入侵植物凤眼莲的生态防控与利用现状

李 聪， 李龙飞， 高云霓＊， 张景晓， 张 曼， 董 静， 高肖飞， 李 玫， 李学军

（河南师范大学水产学院， 河南新乡， 453007）

凤眼莲（Eichhornia crassipes）是我国危害最严重的水生入侵植物之一， 近一个世纪以来在我国淡水水域迅速繁殖并自南向北扩散， 导致侵入地原有生物平衡受到严重影响， 随意引种后缺乏有效管理是导致生物入侵的原因之一[1]。本文介绍了凤眼莲的生态学特性， 探讨了凤眼莲综合控制和利用的有关进展，旨在为凤眼莲的生态防控和可控利用提供参考。

1 凤眼莲的生态学特征和入侵分布

凤眼莲属雨久花科、 凤眼莲属的多年生漂浮性宿根大型水生单子叶草本植物，又称凤眼兰(蓝)、洋水仙、水葫芦、水(生)风信子，俗称假水仙、水荷花以及布袋莲等，其根为须根，根系发达且悬垂水中，在水下最长可达1 m[1]。风眼莲在每年的4至5月发芽，不耐低温，在年底霜冻后进入休眠状态。 凤眼莲的叶柄膨胀呈球状，故其可随水流漂流到很远的距离，主要进行无性繁殖，适应性强[2]。

凤眼莲生长状态受水体pH值影响， 中性环境生长性状最好， 酸性环境最差。 凤眼莲养分耐受范围高， 只有当其水体生境的盐度高于0.06%时才会死亡。 温度也是影响凤眼莲生长的重要因素，其不耐霜冻，遇霜即枯死，在24～30 ℃的水温或30～34℃的气温条件下凤眼莲的生长效果最好。 在水体养分充足且环境适宜的条件下， 凤眼莲生长可高于水面60 cm，还可以通过匍匐茎进行无性繁殖，在5 d内即可产生新一代植株。 在理想条件下，单株凤眼莲在一年内约可产生1.5亿棵分株，铺满150 hm2的水面，鲜重可达28000 t[2]。

凤眼莲原产南美洲亚马孙河流域， 主要分布于热带、 亚热带以及部分温带地区的大小河流、 湖泊等，是中国水域常见的水生入侵植物。 凤眼莲因其观赏价值高，于上世纪初从东南亚引入我国台湾省，并于上世纪30年代经台湾引入我国沿海省份， 除发挥观赏功能外还主要用于畜禽饲料因而被广泛推广栽培。 凤眼莲进入我国后，因几乎没有天敌和竞争对手以及其本身广泛的环境适应性导致生长繁殖速度极快，很快便在当地形成了优势物种，之后就不受控制的扩散为野生种[2]。 一直到上世纪80年代，人们才逐渐发现和认识到凤眼莲的危害。 随着经济的快速发展，到了上世纪90年代，伴随水体富营养化程度的显著加剧，凤眼莲不断在我国大中小河流接连爆发。 在2003年凤眼莲被列入我国第一批入侵物种名录，截止目前已广泛分布于我国的20多个省市。

2 凤眼莲的水质净化作用

凤眼莲根系发达、生长快、去污能力强，可有效吸收和净化水体中的各种污染物成分，如重金属、氮磷营养素、部分有机物等。可以显著增加水体中的溶解氧，抑制有害藻类繁殖，控制蓝藻水华的爆发，降低和预防沉积物中的营养盐和重金属等污染物的再次释放。适量的凤眼莲具有净化水质的作用，因而被广泛应用于污染水体修复工程。因此，凤眼莲净化水体的研究引起了普遍关注。

2.1 对氮磷的去除

凤眼莲相对于水芹（Oenanthe javanica）、再力花（Thalia dealbata）、黄菖蒲（Iris pseudacorus）、伊乐藻（Elodea nuttallii）、 金 鱼 藻 （Ceratophyllum demersum）、鸢尾（Iris sibirica）等有更好的富集氮磷的效果，可用于劣Ⅴ类水体修复，是最强的高效去除富营养化水体氮磷的水生植物之一[2,3]。 凤眼莲对氮磷具有超强的耐受力， 只有当水体氮浓度超过1514.26 mg/L或磷浓度超过200.4 mg/L时， 凤眼莲才会死亡[1]。 当水体中总氮和总磷浓度分别为1.63～32.01 mg/L、0.94～4.11 mg/L时，凤眼莲对氮磷的去除率随初始浓度升高而增加， 最高可达到97.5%和98.5%，凤眼莲最适宜的水体环境氮磷比为2.5～5，这时它可获得最大生物产量[4]。

