乡土植物对洱海水体的净化效果研究

吕建国，刘周权，杨晓霞，冯 源，孔令芳，吕志华，李珍贵

（大理学院农学与生物科学学院，云南大理 671000）

乡土植物对洱海水体的净化效果研究

吕建国，刘周权，杨晓霞*，冯 源，孔令芳，吕志华，李珍贵

（大理学院农学与生物科学学院，云南大理 671000）

以灯心草、菖蒲、金针菜、香茶菜4种乡土植物为试材，制成植物浮床，研究4种植物对洱海水体中氮、磷的净化效果。结果表明：4种植物在洱海水体中能保持较强的生命力，试验结束时，其生物量均有显著增加，增长量表现为香茶菜＞金针菜＞菖蒲＞灯心草。4种植物对水样总氮（TN）、总磷（TP）、均有明显的去除效果，4种植物对洱海水体TN的去除率均在65%以上，灯心草、菖蒲、金针菜、香茶菜对水体中TN的去除率分别为69.8%、80.03%、72.60%和85.08%，远高于对照组的去除率（37.10%），4种植物对水体中TP的去除率分别为74.39%，80.04%，72.88%和78.01%，去除率同样显著高于对照组。试验表明，4种植物对洱海水体均有很好的净化效果，可在今后净化洱海水体水质中推广应用。

乡土植物；洱海水体；净化

洱海位于云南滇中高原与横断山脉中段东部交界处的大理市境内，海拔1 974.13 m，南北长42.5 km，东西宽4～9 km，湿地面积25 100 hm2，湖容量27.4亿m3，海岸线全长130 km，岛屿面积74.8 hm2，最大水深21.3 m，平均水深10.6 m，透明度4～8 m，天然出湖河流为西洱河，属澜沧江水系，是云南省第二大高原湖泊，也是全国水质保护较好的淡水湖泊之一，有“高原明珠”之美誉〔1-2〕。然而1996年秋季洱海蓝藻水华暴发，湖水存在着不同程度的富营养化〔3〕，无疑是大自然向人类发出的严厉警告。氮磷含量是洱海水体污染程度的主要指标〔4〕，如何有效降低污染水体中的氮磷含量，净化被污染水体，已成为当今洱海环境保护研究的重要课题〔5〕。

水生植物的净化体系是大理洱海水系自维持运转净化体系中极为重要的一个环节，它对吸收水系中的有毒物质，消除有机污物，增加水体溶解氧含量，调节、稳定水质等起着决定性作用〔6-7〕。植物对水体中氮磷的去除作用包括植物生长需要而直接吸收氮磷，另外包含植物腐败组织沉积引起的对氮磷的捕集。除了植物及其腐殖质的直接吸收之外，植物还可以通过向根区输送氧气改变微生物的生存条件从而间接地影响氮磷的转化和去除。

利用高等植物对水体中营养元素的吸收和降解作用来防治和修复富营养化水体的研究对洱海的治理有着重要意义。近几年外来物种的生物入侵给当地的生物多样性、农林牧渔业生产及人类健康造成重大损失或生态灾难〔8-11〕，虽然外来水生植物也能很好地净化水质，但同时会对洱海的治理带来了很大的负面生态影响，如水葫芦、海白菜等。故洱海水体生态修复选择适当的乡土植物更为合适。

乡土植物是产在当地或起源于当地的植物，这类植物在当地经历了漫长的演化过程，最能够适应当地的生境条件，其生理、遗传、形态特征与当地的自然条件相适应，具有较强的适应能力，被证明是已经完全适应本地区的气候和环境，生长良好的一类植物。由于不同乡土植物具有不同的生长特性和吸收能力，使得不同乡土植物的氮磷去除效果会有较大的差异，开展乡土植物的生长特性及吸收能力的研究就显得尤为必要。筛选净化效果好的乡土水生植物并运用于洱海湿地和浮床栽培是洱海环境治理研究的重要方向〔12-17〕。针对洱海水体功能的特点，本试验选择研究了菖蒲、灯心草、金针菜、香茶菜4种乡土植物来研究其生长特性及对洱海水体中氮、磷等污染物的净化效果，以期为洱海水体生态修复提供良好的物种选择〔18-20〕。

