水生植物在池塘内循环流水养殖模式中的应用研究
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摘要 池塘内循环流水养殖模式是一种新型的高效低碳养殖模式，发展前景广阔。本研究以一新建成并运行1年的池塘内循环流水养殖基地为研究对象，对其水生植物的种类组成、变化及水质动态规律进行了调查，以期为该模式的完善、推广提供参考。调查结果表明，从循环流水养殖系统内共采集到水生维管束植物32种，主要以挺水及湿生植物为主。与运行初始相比，水生植物种类增加显著，共增加2.6倍。得益于更加丰富的水生植物群落类型以及更高的水生植被面积占比，尾水处理池的水质总体优于循环水净化处理区。而若要充分发挥净化处理区功能，应增加主池塘的水生植物的配置种类及面积，从而充分发挥水生植物的净化功能。从实际生产角度考虑，除配置水生态工程一些常用水生植物种类外，可加大水生蔬菜的配置应用力度。
关键词 池塘内循环流水养殖;水生植物;水质;水生蔬菜
中图分类号 Q178.1 文献标识码 A
我国是世界水产养殖第一大国。据统计，2016年，我国池塘养殖面积为276.26万hm2，占全国淡水养殖总面积的44.7%。为了提升经济效益，养殖者在池塘养殖过程中多采用高密度放养，并且大量施肥投饵，随意排放不经处理的养殖废水，从而导致水质恶化，污染日趋严重[1]。针对目前池塘养殖现状，研究人员采取了许多技术措施来对淡水池塘养殖环境进行生态治理，而所有的这些技术措施基本上都离不开水生植物对养殖环境的改善。水生植被在维持水生态系统结构和功能方面具有重要作用，是水生态系统保持良性运行的关键类群。研究水生植物对池塘养殖环境的改善目前已成为池塘生态养殖的主要研究内容之一[2-3]。
池塘内循环流水养殖模式是一种在新时代、新环境下，随着科技的不断进步而逐渐发展起来的新型高效低碳养殖模式。为方便管理投饲，在一个池塘中固定几个流水单元池，通过机械装置使养殖水体循环流动，并且在池后方增加了鱼体排泄物收集装置，以及时、快捷地清理鱼体排泄物及其他废物。池塘内循环流水养殖模式将池塘分为流水养鱼区和循环水净化处理区2个区域，并配套一定面积的尾水处理池，实现了池塘内的小面积、高密度养殖[4-7]。池塘循环流水养殖模式可以提高养殖效率，从而提高经济效益和环境效益，可以促进现代渔业更好、更快的发展，预计未来将会成为应用较为广泛的养殖方式之一，同时也是今后的研究热点养殖模式之一。
由于国内推广应用池塘循环流水养殖模式的时间不长，故针对这一模式开展的系统研究相对较少，已有研究也多集中于养殖模式的构建、该模式的污染特征、净化效果及生态化调控技术以及生态效益、经济效益分析与评价等方面[8-14]，而针对水生植物在该模式下的应用研究不多。本研究以一新建成并运行1年的池塘内循环流水养殖基地为研究对象，对其水质动态规律及水生植物进行调查，并分析了水生植物在池塘循环流水养殖模式中的应用效果及前景，以期为池塘循环流水养殖模式的完善、推广提供参考。
1 材料与方法
1.1 研究池塘概况
桐乡市大麻海北圩水产专业合作社池塘内循环流水“跑道”养殖基地位于桐乡市大麻镇海华村（北纬30°30′56″、东经120°20′45″），基地占地面积6.33 hm2，于2018年正式投入运行。该基地目前也是嘉兴市较大的池塘内循环流水养殖基地之一，共建有10条长25 m、宽5 m、深2.5 m的养殖槽。槽内利用水流将鱼类的排泄物和残存饲料冲到养殖槽的尾部集污区，并通过安装在养殖槽尾部的吸污泵收集约80%养殖尾水，通过排污管道排放到尾水治理区及稻田，剩余 20%的肥水则顺着水流进入外围宽阔的主池塘循环水净化处理区进行水质净化，具体布局见图1。整个养殖过程做到尾水零排放，最大限度地解决了池塘养殖水体污染和富营养问题。该基地“跑道”主要养殖鱼类包括大口黑鲈、草鱼、鲫鱼、鳊鱼。
1.2 研究方法
于2019年6月对桐乡市大麻海北圩水产专业合作社池塘内循环流水“跑道”养殖系统的水生植物進行了调查，主要调查范围为系统主池塘、尾水处理池、基地内排水渠及沿岸带区域。调查时采用样方法进行调查，对水生植物种类组成进行鉴定并记录，同时拍照记录标本。沉水植物用旋转式采草器采集，漂浮植物采用抄网采集，湿生及挺水植物则用手持式镰刀采集。采用优势种原则对群落进行命名，即以各群落优势种的名称作为该群落的名称。
