室内观赏鱼池自净化生态系统的构建

室内观赏鱼池自净化生态系统的构建
Construction of Selfpurification Ecosystem for Indoor Ornamental Fishpond
SONG Zhiman，LIN Yitao，ZHANG Cuijv，WANG Antai* et al （Shenzhen Key Laboratory of Marine Bioresources and Ecology，College of Life Science，Shenzhen University，Shenzhen，Guangdong *****）
Abstract [Objective] This research aims to construct the selfpurification ecosystem for indoor ornamental fishpond.[Method] The designed pump filter tank，intake sump，ecopurification pond and ornamental fishpond are applied to the system.Planarians，hydras，zooplankton are firstly thrown into ecopurification pond，combined with conventional aquatic biological materials.The water selfpurification functions of 5 normal aquatic ornamental plants as well as Nitrifying bacteria are detected by experiments.[Result] With a stable aquatic ecoenvironment，the applied system realizes the species diversity of fishpond，and forms a complete system of the food chain，and finally constructs a water ecological control system with selfpurification function.Besides，different aquatic ornamental plants behave significantly differently to the water purification function.[Conclusion] With simple method and remarkable finaleffect，this research can save 90% of the artificial maintenance costs as well as water resources，and gain practical application value and popularization value.
Key words Indoor；Fishpond；Ornamental fish；Aquatic plant；Benthos；Ecology
基金項目广东省大学生创新创业训练计划项目（***-*****0035）。

作者简介宋芝蔓（1995-），女，湖南衡山人，本科生，专业：动物学。

*通讯作者，高级实验师，从事水生无脊椎动物学与分类学研究。

鸣谢2011级容粗徨等同学在鱼池调控阶段给予友好协助，特此致谢！
收稿日期***-*****
我国观赏鱼养殖有1 000余年历史，养殖器具通常以鱼缸、水族箱为主。

水草、硝化细菌和清道夫鱼（Hypostomus plecostomus）是观赏鱼饲养中常用的生物材料。

石英球培养的硝化细菌通过硝化作用将水体中的氨和亚硝酸加以分解去除。

清道夫鱼以水池中的残饵、碎屑以及鱼的粪便为食，利用清道夫清理鱼池藻类，可以节省大量人力和物力。

鱼的代谢产物是观赏鱼养殖水体的污染源，易引发微生物与藻类滋生，刚毛藻可快速降低水体氮磷含量。

研究表明，以细菌与藻类为食的原生动物和轮虫类是大口虫目与单肠目涡虫基本饵料[5-8]；水蚤和水溞类的食性同轮虫类，这些浮游动物是水螅和涡虫的饵料[ 9-12]。

水螅和涡虫类动物本身是观赏鱼的优质饵料[13-14]。

有水螅与涡虫存在的水体很难滋生蚊蝇幼虫，优质的水体会滋生淡水针海绵（Spongilla lacustris）等[11，15]。

参考观赏鱼常用养殖方法，笔者利用室内浅水鱼池，依据生态学原理，首次在鱼池中投入一批低等无脊椎动物，建立以水生植物为主、以原始底栖动物为辅助的水族自净化生态系统。

通过运行调控，效果显著，可供室内鱼池设计与管理提供重要数据。

1 材料与方法
1.1 鱼池结构设计
利用大楼1楼大厅楼梯旁空间建造鱼池。

鱼池由水泵过滤池、进水池、生态净化池和观赏池组成。

水泵过滤池面积1.11 m2（高69 cm，水深66 cm）。

进水池面积2.64 m2（高60 cm，水深45 cm）。

生态净化池面积4.55 m2（高60 cm，水深28 cm）。

观赏池面积9.63 m2
（高60 cm，水深40 cm）。

进水池和生态净化池水面高度差23 cm，生态净化池与养鱼池水面高度差为1 m。

水循环过程为：水泵过滤池→进水池→生态净化池→观赏池→水泵过滤池（图1）。

1.2 材料与设备
绿金钱（Lysimachia nummularia）、宽叶血心兰（Alternanthera reinechii），水绵（Spirogyra sp.）、狐尾草（Alopecurus pratensis）、水榕（Anubias nana）与铁皇冠（Microsorium pteropus），高20～30 cm。

