包成榮　戚正梁　李倩　郭建林　胡廷尖

摘 要：介紹了“水葫蘆-草魚”生態(tài)調(diào)控水質(zhì)模式特點(diǎn)，并且對(duì)水葫蘆吸收水中氮、磷、鉀營養(yǎng)元素生化作用機(jī)理及其他相關(guān)作用進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：水葫蘆；草食性魚類；生態(tài)調(diào)控水質(zhì)模式；富營養(yǎng)化；機(jī)理

相當(dāng)長時(shí)間以來，由于水環(huán)境污染，魚米之鄉(xiāng)的浙江省成了水質(zhì)型缺水省。造成浙江省水質(zhì)差的外部原因主要是受來水影響較大，客水水質(zhì)長期較差；內(nèi)部原因主要是三大污染：畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染、生活污水污染、工業(yè)污染。2012年以來，浙江省以“五水共治”為抓手，大力推進(jìn)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)。作為進(jìn)入了快車道原動(dòng)力的技術(shù)支撐，我省狠抓科技創(chuàng)新，提升轉(zhuǎn)型升級(jí)動(dòng)力。不斷強(qiáng)化科技應(yīng)用的深度和廣度，著力實(shí)現(xiàn)以科技促發(fā)展，著力做好“治、減、環(huán)、轉(zhuǎn)、合”技術(shù)連接，打好上下左右組合拳。

運(yùn)用生態(tài)工程學(xué)原理，通過圍網(wǎng)和欄網(wǎng)技術(shù)，圈養(yǎng)水葫蘆和大規(guī)格的草魚[1]，能有效降低水體富營養(yǎng)化程度；生態(tài)調(diào)控模式應(yīng)用符合“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”發(fā)展理念，有利于建立健全農(nóng)業(yè)水環(huán)境治理體系和長效機(jī)制，是目前浙江省“五水共治”重要的支撐技術(shù)。

1 “水葫蘆-草魚”生態(tài)調(diào)控水質(zhì)模式

1.1 “水葫蘆-草魚”生態(tài)調(diào)控水質(zhì)模式介紹

就是利用水體中豐富的營養(yǎng)物質(zhì)培養(yǎng)圍網(wǎng)和欄網(wǎng)內(nèi)的水葫蘆，使得它迅速繁衍，然后大規(guī)格草魚取食增量的水葫蘆來限制水葫蘆，達(dá)到富營養(yǎng)物質(zhì)從水體轉(zhuǎn)化成為魚體的蛋白質(zhì)。其最終目標(biāo)是通過水葫蘆對(duì)水體氮、磷、鉀等的強(qiáng)力吸收能力，降低水體富營養(yǎng)化，達(dá)到凈化水質(zhì)的作用[2]，并利用草魚限制水葫蘆的爆發(fā)同時(shí)又得到經(jīng)濟(jì)效益（見圖1）。

利用魚類來處理水葫蘆生物方法，克服水葫蘆本身含95%水份特質(zhì)，既經(jīng)濟(jì)、安全又方便操作，是傳統(tǒng)的化學(xué)防治、生物防治、人工及機(jī)械打撈和綜合治理水葫蘆等方法無法比擬的。本成果同時(shí)利用水葫蘆強(qiáng)大的吸收水體富余的營養(yǎng)N、P、K等的能力，再把產(chǎn)生的水葫蘆當(dāng)作飼料通過草食性魚類轉(zhuǎn)化為人們需要的魚蛋白質(zhì)，留下清潔水體。

1.2 “水葫蘆-草魚”生態(tài)調(diào)控水質(zhì)模式的特征

適量的水葫蘆可維護(hù)水體生物多樣性，并為魚類提供隱蔽點(diǎn)。草食性魚類大量攝食水葫蘆的根莖等營養(yǎng)部分，能有效控制水葫蘆的開花結(jié)果，避免水葫蘆的有性繁殖。該模式通過魚類限制水葫蘆的增殖，避免了大量水葫蘆的清除工作中大量人力、物力和能源的消耗，具有經(jīng)濟(jì)收益（見圖2）。

“水葫蘆-草魚”生態(tài)調(diào)控水質(zhì)模式特征是適應(yīng)不同形態(tài)水體中開展。

2 “水葫蘆-草魚”生態(tài)調(diào)控水質(zhì)模型的機(jī)理探究

2.1 水葫蘆吸收水中氮、磷、鉀營養(yǎng)元素生化作用機(jī)理

水葫蘆對(duì)氮、磷、鉀的吸收作用，植物需要氮、磷、鉀[2]等營養(yǎng)物質(zhì)，以維持生長和繁殖的需要。水生植物產(chǎn)量高。

水葫蘆能吸收水中氮、磷等大量的營養(yǎng)物的生化作用機(jī)理：我們針對(duì)水葫蘆根系作為生物膜開展研究，對(duì)根系生物膜比表面積和吸收轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)開展分析。研究水葫蘆根系吸附劑去除水溶液中的營養(yǎng)物質(zhì)，水葫蘆根系作為生物膜吸收劑去除水溶液中的富營養(yǎng)機(jī)理。通過氮?dú)馕?脫附[3]等溫線分析顯示，水葫蘆根系表面在零電荷點(diǎn)時(shí)的pH值為6.7，接近中性，N、P、K等離子是通過和