1 材料与方法

1.1 材料 供试植物灯心草（Juncus effusus）、菖蒲（Acorus calamus）、金针菜（Hemerocallis fulva）、香茶菜（Isodon inflexus），均是近几年从野生乡土植物在苗圃培养1年后（土培苗，苗高10～15 cm），经去土洗根后置于定植杯内用营养液水培1周。选取长势基本一致的植物苗定植于浮床。

1.2 方法 试验于2011年4—5月在大理学院农学与生物科学学院园艺实验室进行。试验水样取于上关镇洱海边，水质指标如表1所示，试验用水箱长70 cm，宽55 cm，高40 cm。每个水箱水面漂浮1块60× 50×5 cm的聚苯乙烯泡沫板用作栽培定植浮床，按间距15 cm、孔径4 cm打孔，用于栽种植物，共9株。植物采集后将其根先用自来水洗净，再用蒸馏水清洗，选取长势基本一致的植物制作浮床。试验设置二组，第1组为对照（不种植任何植物）；第2组分别种植香茶菜、菖蒲、金针菜、灯心草4种供试乡土植物。将洗净植物自然风干10 min后，称其生物量后定植于浮床上，放入装有15 L水样的水箱中，每隔5 d取水样测定1次总氮（TN）和总磷（TP），试验结束时再测定1次其生物量。试验时间为2011年4月2日—5月11日。

表1 试验水体水质指标

1.3 测定指标 试验周期为40 d（4月2日—5月11日），每间隔2 d测量1次水温、pH、蒸腾水量，记录植物生长状况。每隔5 d取水样测定1次，测定项目有生物量、TN、TP等。检测方法〔9〕为：TN采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法，TP采用钼酸铵分光光度法。污染物的去除率（η）计算公式为：η=（C0-C）i/C0×100%其中C0为处理前溶液浓度，Ci为处理后溶液浓度。

2 结果与分析

2.1 植物在水中的生长态势 试验过程中4种植物均生长良好，叶片颜色鲜艳，但初期植物生长有点缓慢，栽种1周后4种植物的生长速度开始加快，4种植物都长出新根，其中灯心草的根生长最快，其次分别为菖蒲、金针菜、香茶菜，与此同时4种植物都开始有新生叶长出，其中香茶菜的叶长得最多，其次分别为金针菜、菖蒲、灯心草。由试验过程中植物生长态势来看，香茶菜、菖蒲、金针菜、灯心草4种植物在洱海水体中均保持较强生命力，因此，在治理洱海水体时可作广泛使用。

2.2 植物在水中生物量变化 如表2所示，随时间延长4种植物在洱海水体中生物量呈增加趋势，净增生物量均超过90 g，种植后灯心草较种植前生物量增长了90.68 g，比之前生物量增长了115.08%；菖蒲增长了92.63 g，比之前生物量增长了113.38%；金针菜、香茶菜分别增长了97.40 g、202.57 g，分别比之前增长了87.35%、106.89%，4种植物净增生物量百分比都在80%以上。说明水体维持了植物生长所需营养，植物可以正常生长，因此，在治理洱海水体时可作广泛使用。

表2 植物净增生物量

2.3 植物对洱海水质净化效果 试验期间，灯心草等4种观赏植物对富营养化水体水质净化效果明显。水体中的各污染物质含量均明显下降，表3列出了试验结束时4种植物对水体污染物的去除率。

表3 植物对水体污染物的去除率

2.3.1 植物对TN的去除效果 由图1可知，4种植物对水体TN有明显的去除效果，与对照组存在显著差异。4种植物对总氮去除效果的趋势基本一致。试验结束时，对照水箱的氮含量为1.20 mg/L，而灯心草栽培水箱中总氮含量只是对照水箱的48.0%，为0.576 mg/L；菖蒲栽培水箱中总氮含只是对照水箱的30.30%，为0.364 mg/L；金针菜栽培水箱中总氮含量只是对照水箱的43.50%，为0.523 mg/L；香茶菜栽培水箱中总氮含量只是对照水箱的25.2%，为0.303 mg/L。灯心草、菖蒲、金针菜、香茶菜对水体中TN的去除率分别为69.80%、80.03%、72.60%和85.08%，远高于对照组的去除率（37.10%），表明4种植物在水中正常生长的同时，对洱海水体TN都有显著的去除效果，其中效果最佳的是香茶菜其去除率高达85.08%，即使是4种植物中TN去除效果最差的灯心草其去除率也高达69.80%。表明4种植物对洱海水体TN都有显著的去除效果。

