表1 长吻鮠配合饲料的营养成分
Tab.1 The approximate compositions of formulated feed for Leiocassis longirostrisw/%
水分moisture钙总磷total phosphorus≤12.0 ≥39.0 ≥1.8 ≤4.0 ≤粗蛋白crude protein赖氨酸lysine粗纤维crude fiber粗灰分crude ash食盐salt calcium 18.0 0.3～3.0 1.0～4.0 0.8～3.0
李猛,马旭洲,王武
(上海海洋大学水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海201306)
摘要：为降低网箱养鱼对水体的污染,探求环保型生态网箱,以体质量为 (217.86±36.01)g的长吻鮠Leiocassis longirostris幼鱼和大薸Pistia stratiotesL.为研究对象,对生态网箱与传统网箱中氮 (N)、磷 (P)的输入和回收情况进行了比较试验。结果表明:生态网箱和传统网箱中N的回收率分别为47.80%和44.36%,两组网箱间无显著差异 (P＞0.05),生态网箱和传统网箱中 P的回收率分别为35.01%和32.53%,两组网箱间差异显著 (P＜0.05);生态网箱和传统网箱中N的利用率分别为26.87%、25.37%, P的利用率分别为15.82%、15.55%,生态网箱中N、P的利用率略高于传统网箱,但两组网箱间均无显著差异 (P＞0.05);试验期间生态网箱内大薸共有3次收割,收获总质量为189.5 kg,大薸净增重为154.25 kg,对水中N、P的移除量分别为257.32 g和67.08 g。通过计算大薸对水中N、P的移除量以及网箱养殖长吻鮠N、P的输入和输出总量,从理论上得出网箱面积与大薸栽培面积比为1∶32～35时,可实现网箱养殖长吻鮠N、P的零排放。
关键词：大薸;长吻鮠;生长;氮、磷排放
网箱养鱼是内陆水域集约化鱼类养殖的一种重要方式,但在养殖过程中需要投喂大量的人工配合饲料。研究表明,用人工配合饲料每生产1 kg鱼,约有800 g有机物、70 g氮(N)和14 g磷(P)通过各种形式进入水体,极易导致水域富营养化[1]。近年来,以高等水生植物为核心的生物修复技术被广泛应用于生活污水[2-3]、 工业废水[4]、 养殖污水[5]、富营养化湖泊和河道[6-7]等水体的污染防治中,谢田等[8-10]、胡家文等[11]先后在网箱内栽培沉水植物 (金鱼藻、菹草),试图利用沉水植物的净化作用缓解网箱养鱼区的富营养化,但试验结果并不理想。主要是因为沉水植物对水深和水下光照条件的要求都很严格,在网箱内生长速度慢,而水生植物净化能力与生物增加量有密切关系[12]。
大薸Pistia stratiotesL.又名大萍、水莲、肥猪草、水芙蓉,隶属于天南星科 Araceae、大薸属Pistia,为多年生漂浮性的水生草本植物。将大薸栽培于养鱼网箱内,利用大薸吸收水中营养盐,通过采收大薸将营养盐转移出水体,可在一定程度上缓解传统网箱的污染问题,并将此种养殖模式的网箱称为环保型生态网箱。水体中N、P等营养元素的大量增加是导致水体富营养化的主要原因,对N、P的迁移转化与控制研究是解决富营养化问题的关键。本研究中,作者通过分析比较生态网箱与传统网箱N、P的输入和回收情况,旨在为探求一种零排放的环保型生态网箱提供基础数据。
1.1 材料
试验于2011年8—10月在湖北省宜昌市英武长江生态渔业有限公司三峡库区养殖基地(北纬30°46′,东经111°19′)进行。试验网箱为基地养鱼网箱,规格为5.0 m×4.0 m×2.5 m。试验鱼为基地网箱内的长吻鮠Leiocassis longirostris幼鱼,体质量为(217.86±36.01)g。试验用大薸采自基地。试验用饲料为 “锦峰”牌长吻鮠配合饲料,由广东泰峰膨化饲料有限公司生产,饲料营养成分见表1。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 生态网箱为水面栽培大薸的网箱,对照网箱为盖遮阳布的传统网箱,每组网箱均设4个重复。试验用鱼经过鱼筛分箱,挑选出规格均匀的长吻鮠幼鱼放入网箱,放养密度为45尾/m2。每天投喂2次 (6:00、17:00)人工配合饲料,投饲量以投饲后10～15 min内吃完为准。试验共进行60 d,试验期间,水温为24～30℃,pH为6.5～7.4,溶氧大于5.0 mg/L。生态网箱内的大薸,每20 d采收一次。
表1 长吻鮠配合饲料的营养成分
