建立“水-草-畜”生態(tài)經(jīng)濟(jì)循環(huán)模式治理富營(yíng)養(yǎng)水體的研究

李崢赫，劉信寶

（1.無(wú)錫狄邦文理學(xué)校，江蘇 無(wú)錫 214125；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，南京 210095）

水是生命之源。我國(guó)淡水資源總量居世界第四，但人均淡水資源量?jī)H為世界平均水平的1/4。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，水體中污染物排放量日益增加，其中尤以氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)污染最為嚴(yán)重，時(shí)常引發(fā)赤潮、水華等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民用水安全[1]。目前，富營(yíng)養(yǎng)水體的治理措施很多，其中水生植物修復(fù)是一項(xiàng)工藝簡(jiǎn)單、成本低、生態(tài)環(huán)保的措施，但必須做好水生植物的后期處理，若處理不當(dāng)，則會(huì)造成二次污染。如何將水生植物資源化是富營(yíng)養(yǎng)水體植物修復(fù)的一個(gè)難題。隨著我國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展，畜禽飼料，尤其是草食動(dòng)物所需的優(yōu)質(zhì)牧草和飼料作物缺口越來(lái)越大，而進(jìn)口紫花苜蓿干草和進(jìn)口燕麥干草的價(jià)格居高不下，導(dǎo)致畜產(chǎn)品價(jià)格上漲，影響居民消費(fèi)。必須為畜禽生產(chǎn)提供足夠的、低成本的飼料資源，保證我國(guó)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展。水生植物可以吸收、利用引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，從而治理富營(yíng)養(yǎng)水體。通過(guò)合理的加工調(diào)制，將水生植物飼料化利用，滿(mǎn)足畜禽生產(chǎn)需要，建立“水-草-畜”生態(tài)經(jīng)濟(jì)循環(huán)模式，有效治理富營(yíng)養(yǎng)水體，彌補(bǔ)畜禽飼料資源缺口，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)治理。

1 富營(yíng)養(yǎng)水體成因

不同地區(qū)水體富營(yíng)養(yǎng)化的成因有一定差異，但絕大多數(shù)由人類(lèi)活動(dòng)引起，人為干擾是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。河流和湖泊等水體接納大量農(nóng)業(yè)源、工業(yè)源和生活源污染物，包括氮、磷、有機(jī)物及無(wú)機(jī)鹽等，最終形成富營(yíng)養(yǎng)水體，引起藻類(lèi)過(guò)度繁殖，導(dǎo)致水質(zhì)變差，產(chǎn)生諸多不良后果。

1.1 農(nóng)業(yè)源

近年來(lái)，我國(guó)城市化進(jìn)程加快，農(nóng)村勞動(dòng)力短缺，種植業(yè)逐漸向規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化的方向轉(zhuǎn)變。為減少人工成本，提高生產(chǎn)效率，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量施用化肥、農(nóng)藥，使大量氮磷在地下水位高和降水多的地區(qū)下滲、流失嚴(yán)重，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。同時(shí)，畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)生大量的糞便、廢水和廢氣，在排放、堆存、處理及運(yùn)輸過(guò)程中，受降雨、滲漏等因素影響，糞便可能進(jìn)入水體中而造成富營(yíng)養(yǎng)化。畜禽養(yǎng)殖污染仍是當(dāng)前需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題，要探索養(yǎng)殖業(yè)和生態(tài)環(huán)境并重發(fā)展的新途徑，盡可能降低畜禽污染系數(shù)，更好地推動(dòng)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。另外，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展較快，大量餌料集中投喂導(dǎo)致餌料剩余，水產(chǎn)動(dòng)物排泄大量糞便，加上水生植被利用不合理，最終引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。

1.2 工業(yè)源

加工制造業(yè)污水排放量較大，尤其是化工原料及化學(xué)制品制造業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)、造紙業(yè)以及紡織業(yè)等。目前仍有不少加工制造企業(yè)廢水處理不到位或未經(jīng)處理就排入水體中，使水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量逐步升高，影響水質(zhì)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。

1.3 生活源

目前，我國(guó)很多地區(qū)生活垃圾分類(lèi)不到位，不少垃圾沒(méi)有及時(shí)處理，露天堆放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，其滲濾液污染地表水和地下水，造成水體污染。此外，部分地區(qū)雨污分流不徹底，尤其在雨季，雨污管道一體，導(dǎo)致污水處理不達(dá)標(biāo)，或者雨污不處理直接排入河道，從而影響水體水質(zhì)。

2 富營(yíng)養(yǎng)水體治理方法

水體富營(yíng)養(yǎng)化的成因復(fù)雜，涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和氣候等因素。因此，富營(yíng)養(yǎng)水體治理是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要做到“預(yù)防為主，防治結(jié)合”[3]?？刂莆廴驹词亲钣行А⒆罱?jīng)濟(jì)的措施，但污染源涉及人為因素和自然因素，防治難度大。目前，常見(jiàn)的富營(yíng)養(yǎng)水體治理方法有3種，即物理法、化學(xué)法和生物法。

