典型水库的人工生态浮床植物筛选研究

陈建军，刘振乾

（1.广州康大职业技术学院，广东 广州511363；2.暨南大学水生生物研究中心，广东 广州510632）

1 引言

人工生态浮床技术是按照植物生长的自身规律把高等水生植物或改良的陆生植物，以浮床作为载体种植到富营养化水体的水面，从而达到净化水质的效果，同时又可营造水上景观［1］。浮床植物对受试水体中营养物质（氮、磷）的去除效果已有较多报道［2～5］。据不完全统计，已用于净化富营养化水体的高等植物有近80余种，都可以直接从水层中吸收氮、磷，它们以营养繁殖方式快速积累生物量，而氮、磷是植物大量需要的营养物质，因此能对富营养化水体起到很好的修复效果［6，7］。

水库是广东省重要的水源，全省有1／3的用水量由水库供给，目前广东省水库的富营养化呈发展趋势，严重影响了水库功能的发挥。大镜山水库是珠海市的重要饮用水源，位于珠海市香洲区内。大镜山水库是珠海市3个中型水库之一，也是最重要的饮用水源。生态浮床技术作为一种原位生物治理技术，已成功应用于水库的富营养化治理当中，但就该项技术吸收水体中营养物质的主体——浮床植物而言，可供选择的生态浮床植物品种并不多。本文根据水库所在区域的地理气候特点、水质情况及植物的适应性和除氮磷效果，对适合水库生态浮床种植的植物做出遴选。

2 材料与方法

2.1 供试植物种的选择

目前已用于或可用于人工生物浮床净化水体的植物主要有美人蕉、芦苇、黑麦草、水稻、香根草、牛筋草、香蒲、菖蒲、石菖蒲、水浮莲、凤眼莲、土大黄、水芹菜、水雍菜、旱伞草等［8］。以珠海市香洲区大境山水库为基地，对可用的植物进行考察，主要依据以下几个方面遴选植物：对当地地理气候的适应性；当地常见植被物种的分布情况；本地植物相关文献查阅。通过认真详细的调查确定试验植物为：皇冠草（Echinodorus amazonicus）、狗牙根（Cynodon dactylon L）、铺地黍（Panicum repens L）、海滨雀稗（Paspalum vaginatum）。

2.2 实验方法

实验从2008年4月开始，至2008年6月结束，实验地处于广东省珠海市大镜山水库内，实验期间处于水库丰水阶段，实验期间气温适宜、日照充足，正是该地植物生长的最佳时期。

在植物的生长期所有品种经水培驯化2周后采用无土种植方法种植于75cm×50cm开口，装有30L水库水的水箱中。参考水库浮床实际栽种密度，每种植物选取植株大小相近、根系数量和长度相近、生长状况良好的生物体各3株／簇，按表1栽培植物的密度。浮床植物分4组分别放入装有等量水库水的容器中进行培养生长，同时记录各植物的初始株长、根长、鲜重。试验期间每10d测量植物的平均株长，实验期最后测量平均根长、鲜重，同时采集塑料桶中溶液并分析溶液中的营养物质（TN、TP）的含量，试验共进行60d。

3 实验结果分析

3.1 4种浮床植物种在水库水中的模拟生长

从表1中可以看出4种浮床植物种在水库水中受试60d期间，成活率为90%以上，单位面积内鲜重变化明显，它们的1m2鲜重变化为：皇冠草增重了8.75kg，狗牙根增重了4.76kg，铺地黍增重了6.52kg，海滨雀稗增重了5.36kg。四种浮床植物种株长、根长都有明显变化，它们的平均株长变化如图1所示，皇冠草增长了13cm，狗牙根增长了45cm，铺地黍增长了28cm，海滨雀稗增长了30cm；它们的平均根长变化见图2，皇冠草增长了5cm，狗牙根增长了7cm，铺地黍增长了12cm，海滨雀稗增长了10cm。

表1 浮床栽培4种植物的成活率及生长量

图1 四种试种植物种株长变化

图2 4种试种植物种根长变化

从4种试种植物在培养期间成活率、株高、根长及鲜重的变化中可以看出，培养的4种植物在水库水中都生长状况良好，能够较好的适应水库水环境，它们的生长在株高、根长的变化上都各有优势。从图1来看，狗牙根和海滨雀稗的株长变化率要大于皇冠草和铺地黍，它们的变化排序为：狗牙根＞海滨雀稗＞铺地黍＞皇冠草。从图2来看，铺地黍、海滨雀稗的根长变化较大，它们的变化排序为：铺地黍＞海滨雀稗＞狗牙根＞皇冠草。

