四季水芹对河湖生态治理及资源化利用研究

摘 要：污水排放从达标排放向资源化利用全面转变，在生态治理的基础上采用水生经济作物来治理。基于此，2019年3月广东省清远市开展畜禽养殖污水生态治理与修复工程试验，将具有食用价值的四季水芹取代水葫芦。概述了水葫芦污水治理情况，介绍了四季水芹及其污水治理原理，并开展了四季水芹生态治污试验，以期为实现生态处理、资源化利用、中水回用和污水零排放的污水治理贡献力量。

关键词：四季水芹；河湖生态治理；水葫芦；以菜治水；经济效益

中图分类号：X52 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）07–0-03

近年来，水利工程项目不断发展，各种技术手段不断革新，污水排放基本达标。在可持续发展战略目标的指引下，污水排放从达标排放向资源化利用的角度全面转变，在生态治理的基础上采用水生经济作物来治理。这不仅是污染治理方式的改变，而且在节约能源的同时，对原本无用有害的污水进行资源化利用，变废为宝，取得良好的经济效益和社会效益。

从保护环境的角度而言，水体污染物会对生态环境产生负面影响[1-2]。但对于某些动植物而言，却是其生长过程中所需的有益营养物质。基于此，2019年3月广东省清远市开展畜禽养殖污水生态治理与修复工程试验，将具有食用价值的四季水芹取代水葫芦，实现以菜治水、以水养菜，将畜禽养殖污水变成净水，将“污点”变成亮点，以确保我国粮食和蔬菜安全，促使农业经济健康、可持续发展[3-5]。

1 水葫芦污水治理概况

长期以来，水葫芦因其繁殖能力强的特点一直在水体生态治理中担任重要角色。然而，水葫芦在生长过程中会大量消耗水体中的溶解氧，使得水生动物（如鱼类）的活动、繁殖空间减少，严重时甚至导致大量鱼类死亡。此外，水葫芦死亡后沉入水底，对水质构成二次污染[6]。

2 四季水芹概况

四季水芹是伞形科水芹属多年生草本植物。其叶子较大，呈三角形，边缘有圆齿；茎干粗壮且直立，由下往上逐渐变细，呈青白色；花头小且表面光滑，无总苞，呈白色；果实近于椭圆形或筒状长圆形，质地较硬，灰褐色。一般情况下，6—7月为花期，8—9月为果期。

四季水芹喜湿润、肥沃土壤，耐涝及耐寒性强。适宜生长温度为15～20 ℃，且能在0 ℃以下的低温环境中生长。其一般生于低湿地、浅水沼泽、河流岸边，或生于水田。

3 水生植物污水治理原理

水生植物生长在水中时，通过吸收水中的养分（如氮、磷等营养元素）维持生长。而当水生植物被移出水生生态系统时，其吸收的营养物质会随之从水体中提出，从而达到净化水体的作用[7]。水生植物为微生物和微型生物提供了附着基质和栖息场所，能大大加速截留在根系周围的有机胶体或悬浮物的分解矿化，其根系还能分泌促进嗜磷、氮细菌生长的物质，间接提高水体净化率[8]。

同时，水生植物的根系与水体接触面积较大，能够形成一道密集的过滤层，当水流流经时，不溶性胶体会随着黏附或吸附而沉降，尤其是将其中的有机碎屑沉降下来。同时，附着于根系的细菌进入内源生长阶段后会发生凝集，一部分为根系所吸附，另一部分凝集的菌胶团将悬浮性的有机物和新陈代谢产物沉降下来。

此外，水生植物和浮游藻类在营养物质和光能的利用上互为竞争，前者个体大、生命周期长，吸收和储存营养盐的能力强，可有效抑制浮游藻类的生长。某些水生植物根系还能分泌克藻物质，达到抑制藻类生长的作用[9-20]。

4 四季水芹生态治污试验及效果研究

4.1 四季水芹生长试验

在养殖污水鱼塘实验期间，四季水芹生长情况良好。种植2 d后，四季水芹开始抬头；5 d后，每株植株均有新叶发出，植株长高，根系发育良好。20 d后，部分四季水芹出现黄叶情况，这主要是由于鱼塘肥力不足而形成的。