图1 4种植物对洱海水体TN去除效果

2.3.2 植物对TP的去除效果 由图2可知，4种植物对水体TP有明显的去除效果，与对照组存在显著差异。4种植物对TP去除效果的趋势基本一致，曲线明显下降表明4种植物对洱海富营养化水体TP有显著的去除效果，试验结束时，灯心草、菖蒲、金针菜、香茶菜4种植物处理后水体的TP由0.531 mg/L降低为

0.136 mg/L、0.106 mg/L、0.144 mg/L、0.112 mg/L，4种植物对洱海富营养化水体TP的去除率都在70%以上；灯心草、菖蒲、金针菜、香茶菜对水体中TP的去除率分别为74.39%、80.04%、72.88%和78.01%，远高于对照组的去除率（37.29%），表明4种植物对洱海水体TP有显著的去除效果。

图2 4种植物对洱海水体TP去除效果

3 小结与讨论

从所取水样的TN、TP来看洱海源头段的水体富营养化为中等，需要加强水体管理和治理。在治理洱海的过程中利用乡土植物对洱海内富营养化物质的吸收来降低富营养化程度是一种比较科学和低成本的方法。本次试验结果表明4种乡土植物对水体TN、TP去除效果明显，可以在将来治理洱海和其他富营养化水体中推广使用。

采用乡土水生植物净化富营养化水体，具有植物生命力强、生长量大、投资少、运转费用低、节省能源、基本无二次污染等优势。但和所有处理技术一样，利用水生植物净化富营养化水体也存在其自身局限性，如处理时间长、占地面积大及受气候影响严重等。所以，应该结合旅游景观营造，综合考虑去除率和在富营养化水体中的生长情况来研究和选择适合洱海富营养化水体净化的植物。

洱海是一份价值极高的自然遗产，具有完整的生态系统，同时又具有环境的脆弱性，不当的人类活动将会造成不可挽回的损失。洱海的保护治理是一项长期、复杂和艰巨的系统工程，也是各级政府、相关部门和洱海周边干部群众义不容辞的责任。因此，必须采取积极、有效的对策，科学保护和合理开发利用洱海资源，以促进洱海湿地生态系统的可持续发展。

〔1〕大理苍山洱海国家级自然保护区管理处.大理苍山洱海国家级自然保护区总体规划（1996-2010）〔R〕，2003，8.

〔2〕大理市城乡建设环境保护局.洱海水污染防治规划（1996-2010）〔R〕，1997，12.

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Study on the Purification Effect of Indigenous Plants on Erhai Water

LV Jianguo,LIU Zhouquan,YANG Xiaoxia*,FENG Yuan,KONG Lingfang,LV Zhihua,LI Zhengui
（Collegle of Agriculture and Biology,Dali University,Dali,Yunnan 671000,China）

In order to screen suitable plants that have the strong purification in Erhai Lake out,four kinds of indigenous plants, Juncus effusus,Acorus calamus,Hemerocallis fulva and Isodon inflexus had been made into the plant floating bed to study their purified effect on nitrogen and phosphorus.It turned out that all four plants could keep their strong life force in the Erhai Lake and their biomass increased obviously.The most increased was Isodon inflexus Hemerocallis;fulva follows and the next was Acorus calamus;Juncus effusus was the least increased plants.All the four plants could remove the TN and TP obviously.The removal rates of TN were over 65%.The removal rates of TN achieved by Juncus effusus,Acorus calamus,Hemerocallis fulva Linn and Isodon inflexus were 69.8%,80.03%,72.60%，85.08%,and all of them were obviously higher than the control(37.10%).And the removal rates of TP was also obviously higher than contrast,which were 74.39%,80.04%,72.88%,78.01%respectively.The examination proved that all of four plants had a good purified effect in the Erhai Lake,so they could be widely used in purifying the water of Erhai Lake in Dali in the future.

indigenous plants;Erhai Lake water;purification

X171；X173［文献标志码］A［文章编号］1672-2345（2012）03-0045-04

国家科技重大专项子课题“河口湿地强化净化与生态修复技术及工程示范”基金资助项目（2009ZX07105-003-03）

2011-07-01

2011-07-06

吕建国，主要从事蔬菜栽培与生理研究.

*通信作者：杨晓霞，教授.

（责任编辑 毛本勇）