3.2 4种浮床植物对水库水中营养盐浓度的影响

由于本研究在珠海市大镜山水库的附近实验区域采用无土种植方法种植于装有30L水库水的水箱中进行的，受试水体是类似于水库静态水环境的，因此在实验最后采集塑料桶中溶液并分析溶液中的营养物质（TN、TP）的含量，用来测定植物从水体中吸收的氮磷量。对4种浮床种植物测定植物从水体中吸收的氮磷量结果如表2所示。

表2 4种植物对氮、磷的吸收量及对富营养化水体净化效果

我国《地表水环境质量标准GB383822002》规定：湖泊、水库Ⅰ类水体中总氮为0.2mg／L，总磷为0.01mg／L；Ⅱ类水体总氮、总磷分别为0.5mg／L，0.025mg／L；Ⅲ类水体中总氮、总磷分别为1mg／L，0.05mg／L；Ⅳ类水体总氮、总磷分别为1.5mg／L，0.1mg／L。水体营养盐物质（TN、TP）含量超过Ⅲ类标准就不适合作为生活饮用水源地。大镜山水库营养物质（TN、TP）的含量为：丰水期，TN 为1.20mg／L，TP 为 0.066mg／L；枯 水 期 TN 为0.97mg／L，TP为0.017mg／L［9］。大镜山水库的水总氮、总磷含量在Ⅱ类和Ⅲ类这个区间内。

由表2中不难看出，这几种浮床栽培植物对去除引起富营养化的营养物质都有效。考虑到水体富营养化的主要限制因子是磷，因此以总磷计的净化效果来表示浮床植物的净化效果。在这几种植物中，试种植物皇冠草的净化效果最好，为0.018mg／L，其次是铺地黍、海滨雀稗，较差的狗牙根也可以使总磷减少量为0.008mg／L。由此可得知，75cm×50cm的浮床植物皇冠草、铺地黍、海滨雀稗可以使30L水库的水保持在Ⅱ类和Ⅲ类之间。由于该水库是一个抽水水库和库底底泥还会不断释放出氮、磷，而这些因素在实验计算中未考虑，因此上述结果只能粗略表示浮床栽培植物净化富营养化水体的效果，实际净化效果要比该实验结果差。

4 结语

生态浮床的主要作用是在实施期间由植物吸收和富集水体当中的营养物质氮、磷，并通过最终收割植物体的方式，完全去除水体中被植物积累的营养物质。因此，在进行生态浮床植物的选择时，不仅要求该植物能够适应选择的水体，完成正常的生长周期，还要能形成较大的生物产量，以便最大程度地吸收水体中的氮磷营养物质起到较好的净化水质的作用。本研究仿真人工浮床在水库水环境中对4种植物进行了筛选，得到以下结论：4种植物能较好的在该典型水库水环境中生长，成活率90%以上，生长状况良好，对水库水环境有较好的适应性；4种植物对去除引起富营养化的营养物质都有效，其中皇冠草、铺地黍、海滨雀稗3种植物用于解决水库富营养化问题较好，狗牙根效果相对差些。

［1］井艳文，胡秀琳，许志兰，等.利用生物浮床技术进行水体修复研究与示范［J］.水利科学研究，2003（6）：18～19.

［2］马立珊，骆永明，吴龙华，等.浮床香根草对富营养化水体氮磷去除动态及效率的初步研究［J］.土壤，2000（2）：99～101.

［3］叶居新.试论资源环境和人类生存［J］.环境与开发，1991，2（6）：1～5.

［4］由文辉，刘淑媛，钱晓燕.水生经济植物净化受污染水体研究［J］.华东师范大学学报：自然科学版，2000（1）：99～102.

［5］邵林广.水浮莲净化富营养化湖泊试验研究［J］.环境与开发，2001，16（2）：28.

［6］种云霄，胡洪营，钱 易，等.大型水生植物在水污染治理中的应用研究进展［J］.环境污染治理技术与设备，2003，4（2）：36～39.

［7］Reddy K R，Debusk T A State of the art utilization of aquatic plants in water pollution.Control［M］.Wat Sci Tech，1987，19（10）：61～79.

［8］卢进登，帅方敏，赵丽娅，等.人工生物浮床技术治理富营养化水体的植物遴选［J］.湖北大学学报：自然科学版，2005，27（4）：402～404.

［9］韩博平，冯船远，刘正文.广东省大镜山水库生态学与水质管理研究［J］.广东科技，2006（12）：6～15.