20世纪80年代,日本、欧美等发达国家开始大量利用植物浮床技术治理湖泊等水域富营养化问题,取得一定效果。随后,将研究拓展到水产养殖水体净化方面。进入21世纪,许多中国学者也开始研究生物浮床在水产养殖水体净化中的作用。
池塘生物浮床
以水生植物为主体,以支架浮体等为载体,运用无土栽培技术原理,构建的一种用于池塘养殖水质调控的生态工程。
- 英文名称
- pond bio-floating bed
- 所属学科
- 渔业
浮床一般采用高分子材料、泡沫板、蛭石、聚乙烯等作为支架和载体。浮床植物主要为水芹菜、水蕹菜、美人蕉、鸢尾、芦苇等。
生物浮床主要依靠物理作用、植物吸收、气体传输和释放、微生物降解及对藻类抑制作用等净化调控水体。通过植物生长过程中对水体中氮、磷等植物必需元素的吸收利用,及其植物根系和浮床、基质等对水体中悬浮物的吸附作用,富集水体中有害物质。同时,植物根系能释放出大量能降解有机物的分泌物,从而加速了有机污染物的分解。一些植物还能分泌化学克生物质,抑制浮游藻类生长。在水产养殖池塘中应用生物浮床可以通过浮床植物根系吸附和絮集等作用形成根系微生态环境。根系表面的微生物对水体中的有机污染物和营养盐进行分解和利用,最后,通过收获浮床植物,将氮、磷等营养物质以及吸附在根系表面的污染物质移出养殖池塘,使水体中的富营养化物质大幅度减少,达到改良水质,修复池塘水生态环境的目的。生物浮床对池塘系统中氮、磷循环的影响如图1、图2所示。
生物浮床可从种类组成、丰度、多样性等多方面影响藻类,主要体现在:浮床植物吸收水体营养盐与藻类形成竞争;浮床植物可以通过化学信号与浮游动物相互作用;浮床能阻挡阳光直接照射水面。附着在植物根系上以藻类为食的小型动物,能较好地限制藻类的恶性繁殖。
应用于池塘养殖的浮床主要有普通生物浮床、生物网箱、复合生物浮床等。
一般采用Φ50~150毫米的UPVC管和1厘米聚乙烯网片制作。为维持浮床良好的结构和稳固性,一般采用较粗的UPVC管(>100毫米)作为框架的浮床其固定横断可以少一些,若采用较细的UPVC管(<100毫米)作为框架的需要较多的横断。横断的多少与UPVC管的材质和厚度有关。浮床覆网一般采用聚乙烯网片,根据拟种植水生植物的株经大小决定网目大小,网目太大不利于植物固定,网目太小会增加浮床的重量(图3)。
生物网箱浮床为浮床和网箱的结合体,上部为Φ50~100毫米的UPVC管和1厘米聚乙烯网片组成的浮床,下部为聚乙烯网片组成的网箱。浮床上部种植蕹菜、水芹、鸢尾等水生植物,下部网箱内养殖河蚌、螺蛳、杂食性鱼类等。网箱浮力主要由UPVC管负担,水生植物最大生物量20~50千克/米2,网箱内鱼、贝类等的生物为1~3千克/米3(图4)。
复合生物浮床一般由支架、提水装置和分水部件组成。支架由L形不锈钢拼接而成;提水装置采用旋涡气泵作为动力源,通过提水管将水提升;分水部件由8个分水管组成,将提升管提升的水体均分到复合生物浮床的各个部分,其中分水管出水口采用堰形槽,可以将水体均居地分散开来,有利于均匀分水。
复合生物浮床的生物填充剂有3层:上层为沉性填充剂层,中间层为发泡颗粒层,下层为PE生物填充剂层。沉性填充剂层选用直径10~20毫米的填充剂,作为植物生长基料。发泡颗粒层选用直径5毫米的填充剂,为复合生物浮床提供浮力。下层采用直径8~10毫米的PE生物填充剂,为微生物提供生化反应的基质(图5)。
普通生物浮床一般由浮床床体、浮床床架和保护网箱3部分组成(图6)。
通过自身浮力或借助其他方式浮于水面的一个平面体,并用于固着浮床植物。床体形状通常为长条形,宽度2.5米,长度依池塘条件而定。其优点是:便于采收植物;空气与水体之间不会产生大面积阻隔;制作简单,经济实用。也有为美化环境,可以制成心形、花朵形等形状。制作材料包括有孔泡沫塑料板、可固定培养钵的刚性网格架、四周有挡板的实心薄板、渔用网片等。
用于固定浮床床体的框架。有刚性的和柔性的两类,刚性框体用钢管、聚氯乙烯(PVC)管、毛竹制作成需要的形状,床架周围配备浮力装置,使其漂浮在水面之上。柔性的框体需在浮床床体四周装配上纲绳,并在床体周围装配浮力装置,使其浮于水面后用锚固定,或直接固定在插竿上。
一般由边网和底网组成,其长度略大于浮床床体长度。网目大小以能够防止养殖鱼类进入箱内为宜,通常用网目2厘米的网片制成。在未套养草食性鱼类的池塘中可不设外层网箱,其操作更简易,成本更低。
一般以3米为距将竹竿固定于池塘中形成浮床床架,将保护网箱系于竹竿,网箱边缘高出水面0.25米左右,再将浮床床体放入网箱浮于水面展开即可。床体网片四角可用纲绳与床架四角竹竿相连,以防床体网片卷曲。配置比例:一般来讲,鱼种培育池塘的浮床架设面积为池塘面积的5%~8%,成鱼养殖池塘为7%~10%。图7所示是0.7公顷成鱼养殖池塘的浮床布置示意图。每条浮床面积为66米2(22米×3米),共设8条,覆盖度约为7.5%。8条浮床分设池塘东西两侧,相邻两条浮床的间距为12米。中间架设投饵机和增氧机(图7)。
在水产养殖池塘中使用生物浮床时,适时采收是浮床植物高产、优质的关键。以水蕹菜浮床为例,当水蕹菜水面以上茎长达25厘米以上时即可采收。第1、2次采收时,茎基部要留足2~3个节,以利采收后新芽萌发,促发侧枝,争取高产。采收3~4次之后,应对植株进行1次重采,即茎基部只留1~2个节,防止侧枝发生过多,导致生长纤弱缓慢。
当水体较“瘦”时,在浮床植物移栽数日后,内层浮床基质上可能出现较多的青苔,即“水绵”。青苔会阻塞网孔,造成晴天午时床体上浮,致使植物生长瘦弱或晒死。因此,当青苔发生量不多时,应通过适当肥水解决;当青苔过量繁殖、明显影响浮床植物生长时,可在晴天上午9:00~10:00,每平方米浮床用0.75克的硫酸铜溶解后泼洒(不宜喷洒)杀灭,泼洒后十几分钟左右即可见效。
应用池塘生物浮床调控养殖水质具有成本低、构建简单、管理方便、水质调控效果好、经济和生态效益高等优点。