金魚藻改善精養池塘水質的效果試驗

摘要:采取連續測定方法，研究了金魚藻對改善水族箱水質的作用。試驗結果表明，金魚藻可以顯著改善養殖魚池的水質，在試驗設定的投放密度范圍內，金魚藻密度越大，其水體中溶解氧(DO)越高，各試驗組在第5天的DO均保持在6 mg/L以上;內梅羅水質綜合營養指數表明，當金魚藻培植密度為6 g/L的時候其凈化水質效果最佳，對總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(TAN)、亞硝氮(NO2--N)的去除率分別為:82.16%，75.68%，49.21%，56.67%。

關鍵詞:金魚藻;精養池塘;水質

中圖分類號:S955 文獻標識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.05.011

Effect of Improving Pond Water Environment with Hornwot (Ceratophyllum demersum L.)

JING Xiao-jun， YUAN Xin-hua

(Key Open Laboratory of Ecological Environment and Resources of Inland Fisheries， Freshwater Fisheries Research Center， Chinese Academy of Fishery Sciences， Wuxi 214081， China)

Abstract:The experiment was conducted to study the effect of water purification by hornwot (Ceratophyllum demersum L.) . Consecutive monitors of water quality in aquariums with different density of hornwort have been done. The results indicated that hornwort was obviously effective in improving water quality of intensive pond. Based on specific condition of this experiment， the higher the density of hornwort， the higher the dissolved oxygen (DO); DO in various aquariums with different density of hornwort could reach above 6 mg/L on 5th day of the experiment. The Nemero Index of water quality in different experiment groups showed that hornwort of 6 g/L was the most effective in water purification. And in the experiment group with hornwort of 6 g/L， the removal rate of total nitrogen(TN)， total phosphorus(TP)， ammonium nitrogen (TAN)， nitrite nitrogen(NO2--N)could reach 82.16%， 75.68%， 49.21%， 56.67% respectively.

Key words: Hornwort (Ceratophyllum demersum L.); intensive pond; water quality

沉水植物是指植物體全部或大部分生活在水面下的大型水生植物。為適應水中生活，沉水植物的莖、葉和表皮都與根一樣具有吸收作用，且皮層細胞含有葉綠素，能進行光合作用[1]。因而，沉水植物能有效地吸收與利用水中的營養物質，降解人工合成物質和有害物質等，同時能顯著提高水體尤其下層水的溶氧量[2，3]。近年來，人們開始嘗試在池塘中栽植沉水植物，實施魚草共生，通過植物的凈化作用來改善養殖水質[4]。其中，金魚藻作為世界上廣泛分布的沉水植物，也是太湖沉水植物的優勢種之一[5]，其凈化富營養化水體水質的研究常常見諸報端，但是，有關金魚藻最佳栽植密度的報道極少。本研究通過室內試驗研究了金魚藻對富營養化精養池塘養殖水的凈化效果，以及在池塘中較為適宜的栽植密度，為優化池塘內部水質生物凈化技術提供參考依據。

1材料和方法

1.1試驗材料

1.1.1金魚藻從室外自然水體采集生長良好的金魚藻，去除枯葉，清洗干凈后，置于盛有清水的透明玻璃水族箱中，自然光照培養1 d。

1.1.2試驗用水取自淡水漁業研究中心無錫科研試驗基地的精養成魚池，去除水面上的漂浮物。其水質理化指標見表1，達到了中度污染水質程度(內梅羅綜合營養指數值[6]達到了2.65)，水中含浮游植物。

1.1.3試驗環境玻璃水族箱10個(底面積為50 cm×20 cm，高50 cm)，水族箱鄰窗擺放。

1.2 試驗設計

試驗共設4個試驗組和1個對照組，5組均加入40 L相同的富營養化精養池塘水，編號后分別加入鮮質量不同的金魚藻，自然均勻地分布于水中，1號對照組不放金魚藻，其它4組按編號放入金魚藻的密度分別為:2號為5 g/L，3號為6 g/L，4號為7 g/L，5號為8 g/L，每組均設平行樣。

試驗時間為5 d(2008年8月21—25日)，試驗期間，天氣晴好，水溫為29～32 ℃。

1.3水質監測指標及測定方法

試驗期間，每天上午9:00用EcoScan pH5型手持便攜式pH計測定水溫和pH值;用MR210A溶氧儀測定溶解氧(DO);用虹吸法采集水樣一次，分析以下水質指標:總磷(TP)(過硫酸鹽氧化同時測定法);總氨氮(TAN)(納氏試劑比色法);亞硝氮(NO2--N)(重氮偶氮比色法)。測定的具體操作見文獻 [7-9]。

去除率(R)的計算方法為:

其中，C0為水中某物質的初始濃度(mg/L)，V0為水的初始體積(L)，Ct為水中某物質的最終濃度(mg/L)，Vt為水的最終體積(L)。

2結果與討論

2.1金魚藻的生長狀況

試驗期間，各組金魚藻的枝葉鮮綠、分蘗迅速。試驗初始時金魚藻總濕重為1 040 g。經過5 d水培后，金魚藻總濕重達到1 365 g。表明水培金魚藻在本試驗條件下生長良好，生物量增加迅速。

