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循环水养鱼虾（2009.9.8）
（主持人）观众朋友大家好！欢迎收看《科技苑》栏目，海鲜好吃，养海产品当然也能赚钱。但这只是一个方面。另一个方面是，经济风险大，环境危害也大。今天的节目，就从如何减少海水养殖对环境的负面影响入手，介绍海水生态养殖的一些经验和做法。
人们喜欢用“浩瀚”来形容大海的辽阔和博大。大海的浩瀚不仅在于海洋的面积，而且在于海洋里丰富的生物。目前已知的海洋生物有21万种，而专家预计实际的数量大约是210万种。如此之多的海洋生物在自己的世界里，共同维护着各物种间的生态平衡。
（采访）王良辉：小时候下海，小半天就可以抓到鱼虾，让一家人吃一顿饭都吃不完。
然而，餐桌上的享受，使近海海产品供不应求。于是，人工养殖成为满足需求的最佳途径。
福建云霄的王良辉在海边长大，打渔摸虾是经常的事。于是1988年，他加入了人工养殖海产品的行列。
（采访）王良辉：那时候，养殖泛滥，就是谁想养什么就上什么？谁养多少，就养多少，没有规划。
海水养殖的兴起，丰富了海鲜市场，同时，经济效益与环境保护的矛盾也日益突出。专家认为，海洋环境的退化，给海水养殖业带来了巨大的经济损失。但同时，海水养殖业也是水环境恶化的主要原因之一。
（采访）福建省云霄县海洋与渔业局工程师方志亮：超容量的养殖，这些必然会造成海水的富营养化，富营养化会造成海区氮磷大量的超标，造成藻类的过多的繁殖，赤潮就是一个鲜明的例子。
由赤潮引发的赤潮毒素比河豚的毒素高20倍，比眼镜蛇的毒素高80倍，这些毒素可以在鱼虾等动物体内积累，如果一旦被人食用，后果十分严重。赤潮的光临，更是让生机勃勃的海洋瞬间一片死寂，渔民有种无收。
20多年前，王良辉第一次认识赤潮，20年后，他还是心有余孽。
那阵子在海区上十几亩养殖泥蚶和文蛤，眼看着就要收成了，海区出现了赤潮，两三天都死亡了，海滩上都是白花花的壳子，臭气熏天
（主持人）面对肆虐的“海上赤魔”，人们采取了许多“驯服”它的措施，然而，要想彻底降服“赤魔”，还得从“治本”下手。那就是要加强环保意识、加大环境保护力度，探索生态养殖技术，掐断“赤魔”的营养源。
（采访）黄舜斌：这些年随着养殖面积不断扩大，所以对整个海区，跟整个生态的破坏还是非常严重，所以这几年我们县里面在探索一条循环，生态养殖的模式。
深受赤潮其害的王良辉也在思考、探索，也在尝试。他从海区搞养殖，转到岸上搞池塘养殖，就是想加强养殖的可控性。但是如何让塘内的海水活起来，这就成了池塘海水养殖的关键。
（字幕）一、活水是前提
谁都知道，养鱼活水好，因为活水中有充足的氧气和微生物。而想让塘内的海水活起来，勤换水是最容易想到的办法。王良辉说，水是要勤换，但能让海水直接进入池塘。
（采访）如果是你从海区里面，涨潮时直接引用这个海水，海水它里面含有多种东西，一个就是说海水里面也会把这泥浆，漂浮物其他一些有害的东西也会带进来。带进来这个就会直接造成对鱼虾蟹塘那个水质的影响。
尤其是鱼、虾、蟹都是用鳃呼吸的，如果它们把泥沙吸入呼吸系统，就会堵塞鳃瓣，使鱼、虾、蟹无法正常的呼吸。
于是，王良辉在池塘边修了这个沉淀池，每次将海水沉淀2个小时以后，再引水入塘。10
而且在沉淀池与池塘之间设置了过滤网，省的那些外来的入侵者进入鱼塘，与鱼虾蟹争吃争喝。然而沉淀和滤网挡住了看得见的敌人，却挡不住隐形杀手。
（采访）方志亮：海水里面的细菌、病毒，还有敌害生物，会随着海水一并注入我们的养殖池中。必然会给我们养殖的品种造成危害。
对于海水中的隐形杀手，王良辉并没像别人那样，用化学药品来消毒。因为在他看来，杀死有害生物的同时，也杀死了海水中有益的微生物。这样做既不生态也不科学。
王良辉的独到见解是：用勤换水，来减少海水中细菌和敌害生物的积累。换水的方法也是王良辉在实践中摸索出来的。
（采访）从它投苗的第一天算起，我们通常采取那个排2天停1天的做法，到满一个月之后，我们正常是那个每天排放一次。
经常换水，就是还没等细菌、病毒，在池塘里站稳脚跟，就让流水把它们带走。这个道理似乎与讲卫生勤洗手的做法比较接近。然而光靠换水，并不能完全解决水体污染的问题，因为老的池塘只有一个闸口，每次换水时并不能将养殖污水彻底更换，而且刚引进的新鲜海水，也面临着被污染的危险。王良辉说要想健康养殖，一定要给鱼、虾、蟹、贝一个干净、舒适的家。
（字幕）二、池塘的结构
从开始搞海水养殖起，王良辉就给自己定了一条铁律，坚决不用药，养殖无公害产品。那么怎么才能不让鱼塘变成药房和污水制造厂呢，王良辉的经验还是从失败中总结出来的。
（采访）那时候养虾、眼看着虾养的多好，这么大的虾一条捞出来一斤才十几条。那个时候心贪婪了，不想多等几天再卖吗，价钱高一点。结果，因为那池里面虾越长越大，后面那段水都没办法换。拖了几天结果虾病了，死了。
就因为换水不彻底，让王良辉5个月的辛劳全白费了。面对着十几口老虾塘，他有了一个大胆的设想，改造老虾塘。
（采访）一般老的池塘就是说整体把它挖深，挖平，结果就是说蟹，虾它们吃的，住的，吃喝拉撒睡都在一起，那残饵也没办法打捞掉，粪便也堆积在一起。
在高温下，这些残渣剩饵和粪便，经耗氧细菌的作用，就会迅速氧化、分解，不仅消耗水中的氧气，而且还会产生大量硫化氢和沼气等有害的物质，危害鱼、虾、蟹、贝的健康。爱琢磨事的王良辉，发现老塘设计上一个致命的缺陷。
（采访）闸门设置不合理、不科学，它就会导致水交流不彻底，在池的周边留有很多的死角。
这是因为老塘只有一个闸门，既是进水口也排水口。新鲜的海水进来时，就会把残渣剩饵推到闸门对面的塘底，而排水时又很难将塘底的污垢带出去。而且每次只能排放三分之一的养殖污水。
（采访）如果排得再多了，那里面的鱼、虾，都受不了，会死的。
王良辉的设计首先要解决塘底存污纳垢问题。他在原有的闸门两侧，增开两个闸门。然后根据养殖品种的不同，又调整池塘的内部结构。