Tab.1 The approximate compositions of formulated feed for Leiocassis longirostrisw/%
水分moisture钙总磷total phosphorus≤12.0 ≥39.0 ≥1.8 ≤4.0 ≤粗蛋白crude protein赖氨酸lysine粗纤维crude fiber粗灰分crude ash食盐salt calcium 18.0 0.3～3.0 1.0～4.0 0.8～3.0
1.2.2 采样及分析 试验开始和结束前24 h停止投喂,从每个网箱随机选取40尾鱼称重,并取4尾鱼进行分析。定期从生态网箱采收大薸,称重后取样分析。
饲料和试验鱼样品,采用105℃干燥恒重法测定其中的干物质,采用凯式定氮法测定N含量,采用钼蓝比色法测定 P含量[13]。大薸植株样品,经H2SO4-H2O2消煮后,采用凯式定氮法测定N含量,采用钒钼黄比色法测定P含量[14]。
1.2.3 计算方法
式中:Wt为试验第t天时鱼体或大薸质量 (g);W0为初始鱼体或大薸质量 (g);t为试验时间(d)。
N(P)利用率=[收获长吻鮠的N(P)量-初始长吻鮠的N(P)量]/饲料的N(P)量×100%,
N(P)输入总量=放养长吻鮠的N(P)量+放养大薸的N(P)量+饲料的N(P)量,
N(P)回收总量=收获长吻鮠的N(P)量+收获大薸的N(P)量,
N(P)回收率=N(P)回收总量/N(P)输入总量×100%。
本研究中,N、P输入只考虑网箱养殖活动本身对水体N、P的增加量,这些项包括投放的长吻鮠幼鱼、养殖期间投放的配合饲料以及生态网箱初始放养的大薸。对其他途径输入的N、P量都没有考虑在内,如降雨、承雨面积内地表径流的输入以及生活在库区旁边周围居民排放的大量生活污水,因为这些因素对于养殖区与非养殖区的作用都一样存在,与网箱养殖活动本身对水体N、P增加量没有直接关系。此外,网箱设置区域水深40 m左右,在回收项目中,底泥沉积也没有被考虑。
1.3 数据处理
试验数据均用平均值±标准差表示 (mean± S.D.),并用SPSS 16.0软件对试验结果进行方差分析和多重比较。
2.1 两组网箱内长吻鮠的生长性能
从表2可见:生态网箱、传统网箱内长吻鮠的初始平均体质量分别为221.09、214.62 g,收获时平均体质量分别为342.28、334.09 g,两组网箱间均无显著差异 (P＞0.05);生态网箱与传统网箱内长吻鮠的平均日增重、增重率和特定生长率之间均无显著差异 (P＞0.05);生态网箱与传统网箱内长吻鮠的存活率分别为98.94%和98.33%,生态网箱稍高于传统网箱,但两组间也无显著差异 (P＞0.05)。综上可见,生态网箱与传统网箱内长吻鮠的生长性能无显著差异,生态网箱内长吻鮠的生长并没有因网箱水面栽培了大薸而受到过多影响。
2.2 大薸的放养和收获情况
从表3可见:生态网箱、传统网箱的饲料使用量分别为186.0 kg和183.5 kg,两组网箱间无显著差异 (P＞0.05);生态网箱初始投放大薸的质量为34.75 kg,试验期间大薸共采收3次,收获总质量为189.5 kg,收获总质量是初始投放质量的5.44倍;大薸净增重为154.25 kg,特定生长率为2.82%/d。
2.3 两组网箱N、P的输入和回收情况
从表4、表5可以看出,饲料和收获的长吻鮠分别是两组网箱N、P输入和回收的主要项目。在输入项中,饲料、放养长吻鮠的N、P量,两组网箱间均无显著差异 (P＞0.05)。在回收项中,收获长吻鮠的N、P量,两组网箱间无显著差异 (P＞0.05)。生态网箱和传统网箱中N的回收率分别为47.80%和44.36%,两组网箱间无显著差异 (P＞0.05);生态网箱和传统网箱中P的回收率分别为35.01%和32.53%,两组网箱间差异显著 (P＜0.05)。生态网箱和传统网箱中N的利用率分别为26.87%和25.37%,P的利用率分别为15.82%和 15.55%,生态网箱的N、P利用率均略高于传统网箱,但两组网箱间均无显著差异 (P＞0.05)。大薸对水中N、P的净移除量分别为257.32、67.08 g,有助于缓解网箱养鱼对水域造成的污染问题。
表2 两组网箱中长吻鮠的生长性能表现
Tab.2 Growth performance of Leiocassis longirostris in different cages
