不同pH下水葫蘆與紫根水葫蘆生長特性與凈化效能對比研究_張迎

1、第7卷第11期環(huán)境工程學(xué)報(bào)Vol7,No112013年11月Chinese Journal of Environmental EngineeringNov 2013不同pH 下水葫蘆與紫根水葫蘆生長特性與凈化效能對比研究張迎穎1嚴(yán)少華1李小銘2王巖1聞學(xué)政1王亞雷1劉海琴1張志勇1*(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,南京210014;2.昆明市環(huán)境監(jiān)測中心,昆明650228摘要為了探討不同pH 條件下水葫蘆與紫根水葫蘆生長特性與凈化效能的差異,以滇池草海原水為實(shí)驗(yàn)用水,利態(tài)模擬實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,在實(shí)驗(yàn)條件下,pH 過高會(huì)對水葫蘆和紫根水葫蘆的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用,紫根水葫蘆受到的抑制效

2、果更為明顯;水葫蘆和紫根水葫蘆的生長也會(huì)使水體pH 降低至接近中性,水葫蘆調(diào)節(jié)水體pH 的能力更強(qiáng);pH 為8.00、9.50時(shí),水葫蘆和紫根水葫蘆對水體氮磷污染物具有凈化作用,水葫蘆的凈化能力更強(qiáng);pH 為11.00時(shí),水葫蘆和紫根水葫蘆處理的水體氮磷濃度均表現(xiàn)起伏,表示在高堿度條件下,兩者的凈化能力減弱。關(guān)鍵詞pH 水葫蘆紫根水葫蘆生長特性凈化效能中圖分類號(hào)X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9108(201311-4317-09Comparison research on growth characteristics and purificationefficiency of wate

3、r hyacinth (Eichhornia crassipes and water hyacinth with purple root under conditions of different pHZhang Yingying 1Yan Shaohua 1Li Xiaoming 2Wang Yan 1Wen Xuezheng 1Wang Yalei 1Liu Haiqin 1Zhang Zhiyong 1(1.Institute of Agricultural esource and Environmental Sciences ,Jiangsu Academy of Agricultur

4、al Sciences ,Nanjing 210014,China ;2.Kunming Environmental Monitoring Center ,Kunming 650228,China Abstract In order to discuss the difference of grow characteristics and purification efficiency of water hya-cinth and water hyacinth with purple root under the conditions of different pH ,a 30-day sta

5、tic simulation experi-ment with three cycles was carried outThe experimental water was taken from Caohai of the Dianchi Lake and pH values of the water were adjusted to 8.00,9.50or 11.00by the dilute solution of HCl or NaOHesults showed that the growth and development of water hyacinth were inhibite

6、d and water hyacinth with purple root wassignificant inhibited at too high pH value ,while the pH values of water decreased close to neutral with the growth of the two plants and water hyacinth had more powerful capability of adjusting pHAt pH 8.00and pH 9.50,the two plants could purify the pollutio

7、n of N and P in water and purification capability of water hyacinth was strongerAt pH 11.00,the concentrations of N and P in water of the two plants treatments showed fluctuation ,while indicated purification capability of the two plants was limited at too high pH valueKey words pH ;water hyacinth ;

8、water hyacinth with purple root ;growth characteristics ;purification effi-ciency基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(41201533;國家“水體污染控制與治理”科技重大專項(xiàng)(2012ZX07102-004-002-003;江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目(CX (125054收稿日期:20130408;修訂日期:20130604作者簡介:張迎穎(1980 ,女,副研究員,主要從事富營養(yǎng)化湖泊水生植物生態(tài)修復(fù)方面的研究。E-mail :fly8006 *通訊聯(lián)系人,E-mail :jaaszyzhang126

9、com水葫蘆,學(xué)名“鳳眼蓮(Eichhornia crassipes ”,雨久花科水葫蘆屬,為多年生漂浮性草本植物,原產(chǎn)于南美洲亞馬遜流域。1901年作為觀賞植物被引入我國后快速擴(kuò)繁長勢旺盛,作為豬禽飼料。20世紀(jì)80年代,水葫蘆被應(yīng)用于富營養(yǎng)化水體的治理。近年來研究顯示,水葫蘆是富集水體氮磷及凈化水環(huán)境工程學(xué)報(bào)第7卷質(zhì)效果最好的水生植物之一1-3。2010年,以江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院為技術(shù)支撐,“水葫蘆富集氮磷與資源化利用研究與示范”項(xiàng)目實(shí)施,在滇池外海白山灣水域控制性種養(yǎng)水葫蘆0.68km2;2011年,滇池“十二五”規(guī)劃項(xiàng)目“滇池水葫蘆治理污染試驗(yàn)性工程”實(shí)施,在滇池草海與外海共控養(yǎng)水葫蘆9.

