CN105906069A - 一种生态净化养殖系统表层沉积物中氮磷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种生态净化养殖系统表层沉积物中氮磷的方法，利用底栖型硅藻和丝状藻的生态位和生命特点，通过二者生物量配比和生命活动，从而达到高效、经济、环保的净化养殖环境中沉积物表层及上覆水中氮磷的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种生态净化养殖系统表层沉积物中氮磷的方法，属于水产养殖领域。
背景技术
我国沿海地区土池、围堰、筑坝等养殖区域水交换能力差，养殖时间长，养殖过程中产生大量废物，如残饵、排泄物和粪便、生物残骸等物质。大量废物的长时间积累变质沉积会对养殖区域的底质、沉积环境产生严重的不良影响。同时，沉积物中污染物的逆向解吸、溶解或污染物在水体中的再悬浮，都会对水环境造成二次污染。
通过检索我们发现目前对沉积物氮磷净化方法鲜有报道，发现少数通过底栖动物的生物扰动作用加速释放沉积物中的氮磷等营养物质到水中，然后再利用藻类吸收水中的营养物质，以达到净化沉积物中氮磷污染的目的。但该类治理方法的缺点是所使用的藻类多以浮游藻类或大型片状藻类为主，它们通常生活在水表层，而释放的氮磷多集中于沉积物表面的上覆水中，因此所使用的藻类很难充分吸收沉积物-水界面中的氮磷；另外，由于浮游藻类具有的生物量难以控制和利用的缺点，而片状藻类又具有其生长受季节以及环境限制、非常容易腐烂、不宜采收、难于管理的缺点，因此其实际效果均不理想，导致其成本高，效率低。
发明内容
本发明为解决以上现有技术的不足，提出了一种生态净化养殖系统表层沉积物中氮磷的方法，利用底栖型硅藻和丝状藻的生态位和生命特点，通过二者生物量配比和生命活动，从而达到高效、经济、环保的净化养殖环境中沉积物表层及上覆水中氮磷的目的。
一种生态净化养殖系统表层沉积物中氮磷的方法，具体技术方案如下，
步骤1，底栖型硅藻培养与暂养，含硅酸钠10-30mg/L的f/2培养基，培养基也可用尿素替代，培养过程中温度控制在15℃-23℃，光照控制在1000Lx-4000Lx，盐度控制在30-35‰，pH控制在 75-8.5，培养期间可充气；
培养7-10天后，对培养的底栖型硅藻进行4000转/min离心处理10min-20min，去上清并收集藻泥，然后藻泥加入适当海水悬浮泼洒或加入60%-80%自然海水，自然条件下充气暂养1-2天。
步骤2，丝状藻的暂养，选取藻体鲜绿、生长状态良好的丝状藻进行暂养，暂养过程中，丝状藻的密度控制在10 kg/m3-50kg/m3，温度控制在5℃-23℃，盐度控制在30‰-35‰，自然光照控制在600Lx-10000Lx，自然海水培养2天，每天换水1/3-1/2。
步骤3，底栖型硅藻和/或丝状藻的投放，春季或秋季，海水水温在5-20℃范围内，在水底光照为1500Lx-5000Lx的环境下，每隔7-10天在上午晴天条件下实施投放底栖型硅藻和/或丝状藻，按照不低于102cell/cm2数量级泼洒步骤1制备的底栖型硅藻藻液，按照1.5-2kg/ m2数量级泼洒步骤2暂养的丝状藻；
夏季，海水水温在20-30℃范围内，水底光照低于1500Lx或高于5000Lx的环境下，每隔7-10天在上午晴天条件下实施投放底栖型硅藻和/或丝状藻，按照不低于103cell/cm2数量级泼洒步骤1制备的底栖型硅藻藻液，按照0.5-1.5kg/ m2数量级泼洒步骤2暂养的丝状藻。
步骤4，日常管理，早春和初夏养殖系统内若有符合步骤3生物量的丝状藻，可以保留其生物量，只泼洒底栖型硅藻藻液；丝状藻后期随温度和光照变化生长过多时，适当捞取，当发现丝状藻藻体暗绿色时要及时捞取。
优选的，步骤3中，当海水中铵态氮含量增加或溶解氧低于5mg/L时，可增加底栖型硅藻和丝状藻的生物量。
优选的，步骤3中，当底栖硅藻生物量能满足104cell/cm2数量级及以上，可以不使用丝状藻。
优选的，丝状藻为刚毛藻，底栖型硅藻为菱形藻或舟形藻或两种藻类的混合。