四季水芹的生长情况可以反映其对水体污染物吸收的状况。四季水芹生长越快，说明水体的污染越严重。同时，营养物越充足，四季水芹生长得越快，对水体的净化能力越强。

在一般情况下，种植30 d后，四季水芹可长至40～50 cm；45 d后，其高度可达55 cm。其中，在35 d后，农民可适时收割四季水芹。在收割15 d后，断茬的四季水芹能发出新芽，在收割30 d后，四季水芹高度达45～50 cm，此时可进行二次收割。如此循环往复，可加快四季水芹吸收水体营养物质的速度。

根据图1可以看出，养殖污水中的污染物浓度高、营养物充足，在20 d后，四季水芹高度≥40 cm，30 d后，四季水芹基本上达到55 cm。

4.2 水体净化试验

种植四季水芹20 d后，鱼塘水质能见度明显提高， 具体见图2。

治理前污水塘水样检测结果显示：总氮为92.1 mg/L、氨氮为17.35 mg/L、总磷为4.76 mg/L。

四季水芹净化10 d后的水样检测结果显示：总氮为38.1 mg/L、氨氮为12.90 mg/L、总磷为3.89 mg/L。四季水芹净化20 d后的水样检测结果显示：总氮为16.4 mg/L、氨氮为4.5 mg/L、总磷为3.50 mg/L，四季水芹净化30 d后的水样检测结果显示：总氮为10.4 mg/L、氨氮为2.5 mg/L、总磷为0.50 mg/L。

除在鱼塘进行试验，对邻近的生活用水池塘也进行了相关的净化实验。通过1个多月的试验发现，四季水芹茂盛的根须能有效降低水中的氨氮、亚硝酸盐的浓度，藻类密度下降80%以上，水体透明度由0.05 m提高至1.30 m。同时，环保部门检测结果显示：化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）为18.9 mg/L，总氮含量为0.9 mg/L，总磷含量0.2 mg/L，水质为Ⅲ类。

4.3 污水浓度极值试验

相关人员开展了污水浓度的极值试验，试验结果表明水体中COD为800 mg/L仍可满足四季水芹的生长，但其根系偏短。除COD外，其他值在稀释后和正常的污水溶液浓度接近。当水体中的COD为500 mg/L和400 mg/L时，四季水芹的茎叶生长状况最好；当水体中的COD为200 mg/L和100 mg/L时，四季水芹的根系生长最长。

在水体中的COD为20～30 mg/L时，四季水芹的茎叶比根系短，根的长度是茎叶的2～3倍，这表明四季水芹也可用于尾水深度处理和水库水质提升。在水体中的COD为600 mg/L时，四季水芹的茎叶比根系长，茎叶长度是根系的3～4倍，这表明四季水芹可以直接用于高浓度的畜禽养殖污水治理。

若以治理水体污染为主，农民可加大四季水芹的种植面积，覆盖率以70%左右为宜。若以种植蔬菜为主，四季水芹覆盖率应控制在30%。值得注意的是，种植浮床漂浮在水面，只需注意保持水层，不让浮床被风吹至岸上即可。

4.4 资源化利用试验

四季水芹生长速度快、产量高，在种植过程中难免会出现下肥不及时的情况，从而影响四季水芹的产量和品质。但是，在农村小微水体，尤其是养殖污水较多的情况下，水中营养成分充足，有助于提高四季水芹的产量和品质，且其净化效果良好。

图3a为种植四季水芹30 d后收割的现场测产图片，产量约为3.3 kg/m2。图3b是试验第3个月后收割四季水芹的现场测产图片，产量约为14.45 kg/m2。图3c为另外一个试验基地秋季第三茬30 d收割后的现场测产图片，产量约为18.25 kg/m2。图3d为另外一个试验基地秋季第三茬30 d收割后的现场测产图片，产量约为28.74 kg/m2。

四季水芹是多年生植物，收割后在原留茬直接生长，一年可以多次生长。从图3的测产现场可以看出，最初生长产量低，待第二茬后根系茂密，生长速度加快，产量变大，水体的净化能力更强。

从四季水芹的生长和收割量可看出其治污能力。在第一茬终止后的20 d，四季水芹开始出现发黄现象，这表明其快速生长肥力不够，农民需对其进行肥力补充，使其恢复正常生长速度。以一年生长和收割6次计算，每次平均收割1万kg四季水芹，1年可收获6万kg四季水芹。