对养殖槽、主池塘循环水净化处理区及尾水处理池的水质进行测定，其中养殖槽的水质按春、夏、秋3个季度共调查3次，其余区域则在夏季鱼类生长旺盛时期进行测定。水质主要测定指标包括水体pH值、溶解氧含量（DO）、总氮含量（TN）、铵态氮含量（NH4+-N）、总磷含量（TP）以及高锰酸盐指数（CODMn）。
1.3 数据分析
采用Excel对试验数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 水生植物多样性变化
由表1可知，本次共采集到水生维管束植物20科32属32种。其中，蕨类植物1种;被子植物19科31属31种。按生活型分，挺水植物12种，占总种类数的37.5%;湿生植物11种，占总种类数的34.4%;漂浮植物5种，占总种类数的15.6%;沉水植物4种，占总种类数的12.5%。从植物区系按科所含种类数上看，禾本科（Gramineae）种类最多，为6种;其次为水鳖科（Hydrocharitaceae）和莎草科（Cyperaceae），均为3种。
桐乡市大麻海北圩水产专业合作社池塘内循环流水养殖基地建设时人工配置水生植物9种，与之相比，在系统运行1年后，水生植物多样性增加显著，共增加约2.6倍，所增加的种类绝大多数系本地土著水生植物种类。这些种类主要是通过系统建设时的填土、风、水流以及鸟类传播等途径进入基地。这些衍生的水生植物点缀分布于主池塘沿岸带、沟渠内或原先栽植的植物斑块之间及其周缘，绝大多数种类分布面积较小。另外，这些自然迁入的植物种类繁殖、扩散能力较强，对不同生境条件也都具有一定的适应能力，因而在外界环境条件适宜的情况下，比较容易扩展种群。由此可以预见，随着植物演替，该养殖系统水生植物多样性还将继续增加。此外，水生植物种类多样性的增加也会对池塘内循环流水养殖生态系统的稳定性及净化效果产生一定的贡献。 桐乡市大麻海北圩水产专业合作社池塘内循环流水养殖基地建设时人工配置的9种水生植物中，美人蕉、鸢尾、菖蒲、中华天胡荽等4种主要配置于浮床上，其他种类则主要配置于沿岸带及沟渠区域。从实际种植效果来看，种植在生态浮床上的这4种水生植物长势均一般。实际上，生态浮床虽然能提高系统的景观效果，但从日常养护以及净化效果方面来看，并非最优选择。
2.2 水生植物群落类型
根据调查，桐乡市大麻海北圩水产专业合作社池塘内循环流水养殖基地主要水生植物群落类型大致如下。
（1）菖蒲群落、鸢尾群落、美人蕉群落、千屈菜群落、中华天胡荽群落、水葱群落。这5个群落均为人工配置。
（2）满江红+浮萍+紫背浮萍群落。基地主要的浮水植物群落之一，分布于部分沿岸带区域。
（3）凤眼莲群落。少量分布于部分沿岸带区域及基地内部排水渠内，为单优群落。
（4）水鳖群落。零星分布于部分沿岸带区域，其为单优群落。
（5）穗状狐尾藻群落。主要分布于植物浮岛以及部分沿岸带区域，均为人工配置，主要为单优群落，部分区域与双穗雀稗等共同生长。
（6）金鱼藻群落。为基地主要的沉水植物群落类型之一，主要见于主池塘及尾水处理池的浅水区内，多为单优群落，分布水深在1.5 m以下。
（7）苦草群落。为基地主要的沉水植物群落类型之一，主要见于主池塘及尾水处理池的浅水区内，多为单优群落，分布水深在1.5 m以下。
（8）黑藻群落。为基地主要的沉水植物群落类型之一，主要见于主池塘及尾水处理池的浅水区内，多为单优群落，分布水深在1.5 m以下。
（9）雙穗雀稗群落。主要分布于尾水处理池的沿岸带区域，分布面积较广，群落常见的伴生种为喜旱莲子草、水蓼、马唐、稗等。
（10）喜旱莲子草群落。主要分布于沿岸带区域及基地内部排水渠内，分布面积较广，群落主要伴生种为双穗雀稗、水蓼、稗、千金子等。
（11）水蓼群落。主要分布于沿岸带区域及基地内部排水渠内，群落主要伴生种为喜旱莲子草、双穗雀稗、稗、千金子等。
（12）菰群落。主要分布于基地内部排水渠，为人工配置，群落主要伴生种为石龙芮、水蓼、异型莎草、水莎草等。
（13）芦苇群落。少量分布于尾水处理池部分沿岸带区域，群落主要伴生种为狭叶香蒲、双穗雀稗等，分布最大水深约为50 cm。
（14）香蒲群落。少量分布于部分沿岸带区域，群落主要伴生种为狭叶香蒲、双穗雀稗等，分布最大水深约为50 cm。
