不同pH下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能对比研究_张迎

1、第7卷第11期环境工程学报Vol7,No112013年11月Chinese Journal of Environmental EngineeringNov 2013不同pH 下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能对比研究张迎颖1严少华1李小铭2王岩1闻学政1王亚雷1刘海琴1张志勇1*(1.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,南京210014;2.昆明市环境监测中心,昆明650228摘要为了探讨不同pH 条件下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能的差异,以滇池草海原水为实验用水,利用HCl 和NaOH 稀溶液调节水体pH ,设置3个pH 处理,分别是8.00、9.50和11.00,开展了为期3

2、0d (重复3个周期的静态模拟实验,结果表明,在实验条件下,pH 过高会对水葫芦和紫根水葫芦的生长发育产生抑制作用,紫根水葫芦受到的抑制效果更为明显;水葫芦和紫根水葫芦的生长也会使水体pH 降低至接近中性,水葫芦调节水体pH 的能力更强;pH 为8.00、9.50时,水葫芦和紫根水葫芦对水体氮磷污染物具有净化作用,水葫芦的净化能力更强;pH 为11.00时,水葫芦和紫根水葫芦处理的水体氮磷浓度均表现起伏,表示在高碱度条件下,两者的净化能力减弱。关键词pH 水葫芦紫根水葫芦生长特性净化效能中图分类号X703文献标识码A文章编号1673-9108(201311-4317-09Comparison

3、research on growth characteristics and purificationefficiency of water 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 Agricultu

4、ral esource and Environmental Sciences ,Jiangsu Academy of Agricultural 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 hyacint

5、h with purple root under the conditions of different pH ,a 30-day static 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 s

6、howed that the growth and development of water hyacinth were inhibited 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 adjus

7、ting pHAt pH 8.00and pH 9.50,the two plants could purify the pollution 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

8、plants was limited at too high pH valueKey words pH ;water hyacinth ;water hyacinth with purple root ;growth characteristics ;purification effi-ciency基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(41201533;国家“水体污染控制与治理”科技重大专项(2012ZX07102-004-002-003;江苏省农业科技自主创新资金项目(CX (125054收稿日期:20130408;修订日期:20130604作者简介:张迎颖(1980 ,女,副研究员,

9、主要从事富营养化湖泊水生植物生态修复方面的研究。E-mail :fly8006 *通讯联系人,E-mail :jaaszyzhang126com水葫芦,学名“凤眼莲(Eichhornia crassipes ”,雨久花科水葫芦属,为多年生漂浮性草本植物,原产于南美洲亚马逊流域。1901年作为观赏植物被引入我国后快速扩繁长势旺盛,作为猪禽饲料。20世纪80年代,水葫芦被应用于富营养化水体的治理。近年来研究显示,水葫芦是富集水体氮磷及净化水环境工程学报第7卷质效果最好的水生植物之一1-3。2010年,以江苏省农业科学院为技术支撑,“水葫芦富集氮磷与资源化利用研究与示范”项目实施,在滇池外海白山湾水

10、域控制性种养水葫芦0.68km2;2011年,滇池“十二五”规划项目“滇池水葫芦治理污染试验性工程”实施,在滇池草海与外海共控养水葫芦9.26 km2,通过水葫芦机械化采收以达到削减滇池内源污染,改善滇池水质的目的,并将水葫芦堆制成有机肥,从而实现氮磷污染物的资源化利用。2010年,课题组在滇池草海与外海选择了若干水域控养水葫芦,开展了大水域水葫芦生长特性与氮磷富集能力的实验研究。结果显示,外草海实验点水体pH范围为7.22 8.06,水葫芦长势良好,茎杆粗长,叶片宽大呈深绿色,生长速度快,氮磷吸收量高。实验初期,老干鱼塘实验点水体pH范围为10.02 10.55,水葫芦生长缓慢,茎杆矮小,叶