组别group初始体长/cm initial body length终末体长/cm final body length初始体质量/g initial body weight终末体质量/g final body weight生态网箱cage with the aquatic plant 20.57±1.71 27.38±1.85 221.09±33.91 342.28±57.43传统网箱cage in the control group 20.29±1.55 27.25±2.20 214.62±37.82 334.09±55.80存活率/% survival rate生态网箱cage with the aquatic plant组别group平均日增重/g daily mean weight gain增重率/% weight gain rate特定生长率/(%·d-1) specific growth rate 2.03±0.06 55.18±4.71 0.73±0.05 98.94±0.38传统网箱cage in the control group 1.99±0.05 56.49±7.33 0.75±0.08 98.33±0.42
表3 饲料使用量及大薸的放养和收获情况
Tab.3 Food consumption,and stocking and harvesting information in Pistia stratiotes
组别group饲料使用量/kg food consumption大薸放养/kg stocked 20 d收获/kg harvested at 20 d 40 d收获/kg harvested at 40 d 60 d收获/kg harvested at 60 d收获总质量/kg total harvested大薸特定生长率/(%·d-1) specific growth rate生态网箱cage with the aquatic plant 186.0±11.65 34.75±2.36 56.25±3.77 69.75±3.86 63.5±3.32 189.5±10.23 2.82±0.03传统网箱cage in the control group 183.5±12.90
表4 两组网箱N的投入和回收情况
Tab.4 The input and recycle of N in different cages g/20 m2(箱)
组别group大薸Pistia stratiotes饲料 长吻鮠input生态网箱cage with the aquatic plant 6.34±0.19 11792.0±739.36 2.09±0.05 4222.0± feeds N/% 输入inputLeiocassis longirostrisN/% 输入input L. N/% 输入625.99 1.74±0.05 29.23±2.29利用率/%传统网箱cage in the control group 6.34±0.19 11634.0±817.67 2.07±0.02 3999.1±607.37组别group utilization efficiency生态网箱cage with the aquatic plant 2.42±0.10 7382.7±712.26 3.30±0.28 286.55±2长吻鮠Leiocassis longirostrisN/% 输出output大薸Pistia stratiotesL. N/% 输出output回收率/% recycle rate 4.28 47.80±1.69 26.87±2.65传统网箱cage in the control group 2.35±0.10 6958.2±967.96 44.36±2.29 25.37±1.66
大薸是漂浮生长在水流相对平缓湖泊上的植物类群,植株根系发达,生长、繁殖迅速,能快速有效地吸收富营养化水体中大量存在的溶解态营养物质 (N、P),对水体富营养化治理和污水处理具有重要作用[15-19]。娄敏等[16]研究表明,在同等条件下,大薸去除水体中N、P的能力和抑制藻类的作用强于凤眼莲和紫萍。可见,大薸对富营养化水体具有较好的净化作用。
表5 两组网箱P的投入和回收情况
Tab.5 The input and recycle of P in different cages g/20 m2(箱)
注:同列中标有不同小写字母者表示组间差异显著(P＜0.05),标有相同小写字母者表示组间差异不显著(P＞0.05)。
Note:The means with the different letters within the same column are significant differences at the 0.05 probability level,and the means with the same letters within the same column are not significant differences.
