利用水生植物修復受損水生生態系統是20世紀90年代新興起來的研究內容，戴全裕等利用水培經濟植物處理含重金屬廢水、釀酒廢水取得成功；由文輝等利用水生經濟植物凈化城市受污水體試驗取得初步成功；介子林等進行了水培蔬菜對池塘水質凈化試驗取得初步成功；操家順等利用水蕹菜在蘇州河進行了水質改善試驗取得成功；曹豫等在重慶的水產養殖水域種植空心菜等蔬菜取得成功。但在我國北方鹽堿地地區，利用浮床植物對水產養殖池塘進行環境修復試驗還未見報道。為此，我們開展了適應北方氯化型鹽堿地浮床植物的篩選，浮床植物對改善水質作用的研究，水環境因子包括鹽度、硬度、氨氮對浮床植物蕹菜生長及凈水效率的影響研究，并在實際水產養殖池塘中進行了驗證。

一、適應北方氯化型鹽堿地浮床植物的篩選

在魚池水面上，利用浮床種植植物，屬于無土栽培中水培技術范疇，但是浮床植物的種植又有別于農業的水培技術。表現為農業水培技術是利用人工配制適合特定植物的培養液，通過成分相對穩定的營養液不斷供給營養來促進植物的生長，同時通過人工控制光照、濕度、溶氧、溫度等條件，使植物所處環境適宜植物的生長，因此，絕大多數的植物都適宜水培。而在魚池上供給浮床植物的營養，主要來自飼料殘餌、養殖動物糞便和底泥營養的釋放，其營養組成不是針對某種植物專門配制的，再加上室外養殖池塘的光照、氣溫、溶氧、濕度等基本都是自然條件控制，由此可以推測，部分植物應不適宜在魚池水面上生長。盲目地采用植物種植在養殖池塘水面上，會使得一些植物死亡，死亡的植物會對養殖池水造成新的污染，因此，浮床植物的篩選是植物有效凈化養殖水質的基礎。篩選的方法，可以在室內養殖水水箱內進行初選，以生物量能正常增加的植物為備選品種，最終應在小水體養殖池塘內進行篩選，蔬菜以能達到商品規格的為適宜品種，其它植物以能正常生長的為適宜品種。我們共對16種植物進行了養殖池塘水質適應性篩選，包括：蕹菜、生菜3種（包括玻璃生菜、紫葉生菜、油麥生菜）、甜菜2種（紅梗、黃梗）、紅鳳菜、白鳳菜、芝麻菜、菠菜、梭魚草、水芹、薄荷、韭菜、美人蕉、苦苣。篩選出適宜天津氯化型鹽堿地養殖池塘水質的浮床植物6種，即蕹菜、紅鳳菜、白鳳菜、水芹、薄荷和美人蕉。由于采用的浮床是竹框架，尼龍繩連接托株管結構，因此，這些篩選出的植物具備適宜該浮床結構的特征，即，具有較長的莖，幼苗時葉片較小或葉片堅硬向上。莖短的植物如生菜、菠菜、甜菜等，由該浮床條件下，造成莖頂部經常浸泡在水里，而易使植物死亡。葉片大的植物，由于在池塘上種植緩苗期間，葉片長期暴露在陽光中，葉片溫度過高，水分散發面積較大而易造成死亡。采用使植物葉不浸泡在水里的浮床，和在植物移植到池塘后緩苗期間植物上方加蓋遮陽網的方式，可能篩選出更多的植物適宜養殖池塘水面種植。

二、浮床植物對改善水質作用的研究結果

室內試驗采用水槽內盛水產養殖池塘水，部分試驗化學指標進行加富，水槽內設浮床，試驗中對試驗水不作任何添加處理。1.蕹菜生長對氮、磷吸收率的影響研究結果蕹菜對氮磷具有較高的吸收率，隨著水體內氮、磷含量的增加，蕹菜對氮、磷的吸收量越來越大，吸收率有逐漸變小的趨勢。2.紅鳳菜、白鳳菜生長對氮、磷吸收率的影響研究結果紅鳳菜和白鳳菜的生長對水體中總氮的影響不大，但對氨氮具有較好的吸收率，其中白鳳菜較紅鳳菜吸收率高；兩種植物減少水體內亞硝酸態氮的效果明顯。紅鳳菜和白鳳菜生長對水體中總磷有較好的吸收率，對磷酸鹽吸收明顯，且紅鳳菜的吸收率高于白鳳菜。3.蕹菜生長對浮游植物的影響研究結果蕹菜浮床的加入能抑制藍藻的繁生，促進其它藻類生長，增加浮游植物的多樣性；蕹菜根部及周叢生物的分泌物會促使小型浮游藻類形成絮團，快速沉降。4.蕹菜生長對浮游動物的影響研究結果蕹菜浮床的加入能促進浮游動物的生長繁殖。