10、26 km2,通過水葫蘆機(jī)械化采收以達(dá)到削減滇池內(nèi)源污染,改善滇池水質(zhì)的目的,并將水葫蘆堆制成有機(jī)肥,從而實(shí)現(xiàn)氮磷污染物的資源化利用。2010年,課題組在滇池草海與外海選擇了若干水域控養(yǎng)水葫蘆,開展了大水域水葫蘆生長特性與氮磷富集能力的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果顯示,外草海實(shí)驗(yàn)點(diǎn)水體pH范圍為7.22 8.06,水葫蘆長勢良好,莖桿粗長,葉片寬大呈深綠色,生長速度快,氮磷吸收量高。實(shí)驗(yàn)初期,老干魚塘實(shí)驗(yàn)點(diǎn)水體pH范圍為10.02 10.55,水葫蘆生長緩慢,莖桿矮小,葉片瘦小呈黃綠色,進(jìn)入雨季后,pH穩(wěn)定在9.07 9.83,水葫蘆株高增加,葉片逐漸變綠,生長速度加快,氮磷吸收量增加3。以上研究表明,水葫

11、蘆的生長特性及氮磷富集能力很大程度上受水體pH的影響。近年來,云南省生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所利用誘導(dǎo)劑培育了紫根水葫蘆,其特點(diǎn)是根系以紫色為主白色為輔,柄葉矮小,約為10cm,根系極為發(fā)達(dá),長達(dá)70 cm以上,干重根冠比達(dá)(3 41,屬于巨柄小葉型水葫蘆;有研究顯示紫根水葫蘆對富營養(yǎng)化水體中氮磷污染物具有較好的吸收富集作用4。云南省生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所認(rèn)為,紫根水葫蘆屬于研發(fā)的新品種,但筆者認(rèn)為,它與自然生長的水葫蘆屬于同一品種,僅是在誘導(dǎo)劑作用下生理性狀發(fā)生了變異,且在中國植物志電子查詢系統(tǒng)中未見列出紫根水葫蘆,后續(xù)文中標(biāo)題均以水葫蘆統(tǒng)稱。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)滇池水質(zhì)特點(diǎn)(水體偏堿性,主要污染物為氮磷,設(shè)置不同的pH

12、處理,利用水葫蘆與紫根水葫蘆作為研究對象,在滇池草海湖畔西園隧道管理處開展靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn),目的在于明確不同pH條件下水葫蘆與紫根水葫蘆生長特性與凈化效能的差異,從而為水生植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于富營養(yǎng)化湖泊治理提供依據(jù)與參考。1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)材料與地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)植物為水葫蘆和紫根水葫蘆,其中水葫蘆取自滇池草海水葫蘆控制性種養(yǎng)圍欄內(nèi),紫根水葫蘆來自云南省生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所。實(shí)驗(yàn)裝置為上口直徑46cm,下底直徑34cm,高53cm的藍(lán)色PVC圓桶。實(shí)驗(yàn)原水取自滇池草海西園隧道出水口。利用HCl稀溶液和NaOH稀溶液調(diào)節(jié)原水的pH。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選在滇池草海西園隧道管理處的庭院內(nèi),設(shè)有透光板遮雨棚,避免雨水對實(shí)

13、驗(yàn)的影響。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.3測試方法溶解氧(DO,采用JPB-607型便攜式溶解氧儀測定;pH,采用PHB-10型筆式pH計(jì)測定;水體總氮(TN、總磷(TP,將水樣消煮后,采用AutoAna-lyzer3Applications流動(dòng)分析儀測定,植株干物質(zhì)全氮,采用混合催化劑硫酸消化凱式滴定法測定;植株干物質(zhì)全磷,采用硫酸高氯酸消煮鉬銻抗比色法測定;植株葉綠素含量(Spad值采用SPAD-502Plus 葉綠素儀測定,植株生物量將其從水中撈起放在篩網(wǎng)上,直至無滴水時(shí)稱重而得。1.4數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取3個(gè)周期的平均值,由均值標(biāo)準(zhǔn)差表示,統(tǒng)計(jì)處理采用Excel2003和SPSS13.0。各污染物去

14、除率的計(jì)算公式為:去除率(%=(C08134第11期張迎穎等:不同pH下水葫蘆與紫根水葫蘆生長特性與凈化效能對比研究V 0C1V1(CV100%,式中:C(mg/L為污水初始濃度;V0(L為初始體積;C1(mg/L為實(shí)驗(yàn)結(jié)束污水濃度;V1(L為實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)體積。植株氮磷含量的計(jì)算公式為:A=Q1000,式中, A為植株氮磷含量(mg,Q為植株生物量(kg,(為植株鮮重中氮或磷含量比值(即干物質(zhì)含量與植株干物質(zhì)全氮或全磷的乘積。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析2.1實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)狀況2011年滇池草海水域控制性種養(yǎng)水葫蘆約5.56km2,入湖河道排水進(jìn)入草海,經(jīng)過規(guī)模化水葫蘆種養(yǎng)區(qū)后,大量的污染物被水生植物吸收富集

