我国内陆池塘养殖产量为2210.97万t，占全国渔业产量的34.2%。在保障国家食品安全、保证优质蛋白质和农产品供给、增加农民收入和农村就业率、加强生态文明建设等方面发挥了重要作用。保障水产品质量安全和防止环境污染成为池塘养殖业可持续发展的关键。本书总结了作者多年来对生物浮床（biological floating bed）和生态沟渠池塘水质复合修复技术的研究成果，主要内容包括养殖池塘生物浮床和生态沟渠的改造，池塘水质理化特性、饵料生物群落结构，浮床植物水菜和沟渠植物苦草生长规律及对水体磷形态赋存的影响，底泥-水界面营养物质变化特征与底质改良技术，以及池塘氨氧化微生物组成、基因多样性与系统发育，人工基质富集氨氧化微生物净化水质效果等。基于上述研究成果，分析了系统的水质修复效果与经济效益，讨论了系统的水质修复原理、养殖池塘的能量与物质流动等问题。 本书可供水产院校水产养殖专业及其他大专院校生物学或动物学专业的师生，科研院所研究人员，以及从事水产养殖和渔业环境研究、生产、管理的有关人员参考。

第一章养殖池塘生物浮床和渔场沟渠的改造
　　传统的粗放养殖方式，投入大量的肥料和饲料，导致养殖水体的富营养化，不仅影响鱼类生长，还易诱发病害，增加渔药使用，产生水产品质量安全隐患。未经处理的富营养化养殖尾水排放还会造成环境污染。水产品质量安全和养殖尾水对环境的污染成为普遍关注的社会问题，影响池塘养殖业的可持续发展。近十几年来，为了解决水产品质量安全及环境污染问题，科技人员创建了许多养殖模式和养殖工程设施（吴振斌等， 2002；Lin et al.，2002）。其中“生物浮床”和“生态沟渠”是使用*为广泛的技术（邴旭文和陈家长， 2001；宋海亮， 2005；林东教等， 2004），前者为原位修复技术，即水质修复在池塘进行，贯穿鱼类养殖期；后者为异位修复技术，对从池塘排入沟渠的养殖尾水进行净化处理。将两者有机结合，构建“生物浮床+生态沟渠”水质修复复合系统，能够有效降低养殖池塘富营养的水平，达到水质修复效果，实现养殖用水循环利用，避免养殖尾水对环境的污染。本章介绍池塘生物浮床的构建和渔场沟渠的改造技术。
　　第一节生物浮床的构建
　　生物浮床，又称生物浮筏（ biological floating raft）、人工浮岛（ artificial floating island）。生物浮床技术通过水生植物发达的根系及根际生物群落，经过吸收、吸附和降解作用，有效消除水体中营养物质，达到修复污染水体的目的。生物浮床结构简单，制作成本低廉、维护简便、节约能源、净水效果明显，在各类水体的水质修复与景观建设中得到广泛应用。
　　一、生物浮床制作与架设
　　（一）浮床结构与制作
　　生物浮床由浮床和浮床生物两部分组成。浮床由框架、床体、保护网和支撑固定等部件构成（图 1-1）。
　　1.浮床床体
　　浮床由框架和床面组成。框架可用聚氯乙烯（ PVC）管、毛竹、钢绳等制作，根据经济条件和材料来源等选择框架材料。采用具有一定浮力的轻质材料，可减少浮力配备。
　　养殖池塘浮床宜采用长条形浮床，一般宽 2.0m左右，便于采收植物，长度则依池塘大小而定。根据框架材质，浮床可分为柔性浮床和刚性浮床。
　　1）柔性浮床：采用网片等柔性材料制作的浮床称为柔性浮床。将渔用网片剪裁成网目张开后宽 2m的长方形，长度根据池塘而定，四周穿上钢绳作为框架，即成为柔性浮床。