11、片瘦小呈黄绿色,进入雨季后,pH稳定在9.07 9.83,水葫芦株高增加,叶片逐渐变绿,生长速度加快,氮磷吸收量增加3。以上研究表明,水葫芦的生长特性及氮磷富集能力很大程度上受水体pH的影响。近年来,云南省生态农业研究所利用诱导剂培育了紫根水葫芦,其特点是根系以紫色为主白色为辅,柄叶矮小,约为10cm,根系极为发达,长达70 cm以上,干重根冠比达(3 41,属于巨柄小叶型水葫芦;有研究显示紫根水葫芦对富营养化水体中氮磷污染物具有较好的吸收富集作用4。云南省生态农业研究所认为,紫根水葫芦属于研发的新品种,但笔者认为,它与自然生长的水葫芦属于同一品种,仅是在诱导剂作用下生理性状发生了变异,且在中

12、国植物志电子查询系统中未见列出紫根水葫芦,后续文中标题均以水葫芦统称。本实验根据滇池水质特点(水体偏碱性,主要污染物为氮磷,设置不同的pH处理,利用水葫芦与紫根水葫芦作为研究对象,在滇池草海湖畔西园隧道管理处开展静态模拟实验,目的在于明确不同pH条件下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能的差异,从而为水生植物生态修复技术广泛应用于富营养化湖泊治理提供依据与参考。1实验部分1.1实验材料与地点实验植物为水葫芦和紫根水葫芦,其中水葫芦取自滇池草海水葫芦控制性种养围栏内,紫根水葫芦来自云南省生态农业研究所。实验装置为上口直径46cm,下底直径34cm,高53cm的蓝色PVC圆桶。实验原水取自滇池草海

13、西园隧道出水口。利用HCl稀溶液和NaOH稀溶液调节原水的pH。实验地点选在滇池草海西园隧道管理处的庭院内,设有透光板遮雨棚,避免雨水对实验的影响。1.2实验方法实验开始前,选取生长健壮大小基本一致的水葫芦与紫根水葫芦幼苗,用清水洗净根系,在滇池草海原水中进行适应性培养。由于滇池不同于一般中性湖泊,其水体明显呈碱性,其中草海pH在7.22 9.26之间3,外海pH在9.09 10.63之间5,因此本实验利用少量HCl和NaOH稀溶液迅速调节水体pH,模拟滇池水体的pH条件。实验时,用水泵抽取60L滇池草海原水于实验装置内,pH设为3个梯度,分别是8.00、9.50和11.00。实验开始时,分别

14、选取水葫芦和紫根水葫芦幼苗约0.600kg,种养在不同pH的水体内,每种处理设置3个平行,每种pH设置3个空白,共27个处理。实验期间每隔5天测定水体pH、溶解氧(DO,并采集水样测定水体总氮(TN、总磷(TP,之后利用蒸馏水补足蒸发蒸腾及采样消耗的少量实验用水,并将水体pH调至初始值。实验开始与结束时,测定水葫芦和紫根水葫芦的株高、根长、叶绿素含量和生物量,并采集植株样3份称取鲜重,杀青烘干后称量干重,粉碎制样以测定干物质及氮磷含量。实验从2011年7月10日持续到10月29日,共设3个周期,每个周期设为1个月。1.3测试方法溶解氧(DO,采用JPB-607型便携式溶解氧仪测定;pH,采用P

15、HB-10型笔式pH计测定;水体总氮(TN、总磷(TP,将水样消煮后,采用AutoAna-lyzer3Applications流动分析仪测定,植株干物质全氮,采用混合催化剂硫酸消化凯式滴定法测定;植株干物质全磷,采用硫酸高氯酸消煮钼锑抗比色法测定;植株叶绿素含量(Spad值采用SPAD-502Plus 叶绿素仪测定,植株生物量将其从水中捞起放在筛网上,直至无滴水时称重而得。1.4数据处理实验数据取3个周期的平均值,由均值标准差表示,统计处理采用Excel2003和SPSS13.0。各污染物去除率的计算公式为:去除率(%=(C08134第11期张迎颖等:不同pH下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化

