作者：宋超 陳家長 裘麗萍 孟順龍 范立民 胡庚東 單位：中國水產科學研究院淡水漁業研究中心

生態修復是自從20世紀80年代以來，隨著城市化進程的加快和城市生態環境的一步步惡化，慢慢的成為生態學一個重要的研究分支。目前，生態修復依然是國內外各國一個重要的研究熱點，許多國家都近年來由于水體富營養化問題的日益嚴重，大水面圍網養殖、圍欄養殖等的取締及“退魚還湖”等政策的執行，使得池塘養殖在中國淡水養殖業中占有極其重要的地位(Caoetal．，2007)。據《2010年中國漁業統計年鑒》數據，池塘養殖面積占淡水養殖面積(還包括湖泊、水庫、河溝、稻田及其他養殖面積)的43%(農業部漁業局，2010)，這一數據隨著中國環境保護政策執行力度的加強將會得到大幅度的提高。然而，傳統的池塘養殖本身也不可避免地對周圍環境產生污染(Peteretal．，1997)。中國的池塘養殖模式發展于20世紀70年代，至今仍以“進水渠+養殖池塘+排水渠”為主要形式。隨著養殖水平的不斷提高，單位水體的漁獲量也隨之增加，但是大量的飼料投入和魚類代謝產物的積累導致池塘內源性污染加重，養殖廢水的排放也大大加劇了周圍水體的富營養化程度。因此，池塘養殖的環境問題已成為制約中國淡水養殖發展的重要因素之一(胡庚東等，2011)，池塘養殖環境生態修復技術的研究日益受到重視。

目前，池塘養殖環境生態修復技術主要分為兩類，一個是原位修復技術(邴旭文等，2001;Lietal．，2007;陳家長等，2010;宋超等，2011)，也可稱為立體修復。其原理主要是在養殖池塘水體上層通過生物浮床栽種水生蔬菜或其他超積累植物，在水體中層投放生物刷為能夠進行硝化作用的有益微生物提供固著場所，促其大量繁殖，從而進一步增強養殖水體的氮循環，在水體下層投放螺絲、貝類等水生動物，促進池塘營養物質的多級利用等，這些方法的主要目的是為池塘水體中多余的營養物質提供新的歸趨，使池塘水質得以穩定，并進一步降低養殖的產排污系數。另一個是異位修復技術(陳家長等，2007;武俊梅等，2010)，亦可稱為平面修復。其原理主要是把養殖廢水排出養殖池塘，引入凈化單元對其進行凈化處理，處理后的水也可被循環用來養魚。就中國目前的池塘養殖生態修復技術的研究進展來看，原位修復技術主要以魚-菜共生養殖模式為代表(吳偉等，2008;陳家長等，2010;李文祥等，2011;宋超等，2011)，異位修復技術主要以循環水養殖模式為代表(劉興國等，2010;胡庚東等，2011;Zhangetal．，2011)。本文從池塘水體富營養化的角度，以池塘水體的氮循環為切入點，評述了這兩種養殖池塘環境生態修復模式。

1池塘養殖的內部污染與外部污染氮失衡是池塘環境問題之一。池塘養殖產生污染主要來源于殘餌和魚體排泄物，根據池塘養殖水體的氮循環過程(圖1)可以看出，由于硝化細菌硝化速度很低，而使亞硝酸鹽、銨氮濃度過高;另一方面，浮游生物生長所需要的硝酸鹽含量較少。因此養殖中后期池塘水質狀況相對于前期較差。氮失衡對池塘養殖造成內部污染和外部污染的影響也是不同的。池塘水體內部污染問題主要集中在銨氮和亞硝酸鹽氮，一般在9、10月時濃度達到一個養殖周期的最高值(宋超等，2011)。水體中濃度過高的氨對魚蝦體內酶的催化作用和細胞膜的穩定性產生嚴重影響，并破壞排泄系統和滲透平衡，導致魚類極度活躍或抽搐，失去平衡，無生氣或昏迷等(Spenceetal．，2001;Randalletal．，2002)。而過高濃度的亞硝酸鹽會導致魚蝦血液中的亞鐵血紅蛋白被氧化成高鐵血紅蛋白，而后者不能運載氧氣，從而抑制血液的載氧能力，造成組織缺氧，魚類攝食能力低甚至死亡(Jensenetal．，2003;Kroupovaetal．，2005)。因此通過加快水體中氮的硝化作用，促進硝酸鹽氮的生成是解決此問題的方法之一。國外的工廠化循環水系統(recirculatingaquaculturesystem，RAS)中生物過濾器的設置正是基于此原理，即將氮循環中硝化作用的模塊引入生物過濾器中進行。雖然總氮無法清除，但硝酸鹽氮對魚類的毒性遠小于前兩者(Martinsetal．，2010)。在可控制的生態風險范圍內(Constableetal．，2003)，池塘養殖對外界環境造成的污染主要是總氮、總磷等富營養化物質的排放。據第一次全國污染源普查公報的數據顯示，水產養殖業總氮和總磷的排放量分別為8.21萬t和1.56萬t，分別占總污染源的1.74%和3.69%，占農業污染源的3.04%和5.48%，而漁業產值占農業總產值的9.32%。因此，漁業單位產值造成的污染相對來講是較低的。

2原位修復技術“魚-菜共生模式”與生物絮團技術的比較魚-菜共生模式是近幾年來池塘原位修復技術發展較為成功的例子之一。其原理正是為池塘水體的氮循環找到了一個新的歸趨(圖2)，即水生蔬菜。與此原理相似的，還有生物絮團技術(圖3)(Crabetal．，2007)，該技術將附加的碳源和過剩的氮轉化為生物絮團，并選擇性地為養殖生物提供了新的蛋白來源，提高了飼料的轉化效率。比較這兩種原位修復技術，前者比后者的操作更加簡單，且經濟效益更好。更重要的是，由于土地資源匱乏，中國的農業生產面臨生態與資源的雙重危機，“魚-菜共生”這項綜合效益較高的有機耕作模式，使種植業和水產業在減排和節約資源的目標下得到了有機的配合與統一(陳家長等，2010)。

3異位修復技術———循環水養殖模式與綜合養魚模式的比較以循環水養殖模式為代表的異位修復技術的結構應包括兩部分，一是養殖池塘，另一個是凈化單元(圖4)。養殖池塘基本類似，只是具有養殖品種的差異。而凈化單元各有不同，可以是構建的人工濕地(吳振斌等，2006;陳家長等，2007a，2007b;于濤等，2008;武俊梅等，2010a，2010b;胡庚東等，2011)，可以是現有的稻田(陳柏湘，2009)、藕塘(李谷，2010)，也可以是工程化的生物過濾器及其他凈化部件(Crabetal．，2007;Martinsetal．，2010)。該模式基于物質循環理論實現了水資源的循環利用和養殖廢水的零排放，但也區別于綜合養魚模式(圖5)(蔣高中，2008)。綜合養魚是以養魚為主，漁農牧綜合經營及綜合利用的生產形式，具體形式是以牧草作飼料(對于草食性魚類)，以畜禽糞肥水，增加池塘初級生產力，以塘泥作牧草及其他經濟作物的基肥，在物質循環中得到綜合養殖經濟效益的最大化。而生態修復模式更加側重于氮磷的富營養化物質的最終去向。以魚的生長和減排為最終目的。兩者均基于營養物質的多級利用和循環利用。但后者以經濟效益為導向，而前者以環境修復為導向。