　　图 1-1 适用于养殖池塘的生物浮床结构示意图
　　柔性浮床造价低廉，便于制作，如利用废旧渔网可达到节省费用的目的。
　　2）刚性浮床：采用 PVC管等刚性材料制作的框架称为刚性浮床。用 3根 4m长 PVC管，将其中 1根截成长 2m的短管，作为端管，将 2根 4m的长管作为边管，用弯头连接，即成一个 2m×4m框架，在框架间每隔 10～20cm拉上绳索，形成网格状床面（浮床植物载体），即为一个完整的单体浮床，架设时可将多个单体浮床连接。刚性浮床形状规则，便于安装，费用较柔性浮床高。
　　2.保护网
　　生物浮床通常设置在主养吃食性鱼类的池塘，为了保护浮床植物根系不被鱼类啃食，影响植物吸收营养，故需要加装保护网。
　　保护网形状为“ U”形，宽度和长度与浮床框架相同，高度 0.7～0.8m，网目 3～4cm，可根据放养鱼类的规格调整，既要防止养殖鱼类进入啃食浮床植物根系，又能*大限度地保持水体交流。架设在无草食性鱼类池塘的浮床，可不设保护网。
　　3.辅助材料
　　辅助材料包括架设浮床需要的固定材料和浮力材料。
　　1）固定材料：绳索、竹（木）竿，用于将浮床固定在池塘的适宜位置。绳索网片制作的柔性浮床，每隔 3～5m插竹竿固定浮床形状和位置。
　　2）浮力材料：采用浮筒或空饮料瓶配备浮床浮力，防止浮床下沉。
　　（二）生物浮床的架设
　　1.浮床面积和架设位置
　　浮床面积：通常浮床架设面积比例越高，其吸污抑藻的能力越强，水质净化的效果越好，但过高的浮床覆盖率会显著降低水体溶解氧（ dissolved oxygen，DO，又称溶氧）和 pH，对养殖鱼类造成不利影响（邴旭文和陈家长，2001；李文祥等，2011；Li and Li， 2009）。浮床面积与肥料、饲料等营养物投入量以及浮床对营养物的消除能力等有关。浮床覆盖率不宜过高。可根据鱼类放养量和预期产量确定架设生物浮床的面积。推荐的不同产量池塘架设生物浮床面积见表 1-1。
　　表 1-1 池塘鱼产量与浮床面积关系
　　浮床布置：浮床架设位置应注意如下事项。①应离池埂 3m以上为宜，防止边坡对浮床生物根须生长产生影响，同时减少对边坡生物群落生长的干扰；②应与投饵机和增氧机保持一定距离，以免影响鱼类摄食和增氧机正常使用（图 1-2）。
　　图 1-2 池塘浮床布置示意图
　　2.浮床装配与架设
　　1）装配。刚性浮床无须配备浮力。柔性浮床的装配主要是浮床本体与保护网的拼装和浮力的配备。保护网拼装：在保护网敞口端边缘穿一条钢绳，沿钢绳均匀分配网片，尽可能保证保护网舒展，网目张开；在高于浮床框架约 30cm处，将钢绳系于支撑杆。浮力配备：浮床框架两侧每隔 1～1.5m配备一个塑料泡沫浮球或密封空塑料瓶。
　　2）架设方法。
　　柔性浮床的架设：在预定位置的两端，按照浮床长度各固定一竹竿，将箱体一侧的钢绳固定于竹竿，拉紧绷直捆扎好，注意保持钢绳在一条直线上。沿钢绳以 3m为距将支撑竹竿固定于池底，将浮床和保护网箱边缘钢绳系于竹竿，以箱体宽度为基准，同样地完成另一侧的固定，保持与另一侧钢绳平行，两侧竹竿处于对应位置。在两侧竹竿间，通过床面底部架横杆，并固定于两侧支撑竹竿，使床体与池塘水面平行，保护网高出水面 25cm左右，防止鱼类摄食植物茎叶。
　　刚性浮床的架设：将浮床单体置于预定位置，依次摆放后，彼此连接，每个单体浮床对角用竹竿固定；将保护网固定在支撑杆上；对浮床进行整理，使保护网高出水面 25cm左右，浮床与池塘水面平行；理顺保护网水下部分，并在不同部位放置若干卵石等重物，防止网体漂浮、摆动。