16、效能对比研究V 0C1V1(CV100%,式中:C(mg/L为污水初始浓度;V0(L为初始体积;C1(mg/L为实验结束污水浓度;V1(L为实验结束时体积。植株氮磷含量的计算公式为:A=Q1000,式中, A为植株氮磷含量(mg,Q为植株生物量(kg,(为植株鲜重中氮或磷含量比值(即干物质含量与植株干物质全氮或全磷的乘积。2实验结果与分析2.1实验用水水质状况2011年滇池草海水域控制性种养水葫芦约5.56km2,入湖河道排水进入草海,经过规模化水葫芦种养区后,大量的污染物被水生植物吸收富集截留,沿着湖流方向自北向南氮磷污染物浓度逐渐降低,西园隧道作为草海出水口,该点相对于整个草海水体而言水质

17、较好,TN和TP相对较低6,接近地表水环境质量标准V类标准。本实验用水取自草海西园隧道出水口处,实验水体的初始水质如表1所示,各处理之间无差异。表1不同处理水体的初始水质Table1Initial water quality of different treatments序号pH DO(mg/LTN(mg/LTP(mg/L18.007.50.5a 2.600.01a0.2000.005a29.507.40.1a 2.730.07a0.2090.011a311.00 6.61.6a 2.340.07a0.2080.009a 2.2pH对水葫芦生长特性的影响在3种pH条件下,水葫芦的株高略有降低,

18、根系长度明显增加,分析是由于植物生长环境的改变,植株新陈代谢,老叶枯死,新叶长出,使得整体株高略有降低,而随着水体氮、磷浓度的降低,植物根系增长试图吸收更多的营养物质3,7。水葫芦的根冠比有所升高,其中pH=9.50时,增加值达到0.26,推测水体中氮磷含量降低,限制了水葫芦茎叶生长,使得根系变长,根冠比升高;而紫根水葫芦的根冠比有所降低,其中pH=8.00时,降低值达到0.27,紫根水葫芦植株根系原本异常发达,根系部位远重于茎叶部位,而实验期间未施用诱导剂,根系生长缓慢,甚至发生退化,使得根冠比降低。水葫芦与紫根水葫芦的生物量和分蘖数均有不同程度的增加,其中pH=8.00时,两者的生物量增加

19、值最大,分别达到0.694kg和0.369kg,pH=11.00时,两者的生物量增加量最小,仅为0.234kg和0.080 kg;pH为8.00和9.50时,两者的分蘖数增加值均较高,pH=11.00时,两者的分蘖数增加值最低。水葫芦和紫根水葫芦的Spad值均略有降低,主要是实验装置内氮、磷等污染物随着实验进行逐渐降低,不似外界大水域环境氮磷浓度基本维持恒定,使得植株新长出的叶片颜色较浅,叶绿素含量较低。表2不同pH值条件下水葫芦和紫根水葫芦的生长特性Table2Growth characteristics of water hyacinth and water hyacinth withpu

20、rple root under condition of different pH水葫芦紫根水葫芦pH=8.00pH=9.50pH=11.00pH=8.00pH=9.50pH=11.00株高(cm初值29.82.2b29.95.1b29.73.4b35.42.0a33.91.4ab34.92.7ab 终值28.12.2bc26.80.9c20.12.6d30.64.5a29.43.2ab22.03.7d根长(cm初值28.82.3b28.22.3b27.00.5b66.74.7a71.43.4a71.14.4a 终值37.41.5b38.22.6b28.61.5b68.80.3a72.93.4

21、a70.94.9a根冠比(鲜重初值0.600.08a0.600.08a0.600.08a 1.240.06a 1.240.06a 1.240.06a 终值0.780.03a0.860.04a0.650.03a0.970.04a 1.100.06a 1.210.06a生物量(kg初值0.5660.063a0.5660.065a0.5770.068a0.5780.027a0.6070.037a0.6110.010a 终值 1.2600.040a 1.2390.052a0.8110.053c0.9470.016b0.9080.023bc0.6910.013d分蘖数增加值112a113a72c101a

22、b81bc51cSpad 初值48.23.9a48.23.9a48.23.9a40.22.1a40.22.1a40.22.1a 终值38.32.8a37.02.0a33.23.7a40.52.9a38.42.5a33.12.2a注:采用SPSS的“One-Way ANOVA”进行单因素方差分析,选用Duncan法进行多重比较,同一行中不同字母表示显著性差异(P0.059134环境工程学报第7卷2.3水葫芦生长对水体pH 的影响采用SPSS 的“Univariate ”进行单因变量多因素方差分析,对比空白、水葫芦和紫根水葫芦各处理出水水体pH 的差异,选用Duncan 法进行多重比较,不同字母表