三、水化學因子對浮床植物生長及凈水效率的研究結果

天津位于渤海之濱，大部分土地為鹽堿地，在鹽堿地上開挖的池塘，水質具有鹽度高、硬度高等特征，同時隨著水產養殖的進行，水體中氮含量將持續上升。為了揭示鹽堿地水產養殖池塘這些水質特征對浮床植物生長及凈水效率的影響，進行了不同鹽度、硬度、氨氮梯度對蕹菜生長及對氮、磷吸收效率影響的試驗，得出以下研究結果。1.在鹽度0至5的實驗區間內，蕹菜均能正常生長，鹽度為5的水體，蕹菜生長最好；其它篩選出的品種在鹽度4的水體內生長良好；鹽度為0的水體，蕹菜對氮、磷的利用效率最大。2.在硬度0°至28°的實驗區間內，蕹菜的生長與營養液的硬度梯度水平呈正相關關系，即隨著硬度的增加植株的生長越好，硬度為0°的極軟水不適宜蕹菜的生長，營養液的硬度超過軟水程度后，有抑制蕹菜對氮、磷吸收的傾向。3.在氨氮0mg/L至50mg/L的實驗區間內，氨氮濃度由0.5mg/L增至10mg/L時，蕹菜株高增長速率呈現上升趨勢，50mg/L時，蕹菜生長開始受到抑制，氨氮濃度在1mg/L～5mg/L范圍內時適宜蕹菜的生長，氨氮濃度為1.0mg/L時，植物總體生長狀況最優。氨氮越高，蕹菜對磷酸鹽的吸收量越大、吸收氨氮的速率越大。

四、研究結果在生產實踐中的驗證

1.適宜浮床植物生長氮磷營養鹽濃度的驗證從室內試驗得出，天津水產養殖的水質狀況（鹽度、硬度）均適宜蕹菜等6種植物的生長，蕹菜對氨氮有廣適性，但實驗得出當氨氮濃度為1mg/L～5mg/L時，蕹菜生長較好，由于室內實驗的局限性，蕹菜的氮營養源只有氨氮組成，而養殖池塘中植物能直接吸收的氮有氨氮和硝酸態氮，因此，實際生產中當氨氮和硝酸態氮總和達到1mg/L以上時，適宜蕹菜的持續良好生長。植物直接能吸收的磷為磷酸鹽，根據植物以與組織成分相似的比例獲取營養的規律，蕹菜全株氮磷比為10∶1，當水體中氨氮和硝酸態氮總量為1mg/L時，推斷水中磷酸鹽磷含量應為0.1mg/L時，蕹菜生長最好。為此，我們對這一推斷在養殖池塘等水域進行了試驗論證，試驗情況見表1。從表1中可看出，當水體中氨氮和硝酸態氮總和達到1mg/L或以上，且磷酸鹽達到0.1mg/L以上時，蕹菜生長良好，同時可看出當氮磷達到上述濃度后，優先吸收的氮磷比例已不需要與蕹菜組織氮磷比要求（10∶1）相近；蕹菜生長好壞，只與水質中優先吸收氮磷的含量有關，而與總氮、總磷關系不大。蕹菜喜肥，鳳菜和水芹等稍次之，因此營養條件達到蕹菜正常生長的水域也適宜鳳菜和水芹等的生長。2.浮床植物凈化養殖水質的驗證以主養羅非魚套養南美白對蝦和中華絨螯蟹蟹苗培育模式為例，試驗設兩組池塘，分別為設置植物池塘和對比池塘，對比池塘同試驗池塘相鄰，且養殖模式相同、水源水相同，進水量相同，試驗驗證結果如下：主養羅非魚套養南美白對蝦放養模式：羅非魚放養量1000尾/畝，放養規格125g/尾；鰱80尾/畝，100g/尾；鳙15尾/畝，100g/尾；南美白對蝦5000尾/畝，1cm/尾。

