一种组合型生态浮床及其养殖方法.pdf

本发明涉及一种组合型生态浮床及其养殖方法，所述组合型生态浮床分上、中、下三层；上层为水生植物区，种植盐生陆生植物，中层为水生动物区，养殖水生动物，下层散养滤食性贝类；所述组合型生态浮床由组合型生态浮床单体串联构成，所述组合型生态浮床单体串联之后固定于木桩形成所述组合型生态浮床，所述组合型生态浮床四个角和中心位置分别连接浮球；本发明能够综合利用海水池塘水体的空间层次，集微生物和植物修复为一身，通过延长浮床生态系统的食物链和强化浮床的微生物富集特性，在减少养殖病害、提高养殖综合效益的同时，对水体进行原位修复，调节水体的氮、磷含量，pH值，提高透明度等。

1.  一种组合型生态浮床，其特征在于，所述组合型生态浮床分上、中、下三层；上层为水生植物区，种植盐生陆生植物，中层为水生动物区，养殖水生动物，下层散养滤食性贝类；所述组合型生态浮床由组合型生态浮床单体串联构成，所述组合型生态浮床单体串联之后固定于木桩形成所述组合型生态浮床，所述组合型生态浮床四个角和中心位置分别连接浮球；其中，所述组合型生态浮床单体由普通渔网固定于塑料管上拼接构成。

2.  根据权利要求1所述组合型生态浮床，其特征在于，通过对所述盐生陆生植物的根区空间进行设置使得植物根系形成“毯垫”状构造。

3.  根据权利要求1或2所述组合型生态浮床，其特征在于，所述组合型生态浮床单体以横竖排间距分别为0.5m的形式串联构成组合型生态浮床。

4.  一种组合型生态浮床的养殖方法，其特征在于，使用如权利要求1至3任一权利要求所述的组合型生态浮床，其中，所述盐生陆生植物为海马齿，所述水生动物为鲻鱼，黄鳍鲷，舌鰕虎鱼，锯缘青蟹和凡纳对虾，所述滤食性贝类为血蚶。

5.  根据权利要求4所述组合型生态浮床的养殖方法，其特征在于，所述海马齿为30～40cm的枝条，扦插于渔网网孔，每孔2～3株，间距15～20cm。

6.  根据权利要求5所述组合型生态浮床的养殖方法，其特征在于，所述海马齿扦插时保证有1～2个茎节浸泡于水中。

7.  根据权利要求4至6任一权利要求所述组合型生态浮床的养殖方法，其特征在于，所述海马齿需在陆地上进行苗种扩充。

8.  根据权利要求7所述组合型生态浮床的养殖方法，其特征在于，所述苗种扩充为选取生长旺盛的海马齿，剪取平均长度10～15cm、茎节数3～4节、顶生对生叶2～4片的枝条进行扦插培养。

9.  根据权利要求4所述组合型生态浮床的养殖方法，其特征在于，所述黄鳍鲷苗种放养密度为2尾/m²，凡纳对虾苗种放养密度为20尾/ m²，锯缘青蟹苗种放养密度为5尾/，鲻鱼和舌鰕m²虎鱼为野生苗种，所述血蚶的放养密度为10个/ m²。

