许铭宇，刘 雯，胡振阳，陈 森，陈 平，

（1.广州普邦园林股份有限公司，广东 广州 510600；2. 仲恺农业工程学院环境科学与工程学院，广东 广州 510225；3. 仲恺农业工程学院园艺园林学院，广东 广州 510225）

净化富营养化景观水体植物的筛选

许铭宇1，刘 雯2，胡振阳1，陈 森3，陈 平1，3

（1.广州普邦园林股份有限公司，广东 广州 510600；2. 仲恺农业工程学院环境科学与工程学院，广东 广州 510225；3. 仲恺农业工程学院园艺园林学院，广东 广州 510225）

以蜘蛛兰Hymenocallis littoralis、藨草Scirpus triqueter、梭鱼草Pontederia cordata、鸢尾Iris tectorum、香菇草Hydrocotyle vulgaris、水蓑衣Hygrophila salicifolia、苦草Vallisneria natans、黑藻Hydrilla verticillata等8种水生植物为试验对象，研究其生长状况及对富营养化园林景观水体中总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（COD）等营养物质的去除效果。结果表明：蜘蛛兰、鸢尾、水蓑衣和苦草生物量有较大增长，藨草、梭鱼草、黑藻生物量有所下降，香菇草在试验结束时已全部死亡；8种水生植物都能在一定程度上净化水体中的营养盐，其中水蓑衣对水体中TN、TP、COD、氨氮（NH4+-N）、色度的去除效果较好，去除率分别为50.3%、25.4%、38.5%、23.5%、27.9%；鸢尾、蜘蛛兰和苦草对TN的去除效果次之，其平均去除率分别为44%、39.1%、37.4%；香菇草的耐污能力较差，试验处理后4 d大部分出现死亡腐烂现象。综合各项指标，水蓑衣、鸢尾可优选作为水体净化的水生植物材料，其次是蜘蛛兰和苦草。

水生植物；富营养化；水质指标；净化效果；筛选

Abstract：Taking 8 species of aquatic plants including Hymenocallis littoralis，Scirpus triqueter，Pontederia cordata，Iris tectorum，Hydrocotyle vulgaris，Hygrophila salicifolia，Vallisneria natans and Hydrilla verticillata as the test objects，this essay studied the growth status of these aquatic plants and their effects for the removal of nutrients like TN，TP and COD in eutrophication garden water by laboratory simulation. The results showed that H. littoralis，I. tectorum，H. salicifolia and V. natans had good biological growth，while S. triqueter，P. cordata and H. verticillata decreased and all ydrocotyle vulgaris even died at the end. Eight kinds of aquatic plants had good nutrient removal effect to some extent，of which H. salicifolia’s removal effect of TN，TP，COD，NH4+-N and chroma in the garden water was the best with the removal rates reaching 50.3%，25.4%，38.5%，23.5% and 27.9%， respectively. The removal rates of I. tectorum，H. littoralisof and V. natans for TN was 44%，39.1%，and37.4%，respectively，which took the second place in the removal effect. H. vulgaris had poor tolerance against pollution，and most died at the 4th day of the test. By comprehensive indicators，H. Salicifolia and I. tectorum can be the first choice of aquatic plants for water body purification，followed by H. littoralis and V. natans.

Key words：aquatic plant；eutrophication；water quality index；purification effect；screening

在富营养化园林水体的生态修复治理体系中，水生草本植物以其强大的水体生态功能，正被人们利用于水体净化当中。由于水生草本植物在生长过程中需要吸收大量的N、P 等营养元素，并可将这些元素转化为自身的结构组成物质，通过定期收割将其吸收的N、P 等营养物质转移出水体环境，从而使富营养化水体得到净化。许多研究［1-7］表明，在受污染的园林水体中，利用水生植物的根系吸附能力可有效去除污染水体中N、P 等营养盐物质。刘建伟等［8］以美人蕉、水葱和黄菖蒲作为净化富营养化景观水体的植物材料进行比较研究，结果表明黄菖蒲对于水中的N 元素具有较好的去除效果，美人蕉对P 元素具有较好的去除效果。刘旭富等［9］以千屈菜、荷花、凤眼莲、水葱、睡莲5 种具有观赏性的水生草本植物作为去除污水营养盐的试验材料，结果发现凤眼莲对水中TN 的去除效果较好，而千屈菜对水中TP 的去除效果最好，去除率高达95.91%。可见筛选不同水生草本植物进行污染水体的净化，以选择合适的水生植物应用到水体净化中具有重要的意义。因此，我们选择8 种水生植物进行富营养化园林水体净化试验，试图筛选出具有一定去污能力及较好水体景观营造效果的水生草本植物。

1 材料与方法

1.1 试验材料

在查阅文献和分析国内外有关植物净水效果的基础上，选取前期课题组在海珠湿地（上涌果树公园）试验地生长状况较好、综合价值较高的6种水生草本植物水蓑衣（爵床科水蓑衣属）、蜘蛛兰（石蒜科水鬼蕉属）、欧洲鸢尾（鸢尾科鸢尾属）、香菇草（伞形科天胡荽属）、梭鱼草（雨久花科梭鱼草属）、藨草（莎草科藨草属）；而试验用的2种沉水植物苦草（水鳖科苦草属）和黑藻（水鳖科黑藻属）分别采集于广州芳村越和花鸟鱼虫市场、广州暨南大学南湖池塘。