组别group feeds P/% 输入input饲料 长吻鮠 大薸Pistia stratiotesLeiocassis longirostrisP/% 输入input L. P/% 输入input生态网箱cage with the aquatic plant 1.51±0.05a2808.6±176.09a0.36±0.03 725.1±123.98a0.37±0.04 6.19±0.42传统网箱cage in the control group 1.51±0.05a2770.8±194.75a0.36±0.02 701.96±120.21a组别group利用率/%长吻鮠Leiocassis longirostrisP/% 输出output大薸Pistia stratiotesL. P/% 输出output回收率/% recycle rate utilization efficiency生态网箱cage with the aquatic plant 0.38±0.02 1168.8±143.82a0.86±0.07 73.27±5.62 35.01±1.44a15.82±0.96a传统网箱cage in the control group 0.38±0.01 1131.8±130.62a32.53±1.01b15.55±0.74a
李芳柏等[20]研究表明,漂浮植物美人蕉、蕹菜对水体中P的去除率均大于对水体中N的去除率。水生植物能够通过根系吸附作用降低水体中的N、P含量,对富营养化水体起到净化、修复作用[21]。本试验中,生态网箱与传统网箱相比,N回收率无显著差异,P回收率差异显著,原因可能是大薸对P的富集能力强于对N的富集能力,导致生态网箱中通过采收大薸和收获长吻鮠从水体中转移出的P占P输入总量的比率与传统网箱相比略有升高,而通过采收大薸和收获长吻鮠从水体中转移出的N占N输入总量的比率与传统网箱相比则无明显变化。
大薸与网箱养鱼显示出很好的可结合性:大薸可在水库、湖泊的平缓水面上漂浮生长,大薸被投放于网箱后能够快速生长,不需要很多的前期投入和辅助手段,投入运行非常便捷;大薸生存范围广,在中国长江以南地区一年四季都可存活,实现了全年不间断地修复;大薸收割十分容易,简单的工具就能将其从水面捞起,从而能够将N、P等营养物质从水体中去除,降低水体的富营养化程度;网箱养殖的鱼类一般为底层鱼类,对外界光照敏感,通常需要遮阳以确保养殖鱼类的正常生长,在网箱表层水体栽培大薸,可起到遮阳的作用,且不影响网箱养鱼的养殖密度以及养殖过程中的日常管理。水葫芦现已被用于制作饲料[22]、 堆制肥料[23]、发酵生产沼气[24]等。大薸营养成分丰富,可以借鉴水葫芦的利用,根据其自身特点,实现大薸的资源化利用。大薸根茎都很柔嫩,含粗纤维少,从网箱里捞上来的大薸可打浆或切碎混以糠麸作为猪饲料;也可作为绿肥,合理施用,对农作物起到增产作用;亦可植于池塘、水池中点缀水面,有观赏价值。
通过计算大薸对水中N、P的移除量以及网箱养殖长吻鮠N、P的输入和输出总量,从理论上得出网箱面积与大薸栽培面积比为1∶32～35时,可实现网箱养殖长吻鮠N、P的零排放。值得指出的是,本研究对如何实现网箱养殖长吻鮠零排放,在理论上提出了大薸应该栽培的面积,而对按照预期的栽培面积,是否会对养鱼有影响以及引发生态灾害、堵塞河道等方面还有待于深入探讨。
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Effects of aquatic macrophyte Pistia stratiotes L.on growth and nitrogen and phosphorus budgets in Leiocassis longirostris reared in net cages
LI Meng,MA Xu-zhou,WANG Wu
(Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources,Ministry of Education,Shanghai Ocean University, Shanghai 201306,China)
Abstract：Leiocassis longirostriswith body weight of(217.86±36.01)g was reared in a net cage of 5.0 m×4.0 m×2.5 m without(as a control group)and with aquatic macrophytePistia stratiotesL.(as a treatment group)at a stocking rate of 45 individuals/m2with tetraplication at water temperature of 24-30℃,pH of 6.5-7.4 and dissolved oxygen level of 5.0 mg/L for 60 days to evaluate the input and recycle of nitrogen,and phosphorus in the cage water.The results showed that the recycle rate of nitrogen was found to be 47.80%in the cage with the aquatic plant and 44.36%in the control cage,without significant difference(P＞0.05).The recycle rate of phosphorus was 35.01%in the cage with the aquatic plant and 32.53%in the control cage,with significant difference(P＜0.05).There were higher utilization efficiencies of nitrogen(26.87%),and phosphorus(15.82%)in the cage with the aquatic plant than those(25.37%for nitrogen,and 15.55%for phosphorus),without significant difference(P＞0.05).A total aquatic plant of 189.5 kg(net weight gain of 154.25 kg)was harvested three times in the cage with the aquatic plant at the end of the experiment,with nitrogen elimination of 257.32 g and phosphorus elimination of 67.08 g.It is estimated that the nitrogen and phosphorus recycle utilization(that is,zero nitrogen and phosphorus effluent)can be obtained when the fish is cultured in a net cage at a ratio of net cage area to the aquatic plant area=1∶32-35.
Key words：Pistia stratiotesL.;Leiocassis longirostris;growth;nitrogen and phosphorus effluent
中图分类号：S949
文献标志码：A
文章编号：2095-1388(2012)05-0402-05
收稿日期：2011-12-21
基金项目：上海市重点学科资助项目 (Y1101);上海市高校知识服务平台项目;美国国际发展署AquaFish CRSP项目;上海市科委西部地区科技合作项目 (11395800200);欧盟FP7亚欧水产平台项目 (245020)
作者简介：李猛 (1986-),男,硕士研究生。E-mail:limenglimeng6666@126.com
通信作者：马旭洲 (1965-),男,副教授。E-mail:xzma@shou.edu.cn