CN112790078A - 一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，该轮作种植方式包括以下步骤：试验选用PVC管材料制作浮床，且该浮床的规格为2 m×2 m；浮床两面分别用网孔为30 mm便于苗扦插的网片包裹；试验开始前，将预先培育好的空心菜、鱼腥草、薄荷和水芹苗，按株行距30 cm×20 cm进行扦插，并将浮床集中固定在池塘中排列整齐；该一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，薄荷在降低TN、NH3‑N、NO3 ‑‑N、NO2 ‑‑N等指标上较鱼腥草有优势，且对降低TP具有较好效果。“薄荷‑水芹”轮作模式在降低水体TP、PO4 3‑‑P上优于“空心菜‑水芹”模式，且对降低底质TN具较好效果。由此可得，“中草药/空心菜‑水芹”轮作模式能显著降低养殖池塘水/底质所测指标，可进行小范围推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及水质净化技术领域，具体为一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式。
背景技术
研究结果表明“空心菜-水芹”轮作模式前期(空心菜种植阶段)能显著降低青鱼和经济鱼养殖水体中TOC、Chl.a、NH3-N、NO3 --N、NO2 --N含量，轮作后期(水芹种植阶段)能显著降低水体中TOC、NO3 --N、TP含量。轮作前、后期均能降低不同养殖品种底质中TOC、TN、TP含量，与单独种植水上中草药(鱼腥草、虎杖、“鱼腥草-空心菜-鱼腥草”三明治模型)水质净化结果相一致。空心菜、鱼腥草、薄荷、虎杖等适合在夏季进行种植，水芹、黑麦草等在冬季仍能继续生长，且水芹降磷效果不错，这与低温条件下水芹浮床对富营养化水体的净化效果较好相关。基础数据表明苏州及周边地区青鱼养殖池塘TN超标，混养塘TP和COD超标，前期研究提示“空心菜-水芹”轮作模式适合在混养池塘进行示范推广，但在轮作模式和植物品种选择上，可以考虑中草药(鱼腥草、薄荷等)。提出中草药浮床，如鱼腥草(Houttuyniacordata Thunb)、虎杖(Polygonum cuspidatum)、薄荷(Mentha haplocalyx Briq.)等，可用来调控吉富罗非鱼养殖池塘水质，鱼腥草浮床种植能显著降低吉富罗非鱼养殖池塘COD、TN、NO3 --N、NH3-N、TP含量，还能起到增强吉富罗非鱼免疫能力的功效。目前对于池塘轮作的基础研究较少，本试验旨在通过检测“中草药/空心菜-水芹”轮作模型能否通过降低池塘中水质和底质环境营养物质浓度，探究其能否改善池塘老化现象，进而达到改善水质的目的。因此发明一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明试图克服以上缺陷，因此本发明提供了一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，本试验旨在通过检测“中草药/空心菜-水芹”轮作模型能否通过降低池塘中水质和底质环境营养物质浓度，探究其能否改善池塘老化现象，进而达到改善水质的目的。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，该轮作种植方式包括以下步骤：
步骤一、试验选用PVC管材料制作浮床，且该浮床的规格为2m×2m；
步骤二、浮床两面分别用网孔为30mm便于苗扦插的网片包裹；
步骤三、试验开始前，将预先培育好的空心菜、鱼腥草、薄荷和水芹苗，按株行距30cm×20cm进行扦插，并将浮床集中固定在池塘中排列整齐，每 3个浮床用尼龙绳连接成组；
步骤四、10％(占池塘总面积)作为轮作模型的种植比例，为重复验证上年度年轮作水质数据，继续在两个基地进行空心菜-水芹轮作，试验于当年 6月开始，7-9月为轮作前期中草药/空心菜种植阶段，轮作前期在养殖场添加中草药(鱼腥草w2和薄荷w3)，10月至12月为轮作后期水芹种植阶段；
步骤五、在轮作前期和后期种植阶段分别采集水样(五点法)和底泥样本(彼得逊抓斗式采泥器)，采样时间固定为每月15号上午10:00左右，通过采集对照塘、浮床种植区水样2L；同时采集底泥样本100g，对底泥样本的TN、TP进行分析；
步骤六、采取底泥，对7月-12月底泥中的TN、TP进行测定。
优选的，所述PVC管材料的尺寸