2.2金魚藻對水質的凈化效果

2.2.1金魚藻對水體DO和pH的影響圖1和圖2顯示了試驗過程中各處理組DO和pH的變化情況。金魚藻凈化過程中，水體pH值均有隨時間增高的趨勢，各組水體的pH值均由7.35增高至7.8左右，相較對照組，試驗組的pH值上升幅度較大;而在試驗最后一天，各組pH值均有不同程度的下降。對水體中DO的測定表明，各試驗組的DO隨時間延長而不斷升高，由圖2可見，5號組的DO增幅最大，由試驗初期的5.4 mg/L左右提高到試驗期末的7.8 mg/L;而1號對照組DO一直呈下降趨勢，所以，金魚藻可以有效的改善水體DO;同時，在本試驗設定的投放密度范圍內，金魚藻密度越大，其水體中的DO越高。

2.2.2金魚藻對水體TAN及NO2-N的凈化效果由圖3可見，各試驗組對總氨氮去除效果較為明顯，尤其是測試的第1天，降幅最大，其后則總體呈現出緩增趨勢。到第5天，各組總氨氮值均在0.39 mg/L左右。從去除率來看，對照組最高，為50.26%， 其它各組相差不大，處于42%~49%之間，因此，可以看出，本次試驗條件下，金魚藻對總氨氮的去除作用有限，多是靠水體自凈功能消除水體氨氮。除4號組亞硝氮濃度變化(圖4)異常外，其它各試驗組總體呈下降趨勢，從1號組到5號組，各組亞硝氮的去除率分別為33.3%，40.0%，56.7%，-20.0%，96.7%，可見，亞硝氮的去除率隨著金魚藻密度的增加而增加，這和各組溶解氧的變化曲線相似，所以，在本次試驗中，好氧的硝化菌在亞硝氮的去除中起著重要作用。

2.2.3金魚藻對水體TN、TP的凈化效果試驗用水TN濃度平均值3.42 mg/L，按照國家《地表水環境質量標準》，大大超過五類水標準(2.0 mg/L)，屬于極度富營養化水質。圖5表明，經過金魚藻的凈化，各試驗組TN的凈化率達到50.26% ~82.16%，凈化后的總氮濃度介于0.61~1.701 mg/L，處于國家地表水環境質量標準的二類水到五類水之間，尤其是3號組，其TN濃度已大大低于國家三類水標準，完全符合魚類養殖的水環境要求。和總氮有所不同，各組對TP的凈化效果之間相差極大(圖6)，效果最好的仍為3號組，凈化率達到了75.68%;其次為2號組，為44.59%; 1號對照組在試驗初期濃度有所降低，但在后期急速上升，比初始總磷濃度增加了35.14%。由此可見，金魚藻可以有效吸收水體中的氮磷。

2.3各池各階段水質狀況的綜合比較

由于各組水質優劣并不完全取決于某一個單項指標，因此，采用內梅羅指數分析各組水質的總體狀況;評價標準采用國家三類水質標準。表2為計算得出的各組水環境綜合質量指數。

參照表3的內梅羅指數水質分級表可以看出，和1號對照組相比，除了4號組水質惡化外，其它3個試驗組的水質均有所改善，尤其是3號組達到二類輕清潔標準，使水質提升了一個等級。因此，本次試驗條件下，金魚藻凈化水質的最佳密度為6 g/L。

3結論

(1) 靜態試驗的結果表明，不同密度的金魚藻均對養殖池塘水中TAN、TN、TP、NO2-N有明顯的去除效果，可使TAN含量由0.760 mg/L降至0.386~0.493 mg/L，NO2-N含量由0.030 mg/L降至0.001~0.026 mg/L，TN由3.420 mg/L降至0.61~0.892 mg/L，TP由0.074 mg/L 降至0.018~0.060 mg/L。同時，可明顯改善水體的DO和pH，在本試驗條件下，金魚藻密度與水體DO成呈正相關。

(2) 內梅羅綜合營養指數表明，在5 d的試驗中，3號組金魚藻的總體凈化效果最佳，將水質提升了一個等級，而且對TN、TP和NO2-N的去除效果在各試驗組中均是最好的，即當金魚藻培植密度為6 g/L的時候其凈化水質效果最佳。幾個金魚藻密度梯度的水質凈化效率由高到低的順序為:3號組>2號組>5號組>4號組。

(3)金魚藻對水體中N、P類植物營養物的凈化去除均呈現出由快速至慢速至穩定的變化趨勢，說明處于生長期的金魚藻具有更強的除污效能。

參考文獻:

[1] 曹萃禾.四種生態類型的水生維管束植物凈化能力的作用[J].生態學雜志，1987，6 (1):37-39.

[2] 蘇勝齊，姚維志.沉水植物與環境關系評述[J].農業環境保護，2002，21(6):570-573.

[3] 林連升，繆為民，袁新華，等.沉水植物在池塘養殖生態系中的水質改良作用[J].水產科學，2005，24(12):45-47.

[4] 陳綿潤，胡家文，姚維志，等.沉水植物在養殖池塘中的生態效應[J.重慶水產，2004(2):36-40.

[5] 王琚，顧宇飛，朱增銀，等.不同營養狀態下金魚藻的生理響應[J]生態學報，2005，16(2):337-340.

[6] 丁菁.內梅羅污染指數法在排污口鄰近海域水環境質量評價中的應用[J].福建水產，2006，3(l):1-4.

[7] 金相燦，屠清瑛.湖泊富營養化調查規范 [M].北京:中國環境科學出版社，1990:162-163.

[8] 陳佳榮.水化學[M].北京:中國農業出版社，2000:47-48，58-60，76-79，117-118，237-238.

[9] 國家環保總局.水和廢水監測分析方法 [M].北京:中國環境科學出版社，2002.