2.1 物理法

若水體污染程度較輕、面積較小或相對(duì)封閉，可采用物理法進(jìn)行凈化，如換水、深層曝氣、人工打撈、人工造流、引水以及底泥疏浚等。

2.2 化學(xué)法

若水體中污染物相對(duì)集中、濃度高，可施用化學(xué)試劑，使試劑與污染物發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到去除污染物的目的[4]。但是，因化學(xué)凈化而死亡的藻類(lèi)會(huì)產(chǎn)生二次污染，同時(shí)化學(xué)試劑或反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生或多或少的負(fù)面影響。因此，化學(xué)法常作為一種權(quán)宜方法使用。

2.3 生物法

生物法是指在水體中引入適宜的動(dòng)物、植物或微生物來(lái)調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)成分，達(dá)到凈化水體的作用。其中，水生植物生長(zhǎng)快、生物量大，不僅能夠顯著降低水體中的氮、磷含量，還可以產(chǎn)氧、吸附沉積物，抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)，提高水體自?xún)裟芰?，維持水體的生物多樣性，保持水體生態(tài)平衡。

3 水生植物的分類(lèi)及其凈化作用

水生植物泛指能在水中生長(zhǎng)的植物，如睡蓮、空心蓮子草、金魚(yú)藻等，也包括用水培系統(tǒng)栽培的一些旱生植物，如多花黑麥草、毛曼陀羅等，其生長(zhǎng)快速、耐濕性強(qiáng)。不同水生植物種類(lèi)與組合對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體的生態(tài)修復(fù)效果不同，可以根據(jù)水生植物的生長(zhǎng)習(xí)性與環(huán)境條件需求，對(duì)不同成因的富營(yíng)養(yǎng)水體進(jìn)行凈化。通常，根據(jù)生長(zhǎng)習(xí)性和形態(tài)特征，水生植物分為4類(lèi)，即挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物。水生植物的生長(zhǎng)和分布受當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境和氣候條件的影響。

3.1 挺水植物

挺水植物有再力花、梭魚(yú)草、荷花、蘆葦、黃菖蒲和香蒲等。在修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)水體時(shí)，可以將挺水植物種植到水體與陸地的接壤區(qū)域，以增強(qiáng)光合作用，充分吸取水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高繁殖效率和生長(zhǎng)速度。

3.2 浮葉植物

浮葉植物有睡蓮、田字蘋(píng)、莼菜、荇菜和水鱉等。浮葉植物葉浮于水面，根長(zhǎng)在水底土中，適宜在較淺的水體中生長(zhǎng)，常用于人工濕地的生態(tài)修復(fù)。浮葉植物能夠吸收水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，吸收沉積于水底土壤的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并能為水生物提供庇蔭，限制藻類(lèi)植物生長(zhǎng)，具有較強(qiáng)的水體凈化效果。

3.3 漂浮植物

漂浮植物有鳳眼蓮、滿(mǎn)江紅、大漂、菱和浮萍等。漂浮植物繁殖快，可以吸收水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但是它可以在較短的時(shí)間內(nèi)占據(jù)其他水生植物的生長(zhǎng)空間，阻隔水體和外界的陽(yáng)光、空氣交換，降低氧氣的溶解，影響水生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.4 沉水植物

沉水植物有金魚(yú)藻、狐尾藻、黑藻和苦草等。沉水植物是水環(huán)境的重要組成部分，可以將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)儲(chǔ)存速度控制在一定時(shí)間內(nèi)，確保營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入和輸出平衡，促進(jìn)大部分水生物的穩(wěn)定生長(zhǎng)。適宜凈化水體的沉水植物的葉片、表皮以及根系要具有較強(qiáng)的吸收能力，以有效降低水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，提高水體凈化效果。

4 水生飼料開(kāi)發(fā)的必要性和可行性

2021年，自然資源部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等部門(mén)發(fā)布《關(guān)于嚴(yán)格耕地用途管制有關(guān)問(wèn)題的通知》，要求嚴(yán)格落實(shí)永久基本農(nóng)田特殊保護(hù)制度，永久基本農(nóng)田不得轉(zhuǎn)為林地、草地、園地等其他農(nóng)用地?！督K省第三次國(guó)土調(diào)查主要數(shù)據(jù)公報(bào)》顯示，江蘇省耕地面積為6 148.39萬(wàn)畝，其中，永久基本農(nóng)田為5 880萬(wàn)畝，約占95.63%。當(dāng)前，江蘇省實(shí)施最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，以確保藏糧于地。

江蘇省濕地資源豐富，江河、湖泊、沼澤等自然濕地眾多，占江蘇省面積的17.0%。除去水稻田外，人工濕地還包括水庫(kù)和人工淡水魚(yú)塘，面積較大[5]。江蘇省處在亞熱帶和暖溫帶的氣候過(guò)渡地帶，雨熱同季，光熱充沛，年平均氣溫介于13.6～16.1 ℃，植物生長(zhǎng)期長(zhǎng)。因此，在江蘇省，水生植物具有廣闊的生長(zhǎng)基礎(chǔ)和較高的生產(chǎn)潛力。