通过对所收割的四季水芹进行食品蔬菜法定检验，各项指标合格符合食用标准。这主要是由于无土种植的植物，其根系始终不扎进土壤，土壤中的重金属不会被吸收，而水中重金属浓度比土壤中的低，且吸收的微量重金属部分没有进入四季水芹的食用部分。同时，种植浮床上没有土壤，不需要使用除草剂等农药，确保了四季水芹的安全。

5 结束语

四季水芹可用于畜禽养殖污水的一年四季生态治理，且在实现资源化利用的同时，能产生良好的经济效益。在实际治理过程中，应做到因地制宜，根据当地实际污染情况进行调整，以充分践行生态处理、资源化利用、中水回用和污水零排放的污水治理理念。

参考文献

[1] 马红成，佟娣，马晓龙，等.西北地区农村污水治理提升路径探讨[J].村委主任，2024（5）：246-248.

[2] 李晶，安相宇，孙宏亮，等.生态敏感地区农村生活污水治理规划研究：以长春市乐山镇为例[J].四川环境，2024，43 （1）：106-111.

[3] 王秋宁.乡村振兴背景下农村生活污水治理环境分析[J].资源节约与环保，2024（2）：82-85.

[4] 李曼，乔培蕾，张越，等.鲁西平原典型县域农村生活污水治理方案研究[J].资源节约与环保，2024，（02）：105-108，118.

[5] 杨涛，王红，臧延鹏.农村生活污水治理现存问题及对策[J].造纸装备及材料，2024，53（2）：127-129.

[6] 陈钰婕，陆金婷，苏世广，等.水芹在污水净化中的应用价值[J].安徽农业科学，2022，50（7）：6-10.

[7] 赵慧君，姚东瑞，孙林鹤，等.水芹对畜禽养殖废水中9种元素的累积能力及其生物修复潜力[J].浙江农业学报， 2021，33（8）：1477-1488.

[8] 李富荣，王琳清，李文英，等.水芹对重金属的吸收累积及其应用研究进展[J].生态环境学报，2021，30（12）：2423-2430.

[9] 张帅，高照良，赵莼，等.水生蔬菜对不同程度富营养化涝池水体的净化作用：以菠菜和水芹为例[J].水土保持通报，2021，41（2）：16-24.

[10] 谢柳，蔡立梅，何明皇，等.水芹菜治理水体污染的经济效益研究[J].农村经济与科技，2019，30（1）：17-19.

[11] 何凡，柴天楠，周立.浙江省余姚市农村生活污水进水特点及治理对策[J].皮革制作与环保科技，2023，4（22）：130-132.

[12] 李鹏.试论生态环保的城市环境工程污水治理[J].皮革制作与环保科技，2023，4（21）：158-160.

[13] 刘刚.西北地区农村生活污水治理运维现状分析与对策研究：以甘肃省瓜州县为例[J].皮革制作与环保科技， 2023，4（19）：105-107.

[14] 张道广.基于乡村振兴背景下农村污水治理应用现状及发展研究[J].清洗世界，2023，39（9）：120-122.

[15] 方开凯，胡红，胡恺，等.县域农村生活污水治理的近期建设规划体系研究：以宁波市江北区为例[J].中国资源综合利用，2023，41（9）：193-195.

[16] 高环.喀斯特地区农村生活污水处理设施现状调查：以贵州黔西南为例[J].黑龙江环境通报，2023，36（6）：19-21.

[17] 云南省持续推进农村人居环境整治：加强村庄规划管理治理生活垃圾和污水开展农村“厕所革命”[J].云南农业， 2023（9）：6-7.

[18] 陈倩.乡村振兴视域下农村环境治理研究：以四川省J县为例[J].现代农村科技，2023（9）：114-116.

[19] 闫洪成，张艳，刘洪涛，等.川西北地区农村污水处理运营管理问题与对策[J].皮革制作与环保科技，2023，4（15）： 186-188.

[20] 刘晓祥，聂敏芳.重庆市大足区农村地区污水处理调查现状及对策分析[J].三峡生态环境监测，2023，8（3）：1-9.