23、示显著性差异(P 0.05,具体见图1,图2 图4亦采用同样的分析方法和标注方式。 图1不同处理水体出水pH 变化(IV 初始,CK 空白,P紫根水葫芦,WH 水葫芦Fig.1Variation of water pH value in different treatments如图1所示,水葫芦和紫根水葫芦均具有调节水体pH 的能力。在pH =8.00的情况下,空白处理水体pH 逐渐升高,达到8.67 8.88,而水葫芦和紫根水葫芦处理水体pH 逐渐降低,维持在7.55 7.86,其中水葫芦对水体pH 降低效果更甚。当pH=9.50时,空白处理水体pH 基本保持在9.29 9.49,水葫芦和紫

24、根水葫芦处理水体pH 均明显降低,水葫芦处理降低至7.77 7.89,紫根水葫芦处理降低至7.99 8.15。表明水葫芦能有效降低水体pH ,使之逐渐接近中性,有助于浮游动物、底栖动物的繁殖与生长8-10,而紫根水葫芦也有类似的效果,只是调节能力相对较弱。在pH =11.00的情况下,空白、水葫芦、紫根水葫芦处理水体pH 均有一定的降低,在实验初期的5 10d 内,降低效果明显,水葫芦处理最低达到9.51,但是在15d 之后,降低效果减弱,这可能与后期水葫芦、紫根水葫芦在强碱性条件下生长缓慢,叶片枯萎、根系脱落、活性减弱有关。2.4不同pH 条件下水体DO 的变化如图2所示,在3种pH 条件下

25、,空白处理的水体DO 明显较高,维持在5.2 7.5mg /L ,水葫芦和紫根水葫芦处理的水体DO 较低,水葫芦处理维持图2不同处理水体DO 变化Fig.2Variation of water DO in different treatments0234第11期张迎颖等:不同pH 下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能对比研究在2.4 4.3mg /L ,紫根水葫芦处理维持在2.8 3.7mg /L ,主要原因是水葫芦和紫根水葫芦的生长基本占据了实验装置的全部水面,影响了大气复氧,也影响了水体初级生产者光合作用放氧11,12。也有研究指出,大水面种养水葫芦的覆盖度不超过水面面积的50%,对水体

26、复氧和水生动物的生长无明显不利影响8-10。2.5pH 对水葫芦净化效能的影响如图3所示,在pH =8.00的情况下,空白、水葫芦、紫根水葫芦3种处理的水体TN 浓度均呈降低趋势,空白处理的TN 去除率约为35.6%,水葫芦处理的TN 去除率约为72.1%,紫根水葫芦处理的TN 去除率约为62.8%。在pH =9.50的情况下,空白、水葫芦、紫根水葫芦3种处理的水体TN 浓度也呈下降趋势,但去除率略低于pH =8.00,空白处理的TN 去除率为32.7%,水葫芦处理的TN 去除率约为67.4%,紫根水葫芦处理的TN 去除率约 为图3不同处理水体TN 的变化Fig.3Variation of T

27、N in water of different treatments57.0%。可见,水葫芦对水体TN 的净化效果较好,分析原因在于两方面:一是水葫芦生物量增加较多,吸收了水体氮素合成自身的营养物质,二是水葫芦根系发达,有利于微生物附着,发生硝化反硝化反应有助于水体脱氮13-15;而紫根水葫芦主要是根系微生物降解作用,植株本身对氮素的吸收同化能力相对较弱。在pH =11.00的情况下,空白、水葫芦、紫根水葫芦3种处理的水体TN 浓度呈现不同程度的起伏,分析原因是水体碱性过大,水葫芦和紫根水葫芦的根系均发生了脱落,腐烂后氮素释放回到水体,使得水体TN 浓度起伏不定。如图4所示,由于实验原水中TP