硝化菌（Nitrifying bacteria）1瓶（200 ml），细菌硝化球（Peptococcus）。

鱼饵（鼎极红牌鱼饲料，上海润色水族用品有限公司）；锦鲤（Cryprinus carpiod）120条（体长15～25 cm）；斗鱼（Macropodus sp.）15条（体长10～15 cm）；清道夫鱼（Hypostomus plecostomus）100条（长10～15 cm）；水底吸尘器、水泵、水族过滤棉、细菌硝化球20包（长30 cm×宽25 cm）、40 L水族箱，均购于深圳市南山区水族市场。

鱼池用水为自来水。

1.3 鱼池布置、管理与监测
水泵过滤池由细纱与水族绵包裹的高压水泵、水阀和输送水管构成。

进水池中有进水管出口、狐尾草10株、水榕5株、清道夫5条与10包细菌硝化球。

细菌硝化球围成堤坝状使水流从中穿过进入生态净化池。

生态净化池内投放以水榕与铁皇冠为主的水生植物、斗鱼4条、清道夫3条与10包细菌硝化球在其出水口内堆成堤坝状。

观赏池投放彩鲤119条。

1周后投放清道夫100条。

每天早晨定量投喂饵料。

投喂饵料量依季节调整，夏季投喂148 g/d，在冬季投喂111 g/d，春秋季节投喂129.5 g/d。

每天观测鱼池运行状况，检测水温与pH，对游动异常的鱼进行检测与治疗，同时对鱼池进行清理，鱼池水体明显浑浊时更换1/3～2/3水体。

1.4 水族生物材料净化功能的试验筛选
取5个水族箱（长38 cm×宽24 cm×高37 cm），水族箱2/3位置设置隔板（塑料网夹过滤棉）。

注入24 L自来水，静置3 d，分别在体积小的一侧投放1种水生观赏植物（每只水族箱的植物不同），
另一侧放养2尾锦鲤，分别编号为A、B、C、D、E组。

另取1个水族箱放养2尾锦鲤，加入8.7 ml的硝化细菌液，编号为F组；对照组仅投放2尾锦鲤，编号为G。

所有水族箱水位高度30 cm，用小型充气水泵连续充气。

室温25.0 ℃（空调控温）。

每日定时投喂鱼饵1.5 g，观测pH及水体颜色，及时用高纯水补充水箱被蒸发的水分（表1，图5a1～g1）。

2 结果与分析
2.1 室内观赏鱼池自净化生态系统的调控与效果投放彩鲤前1周，水池注水，使用水泵运行水流贯穿整个水池。

先投放锦鲤20条入观赏池进行试养，15 d后在观赏池内投放锦鲤99尾。

3 d后水体浑浊，采取换水、刷池壁等措施后在室内3个水池内共植入水榕（Anubias nana）与铁皇冠（Microsorium pteropus）各100株。

植入水生植物1周后，池壁出现密集褐色藻类，看不到马赛克瓷砖；2周后，绿色的水生观赏植物表面因滋生密集的褐藻而呈褐色。

为了控制褐藻蔓延，水池内投入体长15～20 cm 的清道夫100条。

3 d后，水池露出马赛克瓷砖的原来色彩。

7 d后，水生植物全部露出绿色。

10 d后，观赏鱼池水面出现大量观赏植物碎片。

为了控制清道夫和彩鲤对水生植物的破坏，将鱼和水草分开，将水草全部移入生态净化池。

捕取75条清道夫，移到室外池塘。

观赏池保留清道夫15条，进水池保留5条，生态净化池保留5条。

10 d后在生态净化池的水生植物间，投放了一批试验培养的多种水螅以及大口虫目、单肠目、三肠目涡虫，另外从野外水源地带采集的轮虫、水蚤、水溞、水生寡毛类、摇蚊幼虫等一大批水生无脊椎动物投入该鱼池。