一种组合型生态浮床及其养殖方法
技术领域：
本发明涉及海水养殖技术领域，更具体地，涉及一种组合型生态浮床及其养殖方法。
背景技术：
普通的海水养殖过程中，会造成水体中氮、磷等元素含量的升高，从而导致水体富营养化，浮游动植物增多，水体溶氧下降等一系列后果，对水体造成污染，影响产量。
常见的水体生物修复方法有微生物修复、植物修复和生态浮床修复。微生物修复是研究最早的生物修复方法。其原理是在有氧或无氧的条件下，微生物能将有机物或其他污染物进行分解并释放氮、磷等营养盐。高效复合微生物菌群能迅速分解养殖水体中的有机物，抑制有害微生物的生长繁殖，激活水中具有净化功能的原生动物和微生物，起到净化水质的作用。但微生物修复技术只是使水体COD(化学需氧量)含量降低，将有机物变为无机物，并未使营养元素总量减少。 
植物修复主要利用植物对营养盐的吸收、氧气的释放及对藻类的克生效应。一些大型海藻与养殖动物具有生态上的互补性，他们能吸收养殖动物释放到水体中多余的营养盐，并转化为具有较高经济价值的产品。这些营养物质通过被大型藻类吸收而去除，同时大型藻类能固碳，产生氧气，调节水体的pH值，从而达到对养殖环境的生物修复和生态调控作用。但是，大多数大型海藻在夏季高温季节生长缓慢且易死亡腐烂，而夏秋季又是养殖池塘水质差，病害多发的季节，故利用植物修复进行调控水质仍有许多不如意的地方；另外，若不及时收割大型海藻较易造成二次污染。易引起外来物种入侵；并且某些大型水藻的分泌物可能具有毒素，对养殖区的水生动物产生影响。 
生态浮床技术是按照自然规律，运用无土栽培技术，以高分子材料为载体和基质，采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术。生态浮床是指将植物种植于浮于水面的床体上，利用植物根系吸收水体中污染物质，同时植物根系附着的微生物降解水体中污染物，从而有效进行水体修复的技术。在外源污染得到有效控制的前提下，采用浮床植物作为先锋种植栽于水面，可以利用它们对N、P的大量吸收，最终通过收割植株彻底去除水体中过量的营养物质，使水体透明度增加，为水生高等植物的生长、繁殖提供条件，最终使水体系统得到全面修复。 
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过选择适合耐受植物，延长浮床生态系统食物链和强化浮床的微生物富集特性，提供一种以生态浮床、水生动物和海马齿为主体的组合型生态养殖系统，保持水质总体的生态平衡。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 
一种组合型生态浮床，所述组合型生态浮床分上、中、下三层；上层为水生植物区，种植盐生陆生植物，中层为水生动物区，养殖水生动物，下层散养滤食性贝类；所述组合型生态浮床由组合型生态浮床单体串联构成，所述组合型生态浮床单体串联之后固定于木桩形成所述组合型生态浮床，所述组合型生态浮床四个角和中心位置分别连接浮球；其中，所述组合型生态浮床单体由普通渔网固定于塑料管上拼接构成。
生态浮床技术的直接净化主体为水生植物单元，但在生态浮床中引入血蚶增加水生动物单元，通过食物链的“加环”作用，能提高颗粒性有机物的可溶化和无机化(氨化)以及可生化性，改善植物吸收以及人工介质单元生物膜中微生物的基质条件，促进微生物的生长和活性，提高浮床的净化效果；利用贝类的滤食作用去除污染物，并通过其消化作用提高有机物的可生物降解性。此方法可以对海水养殖水质起到原位修复作用，从而维持水体的整体生态平衡，减少养殖对象病害发生。 
作为一种优选方案，所述的生态浮床单体由网孔直径为1cm的普通渔网缝绑在塑料管拼接成的0.6m×1m矩形框架上构成。 
作为一种优选方案，通过对所述盐生陆生植物的根区空间进行设置使得植物根系形成“毯垫”状构造，以提高植物的吸收功能和截留颗粒态污染物及藻类的能力。 
作为一种优选方案，所述组合型生态浮床单体以横竖排间距分别为0.5m的形式串联构成组合型生态浮床，该结构使得此生态浮床具有一定防台风能力。 
一种组合型生态浮床的养殖方法，使用如权利要求1至3任一权利要求所述的组合型生态浮床，其中，所述盐生陆生植物为海马齿，所述水生动物为鲻鱼，黄鳍鲷，舌鰕虎鱼，锯缘青蟹，凡纳对虾和血蚶，所述海马齿为30-40cm的枝条，扦插于渔网网孔，每孔2～3株，间距15～20cm；为有利于生根，海马齿扦插时保证有1～2个茎节浸泡于水中。 
优选的，所述海马齿需在陆地上进行苗种扩充。选取生长旺盛的海马齿，剪取平均长度10～15cm、茎节数3～4节、顶生对生叶2～4片的枝条进行扦插培养。 
优选的，所述黄鳍鲷苗种放养密度为2尾/m²，凡纳对虾苗种放养密度为20尾/m²，锯缘青蟹苗种放养密度为5尾/m²，鲻鱼和舌鰕虎鱼为野生苗种，所述滤食性贝类散养密度为10g个/m²。 
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 
（1）本发明涉及海水养殖水质的原位修复，能够保障养殖系统生态平衡；
（2）组合型生态浮床技术能直接去除养殖池塘水体中的有机污染物；
（3）充分利用水面而无需占用土地；
（4）能在各种水深条件的池塘中应用；
（5）能收获青饲料和经济鱼虾蟹类，且造价低廉，养殖对象病害发生少，安全性高，运行管理相对容易。
本发明提供的生态浮床及其养殖方法，利用植物在生长过程中对水体中氮、磷等元素的吸收及植物发达根系和浮床基质对水体中悬浮物的吸附，富集水体中有害物质，利用植物根系释放出大量能降解有机物的分泌物，加速有机污染物的分解；并通过微生物对有机污染物、营养物的进一步分解，使水质得到进一步改善；最终通过收获植物体的形式，将氮、磷及吸附积累在植物体内和根系表面的污染物完全迁出水体，使水体中的污染物大幅减少，水质改善，为水生生物、特别是沉水植物的生存和繁衍创造了良好的生态环境条件，从而修复水生态系统。 
本发明能够综合利用海水池塘水体的空间层次，集微生物和植物修复为一身，通过延长浮床生态系统的食物链和强化浮床的微生物富集特性，在减少养殖病害、提高养殖综合效益的同时，对水体进行原位修复，调节水体的氮、磷含量、提高透明度等。 
附图说明
图1组合型生态浮床图； 
图2为池塘采样点分布图；
图3、4分别为海马齿浮床及根部照片；
图5、6分别为拍摄海马齿浮床照片；
图7为试验区和对照区底栖动物丰度变化；
图8为底栖动物的生物多样性指数变化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。这些实施例仅是对本发明的典型描述，但本发明不限于此。 
1、试验材料 
海马齿，鲻鱼，黄鳍鲷，舌鰕虎鱼，锯缘青蟹，凡纳对虾，血蚶，浮床，实施例中所用到的原料均为市售原料。
时间：2012.3～2013.1 
2、试验过程
a. 构建生态浮床、鱼虾贝、海草清洁海水池塘养殖系统
（1）在陆地上对盐生陆生植物进行苗种扩充
选取生长旺盛的盐生陆生植物，剪取平均长度10～15cm、茎节数3～4节、顶生对生叶2～4片的枝条进行扦插培养。
（2）构筑以盐生陆生植物、水生动物及人工水草为主体的组合型生态浮床 
上层为水生植物区，种植盐生陆生植物，并通过合理设置根区空间使植物根系形成“毡垫”状构造，以提高植物的吸收功能和截留颗粒态污染物及藻类的能力。
中层为水生动物区，主要养殖鲻鱼，黄鳍鲷，舌鰕虎鱼，锯缘青蟹，凡纳对虾及血蚶。 
下层散养滤食性贝类，利用贝类的滤食作用去除污染物，并通过其消化作用提高有机物的可生物降解性。 
b.水质的跟踪测定 
水质分析：透明度、底泥有机碳、总N的移除率、氨N的移除率、总P的移除率、COD等。
c．浮游动物跟踪测定 
S1．采样点设置
（1）实验设置于广东省阳江市平冈镇柳步村一个500亩池塘内，根据实验池塘的地理形状及分布特点，共设以下6个采样点：1#北角，2#东角，3#中心，4#闸门口，5#左侧，6#右侧，5#和6#两处铺设有海马齿浮床。另外，在池塘外靠近闸门口选取邻近池塘一个点作为空白对照，设为0#。
实验池塘自2012年5月在5#和6#两个采样点开始铺设海马齿浮床，后由于7-9月台风天气，部分海马齿浮床破坏，进行了数次补种。保留较长时间的有6月18和9月18种植的两批海马齿。其中，6#采样点铺设海马齿的时间略早于5#采样点。2012年6月开始数次投放养殖对象，主要包括凡纳对虾、黄鳍鲷、鲻鱼和锯缘青蟹，年终补获物中还包括舌鱼鰕虎鱼及血蚶。 
（2）自2012年5月至2013年1月采用周年采样法，每两个月进行一次采样，共计五次。采样时间分别为：2012年5月;2012年7月；2012年9月;2012年11月和2013年1月。 
浮游原生动物的采集：在各采样点水面下0.5米用有机玻璃采水器取水样5L，甲醛固定24 hr以上，浓缩至50 ml。 
轮虫、枝角类、桡足类和其他无脊椎动物浮游幼虫等采集方法参照《淡水浮游动物研究方法》，在各采样点总共采水50L，用25号浮游生物网(孔径为6μm)现场过滤。所有样品均用福尔马林液固定至最终浓度为5%。并用浮游生物网尽量收集样品，用于种类的定性研究。 
S 3．浮游动物的计数和种类鉴定 
原生动物计数：将样品摇匀，取0.1ml的浓缩样品至于浮游生物计数框中，光镜（10×25）下对各种原生动物计数。重复计数，取平均值，所得结果换算成浮游原生动物单位体积密度。
轮虫和桡足类幼体用1ml浮游生物计数框计数，并换算成单位体积密度。枝角类、桡足类和其他无脊椎动物幼虫全部计数。 
单位体积浮游动物的数量按下式计算： 
N＝Vs·n/V·Va
式中：N-1L水样中浮游动物的数量
V-采样体积(mL)；
Vs-样品浓缩后的体积(mL)；
Va-计数样品体积(mL)；
n-计数所获得的个数(个)。
d．底栖动物跟踪测定 
采样点设置及采样时间同上，水质和底质分别参照GB17378.4-2007和GB17378.5-2007进行分析，用温度计现场测定水温。底栖动物的采样工具为改进型彼得逊采泥器（1/16 m2）和D形网(40目，0.3 m宽)，采集的样品经孔径为0.45mm的筛网筛洗后，用5%福尔马林固定保存。
3、试验结果 
表1  各采样点的水温和透明度 