　　二、浮床植物选择、育苗与移植
　　（一）浮床植物品种选择
　　种植浮床植物的主要目的是利用植物消除水体中过剩的营养物质。因此，浮床植物应具有生长速度快、分蘖力强、根系发达、喜湿耐肥和吸收能力强等特点，并适宜当地气候环境，具有一定的经济价值和观赏价值。可用于浮床栽培的植物达 130余种。水蕹菜（Ipomoea aquatica，蕹菜）俗称空心菜或竹叶菜，是较为普遍采用的浮床植物之一
　　（附图 1A），除具上述优点外，全株为鱼类所喜食。冬季凋谢前撤去保护网，全株可被鱼类摄食，不会因腐烂对水体造成次生污染。华中地区常见的水蕹菜有大叶白梗、大叶青梗、细叶青梗和柳叶白梗 4个品种，大叶白梗品种在池塘富营养化水体中生长、生物量积累、新生枝条数、根系发育（附图 1B），以及对 N、P的去除能力等方面明显优于其他三个品种。例如，用水蕹菜作为浮床植物，宜选择大叶白梗品种。为了同时达到美化环境效果，可增加其他蔬菜和花卉植物。
　　（二）水蕹菜育苗
　　就近选择较肥、平整、水源便利的地块作为育苗床。用种量根据需苗量确定，育苗床面积根据浮床面积估算，移植密度为 15株/m2和育苗密度 100株/m2时的育苗床面积与浮床面积的关系见表 1-2。
　　表 1-2 育苗床面积与浮床面积的关系
　　华中地区的播种期一般在 4月中下旬。播种前深翻土壤，施足基肥，与土壤混匀后耙平整细。播种可采用露地直播的方式进行条播或点播，行距 25～30cm，穴距 15～20cm，每穴点播 3～4粒种子。播种后随即浇水、覆盖塑料薄膜增温，育苗期间适当浇水保湿，待幼苗出土后撤除薄膜，后期适时适量施肥，促进幼苗生长（附图 2A）。不同日龄幼苗的生长情况见附图 2B。
　　（三）水蕹菜移栽
　　水蕹菜幼苗经 30～40d培育，茎长超过 20cm即适合移栽。移栽时间在 5月上旬至 6月上旬。移栽株行距为 25cm×25cm，将水蕹菜幼苗插在浮床上，保持植物根系在水面以下即可。水蕹菜繁殖再生能力强，幼苗不足时，可剪取枝条置于浮床，让其自然生根发芽形成新植株即可。水蕹菜不同生长期的实景见附图 3。
　　（四）水蕹菜采收适时采收能够有效促进水蕹菜生长，提高根系吸收能力。当水蕹菜茎长达 25cm以上时即可采收。每次采收，保留 2～3个节，以利新芽萌发，侧枝发生。侧枝发生过多时，对植株进行重采，即茎基保留 1～2个节。每次采收后，应捞除枯枝、残叶。
　　经测算， 50m2浮床的制作材料、浮床植物种子、育苗肥料等费用，具保护网约为 340元，无保护网约为 100元。浮床使用年限按 3年计算，安装保护网和不安装保护网的浮床，平均每年材料费用分别约为 150元和 84元。如网片和饮料瓶用废弃品代替，则费用更低。
　　第二节渔场沟渠的改造
　　新建的养殖场沟渠通常做到养殖用水和养殖废水分离。我国多数养殖场建于 20世纪 80年代甚至更早，一些养殖场进水和排水共用沟渠。养殖尾水滞留于沟渠或排入周边自然水域，不仅污染养殖用水，还对周边水体产生污染，给水产品质量和环境安全带来隐患。有必要在不破坏渔场整体布局的情况下，将原有沟渠改造为生态沟渠，既做到进、排水分离，又具有输水和净水双重功能是较为切合实际的途径。
　　一、渔场沟渠工程改造
　　沟渠改造的主要内容包括：干渠改造、支渠改造、进水干渠与净化渠之间节制闸建设以及进水和排水三级渠增建。不同养殖场沟渠布局会存在差异，可以根据具体情况规划改造内容。