（采访）这是我们现在虾蟹塘的那个模型，这边是进水闸门，两侧是排水闸门，中间是投饵台，四周都是环沟。
两个排水闸门设置在塘底的侧边的五分之四处，这样在排水时就能带走塘底的大量污垢，不留卫生死角。中间的长68宽48米饵料台，也就是虾蟹的餐厅。在距塘边6米的这条宽10米、深1米的环沟就是虾蟹游乐场。
（采访）这个就是我们鱼塘，跟那个虾蟹塘的共同点就是在它同样有三个闸门，不同的地方呢，把它那个虾蟹塘中间这块投饵台挖掉，变成鱼的休息室。鱼塘的那个投饵台呢，设置在四周。
三个闸门的功能，还是一进两排。沿四周是6米宽的投饵台，其余部分深挖4米，水深才能养大鱼嘛。
（采访）这个是贝类池，它跟鱼虾蟹塘的构造基本一致，只有池塘里面养殖这个场地跟排水沟的分布不同。
贝类池养殖的泥蚶和缢蛏与鱼虾蟹不同，它们是饿了就到水中找吃的，吃饱了就钻到泥里休息，中间宽1深0.6米的t字沟，把塘底分成了三块养殖埕地，是为了让它们有更大的栖身之地。而塘边四周宽0.45米深0.3米的环沟，还有埕地上每隔4.5米挖一条0.2米深0.2米的小沟。是为了含有硅藻的海水送到每一块埕地上。
（采访）让那池子中间那些贝类都同时得到一些食物，不会说这边吃了很撑了，这边就喝的白开水。
改造后的池塘，让鱼、虾、蟹、贝不仅有了固定的餐厅和休息室。更重要的是不仅每次的换水量能够达到95%。而且池塘里面这些大大小小的水沟，让鱼、虾、蟹在换水时有了藏身之处，有了这些水沟还有一个好处，在换水时，饲养员不仅能够从饵料台上观察饵料的剩余情况，来判断投喂是否适量，还能定期清洗饵料台，从而避免了残渣剩饵污染水质。
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本期节目内容：介绍了一立方米有了循环水高密度养殖养出80公斤鱼。平均一吨水，怎么能养出80公斤鱼？有了循环水，内地怎么也能养海鱼？高密度养殖，肉质为什么还有嚼劲？循环水高密度养殖的秘密，《科技苑》为您讲述一立方米有了循环水高密度养殖养出80公斤鱼。 （《科技苑》 20160413 一立方米养出80公斤鱼）
第29卷第11期水产科学
Vol.29No.11池塘循环水生态养殖效果分析
彭 刚,刘伟杰
1
1,2
,童 军,严维辉,陆全平,唐建清
1111
(1.江苏省淡水水产研究所,江苏 南京 210017;2.金坛市水产技术指导站,江苏
金坛 213200)
摘 要:用多种生物修复技术结合池塘工程改造手段,构建封闭型池塘循环水生态养殖系统。养殖水体的水质指标监测结果表明,该循环系统对TN、TP、NH+4-N及CODMn的平均去除率分别达62.89%、60.24%、56.52%、47.81%,具有很好的净化效果,能够满足养殖用水的要求,在整个养殖过程中实现了养殖尾水零排放。该循环水养殖模式符合当前太湖保护的规划要求。关键词:循环水养殖;人工湿地;池塘;净化效果中图分类号:S955
文献标识码:A
文章编号:1003-1111(2010)11-0643-05
随着养殖技术的发展,池塘养殖密度不断增大,对水体的投入也同时增加,养殖产量和经济效益不断提高,但传统的池塘养殖是一个开放的生态系统
[1]
建成水面28.40hm2,于2009年建成。系统由集约化养殖区、生态化养殖区、净化区(尾水汇集区、人工湿地净化区、净水汇集区)组成(图1),其集约化养殖区池塘14口,合计5.86hm、生态化养殖区池塘15口,合计16.80
hm2,尾水汇集区1.07hm2,人工湿地净化区4.0hm2,净水汇集区0.67hm2。
2
,大量养殖用水未经处理排放进入江河湖
泊,对本已十分有限的水资源造成污染。特别是前两年太湖蓝藻的爆发,太湖水体富营养化和水污染情况越来越受到全国各界的关注,太湖流域传统的池塘养殖模式受到了新的挑战。如何减少农业面源污染中水产养殖业自身带来的污染成为一个重要的课题呈现在广大水产科技工作者的面前。
循环水生态养殖系统的概念就是在水产养殖过程中引入水处理工艺,以此来控制改良养殖尾水,循环水养殖技术的研究在国外起步较早,经过多年的发展,在设备的开发,生产过程的控制与管理等方面取得了突破成就[2]。我国目前也开始重视对该领域的研究[3-5],通过对循环水养殖系统的构建,能解决水产养殖对外界环境的依赖,减少水产养殖对环境的破坏。笔者拟采用多种生物修复技术
[6-8]
图1 循环水养殖系统运行示意
结合池塘工程改造手段,构建/封闭型物质
集约化养殖区主要养殖长吻鱼危(Leiocassislongirostris),瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrusvachelli)、杂交黄颡鱼(Leiocassislongirostris@Pelteobagrusvachelli)、黄颡鱼(P.fulvidraco)、岩原鲤(Pro-cyprisrabaudi)、白甲鱼(Varicorhinussimus)、鳜鱼(Sinipercachuatsi)及四大家鱼。生态化养殖区主要养殖中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)、日本沼虾(Macrobrachimnipponense)、克氏原螯虾(Pro-
循环0养殖系统,通过对水质变动及养殖效益的分析探讨,为解决太湖流域水体富营养化、养殖尾水循环利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 系统组成及功能区构建
本循环水养殖系统位于江苏常州市水产良种引繁中心试验基地,项目占地33.07hm2,经改造后
收稿日期:2009-12-02; 修回日期:2010-02-23.
基金项目:江苏省海洋与渔业局水产三项工程项目(PJ2007-31);江苏省科技厅社会发展项目(BE2009690).作者简介:彭刚(1981-),男,助理研究员,研究方向:水产养殖与资源生态;E-mail:1619114@sina.com.