(1)各个采样点的水温与透明度 
从表1可以看到，对照组的透明度在最初即2012年5月为40cm，2012年7月下降至最小值20cm之后，呈现出逐渐增加的趋势，至2013年1月份有了大幅度地增加，达到最大值108cm，此时对照组正值涨潮期，因此对照组的透明度主要与自然降雨量和潮汛相关。对比之下，实验组6个采样点的透明度在最初即2012年5月达到最大值45cm，之后一直都处于降低趋势，最小值出现在2012年9月。因此实验组的透明度除了与自然降雨量和闸门口蓄水量有关之外，主要受到养殖污染的影响。并且，6个采样点中1#至4#这四个采样点的透明度基本处于一致水平，5#和6#两个采样点的透明度总是高于前四个采样点一定程度，因5#左侧和6#右侧这两个样点都铺设有海马齿浮床，这成为此生态养殖系统对养殖水体具有良好净化作用的直观物理证据。图4可见海马齿根部吸附有大量泥沙等颗粒悬浮物。对改善海水养殖环境起到有益效果。 
（2）修复处理效果 
表2所示，对对照区和生态浮试验区水质和底质主要理化指标进行周期性监测显示，在整个试验期间，与对照区相比，试验区的透明度增加，污染物浓度均明显下降；其中，生态浮床对N有显著性去除作用（P <0.05），COD和底泥有机碳含量的质量百分比也呈显著性降低（P <0.05），说明清洁海水池塘养殖系统对养殖池塘的水质和沉积环境均有良好的改善功能。
表2 对照区与示范区水质情况比较 

