沉水植物在养殖池塘中的生态效应.doc

9浅谈沉水植物对池塘养殖水环境的调节作用通常在池塘养殖过程中，因水体交换量较低、养殖密度较高，加上养殖对象的活动濒繁，往往会引起水中植物营养元素、氨氮等有害物质和有机物的积累，塘底也因残饵和鱼体排泄物的堆积，耗氧量增加，导致整个水体的水环境恶化，由此抑制养殖对象的生长。因此，如何减轻养殖活动自身对水体的污染，成为人们关注的热点。在池塘养殖中种植沉水植物、实施鱼草混养，净化改良水质是当前研究领域的一个重要课题，被越来越多的人所关注。一、沉水植物对养殖水体的生态调节作用（一）沉水植物的种类与特性及生态调控的优点1、沉水植物的种类它们的根有时不发达或退化，植物体的各部分都可吸收水分和养料，通气组织特别发达，有利于在水中缺乏空气的情况下进行气体交换。这类植物体全部位于水层下面。虽然海洋中的大叶藻（Zostera）藻及海藻类均包括在内，但一般则是指淡水植物。如黑藻属（Hydrilla）、苦草属（Vallisneria）、狐尾藻属（Myriophyllum）、金鱼藻属（Ceratophyllum）、小叶眼子菜（Potamogeton crispus），轮藻（Chara coronata）等叶和茎的机械组织、角质层、导管等均发育不良，质柔软，叶多半可进一步区分为细长形或线形。营养盐类，O2及CO2主要是通过藻体表面摄取。假根的发育也不良，多少具有吸收能力，但主要是作为固定器官来使用。另外，也有无假根的藻类（如金鱼藻）。沉水植物是以根茎苦草属、眼子菜属（Potamogeton）、芽（黑藻属、小叶眼子菜属）、种子（刺藻）等进行越冬。 2、沉水植物对生态调控的优点沉水植物通过光合作用，吸收养殖过程中水生生物产生的无机营养盐，减轻养殖水体的营养负荷，并将吸收的无机营养盐转化为自身的生物量。以浮游植物为主要初级生产者的养殖水体中，浮游植物的种群数量易受外界营养盐的供给情况影响，极端情况下或暴发性增殖，或群体崩溃；与之相比，沉水植物的生长策略较为保守，体内的营养库使它们更适应营养盐波动的水体环境。当养殖在营养盐不足的环境中时，体内的氮库仍然可以维持它们较长的生长；当介质营养盐含量较高时，即使光照不足，沉水植物也会吸收超过自身需要的营养盐，从而充实内部营养库以备快速生长时利用。因此，利用养殖过程中营养盐的输入来补充因沉水植物生长消耗的营养物质，当养殖对象和沉水植物的放养密度搭配适宜时，系统的物质输入和输出可以保持较长时间的平衡。（二）、沉水植物对养殖水体的净化作用沉水植物对水体的净化作用已被许多实验证实。为了适应水中的生活，沉水植物的茎、叶都具有吸收功能，能明显的去除水体中N、P等营养物质，抑制藻类的过量生长。因此养殖系统中因饵料输入、鱼类代谢造成的营养负荷，可以通过沉水植物的吸收得到缓解。鱼类和细菌的代谢消耗水体中的DO，降低pH值，沉水植物则进行光合作用，产生氧气，提高水体pH值。同时，作为生物环境，沉水植物通过有效增加空间生态位，抑制生物性和非生物性悬浮物，改善水下光照和溶氧条件，为形成复杂的食物链提供了食物、场所和其它必需条件，是水体生物多样性赖以维持的基础。近年来，在受损水域中进行沉水植物的恢复与重建试验，已成为水域生态学研究的重点领域之一，沉水植物对水生生物和水生动物的影响比较广泛。 1、沉水植物对水体中浮游植物的影响沉水植物可以在一定程度上抑制浮游植物的生长。菹草型水体的浮游植物有如下特点：种类少、多鞭毛藻和兼性浮游植物，有草区比无草区的生物量大。菹草覆盖水体比近似的无草水体的浮游植物生物量大，首先因为这类水体均系水深不过23m的浅水体，敞水区一遇风浪泥沙泛起使泥浊度增加。由于光照不适加之泥沙对浮游植物细胞的机械损伤，其生物量必然不高。相反，菹草的防浪作用，减少了水层含沙量和混浊度，加上菹草与浮游植物在营养盐吸收上的互补性，所以菹草丛生的水区有较多的浮游植物。