3种陆生浮床植物在富营养化景观水体中的生长研究

焦云红，邢浩春，王 磊，付 伟，徐 晖，栗 萍

(1.邯郸学院生命科学与工程学院，河北邯郸 056005；2.河北省邯郸市环境保护局，河北邯郸 056000)



3种陆生浮床植物在富营养化景观水体中的生长研究

焦云红1，邢浩春1，王 磊1，付 伟1，徐 晖2，栗 萍2

(1.邯郸学院生命科学与工程学院，河北邯郸 056005；2.河北省邯郸市环境保护局，河北邯郸 056000)

摘要[目的]研究降糖草、草莓、吊兰3种植物在富营养化景观水体中的生长状况，为利用浮床技术种植陆生植物处理污水奠定良好基础。[方法]采用室内试验进行植物对供试水样中氮、磷的去除率测定，选用根长、株高、鲜重、常见病害、虫害5个指标对其在室外水体中的自然生长趋势进行同步记录，整理分析后进行综合评价。[结果]3种植物对氮、磷的吸收与室外水体中自然生长适应性表现出高度的正相关，氮、磷的去除效果上表现为降糖草>草莓>吊兰，自然生长适应性综合评价表现为降糖草>草莓>吊兰；浮床植物的病虫害发生率较低，这与生态环境的变迁致使病菌及虫害失去了原有滋生环境、水体的生态隔离切断了病虫害的传播途径有关。[结论]可以对降糖草作为浮床植物继续深化研究，并对陆地植物进行广泛筛选，为绿色生态农业发展及水体生态修复提供新思路。

关键词浮床植物；景观水体；总氮；总磷；生长指标

随着城市建设的发展和现代生活水平的提高，我国建设了大量城市景观水体以改善城市环境，这些水体多为静止、封闭的人工水体，堤岸大都已经硬化，导致植物生长失去了依附的土壤，水体流动性小且自净能力差，污染大多十分严重，处于富营养化状态，严重影响了周边的自然环境和人文环境的协调性，丧失了水体的观赏价值[1-2]。从20世纪80年代我国就开始了有关利用植物浮床进行水体净化方面的研究，主要集中在试验条件下植物对氮、磷的吸收原理及净化效果的评价上等方面，研究手段和技术已经基本成熟[3-4]。对浮床植物的筛选也逐渐从水生植物、近水生植物扩大到陆生植物[5]。目前，已有的研究多侧重于浮床植物对污染物的去除效果[6]，而有关浮床植物的生长特性及吸收能力的研究鲜有报道，鉴于此，笔者采用室内试验检测与室外水体种植观测相结合的方法，对降糖草(Hypoglycemicgrass)、草莓(Fragariaananassa)、吊兰(Chlorophytumcomosum)3种植物在富营养化景观水体中的生长状况进行比较和分析，以期为利用浮床技术种植陆生植物处理污水奠定良好基础。

1材料与方法

1.1试验材料供试水样选择城市某人工景观水体，对供试水样进行初测，其中总氮含量为4.3 mg/L，超过国家地表水环境Ⅴ类标准的2.1倍；总磷含量为7.6 mg/L，超过国家地表水环境Ⅴ类标准19.0倍；水样均属劣Ⅴ类水。供试植物为降糖草、草莓、吊兰，均为市购。

1.2试验方法采用室内试验检测与室外景观水体种植观测相结合，试验时间为28 d，期间不施用任何农药和化肥，尽量减少人为干扰。将长势良好、整齐的降糖草、草莓、吊兰3种植株的根部土壤洗净放入供试水样中。为避免风、雨、温度等自然因素对植物吸收氮、磷结果的干扰，3种植物对供试水样氮、磷的去除率主要以室内同步试验为主，每隔7 d取1次水样。采用碱性过硫酸钾分光光度国标法测定总氮含量，采用过硫酸钾消解-钼酸铵分光光度国标法测定总磷含量，计算平均值，最终得出在室内环境中3种植物对氮、磷的去除率，并对植物的净化能力进行评价[7-8]。将另一部分同等长势的3种植物利用浮床技术种植在选定的室外景观水体中，为方便室外观测与统计，选用根长、株高、鲜重、常见病害、虫害5个指标，每隔7 d进行观察并记录、分析；重点对其在开放的自然环境水体中的生长趋势进行总体评价。