从水生植物群落类型可以看出，目前桐乡市大麻海北圩水产专业合作社池塘内循环流水养殖基地主要以配置的菖蒲、鸢尾、美人蕉、千屈菜、中华天胡荽以及衍生的双穗雀稗、喜旱莲子草、水蓼等湿生植物组成的单优或共优挺水植物群落，穗状狐尾藻、金鱼藻、苦草、黑藻等沉水植物群落以及凤眼莲、满江红等漂浮植物群落为主。除去原先人工配置的群落，迁入种类的种群数量正在不断发展壮大，尤其在沿岸带区域的生态地位正在不断加强，甚至部分植物在部分区域其所在层片已占有绝对优势地位，如双穗雀稗、喜旱莲子草等。
从区域分布来看，尾水处理池水生植物群落类型以及植被面积占比均要明显高于主池塘，尤其是挺水植物群落遍布沿岸带区域，而在主池塘沿岸带区域，群落类型主要以沉水植物群落、浮水植物群落以及喜旱莲子草群落、水蓼群落等部分挺水植物群落为主，水生植被的面积占比以及群落多样性都要低于尾水处理池。
2.3 池塘内循环流水养殖模式水质特征
养殖槽水体水质的季节变化规律见表2。从结果来看，养殖槽水体秋季水质状况比春、夏2季差，水质高锰酸盐指数、铵态氮含量以及总磷含量明显在秋季较高，而总氮含量夏季最高、秋季次之。养殖槽内秋季水质状况相对要差，原因主要是经过几个月的养殖，槽内鱼类规格已较大，故饲料投喂量和排泄量都较大，水体营养水平高。
另外，对池塘内循环流水养殖模式不同区域夏季鱼类生长旺盛时期的水质状况也进行了比较（表3），可以看出，养殖槽内的水质还是要劣于主池塘循环水净化处理区和尾水处理池。虽然在推水增氧机的作用下，养殖槽内水体常处于流动状态，但是由于养殖密度高且投喂饲料，故养殖槽内水体的总氮含量和高锰酸盐指数都是最高的，而养殖槽外循环水净化处理区的铵态氮含量和总磷含量高于养殖槽内和尾水处理池。
3 结论与讨论
调查结果表明，从循环流水养殖系统内共采集到水生维管束植物32种，隶属于20科32属，主要以挺水及湿生植物为主。与运行初始相比，水生植物种类增加显著，共增加2.6倍，所增加的种类绝大多数系本地土著的一些水生植物种类，且禾本科、水鳖科、莎草科等占了很大比重。
从优势群落类型上看，桐乡市大麻海北圩水产专业合作社池塘内循环流水养殖基地主要以配置的菖蒲、鸢尾、美人蕉、千屈菜、中华天胡荽以及衍生的双穗雀稗、喜旱莲子草、水蓼等湿生植物组成的单优或共优挺水植物群落，穗状狐尾藻、金鱼藻、苦草、黑藻等沉水植物群落以及凤眼莲、满江红等漂浮植物群落为主。空间分布上看，尾水处理池水生植物群落类型以及植被面积占比均要明显高于主池塘。
从对池塘内循环流水养殖模式不同区域夏季鱼类生长旺盛时期的水质状况的对比以及养殖槽水质的季节变化来看，虽然主池塘有多处推水增氧装置，但整个系统主池塘水体的营养水平还是比较高的，表现为养殖槽外循环水净化处理区的铵态氮含量和总磷含量较高，其净化功能并未得到体现。得益于更加丰富的水生植物群落类型以及更高的水生植被面积占比，尾水处理池的水质总体优于循环水净化处理区，其高锰酸盐指数、铵态氮含量和总磷含量均低于循环水净化处理区。从系统运行这一年的情况来看，由于建设初期更多从“如何养好鱼”角度考量各项设计，因而对于各类型水生植物的合理配置应用并未有足够重视，生态浮岛的设计也更多地从景观角度考量，其面积小且长势一般，净化作用微乎其微，而沿岸带也仅配置少量挺水花卉作为点缀。若要充分发挥净化处理区功能，应增加主池塘的水生植物的配置种类及面积，从而充分发挥水生植物的净化功能。 从实际生产角度考虑，除了配置水生态工程一些常用水生植物种类外，可加大水生蔬菜的配置应用力度。水生蔬菜是我国的特色传统蔬菜，适宜于池塘及湿地生长，在保护湿地资源、改善水体环境及保障蔬菜安全供应等方面均发挥着重要作用。种植水生蔬菜既能起到净化水质的作用，还能有一定的农产品产出，一举两得。传统水生蔬菜品种包括莲藕、茭白、芋头、荸荠、慈姑、菱角、蕹菜、芡实、水芹、莼菜、豆瓣菜、蒌蒿及蒲菜等，这些品种在嘉兴地区均适宜种植。具体而言，在主池塘沿岸带区域可适当种植一定面积的子莲、茭白、荸荠、慈姑、水芹等挺水类型的水生蔬菜，而在近岸边的浅水区域可以种植菱角、豆瓣菜等浮水类型的水生蔬菜。另外，在深水区域及近岸边区域也可采用简单网片制作浮床栽培水蕹菜、水芹等。根据在鱼塘中的试验结果，鱼塘浮床栽培蕹菜或水芹生长速度快，可有效利用水体中的营养物质正常生长且可采收多茬，单位面积产量可观。
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