養殖池塘水質檢測結果見表2。中華絨螯蟹蟹苗培育放養模式：放養量80000只/畝，放養規格0.00625g/只。羅非魚養殖池塘在6月10日種植蕹菜，由于前期蕹菜有緩苗期，再加上前期菜苗小，對氨氮的吸收能力還不很強，但20天以后，對照池的氨氮由初時比種菜池塘低，反超種菜池塘，說明蕹菜對氨氮的吸收作用已較明顯，但氨氮仍然在緩慢升高，至檢測結束時增長了0.603mg/L，29.44％，說明蕹菜種植數量所能吸收的氨氮還不能全部抵消殘餌、糞便所引入的氨氮，也說明蕹菜的覆蓋面還可以增加。總氮的總體變化除7月下旬較對比池塘量少外，整體來說與對比池相差不大，這是由于植物優先吸收氨氮的緣故。種菜池塘磷酸鹽的含量一直低于對比池，但總體上仍在較快的上升，至檢測結束時增長了0.403mg/L，168.62％，說明蕹菜的種植面積還可以加大，同時也說明蕹菜對磷酸鹽的吸收量不如對氨氮的吸收多，總磷的變化趨勢種菜池塘略少于對比池，變化程度沒有磷酸鹽明顯，這是由于植物優先吸收磷酸鹽的緣故。種菜池塘的COD，在菜種植到水面上后就穩定下降，這是由于蕹菜根系及浮床底層護網網片進入水面后，首先使有機質在根部和網片上附著，加快了有機質的沉降；其次為細菌提供了繁生場所，大量的細菌參與到池塘的物質循環中，加快了池塘內部的物質和能量的流動，有機質的減少和細菌分解硝化作用的加強，使池塘的COD穩定下降，養殖中后期，由于殘餌及糞便積累增加，使得COD再緩慢上升。中華絨螯蟹蟹苗培育養殖池塘由于前期水質較清瘦，因此，蕹菜生長不良，對氮磷的吸收作用與對比池相比不明顯，直到9月中旬，氨氮達到1.0mg/L以上，溶解態總磷達到0.1mg/L以上時，蕹菜才恢復正常生長，對氮磷的吸收效果才顯現，到檢測末期（9月29日），2號池中總氮含量（2.11mg/L）僅為1號對照池（4.19mg/L）的一半，總磷含量（0.133mg/L）也相比于1號池（0.519mg/L）大幅下降。2號池塘試驗初期氨氮濃度為0.391mg/L，甚至略高于1號的0.301mg/L。到試驗結束時，則呈現相反狀況，2號0.856mg/L明顯低于1號中的1.295mg/L，與對照池相比有較明顯的優勢。到試驗結束時，試驗池溶解態總磷已下降至0.05mg/L以下，造成蕹菜生長不良，因此該模式蕹菜種植覆蓋度應調整在6％以下或改種植鳳菜。

浮游植物檢測情況見表3、表4：養殖末期，1號池浮游植物總數量為440.6×105cells/L，2號池塘為100.1×105cells/L，種植蕹菜的池塘浮游植物數量較對比池塘少77.28％。1號池塘藍藻種類為7種，數量為400.1×105cells/L，占總藻量的90.81％，2號池塘為4種，71.1×105cells/L，占總藻量的71.03％，藍藻數量比對照池少82.23％；1號池綠藻種類8種，占總藻量8.17％，2號池綠藻種類11種，占總藻量的25.47％；1號池共有21種藻類，分布在藍藻門、綠藻門、硅藻門和裸藻門；2號池共有22種藻類，除含有1號池藻類所在門外，還增加了隱藻門和甲藻門。由以上數據分析可知，6％蕹菜浮床的加入，能使養殖池塘浮游植物數量減少，但多樣性增加，其中，藍藻門種類、數量在總藻類的百分比均減少，綠藻門種類和在總藻量的百分比均增加。蕹菜浮床的加入能抑制藻類總量的增長，抑制藍藻數量的增加，而能促進綠藻的生長，并促進池塘藻類的多樣化。在其它采用植物浮床凈化養殖水質技術的基地，用快速檢測試劑盒檢測水質，種植蕹菜的池塘亞硝酸態氮幾乎檢測不到，而未種植植物的池塘亞硝酸態氮達到0.1mg/L以上。一些種菜和未種菜相鄰的兩個池塘，可明顯發現種菜的池塘水質肥、活、爽、嫩，未種菜池塘水質水色黯淡，呈現老水的狀態。從室內外試驗得出，池塘設置水生植物浮床能有效控制水體中氮、磷的含量，特別是氨氮、亞硝酸態氮、磷酸鹽含量及化學耗氧量，能增加浮游植物生物多樣性，抑制藍藻的繁生，明顯改善水質。