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水 产 科 学
第29卷
cambarusclarkii)。尾水汇集区主要养殖鲢鱼(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙鱼(Aristich-thysnovilis)及匙吻鲟(Polyodonspathula),人工湿地净化区主要种植挺水植物荷花、芦苇、菖蒲,浮叶植物菱、睡莲、芡实等,沉水植物马来眼子菜、苦草、伊乐藻、轮叶黑藻等,漂浮植物水葫芦、浮萍等,投放水生底栖动物主要包括中华圆田螺(Cipango-paludinacahayensis)、铜锈环棱螺(Bellamyaaeruginosa)、背角无齿蚌(Anodontawoodiana)、褶纹冠蚌(Cristariaplicata)、三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)等,净水汇集区采用溢流坝两边堆积麦饭石和活性碳过滤汇集净化后的水,同时投放少量螺蛳进一步净化水质。1.2 系统运行条件
本试验自2009年3月开始,至11月结束。3)6月,养殖区尾水只进入尾水汇集区净化,7)11月系统全面运行后,养殖尾水经过整个循环系统净化处理。7)10月高温季节,集约化养殖区15d换水1次,生态化养殖区30d换水1次,每次换水量约35cm。每个池塘具有独立的进排水功能,排水管通过窨井相连通,通过插管调节高低压强差来控制进排水量,养殖区排出的水进入尾水汇集区后,通过提水泵站进入人工湿地净化循环,人工湿
功能区属集约化养殖区集约化养殖区生态化养殖区生态化养殖区尾水汇集区人工湿地净化区净水汇集区
编号P1P2P3P4P5P6P7
池塘面积/hm2
0.490.491.071.071.074.00.67
地比养殖区高出1.5m,系统采用一次提水,依次顺流的模式运转,湿地净化后的水汇集后可再次进入养殖区循环利用。1.3 水样采集与测试方法
系统运行期间,在集约化养殖区设立2个监测点,分别为P1,P2,生态养殖区设立2个监测点,分别为P3和P4,尾水汇集区、人工湿地、进水汇集区各设立1个监测点,分别为P5、P6和P7,各采样点放养量见表1。水样为上中层混合水样。采样时间分别为4月28日、5月19日、6月23日、7月22日、8月25日和10月15日15:30。水质测定指标及测定方法如下:水温(WT);透明度(SD)用Sec-chi盘测定;溶氧量(DO)用溶氧仪测定;总氮(TN)用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定;总磷(TP)用钼酸铵分光光度法测定;氨氮(NH+4-N)用纳氏试剂光度法;亚硝态氮(NO2-N)用N-(1-萘基)-乙二胺光度法,高锰酸盐指数(CODMn)用酸性法,铜、锌(Cu、Zn)用原子吸收分光光度法[9]。
污染物去除率(Re)按下式计算:Re/%=
1122
@100%
C1@V1
式中,C1、C2分别表示集约化养殖区出、进水污染物质量浓度(mg/L),V1、V2分别为出、进水体积(L)。
表1 各采样点放养量
养殖品种及放养量
I龄黄颡鱼10万尾,鲢鱼600尾
杂交黄颡鱼450kg,鲢鱼700尾,原岩鲤152尾,胭脂鱼1545尾太湖1号青虾苗种100kg
中华绒螯蟹16000只、青虾苗50kg,鳜鱼100尾鲢鱼、鳙鱼、匙吻鲟鱼种2400kg水生高等植物、贝类等螺蛳
2 结果与分析
2.1 循环水水质理化参数变化及净化效果2.1.1 透明度和溶解氧的变化
透明度是衡量池塘养殖水体水质的重要指标,透明度的高低直接影响到浮游藻类的原初生产力及各级饵料生物的产量,最终影响到鱼产量。池水透明度的高低取决于池水的浑浊度(指水中混有各种浮游生物和悬浮物所造成的浑浊程度)和色度(悬浮生物和溶解有机物造成的颜色)。由表2可见,生态化养殖区(P3、P4)透明度(25~40cm)一般高于集约化养殖区(P1、P2)透明度(17~36cm),主,中需种植大量水生植物,能增加水体透明度。经过净化后,净水汇集区的水体透明度显著增加,10月达到155cm,可以得出该循环系统能有效提高水体透明度。
DO不仅会直接影响鱼类的食欲和消化吸收能力,而且关系到好气性的细菌生长繁殖。在缺氧情况下,好气性细菌的繁殖受到抑制,从而导致沉积在塘底的有机物(动植物尸体和残剩饵料等)为厌气性细菌所分解,生成大量危害鱼类的有毒物质及有机酸。表2中各养殖区DO均处于较高水平,主要是由于测定时间为15:30,此时间段一般为池塘溶解氧最高阶段,同时生态养殖区(P3、P4)DO普(,
第11期
彭 刚等:池塘循环水生态养殖效果分析
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(P6)的DO处于较低水平,主要是由于水体中大量浮游植物被滤食性鱼类和贝类所利用,无法进行光合作用,同时荷花及表面的浮萍、槐叶萍等阻碍了
SD/cm
4月
P1P2P3P4P5P6P7
3235413735
5月3332383541
6月3536403933
7月25223028323546
8月21282532253855
水与空气中的氧气交换导致。水流进入P7后,在风的作用下,池塘表明波动增加,水体中的DO略有增加。
DO/mg#L-1
10月2217263035109155
4月9.699.6115.7911.7015.34
5月7.978.1411.8412.429.48
6月9.828.9912.8412.5814.40
7月6.615.096.936.916.233.736.47
8月11.2610.8312.9513.812.605.997.76
10月10.7111.8816.2312.1710.205.686.44
表2 透明度和溶解氧变化
池塘
2.1.2 水体TN、TP、NH+4-N的变化及净化效果
循环水养殖各功能区水体中营养物质TN、TP、NH4-N的变化见图2~图4。集约化养殖区的营养盐水平一般要高于生态化养殖区,主要是由于集约化养殖区池塘生物量较大,饲料投喂较多,池塘中营养物质水平较高,生态化养殖区池塘投喂量少,而且有大量水草起到净化水质的作用。尾水汇集区的营养物质水平一般处于集约化养殖区和生态化养殖区的中间,主要是由于其既接受生态化养殖区排放的尾水,集约化养殖区多余的尾水也可以直接排入。7、8、10月,循环系统TN的去除率分别为54.27%、68.20%、66.21%,平均去除率为62.89%;TP的去除率为73.77%、60.53%、46.43%,平均去除率为60.24%;NH+4-N的去除率为47.06%、60.21%、62.29%,平均去除率为56.52%,系统对TN、TP、NH4-N的去除
效果显著。
++
图4 水体中NH+4-N的变化
2.1.3 水体CODMn的变化及净化效果
CODMn是地表水、生活饮用水及生活污水监测的重要指标,其变动情况见图5。7、8、10月,循环系统CODMn的去除率分别为44.83%、41.67%、56.94%,平均去除率为47.81%
。
图5 水体中CODMn的变化
2.2 产量及效益分析
循环水养殖系统的产量见表3。8月将集约化池塘养殖的青鱼、黄颡鱼抽样送农业部食品质量监督检验测试中心检测,各项指标均符合国家绿色食品A级标准。
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水 产 科 学
表3 各功能区产量
功能区
面积/hm2
5.86
产量
商品鱼6825~25275kg/hm2,I龄鱼种产量6435~7035kg/hm2,II龄鱼种产量9180kg/hm2
中华绒螯蟹924kg/hm2;日本沼虾676.5kg/hm2;克氏原螯虾679.5kg/hm2滤食性鱼11475kg/hm2藕7500kg/hm2;