15、截留,沿著湖流方向自北向南氮磷污染物濃度逐漸降低,西園隧道作為草海出水口,該點(diǎn)相對于整個(gè)草海水體而言水質(zhì)較好,TN和TP相對較低6,接近地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)V類標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)用水取自草海西園隧道出水口處,實(shí)驗(yàn)水體的初始水質(zhì)如表1所示,各處理之間無差異。表1不同處理水體的初始水質(zhì)Table1Initial water quality of different treatments序號(hào)pH DO(mg/LTN(mg/LTP(mg/L表2不同pH值條件下水葫蘆和紫根水葫蘆的生長特性Table2Growth characteristics of water hyacinth and water hyaci

16、nth withpurple root under condition of different pH水葫蘆紫根水葫蘆pH=8.00pH=9.50pH=11.00pH=8.00pH=9.50pH=11.00分蘗數(shù)增加值112a113a72c101ab81bc51c注:采用SPSS的“One-Way ANOVA”進(jìn)行單因素方差分析,選用Duncan法進(jìn)行多重比較,同一行中不同字母表示顯著性差異(P0.059134環(huán)境工程學(xué)報(bào)第7卷2.3水葫蘆生長對水體pH 的影響采用SPSS 的“Univariate ”進(jìn)行單因變量多因素方差分析,對比空白、水葫蘆和紫根水葫蘆各處理出水水體pH 的差異,選用Du

17、ncan 法進(jìn)行多重比較,不同字母表示顯著性差異(P 0.05,具體見圖1,圖2 圖4亦采用同樣的分析方法和標(biāo)注方式。 圖1不同處理水體出水pH 變化(IV 初始,CK 空白,P紫根水葫蘆,WH 水葫蘆Fig.1Variation of water pH value in different treatments如圖1所示,水葫蘆和紫根水葫蘆均具有調(diào)節(jié)水體pH 的能力。在pH =8.00的情況下,空白處理水體pH 逐漸升高,達(dá)到8.67 8.88,而水葫蘆和紫根水葫蘆處理水體pH 逐漸降低,維持在7.55 7.86,其中水葫蘆對水體pH 降低效果更甚。當(dāng)pH=9.50時(shí),空白處理水體pH 基本

18、保持在9.29 9.49,水葫蘆和紫根水葫蘆處理水體pH 均明顯降低,水葫蘆處理降低至7.77 7.89,紫根水葫蘆處理降低至7.99 8.15。表明水葫蘆能有效降低水體pH ,使之逐漸接近中性,有助于浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物的繁殖與生長8-10,而紫根水葫蘆也有類似的效果,只是調(diào)節(jié)能力相對較弱。在pH =11.00的情況下,空白、水葫蘆、紫根水葫蘆處理水體pH 均有一定的降低,在實(shí)驗(yàn)初期的5 10d 內(nèi),降低效果明顯,水葫蘆處理最低達(dá)到9.51,但是在15d 之后,降低效果減弱,這可能與后期水葫蘆、紫根水葫蘆在強(qiáng)堿性條件下生長緩慢,葉片枯萎、根系脫落、活性減弱有關(guān)。2.4不同pH 條件下水體DO

19、的變化如圖2所示,在3種pH 條件下,空白處理的水體DO 明顯較高,維持在5.2 7.5mg /L ,水葫蘆和紫根水葫蘆處理的水體DO 較低,水葫蘆處理維持圖2不同處理水體DO 變化Fig.2Variation of water DO in different treatments0234第11期張迎穎等:不同pH 下水葫蘆與紫根水葫蘆生長特性與凈化效能對比研究在2.4 4.3mg /L ,紫根水葫蘆處理維持在2.8 3.7mg /L ,主要原因是水葫蘆和紫根水葫蘆的生長基本占據(jù)了實(shí)驗(yàn)裝置的全部水面,影響了大氣復(fù)氧,也影響了水體初級(jí)生產(chǎn)者光合作用放氧11,12。也有研究指出,大水面種養(yǎng)水葫蘆的

20、覆蓋度不超過水面面積的50%,對水體復(fù)氧和水生動(dòng)物的生長無明顯不利影響8-10。2.5pH 對水葫蘆凈化效能的影響如圖3所示,在pH =8.00的情況下,空白、水葫蘆、紫根水葫蘆3種處理的水體TN 濃度均呈降低趨勢,空白處理的TN 去除率約為35.6%,水葫蘆處理的TN 去除率約為72.1%,紫根水葫蘆處理的TN 去除率約為62.8%。在pH =9.50的情況下,空白、水葫蘆、紫根水葫蘆3種處理的水體TN 濃度也呈下降趨勢,但去除率略低于pH =8.00,空白處理的TN 去除率為32.7%,水葫蘆處理的TN 去除率約為67.4%,紫根水葫蘆處理的TN 去除率約 為圖3不同處理水體TN 的變化F

