孔石莼凈化珊瑚養(yǎng)殖水體水質(zhì)的研究論文
關(guān)鍵詞：孔石莼；珊瑚；水質(zhì)；凈化
Key words：Ulva lactuca； coral； water quality； purification
孔石莼（ Ulva lactuca L.）屬于綠藻門，絲藻目，孔石莼科，孔石莼屬，亦稱海白菜、海青菜、海萵苣、綠菜、青苔菜、綸布，屬常見海藻。片狀，近似卵形的葉片體由兩層細(xì)胞構(gòu)成，高10～40 cm，鮮綠色，基部以固著器固著于巖石上，生活于海岸潮間帶，生長(zhǎng)在海灣內(nèi)中、低潮帶的巖石上。與紅藻Gelidium amansii、褐藻Sargassum enerve和繁枝蜈蚣藻Grateloupia ramosissima等多種大型海藻相比，孔石莼對(duì)N、P有著較高的吸收率，而且生長(zhǎng)速度也高于其它幾種藻類[8-9]。對(duì)于不同形式的N和P元素來說，孔石莼的吸收速率不同，何潔等[10]研究表明，孔石莼對(duì)氨氮和磷酸鹽的去除率要高于對(duì)硝酸態(tài)氮的去除率。
本研究在不換水的情況下采用孔石莼處理珊瑚養(yǎng)殖水體水質(zhì)，并定期監(jiān)測(cè)水體質(zhì)量，測(cè)定NO3--N、NO2--N、NH4+- N和PO43--P等水質(zhì)指標(biāo)的變化，以期為生態(tài)無公害養(yǎng)殖提供參考。
1 材料和方法
1.1 試驗(yàn)裝置
珊瑚養(yǎng)殖池內(nèi)養(yǎng)殖用水體積為6.4 t，養(yǎng)殖珊瑚種類及投喂情況如下：
養(yǎng)殖對(duì)象：海雞冠Dendronephthya sp（12個(gè)）、九尾狐Sphaerella krempfi（19個(gè)）。
投喂情況：早晨喂珊瑚糧 236 mL、輪蟲液500 mL；下午通過打汁機(jī)將20 g太平洋磷蝦、沙丁魚10 g、裂壺藻添加劑7 g、雪蝦6 g混合，去掉濾渣，將食物汁喂養(yǎng)珊瑚。
試驗(yàn)為期60 d，試驗(yàn)期間采用孔石莼水處理系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理。養(yǎng)殖缸內(nèi)的海水在水泵的作用下流經(jīng)蛋白分離器，再進(jìn)入沙濾罐進(jìn)行第2次水處理之后，重新流回珊瑚養(yǎng)殖池。而孔石莼水處理系統(tǒng)單獨(dú)與珊瑚養(yǎng)殖池進(jìn)行連接，確保養(yǎng)殖水體完全進(jìn)入孔石莼水處理系統(tǒng)。養(yǎng)殖過程中，水體溫度為（22.7±0.7） ℃；pH值為8.00±0.05；溶氧為7.80±0.04。 每隔15 d，用水抄將孔石莼從養(yǎng)殖缸內(nèi)撈出放到籃子里控水5 min，盡量除去其中的海水，放到電子稱上秤出孔石莼的濕質(zhì)量。稱量結(jié)束后將孔石莼重新放到養(yǎng)殖缸內(nèi)，然后稱量籃子得到孔石莼的凈質(zhì)量，并記錄。
2 結(jié)果與分析
2.2 孔石莼過濾系統(tǒng)對(duì)珊瑚養(yǎng)殖水體NO3--N的影響
如圖3所示，在孔石莼的作用下，珊瑚養(yǎng)殖池水體NO3--N的含量基本維持在10.34～15.45 mg?L-1這個(gè)水平范圍內(nèi)，基本趨于穩(wěn)定，且整體上還有略微下降趨勢(shì)。
2.3 孔石莼過濾系統(tǒng)對(duì)珊瑚養(yǎng)殖水體NH4+-N的影響
2.4 孔石莼過濾系統(tǒng)對(duì)珊瑚養(yǎng)殖水體PO43--P的影響
如圖5所示，珊瑚養(yǎng)殖池水體PO43--P的含量基本維持在0.31～0.40 mg?L-1這個(gè)水平范圍內(nèi)，基本趨于穩(wěn)定，說明孔石莼凈化系統(tǒng)能夠有效吸收養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的PO43--P。
2.5 孔石莼的增長(zhǎng)量
不換水培養(yǎng)過程中，孔石莼質(zhì)量的變化見表1，孔石莼由最初的3.5 kg逐漸增長(zhǎng)至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的4.01 kg，這在一定程度上說明，孔石莼吸收水體中的N和P等營養(yǎng)物質(zhì)，既進(jìn)行了水質(zhì)凈化，也實(shí)現(xiàn)了自身生長(zhǎng)。
3 討 論
3.1 養(yǎng)殖水體的N素污染