此后，水池内水体透明度保持时间显著延长。

鱼反应不正常时，捞回实验室检查。

如果发生细菌感染，将它放在2%的盐水中泡10 min后再移入装有普通水的水箱中单独饲养一段时间，待痊愈后放回鱼池。

鱼池运行半年，观赏鱼死亡8条（购入时混入的病鱼），水生态环境稳定，鱼池生态系统对鱼类代谢产生的氮、磷废物具有良好的自
净化功能。

鱼池水体pH稳定，其入水池、生态净化池与观赏鱼池的pH昼夜变化分别为7.57～7.83、7.60～7.87和7.68～7.94。

在同等时间内，室内水族箱pH的昼夜变化为7.58～9.01（图3）。

盛夏室温为33 ℃时，鱼池水温为（28±1）℃。

彩鲤生长迅速（最大体长约为35 cm，重约500 g）。

鱼池经过12个月的检测与调控，水体清澈，池壁干净，彩鲤肥壮，进水池与生态净化池内水生观赏植物生长茂盛（图2a）。

经检测发現，种类众多的来源于干净水源中的原生动物、水螅、涡虫、轮虫、水溞、水蚤等无脊椎动物生长良好，未见孓孑滋生，确保室内水环境卫生的安全。

特别值得关注的是，在生态净化池的水生植物丛中出现了在华南地区野外很难发现的淡水针海绵（Spongilla sp.）（图2b）。

水池清洁与换水工作，由最初的1次/2 d，延长至6～16周1次（夏季6～7周，春秋季节8～12周，冬季无需清理水池）。

人工管理成本与水资源均节省90%以上。

清理水池时直接更换1/2水体，就可保障观赏鱼池的健康运行。

2.2 不同水族生物材料对鱼类代谢废物的净化作用有明显差异
①A组：绿金钱（Lysimachia nummularia）。

15 d，水体滋生绿藻，水体呈绿色，略浑浊；40 d，水体呈黄绿色，浑浊度增加，绿金钱草出现枯萎，锦鲤生长状况正常。

水体pH为6.01～8.50（图4：a1-a3）。

②B组：宽叶血心兰（Alternanthera rosarfolia）。

15 d，水体泛黄，滋生褐藻，宽叶血心兰出现严重枯萎。

40 d，宽叶血心兰完全枯萎死亡，水体滋生绿藻，水质破坏严重，浑浊度高，锦鲤生长状况正常。

水体pH6.32～7.89（图4b1-b3）。

③C组：淡水水绵（Spirogyra sp.）。

15 d，水体清澈透明，无藻类滋生，锦鲤因水绵所携带的致病原生动物而患烂尾病死亡。

对水绵进行冲洗，重新投放锦鲤鱼至水族箱，3 d后水绵枯萎死亡，水体浑浊度增加。

水体pH为6.08～7.74（图4c1-c3）。

④D组：水榕（Anubias nana）。

15 d，水体总体保持良好，锦鲤因致病原生动物寄生患烂尾病死亡；40 d，水体滋生大量绿藻，呈黄
绿色，水体浑浊，水榕生存状况良好。

水体pH为6.92～7.73（图4d1-d3）。

⑤E组：铁皇冠（Microsorium pteropus）。

15 d，水体依然保持清澈透明，水体不变色，无异味；40 d，水体情况依然良好，铁皇冠及锦鲤生长状况正常。

水体pH为6.32～7.76（图4e1～e3）。

⑥F组：硝化细菌（Nitrifying bacteria）。

15 d，水体十分浑浊，滋生大量绿藻，呈墨绿色。

40 d后墨绿色加深，浑浊度增加，锦鲤生长状况正常。

水体pH为7.38～8.06（图4f1～f3）。

⑦对照组：15 d，水体十分浑浊，滋生大量绿藻，呈墨绿色。

35 d后，墨绿色加深，浑浊度增加，锦鲤生长状况正常。

40 d后，投入适量水蚤、水溞等浮游动物，水体由墨绿色逐渐转变为黄色，绿藻密度降低。

水体pH为7.47～8.34（图4g1～g3）。

该研究发现绿金钱、宽叶血心兰、水榕所在的水箱相继滋生藻类，水体浑浊变色。

其中，绿金钱净化能力最差，其次为宽叶血心兰和水榕，此三类植物对水体的净化能力不理想，无法达到维持鱼池良好运行的效果。

水绵对水体的净化能力良好，但是易携带致病原生动物，威胁观赏鱼生存（图4a1～a3、b1～b3、c1～c3、d1～d3）。

F组，15 d水体浑浊，呈深绿色，经检测发现是由于各种单细胞绿藻大量发生所致。

对照组情况与F组相同。

试验至40 d后，对照组水体内投入适量水蚤、水溞，1周后水体由墨绿色转变为黄绿色，水体透明度明显增加。

该试验结果表明水蚤、水溞等浮游动物能够减少藻类滋生，降低藻类密度，可以有效降低鱼池藻类密度（图4g2-g3）。

3 讨论与结论
3.1 常见水族生物材料对鱼池环境的影响
在光照条件下水草吸收二氧化碳，释放氧气，增加水体含氧量，硝化细菌通过硝化作用将水体中的氨和亚硝酸加以分解去除，利用清道夫清理鱼池藻类、残饵、碎屑以及鱼的粪便。