21、ig.3Variation of TN in water of different treatments57.0%?？梢?水葫蘆對水體TN 的凈化效果較好,分析原因在于兩方面:一是水葫蘆生物量增加較多,吸收了水體氮素合成自身的營養(yǎng)物質(zhì),二是水葫蘆根系發(fā)達(dá),有利于微生物附著,發(fā)生硝化反硝化反應(yīng)有助于水體脫氮13-15;而紫根水葫蘆主要是根系微生物降解作用,植株本身對氮素的吸收同化能力相對較弱。在pH =11.00的情況下,空白、水葫蘆、紫根水葫蘆3種處理的水體TN 濃度呈現(xiàn)不同程度的起伏,分析原因是水體堿性過大,水葫蘆和紫根水葫蘆的根系均發(fā)生了脫落,腐爛后氮素釋放回到水體,使得水體TN 濃度起伏

22、不定。如圖4所示,由于實(shí)驗(yàn)原水中TP 濃度較低,實(shí)驗(yàn)過程中根系吸附的磷素也會(huì)重新回到水體造成TP 濃度不斷起伏。在pH =8.00的情況下,空白、水葫蘆、紫根水葫蘆3種處理的水體TP 濃度雖然有所起伏,但總體呈下降趨勢,空白處理的TP 去除率為21.0%,水葫蘆處理的TP 去除率約為58.9%,紫根水葫蘆處理的TP 去除率約為52.1%。在pH =9.50圖4不同處理水體TP 的變化Fig.4Variation of TP in water of different treatments12344322 環(huán) 境 工 程 學(xué) 報(bào) 第7卷 的情況下， 空白、 水葫蘆、 紫根水葫蘆 3 種處理的水

23、TP 濃度出現(xiàn) 體 TP 濃度有較大起伏， 在第 15 天時(shí)， 分析水體 pH 較高， 影響了植物對水體 TP 的 高值， 凈化效果， 但總體還是呈下降趨勢， 空白處理的 TP 而紫根水葫蘆 落物中的氮磷元素釋放回到水體中， 受到的影響更甚， 這與水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的結(jié)果一致， 水 TP 濃度起伏不定， 甚至出現(xiàn)高出初始濃度的 體 TN、 情況。 去除 率 為 15. 1% ， 水 葫 蘆 處 理 的 TP 去 除 率 約 為 實(shí)驗(yàn)原水中氮磷濃度原本較低， 雖然植物吸收 53. 5% ， 紫根水葫蘆處理的 TP 去除率約為 51. 0% 。 的氮磷量是微量的， 但對于整個(gè)實(shí)驗(yàn)水體氮磷的總 由此可見，

24、 水葫蘆和紫根水葫蘆對水體 TP 均有較 消減量來說還是比較高 的 。 以 pH = 8. 00 的 水 葫 好的凈化效果， 其中水葫蘆的凈化能力略強(qiáng)。 水體 磷素的去除主要依靠植物吸收、 根系吸附、 微生物作 蘆處理為例 ， 水體 TN 濃度降低了 1. 87 mg / L， 乘以 體積 60 L， 則水中氮素總量削減了 112. 2 mg ， 而水 用及顆粒物沉降。 在 pH = 11. 00 的情況下， 空白、 葫蘆植株氮含量增加了 87. 0 mg ， 即水葫蘆吸收作 、 3 TP TN 77. 5% （ 水葫蘆 紫根水葫蘆 種處理的水體 濃度呈現(xiàn)較 用占水體 削減量的 見表 3 ）

25、； 而氮素的 大起伏， 分析原因主要是水體堿性對植物生長造成 其他削減途徑有硝化反硝化作用 、 根系吸附滯留 、 了較大的影響， 使得根系脫落物增加， 磷素釋放回到 水體。 2. 6 pH 對水葫蘆氮磷吸收能力的影響 P 相乘 以水葫蘆生物量（ 見表 2 ） 與鮮重 N、 可知水葫蘆植株體中氮磷含量（ 見表 3 ） 。 由于實(shí)驗(yàn) TP 濃度較低， 原水中 TN、 實(shí)驗(yàn)過程中雖然水葫蘆生 P 卻降低了， 物量增加較多， 鮮重 N、 但在 pH 為 15 顆粒物沉降等 ， 高巖等 的研究結(jié)果顯示 ， 硝化反 硝化過程釋放 N 2 O 而脫除氮素的量占整個(gè)水體 N 削減量的 13. 57% 。 實(shí)驗(yàn)