28、 浓度较低,实验过程中根系吸附的磷素也会重新回到水体造成TP 浓度不断起伏。在pH =8.00的情况下,空白、水葫芦、紫根水葫芦3种处理的水体TP 浓度虽然有所起伏,但总体呈下降趋势,空白处理的TP 去除率为21.0%,水葫芦处理的TP 去除率约为58.9%,紫根水葫芦处理的TP 去除率约为52.1%。在pH =9.50图4不同处理水体TP 的变化Fig.4Variation of TP in water of different treatments12344322 环 境 工 程 学 报 第7卷 的情况下， 空白、 水葫芦、 紫根水葫芦 3 种处理的水 TP 浓度出现 体 TP 浓度有较大

29、起伏， 在第 15 天时， 分析水体 pH 较高， 影响了植物对水体 TP 的 高值， 净化效果， 但总体还是呈下降趋势， 空白处理的 TP 而紫根水葫芦 落物中的氮磷元素释放回到水体中， 受到的影响更甚， 这与水质监测数据的结果一致， 水 TP 浓度起伏不定， 甚至出现高出初始浓度的 体 TN、 情况。 去除 率 为 15. 1% ， 水 葫 芦 处 理 的 TP 去 除 率 约 为 实验原水中氮磷浓度原本较低， 虽然植物吸收 53. 5% ， 紫根水葫芦处理的 TP 去除率约为 51. 0% 。 的氮磷量是微量的， 但对于整个实验水体氮磷的总 由此可见， 水葫芦和紫根水葫芦对水体 TP 均

30、有较 消减量来说还是比较高 的 。 以 pH = 8. 00 的 水 葫 好的净化效果， 其中水葫芦的净化能力略强。 水体 磷素的去除主要依靠植物吸收、 根系吸附、 微生物作 芦处理为例 ， 水体 TN 浓度降低了 1. 87 mg / L， 乘以 体积 60 L， 则水中氮素总量削减了 112. 2 mg ， 而水 用及颗粒物沉降。 在 pH = 11. 00 的情况下， 空白、 葫芦植株氮含量增加了 87. 0 mg ， 即水葫芦吸收作 、 3 TP TN 77. 5% （ 水葫芦 紫根水葫芦 种处理的水体 浓度呈现较 用占水体 削减量的 见表 3 ） ； 而氮素的 大起伏， 分析原因主要

31、是水体碱性对植物生长造成 其他削减途径有硝化反硝化作用 、 根系吸附滞留 、 了较大的影响， 使得根系脱落物增加， 磷素释放回到 水体。 2. 6 pH 对水葫芦氮磷吸收能力的影响 P 相乘 以水葫芦生物量（ 见表 2 ） 与鲜重 N、 可知水葫芦植株体中氮磷含量（ 见表 3 ） 。 由于实验 TP 浓度较低， 原水中 TN、 实验过程中虽然水葫芦生 P 却降低了， 物量增加较多， 鲜重 N、 但在 pH 为 15 颗粒物沉降等 ， 高岩等 的研究结果显示 ， 硝化反 硝化过程释放 N 2 O 而脱除氮素的量占整个水体 N 削减量的 13. 57% 。 实验水体 TP 浓度偏低 ， 植物 吸收

32、的磷量也较少 ， 以 pH = 9. 50 的紫根水葫芦处 理为例 ， 水体 TP 浓度降低了 0. 103 mg / L， 乘以体 积 60 L， 则水中磷素总量削减了 6. 18 mg ， 而紫根 水葫芦植株磷含量仅增加了 1. 00 mg ， 即紫根水葫 8. 00 、 9. 50 时， 水葫芦植株体中氮磷含量仍有增加， 芦吸收 作 用 仅 占 水 体 TP 削 减 量 的 16. 2% （ 见 表 即水葫芦和紫根水葫芦均从水中吸收了一定量的氮 3 ） ， 表明紫根水葫芦在 pH = 9. 50 时对水体磷素的 磷， 水葫芦的氮磷吸收量相对更多。 在 pH 为 11. 00 吸收能力较

33、弱 ， 推测其余的磷主要是依靠根系吸 时， 水葫芦和紫根水葫芦植株体中氮磷含量均降低 ， 附滞留 、 根际微生物矿化吸收 、 颗粒物沉降等过程 即高 pH 对两者的生长造成负面影响， 使得根系脱 去除的 。 表3 Table 3 不同 pH 条件下水葫芦和紫根水葫芦的氮磷含量 N and P content in water hyacinth and water hyacinth with purple roots under different pH 水葫芦 pH = 8. 00 pH = 9. 50 ab 紫根水葫芦 pH = 11. 00 a pH = 8. 00 2. 09 0. 16

34、 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 鲜重 N（ ） 初值 终值 初值 终值 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 1 896 54. 2 0. 261 0.