本发明的原理，根据底栖型硅藻和丝状藻的生态位和特点，如底栖型硅藻生命活动于水底，主要着附于沉积物表层，刚毛藻生长于沉积物表面的上覆水，因此本发明的创新点在于根据不同的水底情况，通过合理科学的配比并投放底栖型硅藻和丝状藻，利用其生态位不同的特点通过其吸收水中的营养物质，以达到净化表层沉积物及其间隙水中氮磷的目的；本发明的创新点还在于利用底栖型硅藻和丝状藻的生命特点，在实现有效去除氮磷的同时可将底栖型硅藻直接做为底栖养殖动物鲜活饵料使用，丝状藻由于具有易于采收、方便管理的特点，可以将其捞取后发酵加工为饲料辅料；最后，本发明通过生物的方法实现有效去除氮磷的目的，不添加化学产品，具有环保生态无污染的优点。
根据两类藻其生态位的不同，两类藻单独使用只能分别去除沉积物表面、上覆水层的氮磷，不具有综合的去除氮磷效果，已公开的现有技术通过检索也未发现将两种藻类综合使用来达到去除氮磷的启示。
本发明通过合理的配比投放底栖型藻类和刚毛藻一起使用，根据光照的变化对藻类的影响，对所用藻类按照科学的配比来进行投放，利用其生态位的不同和藻类自身的活动特点对水中氮磷不同的影响，从而起到一种生态综合方法来产生去除氮磷效果，达到本发明的目的，去除水底的氮磷。
采用本发明的方法可净化平均每公斤沉积物及间隙水中的5%-30%无机氮磷，效果优于现有技术。
本发明具有以下有益效果，
1、效率高：利用底栖硅藻和刚毛藻的生态位，有效吸收表层沉积物-水界面中的氮磷；
2、易控制和利用：底栖硅藻附着生长于沉积物表层，可直接作为底栖养殖动物鲜活饵料；刚毛藻生长快、适应强、易采收等特点可捞取后经发酵加工为饲料辅料;
3、环保：刚毛藻不易腐烂，杜绝二次污染的风险。
具体实施方式
实施例1
该发明的方法应用于山东烟台牟平刺参养殖场，其养殖池规模为50亩，为砂石底质池塘，池塘水深140cm-200cm，距沉积物50cm内上覆水光照强度为5000 Lx -6000Lx，平均光照强度为5200Lx。
采用的底栖型硅藻以菱形藻为主，丝状藻以刚毛藻为主，并按照本发明方法培养和暂养，制备底栖硅藻液。
底栖型硅藻培养与暂养，含硅酸钠10-30mg/L的f/2培养基，培养基也可用尿素替代，培养过程中温度控制在15℃-23℃，光照控制在1000Lx-4000Lx，盐度控制在30-35‰，pH控制在 75-8.5，培养期间可充气；
培养7-10天后，对培养的底栖型硅藻进行4000转/min离心处理10min-20min，去上清并收集藻泥，然后藻泥可加入适当海水悬浮泼洒或加入60%-80%自然海水，自然条件下充气暂养1-2天。
丝状藻的暂养，选取藻体鲜绿、生长状态良好的丝状藻进行暂养，暂养过程中，丝状藻的密度控制在10 kg/m3-50kg/m3，温度控制在5℃-23℃，盐度控制在30‰-35‰，自然光照控制在600Lx-10000Lx，自然海水培养2天，每天换水1/3-1/2。
多年使用的池塘底部一年四季都会长有丝状藻，对养殖来说，这个丝状藻是一种有害藻，但适当生物量有利于环境修复。通常春秋季节丝状藻在合理的生物量范围；夏季，随着温度和光照的影响，丝状藻繁殖较多，养殖企业需要捞取多余的丝状藻。本实施例应用于春末夏初，其池塘实际情况是池塘底部生长有适量的以刚毛藻为主的丝状藻。
5-6月份期间开始投放，此期间海水水温保持在20-27℃之间，日平均水温为22℃，按103 cell/cm2-104 cell/cm2生物量泼洒以菱形藻为主的底栖硅藻藻液，每7-10天在上午晴天条件下泼洒一次。由于春季内池塘底部生长有适量丝状藻，所以同时丝状藻每次按照0.1-0.5kg/m2投放，并同时进行检测证明此投放量可以保证该实施例中丝状藻的投放数量级达到0.5-1.5kg/ m2。
实施过程中养殖系统内若有符合0.5-1.5 kg/ m2生物量的丝状藻，可以保留其生物量，只泼洒底栖型硅藻藻液；丝状藻后期随温度和光照变化生长过多时，适当捞取，当发现丝状藻藻体暗绿色时要及时捞取。