26、水體 TP 濃度偏低 ， 植物 吸收的磷量也較少 ， 以 pH = 9. 50 的紫根水葫蘆處 理為例 ， 水體 TP 濃度降低了 0. 103 mg / L， 乘以體 積 60 L， 則水中磷素總量削減了 6. 18 mg ， 而紫根 水葫蘆植株磷含量僅增加了 1. 00 mg ， 即紫根水葫 8. 00 、 9. 50 時(shí)， 水葫蘆植株體中氮磷含量仍有增加， 蘆吸收 作 用 僅 占 水 體 TP 削 減 量 的 16. 2% （ 見 表 即水葫蘆和紫根水葫蘆均從水中吸收了一定量的氮 3 ） ， 表明紫根水葫蘆在 pH = 9. 50 時(shí)對水體磷素的 磷， 水葫蘆的氮磷吸收量相對更多。 在

27、pH 為 11. 00 吸收能力較 弱 ， 推測其余的磷主要是依靠根系吸 時(shí)， 水葫蘆和紫根水葫蘆植株體中氮磷含量均降低 ， 附滯留 、 根際微生物礦化吸收 、 顆粒物沉降等過程 即高 pH 對兩者的生長造成負(fù)面影響， 使得根系脫 去除的 。 表3 Table 3 不同 pH 條件下水葫蘆和紫根水葫蘆的氮磷含量 N and P content in water hyacinth and water hyacinth with purple roots under different pH 水葫蘆 pH = 8. 00 pH = 9. 50 ab 紫根水葫蘆 pH = 11. 00 a pH =

28、 8. 00 2. 09 0. 16 c pH = 9. 50 2. 06 0. 13 c pH = 11. 00 2. 09 0. 14 c 1. 47 0. 23 ab 1 277 1 016 0. 192 0. 015 b 0. 139 0. 016 a 117 96 鮮重 N（ ） 初值 終值 初值 終值 3. 10 0. 17 3. 25 0. 12 2. 91 0. 26 b 1. 46 0. 26 ab 1 753 1 840 77. 5 0. 260 0. 057 a 0. 120 0. 012 a 147 151 58. 0 1. 53 0. 13 ab 1 838 1 89

29、6 54. 2 0. 261 0. 049 a 0. 121 0. 026 a 148 150 32. 7 1. 90 0. 14 a 1 678 1 565 0. 260 0. 057 a 0. 134 0. 035 a 150 109 1. 32 0. 18 b 1 208 1 250 42. 9 0. 189 0. 005 b 0. 119 0. 035 a 109 113 64. 1 1. 41 0. 11 b 1 250 1 280 32. 6 0. 190 0. 021 b 0. 128 0. 005 a 115 116 16. 2 N 含量（ mg） 水葫蘆吸收作用對于水體 TN

30、 去除效果的貢獻(xiàn)（ % ） 鮮重 P（ ） 初值 終值 初值 終值 P 含量（ mg） 水葫蘆吸收作用對于水體 TP 去除效果的貢獻(xiàn)（ % ） “OneWay ANOVA” 注： 采用 SPSS 的 進(jìn)行單因素方差分析， 選用 Duncan 法進(jìn)行多重比較， 同一行中不同字母表示顯著性差異（ P 0. 05 ） 第 11 期 張迎穎等： 不同 pH 下水葫蘆與紫根水葫蘆生長特性與凈化效能對比研究 4323 3 討 論 時(shí)， 水葫蘆對湖泊水體復(fù)氧和浮游動(dòng)物的生長無明 顯不利影響， 且水葫蘆的根系發(fā)達(dá)， 可為底棲動(dòng)物提 提高水生生物多樣性， 有效改善水體底 供棲息場所， 810 。 棲生態(tài)環(huán)境 2

31、011 年滇池草海水域種養(yǎng)了約 5. 56 km2 水葫 蘆， 草海水體沿著湖流方向自北向南 ， 經(jīng)過規(guī)模化水 TP 濃度明 葫蘆種養(yǎng)區(qū)后， 水質(zhì)明顯改善， 水體 TN、 顯降低， 西園隧道出水口處水質(zhì)接近地表水環(huán)境質(zhì) 量標(biāo)準(zhǔn) V 類水。 實(shí)驗(yàn)用水取自草海西園隧道出水 口處， 且實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)水量有限， 不似湖泊水體氮磷污 染物源源不斷的供給， 因此本實(shí)驗(yàn)主要考察的是低 氮磷濃度下不同 pH 對水葫蘆和紫根水葫蘆凈化效 本實(shí)驗(yàn)中水葫蘆與紫根水葫蘆均表現(xiàn)出類似的 生長特性， 隨著 pH 的升高， 植株高度與葉片葉綠素 含量依次降低， 生物量和分蘗數(shù)依次減少， 表明實(shí)驗(yàn) 水體的高堿度對水葫蘆與紫根水葫