但是对于那些较深或者虽浅而面积很小的池塘来说，情况则有所不同，不可一概而论。有草水体与无草水体的浮游植物与营养盐数量相差不大，前者甚至超过后者。浮游植物与大型水生植物密度呈负相关，就是这类水体沉水植物能抑制浮游植物的生长。不过，沉水植物对浮游植物的影响还有待于进一步研究。 2、沉水植物对水生动物的影响沉水植物和水生动物在生态功能上相互补充，构成一种复合式的养殖系统，前者为后者提供一个良好的生态环境，有助于其生长。沉水植物直接或间接为鱼类、河蟹、水生螺类等水生经济动物提供食物。在沉水植物丰富的水体中，沉水植物为许多小型鱼类、螺类和虾蟹提供索饵场所，因为水草和水草表面的周丛生物是它们喜食的食物；也能为它们提供逃避敌害生物的隐蔽场所。并且，沉水植物还能为水生动物提供产卵、孵化和育幼场所，如湖泊中常见的鲤鱼、鲫鱼、黄颡鱼、乌鱼等均须以水草为产卵巢，而且鲤鱼、鲫鱼、黄颡鱼等水生动物产下的受精卵具粘性，粘附在水草上孵化能提高孵化率。大多数初孵幼体都以水草为附着载体，这有利于提高成活率。此外，沉水植物不仅改善了养殖水体的生态环境，自身也能从中受益，投饵及鱼类活动通过系统的物质循环源源不断的向沉水植物输送养料，保证沉水植物的生长。 （三）常用沉水植物菹草在养殖水体水质改良中的应用在用沉水植物改良养殖水体水质的研究中，菹草是用得最多的一个物种。 1、菹草的生物学特点菹草（Potamogeton crispus）是一种典型的沉水植物，它在分类学上属被子植物门，单子叶植物纲，眼子菜科，为世界广布种；两年生、喜低温，秋季发芽，冬春生长，夏季多数植株衰败死亡，同时形成鳞枝以渡过不适环境。菹草的繁殖方式是无性繁殖，具体方式有两种：一是由断枝脱离母体，长出不定根，发育成一个新个体，此种营养生殖发生在春末夏初；二是芽殖体繁殖。芽殖体是菹草越夏的主要形式，是次年种群的主要来源。芽殖体发育时间营养生长的后期。在菹草每个分枝顶端生出一个绿色的螺旋状的芽殖体。随着发育，芽殖体变得坚硬，呈黑褐色，边缘具有锯齿，形如松果，贮存有丰富的营养物质。芽殖体比重大于水，当母体死亡根茎叶腐烂时，芽殖体沉入水底，度过夏季不利环境，待秋季萌发长出新个体。由于芽殖体坚硬有锯齿，既不易腐烂，又不易被鱼类取食，可以顺利地在水底越夏和越冬。芽殖体的数量相当大，每株可达50个左右。按照生长发育特征和对环境的适应，菹草的个体发育大致可分为9个阶段：芽殖体萌发期、幼苗生长期、幼苗越冬期、返青期、指数生长期、花果期、芽殖体发生期、植株衰亡期和芽殖体越夏期。二、沉水植物对改良水质及鱼草混养的研究 1、用菹草改良水质的研究进展国内外关于用菹草改良水质的研究很多，对不同水质条件下菹草的净化作用及其生理反应做了初步的研究，结果表明菹草对水中COD有一定的清除作用。利用菹草、狐尾藻等7种沉水植物对受污染的草海水体(含底泥)总氮去除速率进行了试验研究，结果表明，每种沉水植物对水体总氮、总磷均有显著去除作用。为了了解菹草吸收营养盐的特点、探讨其生长、衰败对水中营养盐、浮游生物的影响，进行了不同环境因子对菹草吸收氮、磷的影响，以及菹草死亡后腐败分解释放营养盐的研究，发现菹草对水中氮、磷的吸收与pH值、温度、光照、根/茎生物量比及底泥间隙水与上覆水中营养盐浓度比有关。在pH值为8.0-9.5，水温为19-28的实验条件下，水中NH4+-N浓度低于0.35mgL-1左右时，菹草茎、叶优先吸收NO3-N；水中NH4+-N浓度大于0.35mgL-1左右时，菹草则优先吸收NH4+-N，这一选择吸收与NH4+-N/ NO3-N比值无关。强光照、高温（30）和高pH值的协同作用严重影响菹草硝酸盐还原酶活性。