凤眼莲对氮磷去除效果受水力负荷影响， 一般静态水体的去除效果好于动态水体， 在污水中停留时间越长，氮磷去除效果越好。 静态水体中，总磷初始浓度为1.42 mg/L，7 d后下降至0.19 mg/L， 去除率达86.6%； 氨氮初始浓度为10.97 mg/L，7 d后降至3.17 mg/L，去除率达71.1%。 而动态水体中，平均每1 m2凤眼莲对氨氮去除率约为2.8 %～19.4%，对总磷去除率约为5.2 %～30.6 %[5]。

凤眼莲在氨氮浓度为80～120 mg/L、总磷浓度为8～16 mg/L水体中生长约一个月后，对氮磷净化率可达85.5%和88.2%[3]。种养凤眼莲50 d为水体去除氮磷的最佳阶段， 在70 d内凤眼莲对水体中总氮和总磷的去除负荷分别为374 mg/(m2·d)和39 mg/(m2·d)。 在滇池凤眼莲控养的实际应用中， 总氮总磷浓度在由入湖河口至出湖口的沿程方向上分别下降9.74和0.40 mg/L， 其中凤眼莲吸收的总磷量为入湖总磷量的40.4%～116.6%[6]。 凤眼莲可净化黄颡鱼等养殖水体水质， 当生物量达到1080 g·m-3时对水体总氮、总磷、氨氮去除率分别为53.0%、78.0%和76.0%。

表1 凤眼莲对氮磷去除效果

2.2 对重金属的去除

凤眼莲对重金属Cu、Mn、Cd有净化作用。 1.67 g/L的凤眼莲，对初试浓度为0.92 mg/L的Cu2+溶液，可在14 d内去除30%。净化初始浓度为0.46 mg/L的Mn2+溶液，16 d达到最大去除率，21%。净化初始浓度为1.72 mg/L的Zn溶液，15 d达到最大去除率82%， 净化初始浓 度 为0.86 μg/L 的Hg 溶 液，8 d 达 到 最 大 去 除 率90%[7]。

凤眼莲对Cd的净化效果最好， 对1 mg/L浓度Cd的净化率高达95.2%， 对5 mg/L和0.1 mg/L浓度Cd，70 d后凤眼莲的净化率分别达到93.4%和85.6%，凤眼莲对15 mg/L 含Cd2+水溶液，4 d 内去除率可达81.4%，显示出良好的耐受性和修复效果[8]。

2.3 对其他污染物的作用

凤眼莲可对常见水华藻类起到抑制作用。 种植凤眼莲可对微囊藻有明显抑制作用， 共培养7 d，藻细胞光密度OD750值下降70%， 叶绿素a含量下降90%。凤眼莲可吸附截留水体中的微塑料，凤眼莲截留或吸附的微塑料丰度范围为36～204 n·kg-1，且以0～1.5 mm范围内的小粒径微塑料为主，所占比例达80%以上。凤眼莲对农药的去除效果也很好。首先凤眼莲对农药有很强的抗逆性， 凤眼莲在0～30 mg/L的有机磷农药一敌百草的胁迫下仍有很好的生物抗逆性。在初始浓度为3 mg/L时，凤眼莲对水体敌百虫的去除率最高，可在30 d内去除54%。凤眼莲还对特定的有机农药如乙硫磷、三氯杀螨醇和三氟氯氰菊酯有良好的净化效果。 与不种凤眼莲的对照组相比，凤眼莲培养液中的乙硫磷、三氯杀螨醇和三氟氯氰菊酯消解速度分别提高了236.96%、78.04%和291.49%。 表明凤眼莲可用于水体中农药残留物的去除。

3 凤眼莲的其他功能

凤眼莲不仅可作为猪的优质饲料， 加工后还可作为鸭、 鹅的饲料和鱼的饵料作为动物饲料的来源使用，有明显的经济价值。 此外，凤眼莲可以通过堆肥来制作绿肥，还可用于造纸、生产沼气、制饮料、做食品添加剂和治感冒。 凤眼莲可水解为还原糖作为生物质能源利用， 研究表明凤眼莲在酸处理浓度1.00%、温度100℃、固液比1:30、样品粒度60目、处理时间30 min时可最大限度提高凤眼莲制造还原糖的能力，产量可达到197.60 mg/g[9]。