35、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） 水葫芦吸收作用对于水体 TN 去除效果的贡献（ % ） 鲜重 P

36、（ ） 初值 终值 初值 终值 P 含量（ mg） 水葫芦吸收作用对于水体 TP 去除效果的贡献（ % ） “OneWay ANOVA” 注： 采用 SPSS 的 进行单因素方差分析， 选用 Duncan 法进行多重比较， 同一行中不同字母表示显著性差异（ P 0. 05 ） 第 11 期 张迎颖等： 不同 pH 下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能对比研究 4323 3 讨 论 时， 水葫芦对湖泊水体复氧和浮游动物的生长无明 显不利影响， 且水葫芦的根系发达， 可为底栖动物提 提高水生生物多样性， 有效改善水体底 供栖息场所， 810 。 栖生态环境 2011 年滇池草海水域种养了约 5.

37、 56 km2 水葫 芦， 草海水体沿着湖流方向自北向南 ， 经过规模化水 TP 浓度明 葫芦种养区后， 水质明显改善， 水体 TN、 显降低， 西园隧道出水口处水质接近地表水环境质 量标准 V 类水。 实验用水取自草海西园隧道出水 口处， 且实验装置内水量有限， 不似湖泊水体氮磷污 染物源源不断的供给， 因此本实验主要考察的是低 氮磷浓度下不同 pH 对水葫芦和紫根水葫芦净化效 本实验中水葫芦与紫根水葫芦均表现出类似的 生长特性， 随着 pH 的升高， 植株高度与叶片叶绿素 含量依次降低， 生物量和分蘖数依次减少， 表明实验 水体的高碱度对水葫芦与紫根水葫芦的生长发育产 生了抑制作用， 而紫

38、根水葫芦受到抑制的影响更为 明显。王桂荣等 的研究也证实盐碱对水葫芦生 水葫芦植株高 长产生负面影响： 随 着 pH 的 增 大， 、 ， 度 叶片宽度和生物量明显减少 这主要是因为 pH 16 会对水葫芦的蒸腾速度产生影响 ， 即碱度增大， 水葫 芦的生理活性受到明显抑制， 植株生理代谢强度减 9. 50 时， 蒸腾速度减慢， 气孔开度减小， 气孔阻力增加。 能的影响。 pH 为 8. 00 、 弱， 与紫根水葫芦相 本实验中水葫芦根系明显增长， 紫根水葫芦的根系 比， 水葫芦对水体氮磷污染物表现出更好的净化效 pH 为 11. 00 时， 略有增加， 这是由于实验原水中氮磷污染物存量不 果

39、， 水葫芦和紫根水葫芦对水体氮 似大水面源源不断的补充， 使得水葫芦根系长度明 磷的净化效果均受到抑制， 甚至出现根系脱落物腐 显增加， 以实现对营养物质最大程度的吸收 ， 这与野 3 ， 7 。 外实验的研究结果一致 水体 pH 对水葫芦生长产生影响， 反之， 水葫芦 水葫芦是 的生长也会使水体 pH 降低。 研究显示， 水体良好的 pH 稳定剂 17 烂， 氮磷释放回到水体的情况， 表明高碱度条件不利 于水葫芦和紫根水葫芦发挥净化水体氮磷的能力 。 实验期间水葫芦生物量增加大， 氮磷吸收富集 量高； 且水葫芦的根际效应增加了水体硝化反硝化 。 随着实验时间的延长， 细菌的数量， 促进了微生

