人工湿地_养殖池塘复合生态系统构建及初步研究_李谷

人工湿地—养殖池塘复合生态系统构建及初步研究中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室李谷钟非成水平付贵萍贺锋吴振斌摘要通过系统设计与构建,将人工湿地应用到池塘养殖,研究结果表明,该系统作为一种新的养殖方式,在提高养殖产品档次,改善养殖产品质量,节约水资源及有效解决废水排放等方面均具有明显的理论和实践意义。关键词人工湿地池塘养殖生态系统净化效能人工湿地作为一项有效的水处理技术,广泛应用于生活污水、矿山废水、垃圾渗滤液和地表径流等的处理。它的设计理念和运行方式在城市水体修复、生活污水处理和小区生态建设中得到广泛验证。针对我国水污染严重,养殖用水缺乏以及养殖废水随意排放的现实,本研究提出将人工湿地应用到池塘养殖水质的净化和管理,通过构建人工湿地—养殖池塘生态系统,以期达到有效解决池塘养殖过程中出现的自身污染严重、病害暴发严重及产品质量低劣等问题。1系统设计与构建1.1系统组成试验系统由人工湿地、养殖池塘和水道(管)三个部分组成(图1)。其中人工湿地用作系统的水质调控,池塘进行鱼类养殖,水道在起输送水的同时还承担复氧的功能。P1、P2、P3、P4为池塘,P5为补水塘,Wa、Wb为平行的两组湿地,S为分层采样井,箭头代表水流方向图1人工湿地—养殖池塘生态系统平面示意图基金项目:国家十五重大科技专项(2002AA601021);中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2-SW-102);国家淡水生态和生物技术重点开放实验室资助项目(2003-01)1.2人工湿地构建人工湿地类型为潜流型湿地。利用池塘边面积为330m2的空地构建了两组(A组、B组)平行的复合垂直流潜流型人工湿地,每组湿地由串联的10.0m×8.0m×1.1m两个单元组成(图2)。这两个单元分别称为下行流池和上行流池,池底坡降3‰。图2人工湿地结构示意图基质选择:基质为粒径不同的碎石。从上到下分为3层,碎石粒径逐级增大,其中下行流池基质深80cm,上行流池基质深70cm,下行流池基质高于上行流池10cm。植物选择:以选择武汉地区和亚热带区域较典型的水生、湿生,根系发达,生物量大,多年生的植物为原则。A组湿地:下行流池为红花美人蕉和水竹间作,上行流池在收集管上铺垫种植土后种植绿色草皮;B组湿地:下行流池为黄花美人蕉和水竹间作,上行流池种植香蒲、菖蒲和剑麻。布水系统及收水系统管网布设(图2):布水管为两侧钻有小孔的PVC穿孔管,平行3根,设置在下行流基质表面上方10cm,一端与垂直的进水管相联;收集管与布水管一样材料,平行3根,与上行流基质表面平行,末端流出湿地,以自12《渔业现代化》2006第1期由跌水方式汇于水道。两级湿地间设有穿孔隔墙,在底部相通,每组湿地均设排空管,平行3根,均与1根主管相通,必要时可对湿地积水进行排空。布水方式:采用间歇和喷灌的方式。进水水量:整个试验阶段一次性进水量所分布的区域以不超过下行流基质中上层为准。水力负荷根据养殖池塘在不同阶段所需交换水量的变化确定,共分为4个阶段:阶段1为池塘清淤消毒处理后蓄水,水经补水塘泵入湿地,然后流入池塘;阶段2为P1塘按水量20%、P3按水量10%交换;阶段3为P1塘按水量30%、P3按水量10%交换;阶段4为P1塘按水量30%、P2和P3均按水量10%交换;进水频率:采用日进水2～4次,保证水力停留时间大于8h。1.3养殖池塘养殖池塘4口(P1号塘、P2号塘、P3号塘、P4号塘),均呈近椭圆形。其中塘1面积为160m2,其余均为200m2,水深1.2m。除塘1为水泥底外,其余3口为泥层底,池壁为砖混结构,为防止地表径流汇入,保护高应高出地平面0.15m。塘的一端布设扬程为25kW/h的水泵1台,另一端设循环水的入口。养殖品种主要选择对水质要求较高的高价值鱼类。其中1号塘养殖中华鲟,2号塘培育翘嘴红鱼白冬片鱼种,3号塘和4号塘均养殖团头鲂和斑点叉尾鮰,4号塘用作对照,即养殖用水不经湿地循环处理,其余3口池塘养殖用水在养殖过程中均按一定交换量经湿地处理后回用。团头鲂、斑点叉尾鮰和中华鲟苗种投放分别在3月底和4月初,翘嘴红鱼白夏花在7月16日投放。1号塘配2台功率为0.5kW空气压缩机,2号塘、3号塘、4号塘在水泵处接三通,当池塘溶氧缺乏时,开启水泵,转换三通开关让池塘水直接在池内循环,可以起到曝气增氧的作用。各养殖池塘鱼种放养规格和放养量详见表1。表1各养殖池塘鱼种的放养情况鱼种1号塘数量(尾)规格(g/尾)2号塘数量(尾)规格(g/尾)3号塘数量(尾)规格(g/尾)4号塘数量(尾)规格(g/尾)主养品种中华鲟26042.8翘嘴红鲌21000.28斑点叉尾鮰106167106167团头鲂160201160201配养品种红鲫15801580白鲢1310513105青鱼821182111.4水道(管)湿