人工湿地耐盐挺水植物筛选研究

陶　磊，赵文喜，吴思璇，于文静，冯　伟

(1天津市环境保护科学研究院，天津　300191；2天津市联合环保工程设计有限公司，天津　300191)

· 人工湿地 ·

人工湿地耐盐挺水植物筛选研究

陶磊1，赵文喜1，吴思璇2，于文静2，冯伟2

(1天津市环境保护科学研究院，天津300191；2天津市联合环保工程设计有限公司，天津300191)

植物在人工湿地中起着非常重要的作用，选择植物应从植物的耐污力、净化力、生长周期、经济和观赏价值以及物种间的合理搭配等方面加以考虑。选择互花米草、芦苇、水葱、香蒲、美人蕉及三棱草进行人工湿地耐盐挺水植物试验研究，得出结论：植物耐盐性由高到低依次为：互花米草>芦苇>香蒲、三棱草>水葱>美人蕉。

人工湿地; 耐盐挺水植物; 筛选

1　人工湿地耐盐挺水植物筛选原则

耐盐性——对于天津滨海地区人工湿地植物选择首先要有较强的耐盐性[1]；

耐污力——耐污力也是选择人工湿地植物的首要考虑因素，耐污力强的植物 ，既可以保证植物的正常生长[2,3]，也有利于提高人工湿地的污染物净化能力；

本地物种——植物筛选还要考虑所在地的气候、环境、水文等，所选择的植物最好是本地种[4]，这样更适应当地的气候，适合本地生长。

2　人工湿地耐盐挺水植物选择

从增加观赏性和强化净化双重目标出发，选择耐盐、地上生物量大(易于收获处置)、耐污能力强、净化能力强、去污效果好、景观效果好、适合当地环境、根系发达、有一定的经济价值的植物作为人工湿地植物的备选关键种：互花米草、芦苇、水葱、香蒲、美人蕉及三棱草。

3　耐盐挺水植物试验研究

3.1试验方法

配制不同盐浓度的水，作为水培用水，实验分别在室内和室外进行。室内实验采用盆栽的方法，在上口直径为25cm，下口直径为22cm，高度为35cm的塑料桶中进行试验，水深30cm，各桶植入清洗过根部的植物，每种植物栽植4～5桶，每桶5株，按照梅花形式布设，每周换水一次，试验时间4周。室外实验模拟自然环境进行植物培养，在室外构建池体，每个池体尺寸为：长×宽=4m×1.2m，池内填放砾石填料，其上种植水生植物，种植密度为每平方米4～6株。连续进水，试验时间4周。试验所用植物实验前先驯化一周后，分别选择生长基本一致的植株修剪整齐后种植。如图1。

每天观察植物生长情况，并作相应记录。试验过程中随时观察植物生长及受害情况，主要观察植物的存亡、茎叶生长状态(黄化、萎蔫、干枯等)、根系生长状况(颜色变化、是否长新根或根部腐烂)等。

图1　耐盐植物试验Fig.1　The salt tolerance of macrophytes fest

3.2试验结果分析

3.2.1互花米草耐盐性能研究

表1　互花米草试验观测结果

图2　不同盐度对互花米草生长的影响Fig.2　Effect of different salinity on growth of spartina alterniflora

从表1和图2可以看出，当水体的TDS在5g/L～25g/L时互花米草长势良好，叶片茂密；在盐浓度分别为5g/L、15g/L、15g/L、20g/L、25g/L时均有新芽萌发；且随着TDS浓度的增加，互花米草的长势越好。试验结果表明，在相同处理时间、不同盐浓度处理下，互花米草的耐受范围较广。

3.2.2芦苇耐盐性能研究

表2　芦苇试验观测结果

图3　不同盐度对芦苇生长的影响Fig.3　Effect of diffrent salinity on growth of bulrush

从表2和图3可以看出，芦苇随着TDS浓度的增加，芦苇的长势逐渐减弱。当水体的TDS小于10g/L时，芦苇的长势良好，正常生长；当水体的TDS为15g/L，植物的生长出现了受盐胁迫现象；当TDS为20g/L时，芦苇受盐胁迫严重，逐渐变黄，而后枯死。试验结果表明，芦苇的对盐分的耐受极限为20g/L。

3.2.3美人蕉耐盐性能研究

表3　美人蕉试验观测结果

图4　不同盐度对美人蕉生长的影响Fig.4　Effect of different salinity on growth of cannas

由表3和图4可以看出，当水体的TDS在6g/L时美人蕉长势良好，叶片茂密；当水体TDS含量为9g/L时，美人蕉的生长略微受水体含盐影响，但影响不明显；当TDS为12g/L时，美人蕉几乎不生长，受盐胁迫严重但并没有死亡；当TDS为15g/L时，美人蕉逐渐变黄，而后枯死。试验结果表明，美人蕉的耐盐极限为15g/L。

3.2.4水葱耐盐性能研究

表4　水葱试验观测结果

图5　不同盐度对水葱生长的影响Fig.5　Effect of different salinity on growth of scirpus tabernaemontani

从表4和图5可以看出，当水体的TDS在6g/L时水葱长势良好，叶片茂密；当水体TDS含量为9g/L时，水葱生长不受TDS的影响；当TDS为12g/L时，水葱生长略受TDS影响但不明显；当TDS为15g/L时，水葱逐渐变黄，而后枯死。试验结果表明，水葱的耐盐极限为15g/L。