H+交換而傳遞，和pH值負(fù)相關(guān)。具體見圖3。筆者根據(jù)多點(diǎn)測定，水葫蘆根系的比表面積平均為4.6 m2·g-1，折合每平方米水葫水蘆根系表面的生物膜面積達(dá)2 509.98 m2；超過國際藍(lán)球場地4倍多面積（長度28 m，寬度15 m）。

2.2 水葫蘆對(duì)銅綠微囊藻的化感抑制作用

筆者測定水質(zhì)過程中發(fā)現(xiàn)水葫蘆存在周圍水體藍(lán)藻數(shù)量減少了，為此，開展水葫蘆對(duì)藍(lán)藻的化感作用研究[4]。試驗(yàn)用水葫蘆取自浙江省淡水所苗種基地水葫蘆培養(yǎng)池，試驗(yàn)樣品是鮮活樣品陰晾干。水樣取自種植水葫蘆的池塘和未種植水葫蘆的池塘。試驗(yàn)藻株銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa） （編號(hào)FACHB-905）購于武漢水生生物研究所淡水藻種庫。筆者研究了水葫蘆種植水抽濾液、不同部位的活體水葫蘆和干體水葫蘆的甲醇和丙酮提取物對(duì)銅綠微囊藻的化感抑制作用。研究表明：水葫蘆種植水抽濾液及不同部位的提取液均對(duì)銅綠微囊藻產(chǎn)生一定的化感抑制作用，并降低了穩(wěn)定期的銅綠微囊藻產(chǎn)量。10%、50%、100%種植水抽濾液對(duì)銅綠微囊藻的抑制率分別為81%、89%和90%。水葫蘆不同部位的甲醇和丙酮提取液對(duì)銅綠微囊藻的抑制強(qiáng)度不同，其中以根部的甲醇提取液效果最佳。

結(jié)果表明：水葫蘆種植水抽濾液及不同部位的提取液均對(duì)銅綠微囊藻產(chǎn)生一定的化感抑制作用[5]，并降低了穩(wěn)定期的銅綠微囊藻產(chǎn)量。水葫蘆不同部位的甲醇和丙酮提取液對(duì)銅綠微囊藻的抑制強(qiáng)度不同，其中以根部的甲醇提取液效果最佳。可見水葫蘆作為殺藻劑的生物材料具有一定的應(yīng)用前景。

2.3 水葫蘆潔水的礦化過程

水葫蘆發(fā)達(dá)的根系為微生物和微型生物[6]提供了附著基質(zhì)和棲息場所。這些生物能大大加速截留在根系周圍的有機(jī)膠體并且分解礦化。此外，水葫蘆的根系還能分泌促進(jìn)嗜氮、磷細(xì)菌生長的物質(zhì)，從而間接提高水質(zhì)凈化效率。

2.4 水葫蘆潔水的物理過程

水葫蘆發(fā)達(dá)的根系與水體接觸面積很大，能形成一道密集的過濾層，當(dāng)水流經(jīng)過時(shí)，有機(jī)碎屑會(huì)被根系粘附或吸附而沉降下來。同時(shí)，附著于根系的細(xì)菌體在進(jìn)入生長階段后會(huì)發(fā)生凝集為根系所吸附，根系部分分泌的凝集的類似生物絮團(tuán)則把懸浮性的有機(jī)物沉靜下來。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡廷尖，李訓(xùn)朗，王雨辰，等.草食性魚種抑制鳳眼蓮生長的試驗(yàn)[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（09）：56-60

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[3] Snow AM，Ghaly AE.Assessment of Hydroponically Grown Macrophytes for Their Suitability as Fish Feed[J].American J.Biochem.Biotechnol，2008（1）：43-5

[4] 唐萍，吳國榮，陸長梅，等.太湖水域幾種高等水生植物的克藻效應(yīng)[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，2001，17（3）：42-44，47

[5] 唐萍，吳國榮.鳳眼蓮根系分泌物對(duì)柵列藻膜系統(tǒng)及光合作用的影響[J].連云港教育學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，46（2）：49-50

[6] 李倩，胡廷尖，王雨辰，等.鳳眼蓮生長對(duì)池塘水質(zhì)及生物種群影響試驗(yàn)[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010（20）：66，138

（收稿日期：2016-04-18）