在自然条件下，菹草根部从底泥中吸收NH4+-N、PO4-P，对NO3-N吸收甚微；茎、叶优先吸收NO3-N，对PO4-P吸收甚少，一般情况下，浮游植物和菹草对水体中的氮磷吸收无明显竞争，菹草倒伏后腐败分解释放大量营养盐，还可为浮游植物的繁殖创造条件。水中缺乏游离CO2时，菹草的光补偿点提高，光饱和点下降，对氮、磷营养盐的吸收率显著降低。25、最适光照、强光照下，菹草进行正常氮代谢所需HCO3-的临界浓度分别为0.18mmolL-1、0.25mmolL-1；进行正常磷代谢所需HCO3-的临界浓度分别为0.32mmolL-1，0.40mmolL-1。不良光照和高pH值下缺乏有效碳源使菹草的氮、磷代谢受阻而导致夏季菹草死亡。Smith等研究指出：沉水植物，从底泥吸收的PO4P可输入茎、叶、并释放于水中。 2、鱼、草混养的研究混养根据水生生物的生物学特点（栖息习性、食性、生活方式等），充分利用它们相互有利的一面，尽可能地限制和缩小它们有矛盾的一面，让不同种或同种异龄个体在同一空间和时间内一起生活和生长，从而发挥水、种、饵的生产潜力。目前，关于混鱼沉水植物混养的研究已经取得了一些进展。用沉水生长的大型绿藻石莼（Ulva）与中国对虾的混养实验。结果表明，石莼能有效吸收N、P营养盐，使对虾对饲料中氮的利用率提高4272129，池塘水质状况也优于单养对虾的池塘。混养的综合养殖指数高于单养对虾。对虾密度为320-480 gm-3，石莼密度为400600 gm-3时，可以进行免充气养殖。采用石莼作为混养中的“生物净化器”的研究。在整个实验中，混养组鱼的平均体质量增长率是单养组的1.67倍，每个阶段混养组鱼与单养组鱼的平均体重增长率比都在1.46一1.95之间，同时，整个实验阶段，混养组鱼的饵料系数也明显低于单养组。以黄颡鱼夏花培育水体为实验用养殖污水，伊乐藻、轮叶黑藻作为净化水质的沉水植物材料，建立封闭型(非换水)和交换型(定期换水)的两种鱼草共生的生态系统，并与传统的商业性养殖系统模式作同步比较，分析了养鱼水体水质主要因子的变化及对鱼存活率的影响。实验结果如下：（1）两种鱼草共生系统水体水质优良，鱼类生长良好，交换型水体中DO值80，NH4N034，COD18mg/L，悬浮物12g/L，夏花成活率为93.3；封闭型水体中DO值7.5，总NH4N0.92，COD28mg/L，悬浮物20mg/L夏花成活率为600。（2）作为对照的有鱼无草的封闭系统中水质逐渐恶化，鱼类生长受到抑制甚至生存也不能保障，其中，DO值2.5，总NH4-N322，COD88mdL，悬浮物55mdL，夏花成活率仅为6.7；交换系统中DO值4.0，总NH4-N2.41，COD66mg/L悬浮物51mg/L，即使定期换水夏花成活率也仅达667；研究结果表明：鱼草共生系统中栽培伊乐藻、轮叶黑藻等沉水植物可有效地净化水质，不仅可确保夏花生产良性运行，还节约了水资源，并达到了无污染排放。从水域生态学原理和现有的研究成果来看，在养殖池塘种植沉水植物以净化水质是一种极有前途的生态养殖模式。目前应该在沉水植物的种类选择和种植技术上继续研究，以尽快形成可供推广的成果。参考文献1 曹萃禾.四种生态类型的水生维管束植物净化能力的作用J.生态学杂志，1987，6（1）：37-392 苏胜齐，姚维志.沉水植物与环境关系评述J.农业环境保护, 2002, 21(6): 570-5733 李永函，金送笛，刘国才.菹草型水体的理化因子和水生生物状况J.大连水产学院学报，1992，6（2）：1-114 任久长,乔建荣,董巍等.菹草（Potamogeton crispus）的生态习性和在京密引水渠的发生规律研究J 北京大学学报(自然科学版)，1997，33（6）5 刘鑫，王哲，张一等.两种沉水植物对黄颡鱼(Pseudobagrus 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