水生植物易于栽培、生長(zhǎng)速度快、產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)豐富，其干物質(zhì)粗蛋白質(zhì)含量與紫花苜蓿相當(dāng)，粗纖維含量低于紫花苜蓿，而鈣、磷含量高于紫花苜蓿，可作為優(yōu)質(zhì)的飼料資源。生產(chǎn)實(shí)踐證明，水花生、水葫蘆、大漂和綠萍等水生植物不僅可以為豬、牛、羊、雞、鴨等提供優(yōu)質(zhì)的青飼料，還可用作魚(yú)、蟹等水產(chǎn)動(dòng)物的餌料，用途廣泛。對(duì)于濕地面積大、氣候條件適宜的地區(qū)，取草于水，加大水生飼料作物生產(chǎn)將成為飼料開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要途徑。結(jié)合水生植物在富營(yíng)養(yǎng)水體生態(tài)修復(fù)中的作用和水生植物的飼料化利用，建立“水-草-畜”生態(tài)經(jīng)濟(jì)循環(huán)模式，在修復(fù)水體的同時(shí)做到飼料化利用，既減少了二次污染，又為畜牧業(yè)健康持續(xù)發(fā)展提供了保證，具有重要的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

5 水生飼料利用的注意事項(xiàng)

5.1 鮮飼

多數(shù)水生飼料都可鮮喂。根據(jù)不同的飼喂對(duì)象，將其洗凈鍘短飼用或直接飼喂。鮮飼法具有省工、省時(shí)、喂飼方便、適口性好、養(yǎng)分不損失等優(yōu)點(diǎn)。但是，其水分含量高，能值低，要控制飼喂量，補(bǔ)飼精料，以滿(mǎn)足畜禽營(yíng)養(yǎng)需要。同時(shí)，水體中的寄生蟲(chóng)容易附著在水生植物的根系或植株上，若長(zhǎng)期飼喂水生飼料，要定時(shí)驅(qū)蟲(chóng)，以保證畜禽的健康。

5.2 曬制干草

水生飼料干制品的粗蛋白含量為20%左右，飼喂其干制品是解決畜禽蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不足的重要途徑。但水生飼料含水量在95%以上，曬制干草難度大，耗時(shí)長(zhǎng)，易腐爛。因此，水生飼料自然干燥少，可采用人工干燥法，即利用鼓風(fēng)機(jī)或人工加溫等方法加工出干制品，優(yōu)點(diǎn)是干燥時(shí)間短，干制品色澤較好，并可保持青飼料的養(yǎng)分不受或少受損失。但人工干燥耗費(fèi)能源多，加工成本大。因此，水生飼料曬制干草雖可行，但生產(chǎn)中少見(jiàn)。

5.3 青貯

青貯是把新鮮的水生飼料置于窖、袋等內(nèi)，然后踩緊密封，利用乳酸菌活動(dòng)，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸，使青貯料的pH降至4.0左右，可抑制水生飼料內(nèi)酶活性和微生物活動(dòng)，使水生飼料長(zhǎng)時(shí)間保存，緩解飼草生產(chǎn)季節(jié)性和畜禽生產(chǎn)飼料需求連續(xù)性的矛盾。青貯不僅能保持水生飼料的養(yǎng)分，還可使水生飼料質(zhì)地鮮嫩，帶有酸香味，亦可殺滅水生飼料所攜帶的一些寄生蟲(chóng)。然而，高水分含量的水生飼料直接青貯難度大，一般需要經(jīng)凋萎或晾曬數(shù)天，使水分含量降低，水分含量為65%～75%時(shí)才適宜進(jìn)行青貯。這一過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，容易受降雨等不良天氣影響。

5.4 打漿

水生植物調(diào)制干草或青貯飼料的難度大。而將水生飼料洗凈打漿，與玉米、豆粕等精料混勻，不論生喂或熟喂，均可提高其適口性和消化率。水生植物水分含量高，質(zhì)地柔軟，易粉碎打漿，可采用管道運(yùn)輸，使其與精料混合均勻，這是畜禽規(guī)?；a(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的有效措施。

6 結(jié)論

近年來(lái)，飼料原料價(jià)格上升快，畜禽養(yǎng)殖成本高，導(dǎo)致畜禽產(chǎn)品價(jià)格居高不下，影響居民生活水平。同時(shí)，糧食安全是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性目標(biāo)，耕地保護(hù)使得用于生產(chǎn)飼料原料的土地面積有限，很難從耕地中獲得足夠飼料。因此，要結(jié)合富營(yíng)養(yǎng)水體的水生植物修復(fù)，合理將水生植物飼料化開(kāi)發(fā)，“取草于水，種養(yǎng)結(jié)合”，彌補(bǔ)飼料資源缺口，促進(jìn)富營(yíng)養(yǎng)水體治理，形成“水-草-畜”生態(tài)經(jīng)濟(jì)循環(huán)模式。