优选的，所述水芹苗的株高20cm。
优选的，步骤五中按《水和废水监测分析方法》测量CODMn(酸性法)、 Chl.a(丙酮提取法和分光光度计法)、TN(过硫酸钾氧化-紫外分光光度法)、NH3-N(纳氏试剂光度法)、NO2 --N(N-(1-萘基)-乙二胺光度法)、NO3 --N (酚二磺酸光度法)、TP(硝酸-硫酸消解法)、PO4 3--P(钼酸铵法)等水质指标。
优选的，所述TN采用凯氏定氮法；TP采用高氯酸-硫酸消化法。
优选的，在轮作前期种植中草药与空心菜，在轮作后期种植水芹。
(三)有益效果
本发明提供的一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式。具备以下有益效果：该一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，与2016年5％“空心菜- 水芹”轮作结果相比，10％“空心菜-水芹”轮作对CODMn、Chl.a、TN、NO3 --N、 TP去除效果较好，在降低水/底质TN和NO3 --N效果上优于5％的种植比例。薄荷在降低TN、NH3-N、NO3 --N、NO2 --N等指标上较鱼腥草有优势，且对降低TP具有较好效果。“薄荷-水芹”轮作模式在降低水体TP、PO4 3--P上优于“空心菜-水芹”模式，且对降低底质TN具较好效果。由此可得，“中草药/ 空心菜-水芹”轮作模式能显著降低养殖池塘水/底质所测指标，可进行小范围推广应用。
附图说明
图1为本发明甘露青鱼养殖场和苏州未来水产养殖场7-12月TN指标图；
图2为本发明甘露青鱼养殖场和苏州未来水产养殖场7-12月TP指标图；
图3为本发明甘露青鱼和未来养殖基地水质指标去除率图。
具体实施方式
根据本发明的第一方面，本发明提供一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，如图1-3所示，该轮作种植方式包括以下步骤：
步骤一、试验选用PVC管材料制作浮床，且该浮床的规格为2m×2m；
步骤二、浮床两面分别用网孔为30mm便于苗扦插的网片包裹；
步骤三、试验开始前，将预先培育好的空心菜、鱼腥草、薄荷和水芹苗，按株行距30cm×20cm进行扦插，并将浮床集中固定在池塘中排列整齐，每 3个浮床用尼龙绳连接成组；
步骤四、10％(占池塘总面积)作为轮作模型的种植比例，为重复验证上年度年轮作水质数据，继续在两个基地进行空心菜-水芹轮作，试验于当年 6月开始，7-9月为轮作前期中草药/空心菜种植阶段，轮作前期在养殖场添加中草药(鱼腥草w2和薄荷w3)，10月至12月为轮作后期水芹种植阶段；
步骤五、在轮作前期和后期种植阶段分别采集水样(五点法)和底泥样本(彼得逊抓斗式采泥器)，采样时间固定为每月15号上午10:00左右，通过采集对照塘、浮床种植区水样2L；同时采集底泥样本100g，对底泥样本的TN、TP进行分析；
步骤六、采取底泥，对7月-12月底泥中的TN、TP进行测定。
PVC管材料的尺寸
水芹苗的株高20cm。
步骤五中按《水和废水监测分析方法》测量CODMn(酸性法)、Chl.a(丙酮提取法和分光光度计法)、TN(过硫酸钾氧化-紫外分光光度法)、NH3-N (纳氏试剂光度法)、NO2 --N(N-(1-萘基)-乙二胺光度法)、NO3 --N(酚二磺酸光度法)、TP(硝酸-硫酸消解法)、PO4 3--P(钼酸铵法)等水质指标。
TN采用凯氏定氮法；TP采用高氯酸-硫酸消化法。
在轮作前期种植中草药与空心菜，在轮作后期种植水芹。
需要说明的是，017年7月轮作空心菜甘露青鱼养殖场塘中，与e0(ck) 相比，e1、e2处理的CODMn、Chl.a、TN、NH3-N、NO2 --N、NO3 --N、TP、 PO4 3--P显著下降(表1)；苏州未来水产养殖场中，与w0(ck)相比，w1、 w2、w3处理的Chl.a、NH3-N、NO2 --N、NO3 --N显著下降，空心菜和鱼腥草种植塘CODMn显著下降，空心菜和薄荷种植塘TN、TP显著下降。8月轮作空心菜甘露青鱼养殖场塘中，与e0(ck)相比，e1、e2处理的CODMn、Chl.a、TN、NO3 --N、NO2 --N、TP显著下降；苏州未来水产养殖场中，与w0(ck) 相比，w1、w2、w3处理的Chl.a、TN、NO3 --N、NO2 --N、TP显著下降，空心菜和鱼腥草种植塘CODMn显著下降，空心菜和薄荷种植塘NH3-N显著下降，鱼腥草和薄荷种植塘PO43--P均显著下降。9月轮作空心菜甘露青鱼养殖场塘中，与e0(ck)相比，e1、e2处理的CODMn、Chl.a、TN、NH3-N、NO3 --N、 NO2 --N、TP显著下降；苏州未来水产养殖场中，与w0(ck)相比，w1、w2、 w3处理的CODMn、Chl.a、TN、NH3-N、TP显著下降，空心菜和薄荷种植塘NO3--N显著下降，薄荷种植塘NO2 --N均显著下降。