2
第29卷
合计产量
商品鱼及鱼种合计77263kg
中华绒螯蟹15542kg;日本沼虾884kg;捕捞上市克氏原螯虾1631kg;鳜鱼1130kg;鲢鱼14670kg鲢鱼5040kg;鳙鱼6300kg;匙吻鲟900kg食用藕3@104kg;螺、蚌合计3@104kg
集约化养殖区
生态化养殖区尾水汇集区人工湿地净化区
16.801.074.0
据初步核算,5.73m净化区和汇集区共投入
17.1万元,产出23.2万元,总收入6.1万元,平均收益10645元/hm2;5.86hm2集约化养殖区共投入100.6万元,产出140.5万元,总收入39.9万元,平均收益68088元/hm;16.80hm生态化养殖区共投入52.7万元,产出124.4万元,总收入71.7万元,平均收益42619元/hm2;整个系统28.40hm水面,共投入170.5万元,产出288.2万元,总收入117.7万元,平均收益41444元/hm。
2
2
2
2
于硝化的好氧区,通过微生物进行一系列生化作用,促进湿地中营养盐物质的去除,1gNH+4-N转化成NH3-N需要消耗4.3gO2[14],这也是导致人工湿地净化区DO低的原因之一。滤食性动物以外界进入体内的水流带来的食物为营养。利用滤食性生物净化水质主要是根据生物控制(Bio-ma-nipulation)原理,通过高营养级生物滤食水体中的浮游植物和有机碎屑,从而间接降低水体中的N、P等营养盐含量。
本循环水生态养殖系统由多个功能区构建,在净化过程中引入人工湿地、滤食性鱼类、贝类等多生态位综合修复技术,增加净化效果。结合水质检测结果可见,集约化养殖区由于鱼类养殖密度大,沉性料投饵多,饲料利用率低,水体中营养盐含量高。生态化养殖区主养虾、蟹,此养殖模式需种植大量水草,集约化养殖区出来的尾水进入生态化养殖区后能被水草生长吸收,进而被虾蟹利用转化,进行一级净化,水质营养盐水平略有降低。生态化养殖区仍需投喂一定量的颗粒饲料供虾蟹食用,该区域尾水营养盐含量仍处于相对较高水平,进入尾水汇集区后富营养化水体适合浮游生物大量繁殖生长,利用滤食性鱼类食性能较快转化,进行二级净化。尾水通过泵站提水进入人工湿地,人工湿地由沉水、浮叶、挺水植物以及螺、蚌等组成多生态位综合立体修复系统,能迅速降低水体营养水平,转化为经济产物,进行三级净化,最后通过溢流坝、活性碳等物理手段进行四级净化,水体营养盐含量大大降低,汇集后成为可再次用于养殖生产的/净水0。
系统实际运行中,人工湿地的溶氧水平一直处于较低水平,主要是由于浮叶植物、贝类等净化生物多,今后可考虑在湿地净化系统中引入微孔增氧设施,提高水体中氧气含量,提高湿地净化生物荷载量,加速N、P等物质的转化。本系统净化区和养殖区面积比达1B4,净化效果较好,可适当减小净化区比例,同时由于净化区效益较低,如何提高,3 讨论
水产养殖中,随着气温的升高,鱼类生长加快,摄食量增大。有报道认为,池塘养殖投喂的湿饲料中有5%~10%未被鱼类食用,而被鱼类食用消化的饲料中又有25%~30%以粪便形式排出[10-11],残饵、粪便的累计会导致水体中有机物不断增加,由图3~图6可知,投饲量的增加导致水体中TN、TP、NH+4-N、CODMn含量不断增大,但到10月以后,投饲量逐渐减小,TN、TP、NH-N、CODMn也相应减小。TN、TP、NH-N、CODMn的升高为某些致病菌提供了营养,导致了养殖病害的增多,氨具有较高的脂溶性,它通过鳃及皮膜进入鱼体,损伤鳃表皮细胞,使血液和组织中氨的浓度升高,降低血液的载氧能力,从而引起鱼体内多种酶的活力异常变化,表现为机体代谢功能失常或组织机能损伤
[12]
+4
+4
。充足的DO可以加速水中含氮物质的硝化
作用,使对鱼类的害的氨态氮、亚硝酸态氮转变成无害的硝酸态氮,为浮游植物所利用。
人工湿地净化系统是一个综合性的生态系统,具有容量大,处理效果好,运行费用低的优点,整个系统的特点是应用物质共生和物质循环的原则,通过水生植物来吸收水体中的各种无机盐,水产养殖中水体有机物分解、矿化的最终产物就是无机盐,通过水生植物的吸收使其脱离养殖系统,可有效缓解水体富营养化。运用人工湿地改善水质的报道最早由澳大利亚人BrianMackncy于1904年发表[13]
第11期
彭 刚等:池塘循环水生态养殖效果分析
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进集约化养殖区养殖模式,提高饲料利用率,降低水体N、P含量。
本净化系统对TN、TP、NH4-N、CODMn的平均去除率分别达62.89%、60.24%、56.52%、47.81%,净化后的水达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)
[15]
+
[6] 王国祥,濮培民,张圣照,等.冬季水生高等植物对富
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USENVIRONMENTPROTECTIONAGENCY.Manual:NitrogenControl(EPA/626/R-93/010)[R].Cincinnati,Ohio:OfficeofResearchandDevelop-ment,1993.
[15]国家环境保护总局科技标准司.GB3838-2002.地表
水环境质量标准[S].
Ó类标准,说明该循环水生态
养殖系统对养殖水体有很好的净化效果,能满足养
殖用水的需求,且整个养殖过程实现了尾水零排放。该系统使池塘养殖从/封闭净水0变为/循环流水0,水环境调控从/原位修复0转变为/异位修复0,其成功的应用对减轻养殖尾水对太湖流域的污染具有积极的意义。
参考文献:
[1] 田海军,龙勇,杨治国,等.浅谈节水渔业技术[J].中
国水产,2008,23(1):76-77.
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指标的影响[J].上海水产大学学报,2005,14(2):156-161.
EcologicalAquacultureAnalysisinaRecirculatingWaterPond
PENGGang,LIUWe-ijie,TONGJun,YANWe-ihui,LUQuan-ping,TANGJian-qing
(1.FreshwaterFisheriesResearchInstituteofJiangsuProvince,Nanjing210017,China;2.Fisheries
TechnologyExtensionStationofJintan,Jintan213200,China)
1
1,2
1
1
1
1
Abstract:Aclosedrecirculatingaquaculturesystemwasestablishedusingbioremediationtechnologandengineeringprojectinapondandthemainwaterqualityindexesincludingtotalnitrogen(TN),totalphos-phorus(TP),ammoniumnitrogen(NH4-N)andCODMnlevelsweredeterminedintheexperiment.Itwasfoundthattheaverageremovalrateswere62.89%forTN,60.24%forTP,56.52%forNH4-N,and47.81%forCODMnintherecirculatingecologicalaquaculturesystemwithzerowastewaterdischargeandadvantageoustotheprotectionofTaiLake.