* 表示0.05显著水平相关
（3）浮游动物群落的种类组成及种类数
在阳江实验基地鉴定出主要浮游动物共计50种，种类数最多的是纤毛虫，有32种，其次是轮虫，有10种，桡足类和肉足虫都是4种；没有检测到枝角类。另外还检测到桡足类的无节幼体，桡足幼体，贝类面盘幼虫和缘毛类幼体等4类浮游幼虫。
如表3所示，在0#对照池塘采样点共采集到浮游动物40种，在实验池塘6个采样点采集到的浮游动物在35～40种，其中5#和6#两个采样点的种类数最高，都为40种。值得注意的是，在所有采样点中，5#和6#两个采样点的，纤毛虫数量最少，为23种，其他点为23～26种；而轮虫数最多，达到7种，其他点为2～4种。 
原生动物中有的种类及数量对水质因素如氧容量、pH值等的变化较敏感，故可作为鉴定水污染程度的指示生物。如草履虫、小口钟虫、肾形豆形虫、板壳虫等大量出现于受重污染和有机物很多的水中。在中度污染和有机污染物较多的水中，原生动物种类及数量最多。水清澈有机污物又很少的则种类也少。污水中原生动物的种类和数量与净化处理的效果有着密切关系，因些原生动物可以作为净化情况的指示生物。一般来说：游动鞭毛虫类或自由生活的纤毛虫类占较大优势时，往往说明净化效果较差，或废水处于培育活性污泥初期。当发现有固着纤毛虫类时，活性污泥已经形成。轮虫有自净作用，一般生活于有机质含量很低的水中，因此轮虫的出现说明污水处理效果良好。如活性污泥中有轮虫增多，自由纤毛虫被固着从而减少，说明有机污染物含量减少，净化度提高，污水处理效果好。轮虫通过表4可以看出，5#和6#两个采样点的原生动物种类数低于其他点，而轮虫出现的种类数量多于其他点，反映了清洁海水池塘养殖系统对养殖水体净化作用的良好效果。 
表3 各采样点浮游动物种类数  