32、蘆的生長發(fā)育產(chǎn) 生了抑制作用， 而紫根水葫蘆受到抑制的影響更為 明顯。王桂榮等 的研究也證實(shí)鹽堿對水葫蘆生 水葫蘆植株高 長產(chǎn)生負(fù)面影響： 隨 著 pH 的 增 大， 、 ， 度 葉片寬度和生物量明顯減少 這主要是因?yàn)?pH 16 會(huì)對水葫蘆的蒸騰速度產(chǎn)生影響 ， 即堿度增大， 水葫 蘆的生理活性受到明顯抑制， 植株生理代謝強(qiáng)度減 9. 50 時(shí)， 蒸騰速度減慢， 氣孔開度減小， 氣孔阻力增加。 能的影響。 pH 為 8. 00 、 弱， 與紫根水葫蘆相 本實(shí)驗(yàn)中水葫蘆根系明顯增長， 紫根水葫蘆的根系 比， 水葫蘆對水體氮磷污染物表現(xiàn)出更好的凈化效 pH 為 11. 00 時(shí)， 略有增加， 這

33、是由于實(shí)驗(yàn)原水中氮磷污染物存量不 果， 水葫蘆和紫根水葫蘆對水體氮 似大水面源源不斷的補(bǔ)充， 使得水葫蘆根系長度明 磷的凈化效果均受到抑制， 甚至出現(xiàn)根系脫落物腐 顯增加， 以實(shí)現(xiàn)對營養(yǎng)物質(zhì)最大程度的吸收 ， 這與野 3 ， 7 。 外實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果一致 水體 pH 對水葫蘆生長產(chǎn)生影響， 反之， 水葫蘆 水葫蘆是 的生長也會(huì)使水體 pH 降低。 研究顯示， 水體良好的 pH 穩(wěn)定劑 17 爛， 氮磷釋放回到水體的情況， 表明高堿度條件不利 于水葫蘆和紫根水葫蘆發(fā)揮凈化水體氮磷的能力 。 實(shí)驗(yàn)期間水葫蘆生物量增加大， 氮磷吸收富集 量高； 且水葫蘆的根際效應(yīng)增加了水體硝化反硝化 。 隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)

34、間的延長， 細(xì)菌的數(shù)量， 促進(jìn)了微生物的硝化、 反硝化和成對硝 1315 pH 種養(yǎng)水葫蘆和紫根水葫蘆的實(shí)驗(yàn)水體 也逐漸下 化反硝化反應(yīng)過程 ； 植株吸收作用是除磷的主 ， ， pH 。 降 接近中性 而對照水體 變化較小 這是由于 要途徑， 另外與其他水生植物一樣， 水葫蘆還可強(qiáng)化 水葫蘆的光合作用吸收空氣中的 CO2 產(chǎn)生 O2 ， 通過 植株體的輸氣組織輸送至根系以供其呼吸作用 ， 而 根系對顆粒磷的吸附滯留、 根際微生物對有機(jī)磷的 22 ， 23 。 而紫根水葫蘆為施用誘導(dǎo) 礦化吸收等過程 根系的呼 吸 作 用 不 斷 地 向 水 中 補(bǔ) 充 CO2 ， 使水體 2 3 + 4 其根系

35、極為發(fā) 劑之后生理性狀發(fā)生變異的水葫蘆， CO 含量增加， 同時(shí)水葫蘆能夠吸收水中的 NH - 達(dá)， 對顆粒態(tài)污染物的截留能力較強(qiáng) ， 根際效應(yīng)也可 + 但其葉片生長受到抑制， 莖 N， 在水中留下 H ； 另外， 水葫蘆根系附著的厭氧微 促進(jìn)微生物的降解作用， 植株本身對于水中氮磷污染物的吸收 生物的厭氧發(fā)酵還會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)酸， 這些都會(huì)導(dǎo) 葉發(fā)生退化， 18 另外， 異常發(fā)達(dá)的根系也會(huì)造成根系 致水體 pH 下降 ， 也有研究認(rèn)為， 水葫蘆根系分 能力大為降低， 泌物會(huì)降低水體 pH 19 。 水葫蘆和紫根水葫蘆的種養(yǎng)均使實(shí)驗(yàn)水體的 DO 遠(yuǎn)低于 空 白 對 照， 這 與 前 人 的 研