4 凤眼莲的生态防控与利用

虽然凤眼莲具有净化污染水体、 作肥料等很多益处，但由于生长繁殖快且天敌很少，目前已在很多地方造成严重的生态入侵问题，因此，我们需要在科学防控和合理利用凤眼莲之间找到一个平衡。 目前凤眼莲的防治方法有多种， 但总体上可分为物理去除、化学防治、生物防治和综合防治。

物理去除主要是依靠人工或通过操作机械将风眼莲进行打捞后深埋或利用的方法。 该方法优点为相对直接且效果明显，适合在凤眼莲入侵的初期阶段，在生物量和入侵面积较小时，采用人工或机械打捞是较好的解决方法，但不适用于大面积入侵的情况，缺点为治标不治本需要定期打捞。 脱水处理可明显降低凤眼莲鲜重，但不能显著改变其氮磷水平。 化学控制主要是通过喷洒除草剂来去除凤眼莲， 该方法优点为操作简单快捷且效果立竿见影，缺点为不能根除凤眼莲的种子需要定期喷洒，同时还会杀死本土物种， 破坏当地原有的生态系统平衡。 生物措施控制主要是利用凤眼莲的天敌(如昆虫、真菌)取食或寄生凤眼莲，以达到抑制凤眼莲生长的目的。 该方法优点为效果持久、无化学污染、绿色生态、成本低廉等，缺点为见效时间长，从释放天敌到获得明显的控制效果通常需要几年甚至更长的时间。 此外，由于引入的天敌本身是做为外来物种故其生态风险很大，面临巨大的不确定性。 需要在引入之前结合本土实际情况做好生态环境调查影响评价与生物安全风险评价，制定好科学防治方案，防止“引狼入室”，做到有备无患。 此外还可以利用赤霉素抑制叶片生长的作用来改变凤眼莲的植株形态， 从而降低其生物量累积和无性繁殖水平，达到有效抑制凤眼莲生长的目的。

圈养是目前探索凤眼莲生态防控和有效利用比较成功的方法之一。 该方法主要是将凤眼莲的生长人为的控制在其预先设定范围内、并及时做好相应管护、机械化采收和资源化利用。 通过圈养可以集约的达到降低水体富营养化水平，改善局部水环境的效果。 圈养将控制凤眼莲扩张和净化控制区域水质结合起来，显著增加水体溶解氧含量，有效吸收水体氮磷，降低水体BOD5、COD含量。 目前的圈养方式主要分为两种。 第一种是锚基浮球围栏，通过塑料浮桶提供浮力， 镀锌铁管起到骨架搭接作用、配重块提供重力起到固定作用，辅之以尼龙网起到拦截作用。 其优点为可以有效防止凤眼莲逃逸，抗击风浪效果好且不易发生形变。 但其建造和后期成本较高，适用于外围防护和主干围网建设。 另一种是小区分割围网， 主要是通过泡沫浮球来提供浮力， 之后用尼龙网将各浮球连接形成基本骨架，围网下层用粗尼龙绳搭配石块进行配重，使围网不易受到外界如风浪等的干扰，粗尼龙绳也将圈养区域分割成若干部分，来缓解凤眼莲的聚集，提高单位面积产量。 该方法具有成本低廉，便于大规模推广。滇池的圈养采用锚基浮球围栏，实践表明凤眼莲需要及时采收打捞， 否则会造成凤眼莲大量繁殖，密度大后水底缺氧、缺光线，不及时打捞会腐烂，导致二次污染，影响其他水生生物生存。

5 总结与展望

凤眼莲因其快速繁殖能力和广泛生态适应性成为我国危害最严重的水生入侵植物之一， 有效防控是优先任务。对于已有凤眼莲入侵的水体，建议通过圈养等技术实现可控利用。 将凤眼莲引入水体进行水质净化和修复， 一定要确保能有效控制其繁殖扩张。 同时，应结合凤眼莲在饲料、肥料等方面的应用价值，合理收割和资源化处理，从而实现对凤眼莲的有效控制和综合利用。