Keywords:recirculatingaquaculture;constructedwetland;pond;purification
+
+
为什么要培养生物膜，以及目的、方法？
硝化作用的各个阶段如下
异养，兼性厌氧 有机物氨化 NH4-N +
亚硝酸化细菌 自养，兼性厌养 亚硝酸化 2--N
硝酸化细菌 自养，兼性厌养 NO3--N【循环水生态养殖】
反硝化细菌异养/异养，兼性厌养 N2、N2、NO2
生物脱氮方法有哪些？
氢自养于爆炸且成本较高，电解产氢成本较高
自养反硝化
成本较低，出水中硫酸盐含量增加； 生物脱硫自养值下降，影响养殖系统中生物过滤
器的硝化效率，硫颗粒易碎
氮方法添加固体碳源：选用BDPs做碳源一方面可 做载体，同时可做碳源，PH升高
异养反硝化添加甲醇等液体碳源成本高，添加物对养殖对象
存在风险，量不容易控制，
需要配置后续处理装
碳源
第２６卷
２０ＩＯ年
第ｌｌ期
１１月
农业工程学报
Ｔｒ姐ｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｌｌｅＣＳＡＥ
、，０１．２６Ｎｏ．１ｌ
２３７
Ｎｏｖ．２０１０
生态工程化循环水池塘养殖系统
刘兴国１，一，刘兆普１，徐皓２，顾兆俊２，朱浩２
（１．南京农业大学海洋生物学重点开放实验室，南京２１００９５；
２．农业部渔业装备与工程重点开放实验室，上海２０００９２）
摘要：为研究解决池塘养殖污染、水资源浪费和水产品安全等问题，针对传统淡水鱼类池塘养殖特点，设计了一种生态工程化循环水池塘养殖系统，系统由牛态沟渠、生态塘、潜流湿地和养殖池塘组成，面积比为ｌ：５：３：３０，系统中池塘呈串联结构排列，池塘对角方向建设有水层交换过水设施，系统利用１级动力提升形成循环水流。在池塘养殖密度
Ｏ．２０～０．８２ｋ∥ｍ３和系统水体日交换量１０％～１５％的情况下，水质检测结果表明，池塘养殖水体中的铵氮、亚硝态氮、硝
态氮、总氮、总磷、化学需氧量（ＣｏＤ）等水质指标分别低于１．８９、０．２０、１．５０、３．２７、Ｏ．５９、９．０ｍｇ／Ｌ，均低于对照池塘，并符合淡水池塘养殖用水标准。生态工程化设施水体净化效果研究表明，潜流湿地对养殖排放水体中总氮、总磷和ＣＯＤ的去除率分别高于５２％、３９％和１７％；生态沟渠对养殖水体中总氮、总磷和ＣＯＤ的平均去除率超过１８．３５％、１７．３９％和１８．１８％；生态塘对养殖水体中总氮、总磷和ｃ０Ｄ的平均去除率分别为２４．７２％、２６．３２％和５．８６％。与传统池塘养殖模式相比，生态工程化循环水池塘养殖系统可节约养殖用水６３．６％，减少ｃＯＤ排放８１．９％，有明显的节水、减排效果。关键词：池塘，生态，水质，循环水系统ｄｏｉ：１０．３９６蛳．ｉｓｍ．１００２—６８１９．２０ｌＯ．１１．０４１中图分类号：Ｓ９，ｘ５
文献标志码：Ａ
文章编号：１００２—６８１９（２０１０）一１１一０２３７一０８
刘兴国，刘兆普，徐皓，等．生态工程化循环水池塘养殖系统［Ｊ］．农业工程学报，２０１０，２６（１１）：２３７—２４４．
ＬｉｕＸｉｎｇｇＩｌｏ，ＬｉｕＺｈａｏｐｕ，ＸｕＨａｏ，ｃｔｔ１１ｅ
ａ１．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ∞ｇｉｎｅｅ血ｇｗａｔｃｒｒｅｃ硫ｕｌａｔｉｎｇｐｏｎｄｓａｑｕａｃｕｌｔｕｒｃｓｙｓｔｅｍ明．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆ
ＣＳＡＥ，２０１０，２６（１１）：２３７—２４４．（ｉｌｌＣｈｉｎｅｓｅ谢ｔｈ
Ｅｎｇｌｉｓｈａｂｓ仃ａｃｏ
０引言
申玉割ｍ】研究建立了高位池塘复合生物调控对虾养殖方
法，该方法既可提高养殖产量，又能减少养殖排放。杨勇ｆ１１】通过研究“渔、稻共作”生态系统的生态特点，建立了复合种养生态模型，有效控制了养殖污染，提高了种养效益。郭立新【１２１研究了部分高等陆生植物对养殖废水的净化作用，为高等陆生植物应用于养殖水体净化提供了参考。泮进明等【ｌ３】研究提出了“零排放”循环水养殖“机械一细菌一草”综合水处理系统。李谷【１４】研究了复合人工湿地一池塘养殖生态系统的水体净化效果。
在国外，Ｓｃｏ“”１提出了水产养殖生态工程的设计
原则。ｗ龃ｇ
据《中国渔业年鉴２００８》资料，２００７年中国有内陆养殖面积４４１３Ｋｈｍ２，养殖产量１．９７ｌ×１０７ｔ，其中池塘养殖产量占内陆养殖产量的６８．５４％【１１，池塘养殖已成为中国水产养殖的主要形式和水产品供应的主要来源。由于中国的多数养殖池塘建于２０世纪６０、７０年代，目前普遍存在着破败陈旧、坍塌淤积严重、设施化水平不高等问题。同时，由于多数水产养殖场采取传统的生产方式，其生产粗放、水资源浪费、养殖污染等问题也严重制约了池塘养殖业的发展［２Ｊ。据统计，在浙江的杭嘉湖地区，每生产ｌｋｇ淡水鲤科鱼类需要耗水１０～１３．４ｍ３，排放铵氮２．６３ｋ一３１，池塘养殖已成为一些地区重要的面源污染源ｍｊ。生态工程化养殖模式可有效解决水产养殖的污染、耗水等问题岬】。２０世纪９０年代以来，由于养殖病害不断爆发，人们开始研究池塘复合生态养殖模式，如黄国强等１８】
Ｊａｗ．ｋａｉ【１６Ｊ研究建立了基于微藻
（ＣＡ口ｃ幻ｃＰ，口ｓ．ｍ“ｅＺ纪一￡已ｍｍＰ，ｍ口，ｌ刀）的南美白对虾（三泐ｐ鲫口Ｐ淞．Ⅷ胛，ｚ口，，ｌ百）生态工程化循环水养殖系统，
该系统有效提高了饲料利用率，减少了养殖污染。以色
列的ＳｏｆｉａＭｏｒａｉｓ【１７Ｊ研究构建了“虾（￡．ｖ口Ｈ刀口ｍ“）．藻
试验用多个池塘循环水养殖对虾（砌刀Ｐ御硎口绷
定的效果。冯敏毅等【９】用混合微生态制剂（肋ｃ珧罅砌砒写
Ｂ粥ｉｌ酝ｃ鲫蹦ｓ。８口ｃｉｌｌ淞ｌｉｃｈｅｎ渤碱ｓ）、菲律宾蛤（鼽ｄｉｌｎｐ∞朋ｆ，ｆｐｐ伽口埘删）、江蓠（Ｇ阳ｃｆ肠砌舰“括和）进行养殖水
体净化试验，发现复合养殖系统的养殖效果是最好的。
收稿日期：２０ｌＯ．０９加ｌ系（ｎ”ｙ议－９．１２）