因此，水草、硝化细菌和清道夫是观赏鱼饲养中常用的生物材料。

该研究表明水生植物在鱼池中维持水体环境具有重要作用，可以有效控制鱼类代谢产物在水体中累积，维护鱼的生存环境。

硝化细菌的贡献有助于植物对有机氮
磷的吸收。

硝化细菌和水草结合可实现水体的部分自我修复与净化功能。

该研究对6种常见水族生物材料对水体鱼类代谢产物的净化作用进行检测，发现铁皇冠稳定水体环境的效果显著，能维持锦鲤正常生长（图4e1～e3）。

因此，铁皇冠姿态优美，是室内观赏鱼池自净化生态环境建立中首选的水生观赏植物之一。

该研究发现投放清道夫能明显延长鱼池的人工清洗周期。

没有清道夫的工作，鱼池需要2～3 d清洗1次。

清道夫也有较为严重的负面影响，投放数量多时会导致食物短缺，清道夫体质明显下降，并破坏水生观赏植物。

该研究发现清道夫在晚上攻击体质较差的彩鲤。

该研究在调节清道夫数量方面花了3周时间，取得了较好的调控效果。

这表明在鱼池中投放清道夫的数量需要严格控制。

3.2 室内生态鱼池的构建问题
传统的观赏鱼池布置，投放清道夫、水族观赏植物、硝化细菌等。

鱼池出现异常时，常投放杀菌剂、除藻剂等。

笔者认为这种方法建立的水族环境不是真正意义上的具有水体生态修复功能的水生态环境，并且成本较高。

研究表明，水体有机物及鱼排泄物是引发细菌繁殖和藻类滋生的基本条件，细菌与藻类为原生动物、轮虫等提供营养条件，后者又是水螅、大口虫目与单肠目涡虫基本饵料[5 -13]，涡虫本身是观赏鱼的优质饵料。

水体存在水螅与涡虫，可以有效抑制蚊子、蠓等致病昆虫的滋生[9-14]。

室内水族箱内的刚毛藻，在12 d内可降低水体氮磷含量50%以上。

笔者首次基于上述对水螅、涡虫等物种生物学特性的研究结果，在鱼池生态系统建立中投放了从水源地带采集的原生动物、水螅、涡虫、轮虫、摇蚊幼虫、水生寡毛类等水生无脊椎动物，随着水循环，观赏鱼的代谢产物由食物链回传给观赏鱼。

食物链上动物的代谢产物被水族植物吸收。

该研究结果表明水体内建立水生无脊椎动物食物链，促其形成稳定的具有自我修复与净化功能的水生态环境，是一种理想的观赏鱼生态学养殖技术。

淡水海绵与水环境之间关系密切。

大量研究表明，淡水海绵对温度、pH、含氧量、光照、重金屬含量等水环境条件的变化相当敏感，被认为是淡水环境变化的灵敏指示者。

随着经济的快速发展，自然淡水环境日渐堪忧，淡水海绵在野外自然水域里已经难觅踪迹。

该研究中进水池与生态净化池发生大量淡水海绵，证明该研究鱼池水体达到理想的水质条件，观赏鱼的生存环境极佳。

水环境的治理不能局限于工程作业与湿地过滤净化系统建设，更需要建立与恢复水体生物的多样性，使水体具有自净化功能的水生态环境，使水体中的生活有机物通过食物链传递至鱼类后上岸，这才是长期有效的水环境治理的理想目标。

笔者首次利用以前对水螅与涡虫的生物学研究成果，结合传统观赏鱼养殖的水族生物净化材料，有效控制了室内水池滋生蚊蝇的危险。

在鱼池调控中投放了实验室培养的和野外无污染水源中采集分离的原生动物、轮虫、水螅、多种涡虫种类、摇蚊幼蟲及刚毛藻等，形成了完整的水体食物链体系，成功构建了能自我修复与平衡鱼池生态环境的生物自净化生态系统。

利用该研究成果可以节省鱼池管理工作量与水资源90%以上，现场效果显著，具有明显的应用前景，可为提升观赏鱼饲养与管理水平提供积极的示范作用，可供淡水环境治理提供借鉴。