养殖水体原位修复与生态维持技术，提升水体生物活性，促进污染物质吸收转化

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养殖水体原位修复与生态维持技术，提升水体生物活性，促进污染物质吸收转化

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中国是世界第一水产养殖大国，但长期的粗放型养殖造成了池塘老化、底泥淤积、水质恶化等现象。针对这一问题，国家大宗淡水鱼产业技术体系池塘养殖岗位团队提出了一种系统性的养殖水体原位修复与生态维持技术途径，通过"水体活化-生物促进-生态维持"的思路，实现了养殖水体的绿色高质量发展。

中国是世界第一水产养殖大国，每年依靠池塘养殖等方式供应大量水产品，但长期的粗放型养殖造成了池塘老化、底泥淤积、水质恶化等现象，引起养殖水体环境退化和生态失衡。养殖水体污染修复面临水域面积广、尾水排放量大等挑战，并且底泥和沉积物难以通过常规方式进行处理。目前在养殖水体修复中采用的异位修复技术多借鉴其他污染水体修复技术，普遍具有能耗高、难以有效减少温室气体排放、不能对底泥进行有效修复等问题，而现有的原位修复技术对底质的改良效果有限，其长期水质净化效果难以保证。因此，急需开展养殖水体修复与生态维持技术创新，来推进我国水产养殖绿色高质量发展。

针对养殖水体环境特点，围绕养殖水体微生物活性受抑制、生态结构单一、稳定性低等特点，国家大宗淡水鱼产业技术体系池塘养殖岗位团队提出了一种系统性的养殖水体原位修复与生态维持技术途径，即按照“水体活化-生物促进-生态维持”思路（图1），通过底部层流曝气改善养殖水体底部环境，增加上下层水体交换；通过土著微生物强化和硅藻定向培育提升水体生物活性，促进污染物质的吸收转化，进而通过滤食性鱼类实现对污染物质的彻底移除；通过漂浮湿地构建，强化生态系统结构，促进养殖水体生态环境的长期稳定和维持。该技术途径综合考虑养殖水体环境特点和生态系统结构特征，从不同层面对养殖水体进行系统改良，具有较好的综合效益和实际应用前景。

图1 “水体活化-生物促进-生态维持”系统性水体修复途径

1. 底部层流曝气技术及其养殖水体活化技术

研发了一种新型底部层流曝气装置，在提高底部水体增氧的同时，促进上下层水体的交换，从而实现养殖水体的活化增氧。该新型装置主要组成结构包括底座（1）和设置在其上的导流板（7）、喷气装置和用于气液混合的导气管（3）。导气管（3）包括圆筒（13）和圆筒内部的叶轮装置（图2）。

图2 新型底部曝气装置整体设计和实景图

与微孔曝气管相比，新型底部层流曝气装置启动功率低，在相同工作功率下（1.5kw），底部层流曝气装置的充氧能力较微孔曝气管提升7%以上，动力效率提升10%以上。新型底部层流曝气装置有效减少了表层和底层水体差异，显著提升底层水体溶氧，对上下层水体表现出良好的混合效果，实现了上下层水体的交换。使用底部层流曝气装置试验区水体总磷、氨氮和硝氮相比对照区出现明显降低，其中总磷最高降低达76.3%，氨氮最高降低30.7%，硝氮最高降低29.5%，说明底部层流曝气促进了水体营养物质转化分解。

2. 土著微生物强化和硅藻定向培育及其养殖水体生态促进技术

硅藻不仅在养殖水体生态环境中起重要作用，而且还能有效抑制有害藻类增殖，提高水体微生物活性，并且易被鱼类摄食利用，在实现氮磷等有害物质最终去除同时增加经济效益，被认为是一种在水体生态修复中极具前景的生物类群。池塘养殖岗位团队结合土著微生物筛选强化和硅藻定向培育，研发出一种基于食物链的养殖水体生态修复技术，提升了土著微生物活性和营养物质转化效能，并利用鱼类滤食实现营养物质最终移除（图3）。

图3 强化土著微生物菌株与硅藻培育

相较于未应用微生物和硅藻的对照组水体，应用土著微生物强化和硅藻定向培育技术后，试验池塘水体亚硝态氮浓度下降50.79%，氨氮含量下降73.1%，在20~25°C的温度条件下，较高密度的硅藻细胞可以有效抑制微囊藻等有害藻类的繁殖。