作者简介：刘兴国（１９６５一），男，山东潍坊人，研究员，博士。主要从事水生生物学与渔业生态工程研究。南京南京农业大学海洋生物学重点开放实验室．２１００９５。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｘ窖１２２３＠１６３．ｃｏｍ
修订日期：２０１０．１０．１２
（舭ｌｖ池，口如，ｌｚ疗）．轮虫（Ｒｏｔｉ触）”复合养殖系统，提高
了系统对营养物质的转化效率。Ｂａｎｙｌ８】将水产养殖与湿
地系统相结合，建立了基于湿地净化养殖排放水的养殖系统，有效降低了养殖污染排放。Ｓｔｅ啪Ｉｌ９Ｊ研究了人工湿地对于的养殖排放水体中总悬浮物（ｔｏｔａｌｓｕｓｐ％ｄｅｄｓｏＨｄ，ＴＳＳ）、三态氮（铵氮、亚硝酸盐、硝酸盐）有较高的去除效果。台湾的Ｌｉｎ【２０】研究了基于表面流和潜流湿地的循环水养殖系统，并应用于对虾养殖；Ｄａｖｉｄ【２１Ｊ将湿地作为生物滤器，用于高密度养虾系统对鱼池中总悬浮颗粒、总氮、总磷的去除率分别达到了８８％、７２％和８６％。
本文针对中国大宗淡水鱼类池塘养殖特点，设计了一种内陆池塘生态工程化循环水养殖系统，该系统利用水产养殖场的池塘排列结构实现上下水层交换和水体流动，利
ａ加甜Ｐ），每个池塘既是养殖池又是水处理池，取得了一
基金项目：国家自然科学基金（３０６０００８６）：国家大宗淡水鱼类产业技术体
万方数据
２３８
农业工程学报
２０１０年
用排水沟渠构建生态渠道，利用闲置地构建生态塘和潜流湿地，通过一级动力提升，实现池塘养殖水体循环和净化作用。达到了“节能、减排、生态、安全、高效”的养殖目的，为池塘健康养殖系统模式构建提供了参考。
１
系统设计
１．１设计原则
生态工程化池塘循环水养殖系统由生态沟渠、生态塘、潜流湿地和３个养殖池塘组成。养殖池塘通过过水设施串联沟通，３｛｝池塘排放水通过水位控制管溢流到生态沟渠，在生态沟渠初步净化处理后通过水泵将水提升到生态塘，在生态塘内进一步沉淀与净化后自流到潜流湿地，潜流湿地出水经过复氧池后自流到１群养殖池塘，形成循环水养殖系统（图１）。
Ｉ
ｒ’・－＿………一・……一－●；－＿一…。－
养殖池塘
图１生态工程化池塘循环水养殖系统工艺图
Ｆｉｇ．１
Ｆｌｏｗｃｈａｎｏｆｔｈｅｅｃｏｌｏ舀ｃａｌ
ｅ晤ｎｅｅｒｉｎｇ
ｒｅｃｍ：ｌｌｌａｔｉｎｇｐｏｎｄ
ａ‘ｌｕａｃｕｌｍｒｃｓｙｓｔｅｍ
系统设计依据：１）潜流湿地潜流湿地容积
ｙ＝Ｑ０ｆ俨】
（１）
式中，Ｑ。为平均流量，ｍ３／ｄ；ｆ为水力停留时间，ｄ；矿为湿地容积，ｍ３；ｓ为湿地孔隙率，无量纲。
根据水产养殖排放水情况，确定ｆ为０．４ｄ；￡为０．５０（粒径５０Ｉ砌砾石）；鳊为ｌ５００ｍ３／ｄ。
则ｙ＝１２００ｍ３，潜流湿地深度为Ｏ．８ｍ，建设面积应为１５００ｍ２。
２）生态沟渠与生态塘
参照《污水稳定塘设计规范》【２３】
彳＝Ｑ％￡／Ｍｌ
（２）
式中，彳为生态塘面积，ｌｎ２；Ｑ为污水流量，ｍ３／ｄ；岛
为进水ＢｏＤ５，耐；ｆ为水力停留时间，ｄ；Ｍ为面积
负荷，∥（ｍ２・ｄ）。
根据长期监测结果，淡水鱼池塘排放水的岛为
４０
ｍｇ／Ｌ，Ｍ为４０∥（１ｎ２・ｄ），Ｑ为ｌ５００ｍ３／ｄ，ｆ为１．５ｄ，
则生态塘面积（４）为２７５０ｍ２。１．２系统结构
本生态工程化池塘循环水养殖系统由３个养殖池塘（１５０００ｍ？），１５００ｍ２潜流湿地，２５００ｍ２生态塘，和５００
ｍ２生态沟渠组成。池塘呈排列布局，进排水渠道在池塘两侧，生态塘和潜流湿地区在池塘的一端，生态沟
渠的进水端与外河水源相接，可以提取外河水作为补充水，同时外河水源在进入池塘前也得到处理（图２）。
万方数据
图２生态工程化池塘循环水养殖系统布置图
Ｆｉｇ．２
Ｌａｙｏｕｔｏｆｔｌｌｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ
ｅｆｌ舀ｎｅ舐ｎｇｒｅｃ妣ｕｌａｔｉｎｇ
ａｑｕ∽ｕｌｔｕｒｅｓｙｓｔｅｍ
池塘养殖品种主要是草鱼和团头鲂，另外还搭配养殖鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼等，养殖周期内的载鱼负荷量为
｜０：２０～０．８２ｋｇ／ｍ３；湿地植物主要有大漂、雍菜、水花生、
茭白、鸢尾、美人蕉、再力花、芦苇等。
表ｌ
生态工程化养殖系统设计参数
Ｔａ＿ｂｌｅｌ
Ｄｅｓｉｇｎ
ｐａｒ锄ｅｔｅ硌ｏｆｔｈｅｅｃｏｌｏ百ｃａｌ∞ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ａｑｕ８ｃｕｌｔｕｒｅｓｙｓｔｅｍ内容参数
内容参数生态工程化系统翥嘉鑫磊：霁羞嚣磊
．一……。生态沟渠、生态塘、
水交换量ｌ
５∞ｍ３，ｄ
潜流湿地面积
１
５００ｍ２
池塘水交换率
ｌＯ％
生态塘面积２５００
ｍ２
池塘载鱼密度Ｏ．２０～Ｏ．８２ｋｇ府
生态沟渠面积５００Ｉｎ２
补充水量
＞ｌｏ％
池塘面积
１５０００
ｍ２
１．３生态沟渠
生态沟渠利用养殖池塘的排水渠构建，长２００ｍ，水泥预制板护坡，倒梯形结构，上口宽２．５ｍ，下口宽１．５ｍ，
深２．０ｍ。用围网将沟渠分为３个部分，池塘出水口端为
５０
ｍ的漂浮植物区，中间为ｌＯＯｍ的生物网箱区，进水口段为５０ｍ的漂浮植物区。
漂浮植物区主要放置水浮莲、水葫芦等水生植物，水体内还放置了贝类、滤食性和杂食性鱼类等。
生物浮床用直径５０～１００衄ＵＰＶＣ管和网目１
ｃｍ
的聚乙烯网片制作（图３）。在该区段，生物浮床面积占水面２０％～３０％。生物浮床在生态渠道内有２种布置方式，一是每间隔３～５ｍ放置１个生物浮床，并在浮床
缫
图３生物浮床平面图
Ｆ追．３
Ｉｃｈ∞ｇｒａｐｈｙｏｆｎｌｅｅｃｏｌｏ百ｃａｌ【循环水生态养殖】
ｆｌｏａｔｉｌｌｇ
ｂｅｄ
第１ｌ期刘兴围等：生态工程化循环水池塘养殖系统
１．５潜流湿地
２３９
的４角系上绳子固定在岸卜；另一种方式是把各个浮床串联起来成排放置。浮床上面种植蕹菜、生菜、水芹等水生植物。生态沟渠内放养河蚌、螺蛳、杂食性鱼类等，
生物量为３～５１．４生态塘
利用池塘改造而成，面积２５００ｍ２（宽４０ｍ，长