10月轮作水芹甘露青鱼养殖场塘中，与e0(ck)相比，e1、e2处理的 CODMn、Chl.a、NH3-N、NO3 --N、NO2 --N显著下降；苏州未来水产养殖场中，与w0(ck)相比，w1、w2、w3处理的CODMn、Chl.a、TN、NH3-N、NO3--N、 TP显著下降，w3塘NO2 --N显著下降。11月甘露青鱼养殖场中，与e0(ck) 相比，e1、e2处理的CODMn、NH3-N、NO3 --N、NO2 --N显著下降；苏州未来水产养殖场中，与w0(ck)相比，w1、w2、w3处理的TN、NH3-N显著下降，w1和w3塘CODMn，w1塘NO3--N显著下降。12月甘露青鱼养殖场塘中，与e0(ck)相比，e1、e2处理的CODMn、NH3-N、NO3 --N、NO2 --N、TP显著下降；苏州未来水产养殖场中，与w0(ck)相比，w1、w2、w3处理的CODMn、 Chl.a显著下降，w3塘TN、w2和w3塘NO3 --N显著下降。结果表明，轮作水质修复技术前期空心菜和中草药(鱼腥草和薄荷)能显著降低所检测的水质指标。早期鱼腥草和空心菜对水质净化效果相当，薄荷生长较缓慢，后期较鱼腥草和空心菜净水效果好。
2017年甘露青鱼养殖场轮作后空心菜浮床种植塘底泥中，8-12月TN(除 11月e2塘,图1)和7、12月TP显著降低(图2)。且图1与图2中的表格数据均在论文中公开，苏州未来水产养殖场浮床种植塘底泥中，7-11月TN显著降低，空心菜生长旺季(8-9月)降氮效果优于中草药，随着气温降低，w3 塘优于w1和w2塘，7、9月TP出现了显著降低，8月仅空心菜种植塘TP显著降低(图2)。
同时从环境效益角度对2017年水质指标去除率进行计算，结果表明甘露青鱼养殖基地水质和底质指标去除率分别为17.8％～47.2％(图3)和 23.1％-40.3％，且图3的表格数据均在论文中公开，苏州未来水产养殖场水质和底质指标去除率分别为17.6％～72.8％和20.1％～29.4％。为验证空心菜- 水芹轮作效果，2017年甘露青鱼养殖基地水质和底质指标去除率分别为 12.5％～55.5％和22.4％～26.4％，苏州未来水产养殖场水质和底质指标去除率分别为21.7％～61.0％和10.2％～35.3％。空心菜-水芹轮作结果基本上相同。对于中草药而言，鱼腥草-水芹轮作水质和底质指标去除率分别为 10.4％-37.6％和9.1％～19.5％，薄荷-水芹轮作水质和底质指标去除率分别为 17.9％～63.6％和24.9％～48.4％。相对来说，薄荷较鱼腥草与水芹轮作可达到空心菜-水芹轮作相类似的水/底质净化效果。
水芹能显著降低青鱼和四大家鱼为主的养殖场NO3 --N、TP等水质指标，并能降低底泥TN、TP指标。在水质修复能力方面，轮作前期中草药(鱼腥草和薄荷)同空心菜一样能显著降低所检测的水质和底质指标，轮作模式具有较好的环境效益。
水上种植中草药能带走水环境和沉积物中的污染物含量，释放的“化感物质”一方面能够起到诱食的作用，还能直接杀灭水体中的病原菌，起到抑制有害藻生长的作用。此外，水产动物还可能啄食根部，中草药的活性成分能被水产动物的肠道吸收，增强水产动物的免疫抗病能力。课题组前期研究结果表明鱼腥草、虎杖、水龙、夏枯草、薄荷具有降低TN、TP效果，绝大部分具有较好的抑菌效果。中草药的根系对水体氨氮、硝态氮、总磷、总氮等主要富营养化因子进行吸收转化，利用根系对水质净化作用达到预防鱼病发生的目的。前期研究表明8％空心菜，5％鱼腥草适合进行推广，但不同面积比例水上作物对水质指标的影响不同。课题组2016年采用种植面积5％比例进行“空心菜-水芹”轮作，发现轮作模式前/后期能显著降低青鱼和经济鱼养殖水体中TOC、NO3 --N含量，2017年采用种植面积10％进行“空心菜-水芹”轮作对CODMn、Chl.a、TN、NO3 --N、TP去除效果较好，薄荷在降低TN、 NH3-N、NO3 --N、NO2 --N等指标上较鱼腥草有优势，且对降低TP具有较好效果。结合两年跟踪监测结果来看，“空心菜-水芹”轮作种植面积10％比5％在水/底质TN(苏州未来水产养殖厂，7大类大宗淡水鱼类品种)和NO3 --N (无锡甘露水产养殖厂，青鱼)上具有较好的效果。“薄荷-水芹”轮作模式在降低水体总磷和磷酸盐上优于“空心菜-水芹”模式，且对降低底质TN具较好效果，适合进一步深入研究和小范围推广应用。目前可越冬品种以观赏性植物为主(菖蒲、千屈菜、狐尾藻、铜钱藻等)，但适宜冬季生长的中草药品种(如黄菖蒲、黄花水龙)仍需要进一步筛选和研究。