36、究 一 致， 蔡雷 和 ommens W 等 的研究也發(fā)現(xiàn)， 水葫蘆覆 蓋區(qū)域水體 DO 顯著性低于無水葫蘆覆蓋區(qū)。水體 鳴 DO 受大氣復(fù)氧、 水體初級(jí)生產(chǎn)者光合作用放氧及 水體有機(jī)物分解耗氧的影響 10 20 21 脫落物增加， 使得氮磷污染物隨著脫落物的腐爛分 解再次回到水體造成二次污染。 實(shí)踐工程中， 將水葫蘆或紫根水葫蘆應(yīng)用于富 可根據(jù)種養(yǎng)水域風(fēng)浪狀 營養(yǎng)化水體的生態(tài)修復(fù)時(shí)， 況采用木樁圍網(wǎng)、 錨基管架浮球圍欄或雙排鋼管掛 網(wǎng)等設(shè)施將水葫蘆控制在指定區(qū)域內(nèi)生長 ， 并設(shè)置 專人管理維護(hù)， 定期巡查控養(yǎng)設(shè)施和水葫蘆生長狀 發(fā)現(xiàn)設(shè)施破損時(shí)及時(shí)維修， 水葫蘆掛網(wǎng)或疊加時(shí) 況， 及時(shí)疏導(dǎo)，

37、從而有效防止水葫蘆逃逸。 在單位面積 2 24 生物量累積到 20 25 kg / m 后即可采收 ， 江蘇 。 水葫蘆的緊密覆 11 蓋一方面阻斷了大氣向水體復(fù)氧 ； 另一方面水葫 蘆的存在阻礙了水體初級(jí)生產(chǎn)者對水體光能的利用 12 從而減少了水體初級(jí)生產(chǎn)者的光合放氧 ； 且水葫 蘆根系脫落物的腐爛分解要消耗水體中的溶解氧 ， 省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主研發(fā)的水葫蘆專用機(jī)械化采收擠 從而造成水葫蘆和紫根水葫蘆處理水體 DO 較空白 壓脫水生產(chǎn)線的處理能力已達(dá)到 600 t / d。 通過水 可將其吸收的氮磷污染物從富營 對照低。但實(shí)踐證明， 當(dāng)水葫蘆覆蓋度不超過 50% 葫蘆的采收上岸， 4324 環(huán)

38、 境 工 程 學(xué) 報(bào) 第7卷 養(yǎng)化水體中徹底清除， 并通過研發(fā)有效利用途徑， 例 如堆制有機(jī)肥、 制作生物基質(zhì)或青貯飼料等， 實(shí)現(xiàn)水 葫蘆富集的氮磷污染物的資源化利用 。 Yu Xianxu，Sun Peishi，Zhu Baoping，et al Experiment study on phosphorus removal in the Dianchi Lake by phoslock Guizhou Environmental Protection Science and Technology， 2006 ， 12 （ 1 ） ： 69 6 嚴(yán)少華，王巖，王智，等 水葫蘆治污試驗(yàn)性工程對滇

39、 2012 ， 28 （ 5 ） ： 池草海水體修復(fù)的效果 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 10251030 Yan Shaohua，Wang Yan，Wang Zhi，et al emediation effects of experimental project using water hyacinth for pollution control in the Lake Caohai，Dianchi Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，2012 ，28 （ 5 ） ： 10251030 （ in Chinese） 4 結(jié) 論 （ 1 ） 在實(shí)驗(yàn)條件下， pH

40、過高會(huì)對水葫蘆和紫根 水葫蘆的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用， 紫根水葫蘆受到 的抑制效果更為明顯； 水葫蘆和紫根水葫蘆的生長 水葫蘆調(diào)節(jié)水體 也會(huì)使水體 pH 降低至接近中性， pH 的能力更強(qiáng)。 （ 2 ） 在實(shí)驗(yàn)條件下， pH 為 水體氮磷濃度偏低， 7 Xie Y ，Yu D The Significance of lateral roots in phos8. 00 和 9. 50 時(shí)， 水葫蘆和紫根水葫蘆對水體氮磷 污染物具有凈化作用， 水葫蘆的凈化能力更強(qiáng)； pH 為 11. 00 時(shí)， 水葫蘆和紫根水葫蘆處理的水體氮磷 濃度均表現(xiàn)起伏， 表示在高堿度條件下， 兩者的凈化 能力減弱。 參考

41、文獻(xiàn) 1 鄭建初，盛婧，張志勇，等 鳳眼蓮的生態(tài)功能及其利 2011 ， 27 （ 2 ） ： 426429 用 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， phorus（ P） acquisition of water hyacinth （ Eichhornia cras2003 ， 75 （ 4 ） ： 311321 sipes） Aquatic Botany， 8 劉國鋒，劉海琴，張志勇，等 大水面放養(yǎng)鳳眼蓮對底 棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及其生物量的影響 環(huán)境科學(xué)，2010 ， 31 （ 12 ） ： 29252931 Liu Guofeng，Liu Haiqin，Zhang Zhiyong，et al Effects of

42、 largearea planting water hyacinth on macrobenthos community structure and biomass Environmental Science， 2010 ， 31 （ 12 ） ： 29252931 （ in Chinese） Zheng Jianchu，Sheng Jing，Zhang Zhiyong，et al Ecolog- 9 Wang Z ，Zhang Z ，Zhang J ，et al Largescale utilizaical function of hyacinth and its utilization J

