(huán)棱螺密度的增加，各處理組出現(xiàn)最低水平的時(shí)間逐漸提前，處理組濁度的穩(wěn)定值均低于對(duì)照組，說明各梨形環(huán)棱螺能有效降低水體濁度，提高水體透明度。

2.2? 氨氮的變化情況

氨氮的變化趨勢(shì)如圖2所示，試驗(yàn)開始時(shí)的氨氮濃度為0.19 mg/L，A組的氨氮呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在試驗(yàn)第3天達(dá)到最高值，此后開始逐漸下降，最終維持的0.05 mg/L的濃度。B組氨氮的變化與A組相似，最終濃度為0.29 mg/L，略高于初始濃度。C組表現(xiàn)為先上升，氨氮濃度達(dá)到0.85 mg/L后逐漸趨于平穩(wěn)。D、E、F組均表現(xiàn)為持續(xù)上升的趨勢(shì)，且氨氮濃度隨著梨形環(huán)棱螺的密度增大而升高，表明此時(shí)梨形環(huán)棱螺的代謝超出了伊樂藻的調(diào)控能力。

2.3? 亞硝酸鹽的變化情況

各試驗(yàn)組亞硝酸鹽濃度的變化趨勢(shì)基本保持一致，均有不同程度的升高。梨形環(huán)棱螺處理組在前3 天明顯升高，第4～7天波動(dòng)范圍較小，第8天后又開始逐漸上升;對(duì)照組在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)均保持上升趨勢(shì)。從圖3可以看出亞硝酸鹽濃度與梨形環(huán)棱螺密度基本呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，各組的亞硝酸鹽初始濃度為0.015 mg/L，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)梨形環(huán)棱螺各組亞硝酸鹽濃度在0.10～ 0.24 mg/L，對(duì)照組達(dá)到最高濃度0.62 mg/L。

2.4? 磷酸鹽的變化情況

磷酸鹽的初始濃度為2.89 mg/L，各試驗(yàn)組濃度在前4天逐漸升高，梨形環(huán)棱螺組的磷酸鹽濃度在第5～7天有不同程度的下降，第8天后各試驗(yàn)組小范圍波動(dòng)。與各處理組不同，對(duì)照組的磷酸鹽濃度在第4天后沒有下降，其磷酸鹽濃度在第5天以后持續(xù)高于梨形環(huán)棱螺組。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)E組和F組的磷酸鹽濃度低于初始濃度，其他各組均高于初始濃度，且對(duì)照組濃度最高。

2.5? pH的變化情況

試驗(yàn)初始pH為8.25，各試驗(yàn)組pH隨著時(shí)間的推移呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，pH在第4～5天達(dá)到最低值，然后開始不同程度的緩慢上升，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)各組的pH均低于初始值。

3? 討論

引入螺類等軟體動(dòng)物種群抑制水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程，促進(jìn)水體生態(tài)修復(fù)是在富營(yíng)養(yǎng)化水體生態(tài)治理中的常見措施之一[2]。梨形環(huán)棱螺通過攝食水中的浮游藻類和有機(jī)碎屑，減少水體懸浮物的數(shù)量，還可以分泌黏液包裹顆粒懸浮物形成絮凝團(tuán)，加速水體懸浮物的沉降[4]，試驗(yàn)結(jié)果表明梨形環(huán)棱螺可以在短時(shí)間內(nèi)顯著降低水體濁度，提高水體透明度。

另一方面，梨形環(huán)棱螺通過新陳代謝活動(dòng)向水體中釋放了氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素，試驗(yàn)中有螺組氨氮含量持續(xù)升高，對(duì)照組呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，說明這一時(shí)期內(nèi)梨形環(huán)棱螺釋放的氮超過了伊樂藻吸收能力的上限。過高的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度會(huì)抑制環(huán)棱螺的代謝強(qiáng)度，陳靜等[5]監(jiān)測(cè)了60 d中梨形環(huán)棱螺對(duì)水體環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)水體中氨氮含量在前10天持續(xù)升高，試驗(yàn)后期逐步下降。有螺組亞硝酸鹽含量緩慢上升且濃度明顯低于對(duì)照組，是因?yàn)榄h(huán)棱螺自身代謝基本不釋放亞硝酸鹽[4]，同時(shí)對(duì)照組伊樂藻通過光合作用提高了水中溶解氧含量，促進(jìn)了水中氨氮發(fā)生亞硝化作用生成亞硝酸鹽，而環(huán)棱螺呼吸耗氧造成水體溶氧水平較低，抑制了氨氮的亞硝化作用。養(yǎng)殖池塘水體中過多的藻類和懸浮顆粒以及植物表面附著的懸浮物質(zhì)對(duì)光線的遮擋是限制沉水植物光合作用和生長(zhǎng)的主要因素[6]。試驗(yàn)中梨形環(huán)棱螺在提高水體透明度的同時(shí)，還可以刮食伊樂藻表面附著的懸浮物質(zhì)，促進(jìn)了伊樂藻的光合作用和生長(zhǎng)，間接加快了伊樂藻對(duì)磷酸鹽的吸收。

本試驗(yàn)探索了短期內(nèi)梨形環(huán)棱螺和伊樂藻組合對(duì)水體的凈化效果，表明在池塘養(yǎng)殖尾水治理中引入梨形環(huán)棱螺和伊樂藻組合可在短時(shí)間內(nèi)顯著提高水體透明度，對(duì)氨氮、亞硝酸鹽和磷酸鹽有一定的調(diào)節(jié)作用。在實(shí)際生態(tài)治理中，需要根據(jù)池塘養(yǎng)殖尾水的水體情況進(jìn)一步優(yōu)化梨形環(huán)棱螺密度和沉水植物的種類。

參考文獻(xiàn)

[1]段曉姣，謝從新，呂元蛟，等. 梨形環(huán)棱螺的食性及其在生態(tài)溝渠中的凈水作用[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化，2013，40（2）：17-21.

[2]顧靜，王紹祥，朱宜平，等. 銅銹環(huán)棱螺對(duì)原水中藻類及營(yíng)養(yǎng)鹽的影響[J]. 凈水技術(shù)，2012，31（5）：1-5.

[3]苑博. 兩種沉水植物與銅銹環(huán)棱螺及其組合對(duì)水體凈化的效果[D]. 河北大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文，2020，66-69.

[4]周露洪，谷孝鴻，曾慶飛，等. 利用環(huán)棱螺調(diào)控池塘水質(zhì)的實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)研究[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2012，31（11）：29661-2975.

[5]陳靜，宋光同，汪翔，等. 不同密度銅銹環(huán)棱螺和梨形環(huán)棱螺對(duì)水體環(huán)境的影響效果[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，（，23）：11708-11709.

[6]羅叢強(qiáng)，蔣東利，雷澄，等. 富營(yíng)養(yǎng)化水體中銅銹環(huán)棱螺促進(jìn)枯草生長(zhǎng)和水質(zhì)改善研究[J]. 環(huán)境生態(tài)學(xué)，2020，2（6）：27-33.

作者簡(jiǎn)介：馬本賀（1990-），男，助理研究員，E-mail：mabenhe@126.com。

基金項(xiàng)目：江西省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（JXARS-10）。

*通信作者：王海華（1971-），男，研究員，E-mail：haihuawang998@sina.com.cn。