　　（一）干渠改造
　　土质沟渠边坡任由植物生长，边坡植物种类和生物量均显著高于水泥护坡沟渠（见第六章），具有一定的消除水体营养物质的作用。但易发生边坡垮塌，壅塞渠道，阻碍过水。有的养殖场将土质沟渠改造为水泥板护坡，有效解决沟渠边坡垮塌、阻碍过水的问题，但水泥护坡沟渠边坡无法生长植物，降低了其水质净化功能。
　　采用镂空水泥板护坡对沟渠边坡具有良好的保护作用，镂空孔与土壤贯通，镂空孔适合陆生、湿生和沉水植物生长，可增加边坡植物群落多样性，具有一定消除水体营养物质的功能。从附图 4可以看出，用镂空水泥板护坡，边坡植被茂密，与水泥护坡（白色部分）寸草不生的景观全然不同。如在水上部分镂空孔种栽观赏植物，则美化环境效果更好。
　　（二）支渠改造
　　将原来供池塘进排水共用支渠改造为具有净水功能的生态净化渠。可在远离进水干渠一端约 1/4处修建土质潜水式低坝，该段沟渠即为尾水沉淀池（渠）。其余 3/4沟渠构建生态沟渠生物群落，利用植物吸收消除水体中的营养物。潜水低坝高度低于水面 20～30cm，坝面宽约 50cm，坝面种植芦苇（ Phragmites australis）等湿生植物，增加植物种植面积，吸收水体营养物质，拦截水体中漂浮物，有利于沉淀废水中的泥浆和其他悬浮物。
　　（三）节制闸建设
　　在干渠与支渠连接处修建节制闸（附图 4D），控制水体的自由流通，防止池塘养殖废水在净化达标前直接进入进水渠（干渠），污染养殖用水。池塘废水排入生态净化渠时关闭闸门，净化达标后开启闸门，进入进水渠，实现养殖水的循环利用。
　　（四）进水和排水三级渠增建
　　为了避免养殖用水和养殖废水混合，应修建进水和排水三级渠。养殖用水由干渠提水经三级进水渠供应池塘，池塘养殖废水经三级排水渠进入生态净化渠。
　　通过上述沟渠改造工程，将原来单一输水沟渠改变为具有输水和净化养殖废水双重功能的生态沟渠。
　　二、生态沟渠生物群落重建
　　沟渠生物群落构建应坚持以改善水质为主，兼顾美化环境的原则。沟渠生物应以适应本地环境、生长旺盛、根系发达、吸收能力强的土著种为主，观赏性植物为辅。
　　

目录
第一章 养殖池塘生物浮床和渔场沟渠的改造 1
第一节 生物浮床的构建 1
一、生物浮床制作与架设 1
二、浮床植物选择、育苗与移植 4
第二节 渔场沟渠的改造 5
一、渔场沟渠工程改造 5
二、生态沟渠生物群落重建 6
第三节 浮床和生态沟渠的管理与运行 6
一、浮床和生态沟渠管理 6
二、系统的运行管理 7
第四节 生物浮床应用效果 8
一、改善池塘水质，显著降低水体富营养化水平 8
二、改善池塘生物群落结构，显著提高生物多样性 8
三、降低水华和鱼病发生，保障水体环境安全 8
四、显著提升鱼类品质，保障水产品质量安全 8
五、提高养殖产量，显著提高养殖经济效益 8
六、实现养殖水循环利用，节约水资源，降低尾水排放污染环境 9
七、系统的不足与局限性 9
小结 9
参考文献 9
第二章 养殖池塘水质理化特性 11
第一节 养殖池塘水质特征 11
一、试验池塘与分析方法 11
二、池塘水质特征 12
第二节 池塘水质评价 16
一、水质评价标准和方法 16
二、水质超标分析 17
小结 19
参考文献 20
第三章 养殖池塘浮游植物群落结构 21
第一节 浮游植物群落结构 21
一、种类组成与物种多样性 21