43、iangsu Journal tion of water hyacinth for nutrient removal in Lake Dianchi of Agricultural Sciences， 2011 ， 27 （ 2 ） ： 426429 （ in Chinese） 2 Amanda M N ，William J M Tropical treatment wetlands dominated by freefloating macrophytes for water quality improvement in Costa ica Ecological Engineering， 2

44、006 ， 28 （ 3 ） ： 246257 3 張迎穎，張志勇，王亞雷，等 滇池不同水域鳳眼蓮生 長特性及氮磷富集能力 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2011 ， 27 （ 6 ） ： 7377 Zhang YingYing，Zhang ZhiYong，Wang YaLei，et al esearch on the growth characteristics and accumulation abiliferent water area of Dianchi Lake Journal of Ecology and ural Environment， 2011 ， 27 （ 6 ） ： 7377 （

45、 in Chinese） 4 張憲中，孫梅，張維娜，等 2 種水葫蘆 微生物系統(tǒng)水 質(zhì)凈化 效 果 的 比 較 安 徽 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)，2011 ，39 （ 8 ） ： 46454648 Sun Mei， Zhang Weina， et al CompariZhang Xianzhong， son of water purification effect of two kinds of water hyacinthon microbial system Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2011 ， 39 （ 8 ） ： 46454648 5 余先

46、旭，孫佩石，朱寶平，等 鎖磷劑對滇池水體的除 2006 ， 12 （ 1 ） ： 69 磷試驗(yàn)研究 貴州環(huán)?？萍迹?in China： The effects on the water quality， macrozoobenthos and zooplankton Chemosphere，2012 ，89 （ 10 ） ： 12551261 10 王智， 張志勇， 韓亞平， 等 滇池湖灣大水域種養(yǎng)水葫 蘆對水質(zhì)的影響分析 環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2012 ，6 （ 11 ） ： 38273832 Wang Zhi，Zhang Zhiyong，Han Yaping，et al Effects of la

47、rgearea planting water hyacinth （ Eichhornia crassipes ） on water quality in the bay of Lake Dianchi Chinese Journal of Environmental Engineering，2012 ，6 （ 11 ） ： 38273832 （ in Chinese） Oxygen in Streams： Information Kit Townsville： CC Sugar Technical Publication （ CC for Sustainable Sugar Productio

48、n） ， 2000 12 Meerhoff M ，Mazzeo N ，Moss B ，et al The structuring role of freefloating versus submerged plants in a subtropical shallow lake. Aquatic Ecology，2003 ，37 （ 4 ） ： 377391 13 Gao Y ，Yi N ，Zhang Z ，et al Fate of 15NO3 and 15NH4+ in the treatment of eutrophic water using the floating macrophy

49、te，Eichhonia crassipes Journal of Environmental Quality， 2012 ， 41 （ 2 ） ： 16531660 ty to N and P of water hyacinth（ Eichhornia crassipes） in dif- 11 Hunt J ，Christiansen I H Understanding Dissolved 第 11 期 張迎穎等： 不同 pH 下水葫蘆與紫根水葫蘆生長特性與凈化效能對比研究 4325 14 Yi Q ，Kim Y ，Tateda M Evaluation of nitrogen reduc

50、- 20 蔡雷鳴 福建閩江水口庫區(qū)飄浮植物覆蓋對水體環(huán)境 tion in water hyacinth ponds integrated with waste stabilization ponds Desalination， 2009 ， 249 （ 2 ） ： 528534 15 高巖，易能，張志勇，等 水葫蘆對富營養(yǎng)水體硝化 、 反硝化脫氮釋放 N2 O 的影響 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012 ， 32 （ 2 ） ： 349359 Gao Yan，Yi Neng，Zhang Zhiyong，et al. Effect of water hyacinth on N2 O emission thr

51、ough nitrification and denitrification reactions in eutrophic water Acta Scientiae Cir2012 ， 32 （ 2 ） ： 349359 （ in Chinese） cumstantiae， 16 王桂榮，張春興 某些環(huán)境條件對鳳眼蓮生物生產(chǎn)力 1996 ， 15 （ 4 ） ： 3336 的影響 生態(tài)學(xué)雜志， Wang Guirong， Zhang Chunxing A primary study of bioeffects of some environment conditions on Eichhorn

52、ia crassipes Chinese Journal of Ecology， 1996 ， 15 （ 4 ） ： 3336 （ in Chinese） 17 Giraldo E ，Garzon A The potential for water hyacinth to improve the quality of Bogota iver water in the Muna bilization ponds Water Science and Technology，2002 ， 45 （ 1 ） ： 103110 18 楊紅玉 水葫蘆生長的環(huán)境影響因素 、 機(jī)理及規(guī)律研 2006 究 福州： 福建師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 ， Yang Hongyu The study on the environmental factors， mechanism and rules