（4）浮游动物群落生物多样性
如表4 和图8所示，各个采样点的物种丰富度指数d在0.5521～3.547之间，香农-威纳指数H’在0.537～1.3之间。7个采样点中，物种丰富度指数和香农-威纳指数最高的都是5#采样点；而1#采样点的物种丰富度指数、香农-威纳指数都是7个采样点中最低的。总体来讲，在各次采样中，7个采样点的浮游动物群落生物多样性指数总体都不高。
表4 浮游动物群落生物多样性指数 

多样性指数H'(loge)能够反映样点中物种的群落多样性程度和这些物种的分布均匀度情况。目前国内多使用信息多样性指数来评价水体的营养状态。根据比较通用的标准，H’>3时为清洁海水池塘，3>H’>2时轻污染，2>H’>1时中等污染，1>H’>0时为重污染。根据阳江水库浮游动物的多样性指数的变化， 0#采样点，即空白组：中等污染—重污染—中等污染—重污染，可见多样性指数与季节相关且外部环境整体水质污染较严重；1-4#采样点：中等污染—重污染，可见对照组水质有污染加剧的趋势；5、6#采样点：中等污染—重污染—中等污染，并且，5、6#两个样点的多样性指数相比其他样点整体相对较高，说明实验组有效抑制了水质持续恶化，而其丰富度及多样性指数高于池塘外侧的空白组，再次证明了5、6#样点的生态浮床，鱼虾贝，海草清洁海水池塘养殖系统对养殖污水良好的清洁海水池塘作用。同时，丰富度的提高，也为水质的改善提供了证据。
（5）底栖动物种类组成 
    如表5所示，试验区共鉴定出底栖动物3类10种，其中，对环境变化耐受能力强的多毛类最多，有5种，优势种为双齿围沙蚕（Perineries aibuhitensis）和日本刺沙蚕（Neanthes japonica）；甲壳类次之，有4种；软体动物腹足类最少，只有1种，为珠带拟蟹守螺（Cerithidea cingulata）。对照区鉴定出底栖动物2类7种，只包括了多毛类5种和甲壳类2种。试验区较对照区出现耐污能力较差的腹足类，对环境变化反应较敏感的甲壳动物也增加了中华蜾蠃蜚（Corophium sinensis）和齿掌细身钩虾（Maera serratipalma）这两种，这表明试验区的种类数已趋于丰富。
表5 对照区与试验区底栖动物种类组成 