二、群落结构影响因子分析 24
第二节 初级生产力和能量转换效率 26
一、初级生产力 26
二、能量转换效率 27
小结 29
参考文献 29
第四章 养殖池塘浮游动物群落结构 31
第一节 浮游动物群落结构 31
一、种类组成和优势种 31
二、物种多样性 34
第二节 密度和生物量 34
一、密度和生物量的空间变化 34
二、密度和生物量的时间变化 35
小结 36
参考文献 36
第五章 养殖池塘大型底栖动物群落结构 38
第一节 大型底栖动物群落结构 38
一、种类组成和优势种 38
二、物种多样性 40
第二节 密度和生物量 40
一、不同池塘密度和生物量 40
二、密度和生物量的季节变化 41
小结 43
参考文献 43
第六章 崇湖渔场沟渠水生生物群落结构 45
第一节 浮游植物群落结构 45
一、种类组成和优势种 45
二、密度和生物量 48
第二节 周丛藻类群落结构 49
一、种类组成和优势种 49
二、密度和生物量 51
第三节 浮游动物群落结构 52
一、种类组成和优势种 52
二、密度和生物量 53
第四节 大型底栖动物群落结构 54
一、种类组成和优势种 54
二、密度和生物量 55
第五节 高等水生植物群落结构 56
一、种类组成和优势种 56
二、盖度和生物量 58
小结 58
参考文献 59
第七章 不同品种水蕹菜的生长性能及氮、磷去除能力 60
第一节 不同品种水蕹菜的生长性能与净化效率 60
一、不同品种水蕹菜的生长性能 60
二、不同品种水蕹菜对氮、磷去除效果比较 63
第二节 浮床覆盖率对水蕹菜、鱼生长和水质修复的影响 64
一、浮床覆盖率对池塘水温、溶氧和透明度的影响 64
二、浮床覆盖率对水蕹菜和鱼生长的影响 64
三、浮床覆盖率对池塘氮、磷浓度的影响 66
第三节 收割对水蕹菜生长和水质修复能力的影响 67
一、收割对水蕹菜生长的影响 68
二、收割对水体DO、pH 及Chl-a 的影响 68
三、收割对氮、磷的去除效果与途径 69
小结 71
参考文献 71
第八章 浮床对池塘养殖草鱼生长和肌肉品质特性的影响 74
第一节 水蕹菜浮床对草鱼生长的影响 74
一、草鱼生长性能变化 74
二、草鱼生理生化和抗氧化指标变化 75
第二节 水蕹菜浮床对草鱼肌肉品质的影响 78
一、草鱼肌肉pH 和系水力 78
二、草鱼肌肉营养成分和含肉率 79
三、草鱼肌肉质构特性 79
四、草鱼肌肉感官评定 80
小结 81
参考文献 82
第九章 水蕹菜浮床对池塘浮游植物群落结构和水质的影响 84
第一节 浮床对池塘浮游植物的影响 84
一、浮床对浮游植物群落结构的影响 84
二、浮床对浮游植物密度和生物量的影响 87
第二节 水蕹菜浮床对池塘水质的影响 90
一、浮床对池塘WT、pH、DO、透明度的影响 90
二、浮床对池塘Chl-a 的影响 92
三、浮床对池塘N、P 的影响 93
小结 95
参考文献 96
第十章 水蕹菜浮床对池塘浮游动物群落结构的影响 98
第一节 原生动物的群落结构 98
一、种类组成与物种多样性 98
二、密度和生物量 101
第二节 轮虫的群落结构 104
一、种类组成与物种多样性 104
二、密度和生物量 106
第三节 枝角类和桡足类的群落结构 109
一、种类组成 109
二、密度和生物量 110
小结 111
参考文献 111
第十一章 梨形环棱螺食性及对水质的影响 113