６２．５
潜流湿地面积ｌ５００ｍ２（宽４０ｍ，长３７．５ｍ）。湿地基质采用３级碎石级配，基质厚度为７０ｃｍ，底部铺设
Ｏ．５ｍｍ
ｋ咖３。
ＨＤＰＥ塑胶布做防渗处理。潜流湿地进、出水区
为宽度１．５ｍ，粒径５０～８０
３４．５ｍ。
Ｉ砌碎石过滤区。水处理区长
ｍ）。沿长度方向分别为３０ｍ的植物种植区和２２ｍ的深水区（图４）。植物种植区水深０．５ｍ，种植茭白、莲
基质分为３层：底层为３０ｃｍ厚，粒径５０～８０Ｉ砌碎石层；中间为３０ｃｍ厚，粒径２０～５０ｍｍ碎石层：上
层为１０
藕等水生植物。深水区水深２ｍ，放置生物网箱，网箱内
ｃｍ厚，粒径１０～２０衄碎石（图５）。
潜流湿地
１５ｍ
３４．５ｍ
１．５ｍ
放置滤食性鱼类、贝类等，生态塘水体内放养鲢鳙等滤食性鱼类和鲫鱼等杂食性鱼类，放养密度０．０５ｋ∥ｍ２。生
态塘四周为３ｍ宽的挺水植物种植区，水深０．５ｍ，种植
水葱、再力花、菖蒲、芦苇等。
Ｆ远．５
图４生态塘剖面示意图
Ｆｉｇ．４
Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｄｒａｗｏｆｔｈｅ
图５潜流湿地剖面示意图
Ｃｒｏｓｓ－∞ｃｔｉ∞ｄｒａｗｏｆｎ坨ｓｕｂｓｕｒ蠡ｌｃｅｎｏｗｃｏｎｓ咖ｍｅｄｗｅｔｌ锄ｄ
湿地植物选用美人蕉、鸢尾、菖蒲等根系发达、生
ｐｏｎｄ
ｅｃｏｌｏ舀ｃａｌ物量大、多年生的水生植物。
Ｔａｂｌｅ２
Ｄｅｓ咖ｐ踟ｅｔ盯ｓ
表２潜流湿地设计参数
ｏｆｔｈｅ
ｓｕｂｓｕｒｆｋｅｎｏｗｃｏｎｓ饥Ｉｃｔｅｄｗｅｔｌ姐ｄ【循环水生态养殖】
１．６池塘过水设施
循环水养殖系统的养殖池塘共３个，在池塘间对角部位建设过水设施，单个池塘面积为５０００ｍ２（长ｌｏｏ宽５０ｍ），水深２ｍ，池塘坡比２．５：ｌ。
ｍ，
２试验方法与结果分析
２．１试验方法
系统试验在上海市松江浦南“中国水产科学研究院池塘生态工程研究中心”基地，养殖试验从２００９年３月２５日开始到１１月２０日结束。试验期间分别在养殖池塘、生态沟渠、生态塘、潜流湿地选择了７个取样点，并选择一个与试验池塘养殖结构一致的５撑池塘作为对照。
池塘养殖品种为草鱼和鳊鱼，养殖期间池塘载鱼量的变动范围为０．２０～Ｏ．８２ｋｇ／ｎ，。
水样采集和处理方法执行《水质和废水监测分析方法》【２４１，水温、ｐＨ值、溶解氧、ＯＲＰ指标，用ＹＳｌ５５６多功能水质分析仪；总氮、总磷、高锰酸盐指数、铵氮、亚硝态氮、硝酸盐氮用ＨＡＣＨＤＲ．２８００测定。
试验数据用ＳＰＳＳｌ３．０软件统计，用单因子方差分析和ＤＩｌｎｃａｎ’ｓ进行多重比较和差异显著性检验。
池塘过水设施由过水井、过水管路、插管、格网等组成。过水井为水泥砖砌结构，深度与池塘深度相同，面积为０．６ｍ２（１ｍ×Ｏ．６ｍ）。水井底部安装２条直径２００Ⅵ，Ｖｃ管过水管线，进水端安装穿孔溢水插管和防鱼格网，当系统内的水循环流动时，前面池塘的上层富氧水可进入到后面池塘的底部，实现水层交换和改善池塘的底部养殖环境（图６）。
图６池塘过水设施示意图
Ｆｉｇ．６
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉ
ａ｜乒锄ｏｆｔｈｅｐｏｎ（１ｓｗａｔｅｒｎｏｗｆｋｉｌｉｔｉｅｓ
２．２系统水质特征
２．２．１池塘养殖水体营养盐
万方数据
２４０
农业工程学报
２０１０年
１）总氮、总磷试验期内，水质监测数据表明５撑对照池塘水体中的
总氮质量浓度均值为（４．１９±１．１０）ｍ巩，而ｌ群、２存、３撑
池塘的总氮质量浓度分别为（０．８６±０．０２）删扎、（１．０５±
０．０４）ｍｇ／Ｌ、（２．１８±１．０９）ｍｇ／Ｌ（图７ａ）。
５撑池塘中水体的总磷质量浓度为（１．６ｌ±Ｏ．０８）ｍｇ／Ｌ，而ｌｊ６｝、２群、３舟池塘水体的总磷质量浓度分别为（０．２４±
Ｏ．０７）ｍｇ／Ｌ、（０．３５±Ｏ．０９）ｍｇ／Ｌ、（Ｏ．４６±０．１２）ｍｇ／Ｌ（图７ｂ）。
＋１＃塘＋姊塘
＋３＃塘
—＊｝一蜊塘—ｏ一生态沟—ｏ一潜流湿地出水
如们如加ｍｏ０８．１０
０８．１５
０８＿２０噼２５
０８＿３０
０９—０４
Ｏ如９
０９－１４０９－１９
日期（月一日）ａ．总氰
ｆ÷
∞县
＼
越矮棚蜓譬：西
们％帖¨们眈¨ｏ
Ｉ）＆ＩＯ
Ｕ扣１５
ＯⅫＵ＆西０８－ｘ＇慢Ｈ坞慢Ｈ埘ｔ，＊１４
ｔＨ－１９
日期（月一日）
ｂ．总磷
图７池塘水体中的总氟、总磷
Ｆｉｇ．７
Ｔ０ｔａｌｎｉ缸Ｄｇ％锄ｄｔｏｔａｌ
ｐｈｏｓｐｈｏ加惜ｏｆ岫ｒｅｃ硫ｕｌ劬ｇ
ａｑ岫ｃｕｌｔＩｌｒｅｐｏｎｄｓ
养殖期间，池塘水体中的总氮、总磷值呈规律性波动，从１４塘到３４塘，水体中的总氮、总磷浓度不断上升，但在整个养殖试验期间，生态工程化循环水养殖系统池塘内的的总氮、总磷浓度均低于对照池塘。
２）化学需氧量（ＣＯＤ）、铵氮
系统运行初期循环水养殖池塘与对照塘水体的ＣＯＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌｏｘｙｇｅｎｄｅｍａｎｄ）值差异不显著，２０ｄ后循环水养殖池塘水体的ＣＯＤＭ。值与对照塘出现差异，其中ｌ群塘的ＣＯＤＭｎ含量要显著低于对照塘，沿着水流方向２撑、３撑池塘水体的ＣＯＤＭ。值逐步升高，表明ｌ群、２撑、３撑池塘有机物积累的是逐渐增加的。养殖期间内循环水系统内池塘的ＣＯＤ№值低于９．ＯＣＯＤＭ。值（１２．３０圭１．１０）蚍（图８ａ）。
ｍｇ／Ｌ，明显低于５群对照池塘
养殖水体中的铵氮主要由鱼类排泄物、分泌物以及动植物尸体等含氮有机物分解产生。铵氮在水体中以离子氨（ＮＨ４＋）和非离子氨（ＮＨ３）２种形态存在，它们之间可以相互转换【２５１。养殖期间，循环水系统内３个池塘
万方数据
水体中的铵氮、亚硝态氮、硝态氮质量浓度与对照池塘相比相对稳定，并始终维持在１．８９、０．２、１．５０
ｍ班以下
（图８ｂ），符合淡水池塘养殖用水标准［２６】，也没有对鱼类生长造成影响。
＋１＃塘＋２＃塘
＋３＃塘
—＊｝一５＃塘—ｏ一生态沟—口一潜滚湿地出水
加∞如鲫枷
加。
０８．１０
０８－１５晦２０