2结果与分析

2.13种植物对富营养化景观水体中总氮、总磷的去除率由表1可以看出，试验结束时经降糖草、草莓、吊兰3种植物处理后水体的总氮含量分别降低为0.4、0.7、2.5 mg/L，3种植物对总氮的去除率分别为90.7%、83.7%、41.9%，总磷含量分别降低为0.2、0.6、4.2 mg/L，对总磷去除率分别为97.4%、92.1%、44.7%。其中降糖草的吸收效果最好，草莓次之，吊兰最差。供试水样经过水培降糖草处理后总磷指标可从地表水环境标准劣Ⅴ类降低至Ⅲ类，总氮指标可降至地表水环境标准Ⅱ类；经草莓处理后总氮指标达到地表水环境标准Ⅲ类，总磷也大幅度降低。降糖草和草莓净化效果最明显，而吊兰对氮、磷的去除率均在50%以下，净化效果并不理想，这可能与试验中选用的吊兰品种适应性差有关。

表1　3种植物对景观水体中总氮、总磷的去除率

注：供试水样的初始总氮、总磷含量分别为4.3、7.6 mg/L。

Note：TN，TP content in tested water sample was 4.3，7.6 mg/L.

2.23种植物在室外景观水体中的生长观测

2.2.1生长指标。从根长、株高、鲜重3个生长指标上分析，降糖草的长势最好，其根长、鲜重、株高均呈快速增长，综合增长率为52.5%(表2)；观测记录显示，降糖草在初期便长出了白色细长水生根，整个试验期内其不断抽出绿色新叶，营养生长始终旺盛，未出现枯叶或病死现象，植株长势健康，植株色泽鲜绿，观赏品相好，对水生环境适应性较强(图1a)。草莓的综合增长率为35.7%(表2)；观测记录显示，草莓鲜重增长较快，主要是在试验中后期草莓由营养生长转入繁殖生长结出成熟的果实所致(图1b)，说明草莓在适应水生生活后能够开花结果并顺利完成整个生活周期。但草莓完成生活史后，逐渐变黄干枯死亡，观赏品相较差，如果不及时清理，容易造成对水质的二次污染。吊兰气生根生根能力较强，能够较好地适应水生生活，但试验中选用的品种具有大量的土生肉质根，因而其生长不尽如人意，总体呈现负增长，综合生长率为-2.9%(表2)；观测记录显示，试验过程中吊兰发生大面积的根腐病，后期根部全部腐烂(图1c)，叶片枯黄死亡，生长停滞，导致水体发黑、发臭，水质的二次污染十分严重，这也是造成试验中吊兰对氮、磷的去除效果不理想的主要原因。出现这样的结果可能与吊兰的土生肉质根对水环境的适应性较差或是对土生根清洗过程中处理不当造成损伤引起细菌感染有关。

2.2.2病虫害。与陆地种植病虫害发生率相比，浮床植物的病虫害发生率较低，在试验期内对室外种植的浮床植物进行抽检，并未发生同期陆地环境中抽检出的常见虫害(如红蜘蛛、蚜虫、蛴螬、地老虎、盲椿、根腐线虫、芽线虫、介壳虫、粉虱、菜青虫等)；在病害方面，除了吊兰肉质根发生大范围的根腐病外，未发现其他在陆地环境中常见的病害症状(如青枯病、炭疽病、细菌性叶斑病等)。这主要是因为利用浮床技术将陆生植物种植在水面上，使植物远离了原先的陆生环境，生态环境的变迁致使病菌及虫害失去了原有滋生环境，远离陆地的生态隔离切断了病菌及虫害传播的途径，从而减少了病虫害的发生。

2.3室内、外试验的相关性综合分析3种植物对氮、磷的吸收与室外生长适应性表现出高度的正相关，氮、磷的吸收效果表现为降糖草>草莓>吊兰，生长适应性的观测综合评价表现为降糖草>草莓>吊兰。植物适应性强，生长良好，对氮、磷的吸收率自然就高，因此对水体中氮、磷的去除率也就高。这也说明陆生植物只要能适应水生环境且正常健康生长，均能有效吸收水中的氮、磷，因此，可尝试对陆地植物进行广泛地水培筛选，充分利用浮床技术修复水体。