2个月后对是否处理过的池塘0-10cm表层沉积物进行调查。结果表明，处理的池塘表层沉积物总氮含量120.34mg/kg-150.25mg/kg，总磷含量81.36mg/kg-88.45mg/kg；沉积物间隙水中总氮3.04mg/L-3.59mg/L、总磷0.29 mg/L-0.36mg/L、铵氮0.32mg/L-0.36g/L、硝态氮1.13mg/L-1.91mg/L、活性磷0.14mg/L-0.20mg/L。未处理池塘表层沉积物总氮含量130.57-168.87mg/kg，总磷含量89.22-97.34mg/kg；沉积物间隙水中总氮3.34mg/L-4.19mg/L、总磷0.35 mg/L-0.41mg/L、铵氮0.37mg/L-0.42g/L、硝态氮1.26mg/L-2.15mg/L、活性磷0.16mg/L-0.23mg/L。
说明采用本发明的方法后，可有效减少沉积物及间隙水中5%-15%氮磷的含量。
实施例2
山东海阳刺参养殖场，规模1000亩，为淤泥底质围堰，水深150cm左右，距沉积物50cm内上覆水光照强度1500Lx-5000Lx，平均光照强度为4500Lx，水温为5-20℃。
底栖型硅藻为菱形藻和舟形藻，并按照本发明方法培养和暂养，制备底栖硅藻液，丝状藻为刚毛藻也按照本发明的方法暂养。该实施例所用藻类的具体培养和暂养与实施例1采用的方法相同。
3月份开始仅在围堰东南100亩左右的范围内实施。每10天在上午晴天条件下泼洒一次，池塘底部刚毛藻投放量为1.5kg/m2-2kg/m2，底栖硅藻按102 cell/cm2-103 cell/cm2生物量泼洒。
实施过程中养殖系统内若有符合1.5kg/m2-2kg/m2生物量的丝状藻，可以保留其生物量，只泼洒底栖型硅藻藻液；丝状藻后期随温度和光照变化生长过多时，适当捞取，当发现丝状藻藻体暗绿色时要及时捞取。
2个月后对同一围堰内是否藻净化处理区域0-10cm表层沉积物进行调查。结果表明，藻净化处理区域表层沉积物总氮含量90.47 mg/kg -115.32mg/kg，总磷含量28.45mg/kg-39.32mg/kg；沉积物间隙水中铵氮0.21mg/L-0.25g/L、硝态氮0.86mg/L-1.78mg/L、活性磷0.08mg/L-0.16mg/L。未净化处理的表层沉积物总氮含量102.78mg/kg-123.44mg/kg，总磷含量37.82mg/kg-45.39mg/kg；沉积物间隙水中铵氮0.29mg/L-0.32g/L、硝态氮1.06mg/L-1.98mg/L、活性磷0.09mg/L-0.19mg/L。
说明适量底栖型硅藻和丝状藻可有效减少沉积物及其间隙水中10%-30%氮磷的含量。
实施例3
山东蓬莱刺参养殖场，规模50亩，为淤泥底与虾混养池塘，池塘水深180cm-240cm，水温在5-20℃之间，距沉积物50cm内上覆水光照强度为1500-4500Lx，平均光照强度为4000Lx。
底栖型硅藻为舟形藻，并按照本发明方法培养和暂养，并制备底栖硅藻液，刚毛藻也按照本发明的方法暂养。该实施例所用藻类的具体培养和暂养与实施例1采用的方法相同。
于4月份开始实施，每隔7-10天在上午晴天条件下泼洒一次，其中，按平均102cell/cm2-103 cell/cm2生物量泼洒以舟形藻为主的底栖硅藻藻液，池塘底部丝状藻的投放以刚毛藻为主，以其生物量控制在1.5 kg/m2-2kg/m2为最佳。
实施过程中养殖系统内若有符合1.5kg/m2-2kg/m2生物量的丝状藻，可以保留其生物量，只泼洒底栖型硅藻藻液；丝状藻后期随温度和光照变化生长过多时，适当捞取，当发现丝状藻藻体暗绿色时要及时捞取。
1个月后对是否净处理的池塘0-10cm表层沉积物进行调查。结果表明，藻净化处理池塘表层沉积物总氮含量143.14 mg/kg-160.45mg/kg，总磷含量26.36mg/kg-32.45mg/kg；沉积物间隙水中总氮3.94mg/L-4.93mg/L、总磷0.41 mg/L-0.59mg/L、铵氮0.37mg/L-0.42g/L、硝态氮0.91mg/L-1.39mg/L、活性磷0.17mg/L-0.21mg/L。未净化处理池塘表层沉积物总氮含量151.27-169.37mg/kg，总磷含量29.22-37.34mg/kg；沉积物间隙水中总氮4.24mg/L-5.49mg/L、总磷0.53 mg/L-0.62mg/L、铵氮0.39mg/L-0.46g/L、硝态氮0.96mg/L-1.58mg/L、活性磷0.19mg/L-0.24mg/L。