据2017年渔业统计年鉴，江苏省池塘养殖面积38.5万hm2，若“中草药 /空心菜-水芹”轮作模式被渔民认可，如何合理开发利用中草药将是应用推广中要面临的首要问题。鱼腥草应用价值广泛，在广州、贵州、四川、重庆和云南一带都大量被人们食用，具有增强免疫力、抗菌抗炎等疗效。薄荷被广泛用来提取薄荷醇、薄荷酮等产品，用于食品(薄荷茶、薄荷牛肉、薄荷冰激凌、甜品、薄荷糖等)、化妆品(薄荷牙膏)和药品行业。除此之外，云南少数民族地区每家每户均种植薄荷和牛肉共煮；菖蒲可用于医药行业；黄花水龙为太湖流域土著植物可作为人工浮岛净水品种并具克藻效应。江苏省开展的“263”专项行动和百亩以上连片养殖池塘标准化改造专项规划将池塘原/异位水质修复技术作为循环水改造规划中的重要内容，需要对夏秋季节适宜的植物品种或具地域特色的经济作物品种(如“水八仙”)进行筛选。本试验结果表明“中草药-水芹”共作模式水/底质净化效果与“空心菜-水芹”轮作效果基本一致，渔民可考虑在工程施工阶段、净化塘(含一二三级)或尾水处理塘选择适宜的中草药品种进行种植，农业相关部门做好中草药品种采购、深加工等配套工作，以便保障养殖户的收益。可将中草药共作/单作模式在西部地区进行推广，增加养殖户的收入的同时，减少抗生素等药物的使用以保障水产品质量安全。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，其特征在于：该轮作种植方式包括以下步骤：
步骤一、试验选用PVC管材料制作浮床，且该浮床的规格为2m×2m；
步骤二、浮床两面分别用网孔为30mm便于苗扦插的网片包裹；
步骤三、试验开始前，将预先培育好的空心菜、鱼腥草、薄荷和水芹苗，按株行距30cm×20cm进行扦插，并将浮床集中固定在池塘中排列整齐，每3个浮床用尼龙绳连接成组；
步骤四、10％(占池塘总面积)作为轮作模型的种植比例，为重复验证上年度年轮作水质数据，继续在两个基地进行空心菜-水芹轮作，试验于当年6月开始，7-9月为轮作前期中草药/空心菜种植阶段，轮作前期在养殖场添加中草药(鱼腥草w2和薄荷w3)，10月至12月为轮作后期水芹种植阶段；
步骤五、在轮作前期和后期种植阶段分别采集水样(五点法)和底泥样本(彼得逊抓斗式采泥器)，采样时间固定为每月15号上午10:00左右，通过采集对照塘、浮床种植区水样2L；同时采集底泥样本100g，对底泥样本的TN、TP进行分析；
步骤六、采取底泥，对7月-12月底泥中的TN、TP进行测定。
2.根据权利要求1所述的一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，其特征在于：所述PVC管材料的尺寸
3.根据权利要求1所述的一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，其特征在于：所述水芹苗的株高20cm。
4.根据权利要求1所述的一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，其特征在于：步骤五中按《水和废水监测分析方法》测量CODMn(酸性法)、Chl.a(丙酮提取法和分光光度计法)、TN(过硫酸钾氧化-紫外分光光度法)、NH3-N(纳氏试剂光度法)、NO2 --N(N-(1-萘基)-乙二胺光度法)、NO3 --N(酚二磺酸光度法)、TP(硝酸-硫酸消解法)、PO4 3--P(钼酸铵法)等水质指标。
5.根据权利要求1所述的一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，其特征在于：所述TN采用凯氏定氮法；TP采用高氯酸-硫酸消化法。
6.根据权利要求1所述的一种池塘水质净化的中草药轮作种植方式，其特征在于：在轮作前期种植中草药与空心菜，在轮作后期种植水芹。
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