水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物是排氨生物，氮是其排出廢物中的主要組成成分。進(jìn)入人工養(yǎng)殖水體的N素部分被養(yǎng)殖動(dòng)物吸收同化轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)成分，部分通過反硝化作用或NH3 的揮發(fā)進(jìn)入大氣， 其余大部分則以有機(jī)和無機(jī)氮形式溶解于水中。氨氮超標(biāo)影響?zhàn)B殖動(dòng)物的生存和生長(zhǎng)，輕者導(dǎo)致養(yǎng)殖動(dòng)物生長(zhǎng)緩慢，食量減弱，引發(fā)各種疾病，食用品質(zhì)差；重者將引起養(yǎng)殖動(dòng)物中毒死亡。研究發(fā)現(xiàn)，瓣鰓綱貝類排放到水體中的氮占總投入氮的75%，魚、蝦類排放到水體中的氮分別為投入氮的70%～75%和77%～94%[11]。養(yǎng)殖廢水中如此高的含氮量，為大型海藻對(duì)養(yǎng)殖廢水的生物修復(fù)作用提供了依據(jù)和前提。由此可見，養(yǎng)殖種類、餌料的性質(zhì)等因素都會(huì)對(duì)以殘餌、糞便的形式被釋放到水環(huán)境中的氮素的`數(shù)量和種類產(chǎn)生影響。本試驗(yàn)通過孔石莼水處理系統(tǒng)使養(yǎng)殖水體中的氮含量處在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行并略微下降。
3.2 大型海藻對(duì)無機(jī)營養(yǎng)鹽的吸收利用
大型海藻由于其自身的生理特點(diǎn)，包含著無機(jī)氮、氨基酸氮、非蛋白可溶性有機(jī)氮和蛋白質(zhì)氮等營養(yǎng)物質(zhì)庫。營養(yǎng)物質(zhì)庫的存在保證了大型海藻在營養(yǎng)鹽劇烈變動(dòng)的水體環(huán)境中可以正常的生長(zhǎng)。如上所述，大型藻類對(duì)不同營養(yǎng)元素有著不同的吸收速率，在具有同樣濃度的N鹽和P鹽水體中，大型藻類首先吸收N元素；對(duì)于NO3--N和NH4+- N來說，大型藻類首先偏向于對(duì)NH4+- N的吸收。NH4+- N往往是養(yǎng)殖水體中無機(jī)氮代謝后的主要存在形式，對(duì)養(yǎng)殖對(duì)象有著一定的損害作用，大型藻類對(duì)NH4+- N吸收偏好恰好可以作為清潔水質(zhì)的一個(gè)手段。本研究結(jié)果也表明，在不換水情況下，孔石莼的培育可以使珊瑚養(yǎng)殖水體中的NH4+- N含量保持在最初的水平。另外，大型海藻易于收獲，減輕水體污染的同時(shí)，又能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖污染物的資源化利用。
3.3 大型藻類對(duì)養(yǎng)殖水體的生態(tài)調(diào)控
大型藻類可以通過光合作用吸收養(yǎng)殖水體中因餌料輸入、養(yǎng)殖動(dòng)物代謝造成的營養(yǎng)負(fù)荷，產(chǎn)生氧氣，提高水體pH值。孔石莼與其他水生生物一樣，雖然可以利用大量的營養(yǎng)元素，但在夜間也會(huì)消耗一定的氧氣，如果控制不好孔石莼的密度容易導(dǎo)致耗氧增加，與養(yǎng)殖對(duì)象之間形成競(jìng)爭(zhēng)。本研究中，6.4 t水體利用10.5 kg的孔石莼進(jìn)行水質(zhì)凈化，石莼能夠有效凈化珊瑚養(yǎng)殖用水水質(zhì)，使其不換水情況下各水化指標(biāo)維持在穩(wěn)定范圍內(nèi)，說明孔石莼的生物量和珊瑚的養(yǎng)殖密度搭配較為適宜，有效地建立了孔石莼和珊瑚之間營養(yǎng)鹽的流動(dòng)平衡，為孔石莼與養(yǎng)殖對(duì)象的搭配密度提供一定的參考。此外，在考慮搭配密度的同時(shí)還應(yīng)考慮養(yǎng)殖對(duì)象和投喂量的不同，不能盲目增大孔石莼的量。孔石莼在營養(yǎng)鹽充足的情況下，生長(zhǎng)速度很快，如果盲目地增加孔石莼的量，部分孔石莼在水體中腐爛降解會(huì)消耗大量溶解氧，釋放有害的降解物質(zhì)，再次成為污染物質(zhì)，導(dǎo)致養(yǎng)殖環(huán)境的進(jìn)一步惡化，不利于養(yǎng)殖對(duì)象的生長(zhǎng)。鑒于此，為了深入了解孔石莼與養(yǎng)殖對(duì)象之間互惠互利的形式，達(dá)到最佳的利用狀態(tài)，需要進(jìn)一步開展孔石莼和養(yǎng)殖對(duì)象不同條件下的生理學(xué)特性及代謝規(guī)律的研究，探索最佳的生態(tài)養(yǎng)殖模式。
參考文獻(xiàn)
[5] Neori A， Cohen I， Gordin H. Ulva lactucabiofilters for marine fishpond effluents：II. Growth rate， yield and C：N ratio[J]. Bot Mar， 1991， 34： 483-489.
[8] Liu D Y， Amy P， Sun J. Preliminary study on the re-sponses of three marine Algae， Ulva pertusa （Chloro-phyta）， Gelidium amansii （Rhodophyta） and Sargassumenerve （Phaeophyta）， to nitrogen source and its avail-ability [J]. Journal of Ocean University of China， 2004，3（1）： 75-79.
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