第一节 摄食习性 113
一、摄食强度 113
二、食物组成与季节变化 114
三、食物选择性 118
第二节 梨形环棱螺对水体理化指标的影响 120
一、DO 和pH 的变化 120
二、悬浮物和Chl-a 去除率 120
三、氮、磷变化与去除率 121
小结 124
参考文献 124
第十二章 附着藻类和营养水平对苦草理化特性及氮、磷去除能力的影响 127
第一节 水体营养水平对苦草生长和附着藻类的影响 127
一、营养水平对苦草生长和Chl-a 含量的影响 128
二、营养水平对苦草理化指标的影响 130
第二节 附着藻类生物量与氮、磷去除率关系 132
一、水体DO 和Chl-a 变化 132
二、附着藻类密度对水体氮、磷含量的影响 134
第三节 浮游植物密度对苦草生长和水质的影响 137
一、水体光照强度和溶氧变化 137
二、苦草生物量和水体Chl-a 含量变化 138
小结 140
参考文献 140
第十三章 苦草冬季分解速率及营养盐释放规律 143
第一节 苦草生长期对水体营养物的去除效果 143
一、DO 和pH 的周日变化 143
二、营养物和CODMn 的去除率 144
第二节 苦草分解速率与氮、磷释放 147
一、苦草的分解速率 147
二、苦草腐败分解期氮、磷的释放 149
小结 151
参考文献 151
第十四章 苦草对水体中磷形态赋存影响的研究 153
第一节 苦草对上覆水和间隙水中磷形态赋存的影响 153
一、苦草对上覆水中磷形态的影响 153
二、苦草对间隙水中磷形态的影响 155
第二节 苦草对沉积物中磷赋存形态的影响 157
一、苦草生长与沉积物含水率变化 157
二、沉积物中磷形态的变化 158
第三节 苦草不同生长期对磷的吸附试验 161
一、苦草不同生长期的生长性状 161
二、苦草不同生长期对磷的吸附能力 162
三、不同生长期苦草对DO、pH、EH 的影响 164
小结 167
参考文献 167
第十五章 池塘底泥 – 水界面氮、磷变化特征研究 171
第一节 底泥 ？ 水界面氮、磷营养盐的分布特征 171
一、上覆水中氮、磷营养盐的分布变化 171
二、表层底泥间隙水中氮、磷营养盐的分布变化 173
三、底泥间隙水中氮、磷营养盐的垂直分布变化 174
四、池塘表层底泥OM、TC、TN、TP 含量的变化 176
第二节 残饵、底泥和温度对底泥氮、磷释放的影响 178
一、残饵对底泥氮、磷释放的影响 178
二、底泥厚度对底泥氮、磷释放的影响 184
三、温度对底泥氮、磷释放的影响 187
小结 190
参考文献 190
第十六章 养殖池塘氨氧化微生物组成与系统进化 193
第一节 养殖池塘氨氧化微生物组成与季节变化 193
一、池塘上层水中氨氧化微生物的组成和季节变化 193
二、沉积物中氨氧化微生物的组成和季节变化 195
第二节 养殖池塘AOA 和AOB amoA 基因多样性和系统发育 200
一、覆盖率、多样性指数和克隆文库稀释曲线 200
二、系统进化树构建 204
三、水蕹菜浮床根系、水体AOA 和AOB amoA 基因丰度 206
第三节 人工基质富集氨氧化微生物净化水质效果研究 207
一、人工基质对水体中氨氧化微生物浓度的影响 207
二、PFC 氨氮转化能力 209
三、WT、pH、DO 对氨氮转化速率的影响 209
小结 212
参考文献 212
附表 216
附图 231