０８．２５０８－３００９—０４
Ｏ帅９
０９・１４０９一１９
日期（月一日）ａ．化学耗氧量
”
加
¨∽帖。Ｏｇ．１０
０ｓ．１５
Ｏ啦Ｏ
０８－２５０８．３０供Ｌ０４伽Ⅷ１９０９．１４０９－１９
日期（月一日）ｂ．铵氯
图８池塘水体中的化学耗氧量和铵氮
Ｆｉｇ．８
Ｃｈｅｒｎｉｃａｌｏｘｙｇｅｎ
ｄｅｎ啪ｄ蚰ｄａｍｍｏｎｉａ
ｎｉｔｒｉｃｏｆｔｈｅ
ｒｃｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ
ａｑｕａｃｕｌｍｍｐｏｎｄｓ
２．２．２循环水养殖系统水质变化
图９是养殖试验期间循环水养殖系统内总氮（ｔｏｔａｌ肌ｔｒｉｅｍ，ＴＮ）、总磷（ｔｏ协ｌｐｈｏｓｐｈｏｎｌｓ，ＴＰ）、化学耗氧量（ｃｈｅＩｌｌｉｃａｌｏｘｙｇｅｎｄ锄锄ｄ，ＣＯＤ）（图９ａ）和三态氮（图９ｂ）的变化情况，从图中看出，沿着水流方向，养殖池塘水体中的三态氮、总氮、总磷、ＣＯＤ等水质指标有明显趋高现象，在经过生态工程化设施后这些水质指标出现了明显下降。说明沿着水流方向，养殖池塘水体中的营养盐浓度逐步积累，在经过生态工程化设施后水体中的营养盐得到了有效地净化吸收，从而维持了池塘水体中营养盐的平衡，节约了养殖用水，减少了排放水对外
界的污染。
２Ｏ８６４
２Ｏ
ｌ＃塘２＃塘
３＃塘生态淘渠
生态塘潜演湿地
取样点
ｔ系统中的总氨、总磷和化学耗氧量
第１ｌ期刘兴国等：生态工程化循环水池塘养殖系统
２４１
，６ｌ４
ｆ
ｌ２Ｊ面
暑
０＼
●０世８嶷删Ｏ６餐
Ｏ４０２Ｏ
ｌ＃塘２＃塘３＃塘生态沟渠生态塘潜流湿地
取样点
ｂ．系统中的铵氮、亚硝态氮和硝态氮
图９循环养殖系统中主要水质指标变化
Ｆｉｇ．９
Ｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅａｑ咖ｌｔＬｌｒｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｅｘｉｎｔｈｅ１１ｅｃｉｌｌｃｕｌａ血ｇ
ｓｙｓｔｅｍ
养殖试验期间池塘养殖水体中的铵氮、亚硝态氮、硝态氮、总氮、总磷、ＣＯＤＭｌｌ等水质指标分别低于１．８９、
０．２０、１．５０、３．２７、０．５９、９．０
ｍ∥Ｌ，均低于５≠｝对照池塘和
淡水池塘养殖水质标准。
２．３生态工程化设施的净化作用２．３．１潜流湿地
潜流湿地是生态工程化养殖系统中主要的设施部分，表３是养殖运行期间潜流湿地进、出水的水温、口Ｈ值、溶氧（ＤＯ）、氧化还原电位（Ｏｌ强）变化情况。从表３中看出，同一时期潜流湿地进出水体的盐度变化不大，说明潜流湿地对水体的盐度影响不大。
表３潜流湿地进出水的理化指标
Ｔａｂｌｅ３
Ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｒｎｉｃａｌｉｎｄｅｘｏｆｔｌｌｅｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｆｌｏｗｃｏｎｓ仃ｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｉｎｎｕｅｎｔａｎｄｅｆｎｕｅｎｔ
但与进水相比，潜流湿地出水的ｐＨ值、溶解氧、氧化还原电位都出现显著下降（ｐ＜Ｏ．０５），反映了湿地系统
内部生化反应的状态。
表４是潜流湿地对总氮、总磷和ＣＯＤ等营养盐的净化情况。试验运行期间，潜流湿地进出水体的总氮、总磷和ＣＯＤ指标有明显差异（ｐ＜０．０５），表明潜流湿地对养殖水体中的氮、磷营养盐有明显的去处效果，分析发现潜流湿地对养殖水体中的总氮、总磷和ｃＯＤ的去除率分别在５２％～５９％、３９％～６９％和ｌ７％～３５％范围内。从表４中发现，随着养殖时间的延长，潜流湿地对总氮、总磷和ＣＯＤ的去除效率越来越高，说明随着水生
万方数据
植物的生长和湿地生态效率的提高，其净化效率会逐步提高。
表４潜流湿地水质净化效果
Ｔａｂｌｅ４
Ｗａｔｅｒｐｕｒｉ匆ｅｍｃｉｃｌｌｃｙｏｆｓｕｂｓｕｆｆａｃｅ
ｎｏｗ
ｃｏｎｓ仇Ｉｃ锄
ｗｅｔｌａｎｄ
ｍｇ・Ｌ－１
注：实验结果为乎均值±标准差。
２．３．２生态沟渠
试验运行期间，生态沟渠的植物生物量平均变化范围
为２．Ｏ～３５．０ｋ∥ｍ２。水质分析发现，生态沟渠进、出水的
铵氮、亚硝态氮、硝态氮、总氮、总磷、化学耗氧量等
水质指标存在着显著差异（ｐ＜Ｏ．０５），表明生态沟渠对养
殖排放水有明显的净化作用。数据分析显示，生态沟渠对养殖水体中的铵氮、亚硝态氮、硝态氮、总氮、总磷
和ＣＯＤ的去除率达到４９．４９％、６２．５０％、一２８．７５％、１８．３５％、
１７．３９％和１８．１８％（表５）。其中出水的硝态氮明显高于进水，说明生态沟的氧化作用使更多的亚硝态氮转化为硝
态氮。
２．３．３生态塘
与生态沟渠一致，养殖运行期间对生态塘进、出水的铵氮、亚硝态氮、总氮、总磷、化学耗氧量等水质指标等水质指标进行了检测分析，检测数据发现生态塘进
出水的水质指标有明显差异（ｐ＜０．０５），生态塘对养殖水
体中的铵氮、亚硝态氮、硝态氮、总氮、总磷和ＣＯＤ的
去除率分别为２４．００％、５０．００％、１７．４８％、２４．７２％、２６．３２％和５．８６％（表５）。
２．４节水与减排分析
据调查，在中国的江浙等池塘养殖主产区，传统池
塘养殖一般每年换水３～５次【２７１，而生态工程化循环水养殖系统每年的最大排放量不超过２次，且排放水为生态
塘净化水。
池塘养殖用水主要用于换水、蒸发补水和捕鱼排水。据气象资料，江浙地区的年平均降水量１０７８．１Ｉ姗，年平均蒸发量ｌ３４６．３ｍｍ【２８】，由此推算，该地区池塘养殖的蒸发补充水量约为２６８．２舢［Ｔｌ／ａ，约为总水体的１３．４％。
生态工程化池塘养殖系统中的耗水主要是补充蒸发和捕鱼排水，其补充水量与传统池塘一致，其排水主要是清塘排水，一般１年１次。表６是生态工程化循环水养殖模式与传统养殖模式的用水与排放情况比较。
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