40、物的硝化、 反硝化和成对硝 1315 pH 种养水葫芦和紫根水葫芦的实验水体 也逐渐下 化反硝化反应过程 ； 植株吸收作用是除磷的主 ， ， pH 。 降 接近中性 而对照水体 变化较小 这是由于 要途径， 另外与其他水生植物一样， 水葫芦还可强化 水葫芦的光合作用吸收空气中的 CO2 产生 O2 ， 通过 植株体的输气组织输送至根系以供其呼吸作用 ， 而 根系对颗粒磷的吸附滞留、 根际微生物对有机磷的 22 ， 23 。 而紫根水葫芦为施用诱导 矿化吸收等过程 根系的呼 吸 作 用 不 断 地 向 水 中 补 充 CO2 ， 使水体 2 3 + 4 其根系极为发 剂之后生理性状发生变异的水葫

41、芦， CO 含量增加， 同时水葫芦能够吸收水中的 NH - 达， 对颗粒态污染物的截留能力较强 ， 根际效应也可 + 但其叶片生长受到抑制， 茎 N， 在水中留下 H ； 另外， 水葫芦根系附着的厌氧微 促进微生物的降解作用， 植株本身对于水中氮磷污染物的吸收 生物的厌氧发酵还会产生大量有机酸， 这些都会导 叶发生退化， 18 另外， 异常发达的根系也会造成根系 致水体 pH 下降 ， 也有研究认为， 水葫芦根系分 能力大为降低， 泌物会降低水体 pH 19 。 水葫芦和紫根水葫芦的种养均使实验水体的 DO 远低于 空 白 对 照， 这 与 前 人 的 研 究 一 致， 蔡雷 和 ommens

42、 W 等 的研究也发现， 水葫芦覆 盖区域水体 DO 显著性低于无水葫芦覆盖区。水体 鸣 DO 受大气复氧、 水体初级生产者光合作用放氧及 水体有机物分解耗氧的影响 10 20 21 脱落物增加， 使得氮磷污染物随着脱落物的腐烂分 解再次回到水体造成二次污染。 实践工程中， 将水葫芦或紫根水葫芦应用于富 可根据种养水域风浪状 营养化水体的生态修复时， 况采用木桩围网、 锚基管架浮球围栏或双排钢管挂 网等设施将水葫芦控制在指定区域内生长 ， 并设置 专人管理维护， 定期巡查控养设施和水葫芦生长状 发现设施破损时及时维修， 水葫芦挂网或叠加时 况， 及时疏导， 从而有效防止水葫芦逃逸。 在单位面积

43、 2 24 生物量累积到 20 25 kg / m 后即可采收 ， 江苏 。 水葫芦的紧密覆 11 盖一方面阻断了大气向水体复氧 ； 另一方面水葫 芦的存在阻碍了水体初级生产者对水体光能的利用 12 从而减少了水体初级生产者的光合放氧 ； 且水葫 芦根系脱落物的腐烂分解要消耗水体中的溶解氧 ， 省农业科学院自主研发的水葫芦专用机械化采收挤 从而造成水葫芦和紫根水葫芦处理水体 DO 较空白 压脱水生产线的处理能力已达到 600 t / d。 通过水 可将其吸收的氮磷污染物从富营 对照低。但实践证明， 当水葫芦覆盖度不超过 50% 葫芦的采收上岸， 4324 环 境 工 程 学 报 第7卷 养化水

44、体中彻底清除， 并通过研发有效利用途径， 例 如堆制有机肥、 制作生物基质或青贮饲料等， 实现水 葫芦富集的氮磷污染物的资源化利用 。 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 严少华，王岩，王智，等 水葫芦治污试验性工程对滇 2012 ， 28 （ 5 ） ：

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46、育产生抑制作用， 紫根水葫芦受到 的抑制效果更为明显； 水葫芦和紫根水葫芦的生长 水葫芦调节水体 也会使水体 pH 降低至接近中性， pH 的能力更强。 （ 2 ） 在实验条件下， pH 为 水体氮磷浓度偏低， 7 Xie Y ，Yu D The Significance of lateral roots in phos8. 00 和 9. 50 时， 水葫芦和紫根水葫芦对水体氮磷 污染物具有净化作用， 水葫芦的净化能力更强； pH 为 11. 00 时， 水葫芦和紫根水葫芦处理的水体氮磷 浓度均表现起伏， 表示在高碱度条件下， 两者的净化 能力减弱。 参考文献 1 郑建初，盛婧，张志勇，等

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