说明采用该方法可有效减少沉积物及间隙水中5%-10%氮磷的含量。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和构思内所做的任何修改或等同替换。
Claims (4)
1.一种生态净化养殖系统表层沉积物中氮磷的方法，其特征在于包含以下步骤，
步骤1底栖型硅藻培养与暂养，含硅酸钠10-30mg/L的f/2培养基，培养基也可用尿素替代，培养过程中温度控制在15℃-23℃，光照控制在1000Lx-4000Lx，盐度控制在30-35‰，pH控制在 75-8.5，培养期间可充气；
培养7-10天后，对培养的底栖型硅藻进行4000转/min离心处理10min-20min，去上清并收集藻泥，然后藻泥可加入适当海水悬浮泼洒或加入60%-80%自然海水，自然条件下充气暂养1-2天；
步骤2丝状藻的暂养，选取藻体鲜绿、生长状态良好的丝状藻进行暂养，暂养过程中，丝状藻的密度控制在10 kg/m3-50kg/m3，温度控制在5℃-23℃，盐度控制在30‰-35‰，自然光照控制在600Lx-10000Lx，自然海水培养2天，每天换水1/3-1/2；
步骤3底栖型硅藻和/或丝状藻的投放，春季或秋季，海水水温在5-20℃范围内，在水底光照为1500Lx-5000Lx的环境下，每隔7-10天在上午晴天条件下实施投放底栖型硅藻和/或丝状藻，按照不低于102cell/cm2数量级泼洒步骤1制备的底栖型硅藻藻液，按照1.5-2kg/m2数量级泼洒步骤2暂养的丝状藻；
夏季，海水水温在20-30℃范围内，在水底光照低于1500Lx或高于5000Lx的环境下，每隔7-10天在上午晴天条件下实施投放底栖型硅藻和/或丝状藻，按照不低于103cell/cm2数量级泼洒步骤1制备的底栖型硅藻藻液，按照0.5-1.5kg/ m2数量级泼洒步骤2暂养的丝状藻；
步骤4日常管理，早春和初夏养殖系统内若有符合步骤3生物量的丝状藻，可以只泼洒底栖型硅藻藻液；丝状藻后期随温度和光照变化生长过多时，适当捞取，当发现丝状藻藻体暗绿色时要及时捞取。
2.根据权利要求1所述一种生态净化养殖系统表层沉积物中氮磷的方法，其特征在于，步骤3中当海水中铵态氮含量增加或溶解氧低于5mg/L时，增加底栖型硅藻和丝状藻的生物量。
3.根据权利要求1所述一种生态净化养殖系统表层沉积物中氮磷的方法，其特征在于，步骤3中当底栖硅藻生物量能满足104cell/cm2数量级及以上，不使用丝状藻。
4.根据任一权利要求1-3所述一种生态净化养殖系统表层沉积物中氮磷的方法，其特征在于，丝状藻为刚毛藻，底栖型硅藻为菱形藻或舟形藻或两种藻类的混合。
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Denomination of invention: A method for ecological purification of nitrogen and phosphorus in surface sediments of aquaculture system Effective date of registration: 20211214 Granted publication date: 20180724 Pledgee: Yantai financing guarantee Group Co.,Ltd. Pledgor: Yantai University Registration number: Y2021980014841 |
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