3.2.5香蒲耐盐性能研究

表5　香蒲试验观测结果

图6　不同盐度对香蒲生长的影响Fig.6　Effect of different salinity on growth of typha

从表5和图6可以看出，当水体的TDS小于10g/L，香蒲的生长情况很好；当水体的TDS为14g/L，植物的生长出现了受盐胁迫现象；而当TDS含量为18g/L时香蒲受盐胁迫严重，生长基本停止。试验结果表明，香蒲的耐盐极限为18g/L。

3.2.6三棱草耐盐性能研究

表6　三棱草试验观测结果

图7　不同盐度对三棱草生长的影响Fig.7　Effect of different salinity on growth of triangular grass

从表6和图7可以看出，当水体的TDS小于10g/L，三棱草的生长情况很好；当水体的TDS为14g/L，植物的生长出现了受盐胁迫现象；而当TDS含量为18g/L时，三棱草均受盐胁迫严重，生长基本停止。试验结果表明，三棱草的耐盐极限为18g/L。

从上述试验结果表明：(1)所选挺水植物均可在含盐量较高的水体中存活(TDS>12g/L)；(2)植物对不同盐度显示出不同的生长特性。芦苇、香蒲、三棱草、水葱及美人蕉的生长高度均随盐度的增高而降低，而互花米草却显示出相反的情况；(3)植物耐盐性由高到低依次为：互花米草>芦苇>香蒲、三棱草>水葱>美人蕉。其中，互花米草适应在高盐度环境中生长繁殖，在TDS为25g/L时仍有新芽长出；芦苇可以在较高盐度环境中生长，在TDS为15g/L时有新芽长出；香蒲和三棱草的适宜生长环境含盐量不宜超过14g/L；水葱适宜在中等盐度的环境中生长，含盐量不宜超过12g/L；美人蕉的耐盐性相对较差，水中含盐量不宜超过10g/L。

4　结　论

通过本文研究得出植物在人工湿地中起着非常重要的作用，选择植物应从植物的耐污力、净化力、生长周期、经济和观赏价值以及物种间的合理搭配等方面加以考虑。互花米草耐盐性最高，美人蕉耐盐性最低。一般来说物种丰富的系统比单一物种系统更稳定，而且景观效果也更好[5]。通过本文研究可知，盐度较低的进水将有更多的植物选择余地和植物搭配空间，人工湿地植物生态系统也将会更稳定。

[1]Klomjek P．Nitisoravut S． Constructed treatment wetland： a study of eight plant species under saline conditions [J]．Chemosphere，2005，58(5)：585-593.

[2]Cristina S C．Calheiros，Gabriela Silva，Paula V B．Quitério，et al．Toxicity of High Salinity Tannery Wastewater and Effects on Constructed Wetland Plants[J]．International Journal of Phytoremediation，2012，14(7)：669-680.

[3]El Hamouri B，Nazih J，LahjoujJ．Subsurface-horizontal flow constructed wetland for sewage treatment under Moroccan climate conditions [J]．Ecological Engineering，2007，29(3)：287-293.

[4]Cristina S C．Calheiros，Gabriela Silva，Paula V．B．Quitério，et al．Use of constructed wetland systems with Arundo and Sarcocornia for polishing high salinity tannery wastewater[J]．Journal of Environmental Management，2012,(95)：66-71.

[5]Jampeetong A，Brix H．Nitrogen nutrition of Salvinia natans：Effects of inorganic nitrogen form on growth，morphology，nitrate reductase activity and uptake kinetics of ammoniumand nitrate[J]．Aquatic Botany，2009，90(1)：67-73.

[6]王琴，等.高盐工业废水人工湿地处理中植的物的筛选[J].环境工程学报,2012,6(1):230-231.

[7]王庆海，段留生，武菊英，等.北京地区人工湿地植物活力及污染物去除能力[J].应用生态学报，2008,19(5):1131-1137.

[8]陈永华，吴晓英，郝君，等.人工湿地植物应用现状与问题分析[J].中国农业通报，2011,27(31):88-92.

Research on Salt-tolerant Emergent Macrophytes Selection in Artificial Wetlands

TAO Lei1, ZHAO Wen-xi1, WU Si-xuan2, YU Wen-jing2, FENG Wei2

(1.TianjinAcademyofEnvironmentalSciences,Tianjin300191,China; 2.TianjinUnitedEnvironmentalEngineeringDesignCo.Ltd.,Tianjin300191,China)

Macrophyte plays a very important role in artificial wetland. While selecting macrophyte in artificical wetlands, the pollution resistance, the capacity of purification,the life cycle, the economic and ornamental value, and the combination of inter-species should be considered. Spartina alterniflora Loisel, Phragmites australis, Scirpus tabernaemontani, Typha orientalis, Canna indica, Scirpus yagara were selected to carry out salt-tolerant emergent macrophytes experiments in artificical wetland. The results showed that the decreasing order of salt-tolerance of emergent macrophytes was: Spartina alterniflora Loisel > Phragmites australis > Typha orientalis, Scirpus yagara > Scirpus tabernaemontani > Canna indica.

Artificial wetland; salt-tolerant emergent macrophytes; selection

2015-03-16

陶磊(1981-)，女，黑龙江齐齐哈尔人，2009年毕业于吉林大学生物化学与分子生物学专业，博士，工程师，主要从事人工湿地污水处理及工业园区排水体系研究。

X173

A

1001-3644(2015)04-0105-05