表2　3种植物在景观水体中综合观测结果

注：a.降糖草；b.草莓；c.吊兰。Note：a.Hypoglycemic grass；b.Fragaria ananassa；c.Chlorophytum comosum. 图1　3种植物在室外景观水休中的生长表现Fig.1　The growth of three plants in outdoor landscape water

3结论

(1)从3种植物的氮、磷吸收，生长走势，景观效果及管理等多因素综合考虑，建议可以降糖草作为浮床植物继续深化研究。

(2)与陆地种植病虫害发生率相比，浮床植物的病虫害发生率较低，这与生态环境的变迁致使病菌及虫害失去了原有滋生环境、水体的生态隔离切断了病菌及虫害的传播途径有关。

(3)陆生植物只要能适应水生环境且正常健康生长，均能有效吸收水中的氮、磷，并且利用浮床种植植物可减少病虫害的发生，从而避免农药使用对植物及水环境的污染，因此建议对陆地植物进行广泛筛选，在治理操作层面上进行更多有益的尝试，为绿色生态农业发展及水体生态修复提供新思路[9]。

参考文献

[1] 周真明，叶青，沈春花，等.3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果研究[J].环境工程学报，2010，4(1)：91-95.

[2] 周晓红，王国祥，冯冰冰，等.3种景观植物对城市河道污染水体的净化效果[J].环境科学研究，2009，22(12)：108-113.

[3] 许桂芳，张朝阳，向佐湘.植物浮床在净化城市景观水体中的应用[J].林业调查规划，2009，34(6)：123-126.

[4] 刘士哲，林东教，唐淑军，等.利用漂浮植物修复系统栽培风车草、彩叶草和茉莉净化富营养化污水的研究[J].应用生态学报，2004，15(7)：1261-1265.

[5] 单保庆，刘红磊.生物/生态技术协同修复城市景观水体的现场试验研究[J].环境工程学报，2008，2(5)：702-706.

[6] 林启存,冯晓宇,黄卫,等.水蕹菜浮床在富营养化水体中的应用研究进展[J].安徽农业科学,2014(29):10111-10113.

[7] 井艳文，胡秀琳，许志兰，等.利用生物浮床技术进行水体修复研究与示范[J].水利科学研究，2003(6)：18-19.

[8] 罗固源，郑剑锋，许晓毅，等.4种浮床栽培植物生长特性及吸收氮磷能力的比较[J].环境科学学报，2009，29(2)：285-290.

[9] 任照阳，邓春光.生态浮床技术应用研究进展[J].农业环境科学学报，2007，26(S1)：261-263.

基金项目河北省教育厅计划项目(Z2014156)；河北省邯郸市科技计划项目(1323109083-2，1423109105)。

作者简介焦云红(1968-)，女，河北邢台人，副教授，硕士，从事野生资源植物开发与利用研究。

收稿日期2016-04-13

中图分类号S 181

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)13-102-03

Study on Growth of Three Kinds of Terrestrial Floating Bed Plants in Eutrophic Landscape Water

JIAO Yun-hong, XING Hao-chun, WANG Lei et al

(College of Life Science and Engineering, Handan University, Handan, Hebei 056005)

Abstract[Objective] The aim was to study the growth status of Hypoglycemic grass, Fragaria ananassa,Chlorophytum comosum in eutrophic landscape water, to lay a good foundation for the treatment of sewage by floating bed technology. [Method] The removal efficiency of total nitrogen and phosphorus were detected in indoor experiment. The natural growth trend were recorded synchronously using the index of root length, plant height, fresh weight, common diseases and insect pests, and the data were analyzed and evaluated comprehensively. [Result] The results showed that the sequence of removal rate of nitrogen and phosphorus which have high relativity with the three plants’ adaptability was Hypoglycemic grass,Fragaria ananassa and Chlorophytum comosum in turn digressively, and the same on comprehensive evaluation of natural growth adaptability. Meanwhile the floating plants exhibited the decline of disease and insect pests, and this may be due to the transition of ecological environment which makes disease and insect pests lost their growth condition and ecological isolation of water which cut down the transmission route of that. [Conclusion] This research can use Hypoglycemic grass as floating plant for further study and more land plants can be isolated. The results can provide new ideas about developing green eco-agriculture and ecological restoration of water environment.

Key wordsFloating bed plant; Landscape water; TP; TN; Growth index