（6） 底栖动物栖息密度变化
   如图7所示，5月本底调查时，1-4#采样点的底栖动物栖息密度明显高于5、6#采样点。自浮床置入后，各次采样中，试验区的底栖动物栖息密度均高于对照区。本底调查的底栖动物栖息密度平均高达8764 ind./m2，其中甲壳类为5840ind./m2，7月开始呈现剧烈下降趋势，9月达到栖息密度最低值288ind./m2，且主要以多毛类（246ind./m2）为主，之后又有所回升。密度的提升说明水质有所改善变得更适宜生存。
（7）底栖动物多样性指数变化 
如表6 ANOVA分析结果显示，5月（本底调查）和次年1月（收获排水期），试验区和对照区的Shannon-Wiener多样性指数（H’）和Margalef种类丰富底指数（D）无显著性差异（P >0.05）；其余3次采样中，H’和D均显著高于对照区（P <0.05）,从而说明了对水质改善的显著效益，从而说明了海草清洁海水池塘养殖系统对养殖污水良好的清洁海水池塘作用。
表6 底栖动物的生物多样性指数变化  

  * 表示0.05显著水平相关
底栖动物的多样性指数类似于浮游动物，也适用于通用的标准，H’>3时为清洁海水池塘，3>H’>2时轻污染，2>H’>1时中等污染，1>H’>0时为重污染。虽然水质整体仍然处于重污染，且数据上下波动，这是由于外部整体环境及季节性因素引起的。值得注意的是实验区的多样性指数较对照区有了明显的增高，且差异显著，同时，丰富度也有明显提高，从而也说明了海草清洁海水池塘养殖系统对养殖污水良好的清洁海水池塘作用。
（8）海产品收获 
海马齿和浮床重复利用，进行II期实验。
年终收获鲻鱼、黄鳍鲷和舌鰕虎鱼等15吨，锯缘青蟹1.5吨，凡纳对虾10吨。血蚶20吨，价值110万元。 
综上所述，这种生态浮床，鱼虾贝，海草清洁海水池塘养殖系统修复了海水养殖污水，改善了水体理化和沉积环境，使浮游动物、底栖动物对水体清洁海水池塘环境的变化产生了积极的响应，表现出良好的恢复效能。 
5、6号采样点的原生动物种类数低于其他点，而轮虫出现的种类数量多于其他点，反映了海马齿浮床对养殖水体净化作用的良好效果。并且5、6号采样点的浮游动物、底栖动物的香农-威纳指数 H’相比其他样点整体相对较高，且丰富度也较高，再次证明了清洁海水池塘养殖系统对养殖污水良好的清洁海水池塘作用。试验组的底栖动物种类虽然仍以耐污种多毛类为主，但较对照组种类组成已趋于丰富，出现了耐污能力差的腹足类； Shannon-Weaver种类多样性指数H’ 和Margalef种类丰度指数D评价修复效果显示养殖水体有从重污染向中度污染的发展趋势。 
研究结果表明，生态浮床、鱼虾贝、海草清洁海水池塘养殖方法有助于提升养殖海水的生态恢复，保持整体生态系统稳定，整个实验过程中没有病害发生，这为我国海水养殖环境的改善和海岸带生态修复及保护提供了科学依据。 
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。