试验用水采用人工配制的园林景观水体（富营养化水体）：取园林绿化废弃物半腐熟料（购自佛山顺德大良某绿化公司）3 kg，于干燥箱75℃烘1 h，然后放入装满35 L自来水的半透明塑料箱内，充分搅拌后让其浸泡10 d后取出渗滤液，然后将渗滤液稀释1倍作为试验用水。试验期间的用水初始水质监测指标：TN为8.73（±0.29）mg/L，TP为8.54（±0.12）mg/L，COD为 406.3（±5.4）mg/L，NH4+-N为4.64（±0.07）mg/L，pH 为 7.80±0.03，色度为452（±6）度。

1.2 试验方法

采用人工模拟景观水体的室内试验，将植物采集回来后放置于自来水中培养7 d，培养环境为室温、窗外散射光加日照光管，不加任何营养液，最后选择健康有活力、生长态势良好、生物量差不多的植株个体，用清水清洗植物根部干净后，用种植槽倒扣将植物固定，然后放到相应的试验装置里。试验期间室内温度为28.8～29.5℃、水温为27.7～28.6℃，室内宽敞、通风顺畅。

试验装置为白色长方形塑料盆（长宽高40 cm×30 cm×10 cm），试验用水量7 L，水深7.5 cm并在该处画有水位标记，每盆6株植物，苦草和黑藻每盆70 g，香菇草每盆100 g。试验设9个处理（包括空白对照），每个处理3次重复。试验从2016年9月27日开始，到2016年10月7日结束，共计10 d。每次于上午8：30～9：00取水样，分别在10月2、7日各取水样1次，然后测定各处理水质指标。为模拟室外园林景观水体的特点，试验过程中不对水体进行曝气增氧，为不流动的静态水体。试验完成后取出各处理试验植物，称其鲜重。因考虑到广州10月份左右天气较适宜植物生长，且试验植物材料经前期培养状况良好，在污水中能较快体现出吸污能力，因此在试验5 d和10 d为两个时间节点进行水质指标测定。

1.3 测定项目及方法

TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（GB11894-89）测定，TP采用钼锑抗分光光度法（GB11893—89）测定，COD采用重铬酸钾法（GB11914-1989）测定，NH4+-N采用纳氏试剂比色法（HJ535-2009）测定，pH采用雷磁pH计测定，色度采用铂钴标准比色法测定，植物生物量用电子天平秤重。计算去除率：

式中，C0为初始浓度，Ci为处理后浓度［10］。

试验数据使用Microsoft Excel 2007进行编辑处理、绘制相关图表，差异显著性通过SPSS19.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 水生植物生长状况

经过10 d的试验，在模拟的富营养化水体中，供试8种水生植物生长状况存在明显的差异。其中，蜘蛛兰、水蓑衣和鸢尾各植株的生长较好，叶片翠绿而饱满，有新生根长出，植株长高，存活率100%；其次为梭鱼草和藨草，试验期间这2种植物均出现个别植株黄叶、死亡现象，但部分植株有新芽长出，存活率分别为83%、67%；而生长状况最差的是香菇草，试验处理后4 d大部分出现死亡腐烂现象，分析其原因，可能是水体中的富营养化程度过高，抑制其生长，加之香菇草的叶片基本浮在水面上，与水面接触面积较大，在静态水的情况下这些叶片很容易腐烂或导致植株死亡，从而直接影响香菇草的生长状况和成活率。在2种沉水植物中，苦草的生长态势较好，虽然有少部分植株出现黄叶现象，但整体的叶片鲜绿，有新生根长出，生物量较之前有所增长，存活率100%；黑藻在试验期间出现部分根茎腐烂和叶片枯黄现象，但整体生长状况良好，存活率94%，具体植物生物量（鲜重）变化见表1。

表1 试验前后8种水生植物生物量变化（g）

2.2 不同植物处理pH值及色度值的变化

由表2可知，不同植物处理对水体pH值造成不同程度的影响，在试验整个过程中，各植物处理pH值均低于对照，表明水生植物对调节水中pH值具有一定的作用，其中鸢尾对降低水中pH的效果较好，各植物处理pH值均与对照差异显著。从表2可以看出，除香菇草的色度呈升高趋势外，其余各植物处理均呈现出下降的趋势，均低于对照，对水体中色度去除能力由高到低依次为：水蓑衣＞苦草＞梭鱼草＞藨草＞黑藻＞鸢尾＞蜘蛛兰＞对照＞香菇草，处理后5 d，除蜘蛛兰、水蓑衣与对照色度值无显著差异外，其余均差异显著；处理后10 d，各植物处理均与对照色度值差异显著。

表2 试验前后8种水生植物生物量变化（g）

2.3 不同植物处理对水体TN的净化效果

由图1可知，在试验结束时，8种水生植物均对水体TN有一定的去除效果，其去除能力从大到小依次为水蓑衣（50.3%）＞鸢尾（44%）＞蜘蛛兰（39.1%）＞苦草（37.4%）＞梭鱼草（35.6%）＞藨草（35%）＞黑藻（29.5%）＞对照（28.8%）＞香菇草（14.5%），水蓑衣、鸢尾对水体TN的去除效果高于其他6种植物，试验结束时两处理TN浓度分别降为4.340、4.886 mg/L；黑藻和香菇草的去除效果较差，试验结束时TN浓度分别为6.155、7.463 mg/L，且除了黑藻与对照无显著差异外，其余各植物处理均与对照差异显著；而香菇草中TN浓度居高不降的原因可能是因为香菇草在试验4 d开始逐渐死亡，植物死亡后分解出来的物质导致水体TN浓度上升，因此，才会出现TN浓度高于空白对照的现象。由此可见，当水体富营养化程度较高时会抑制植物的生长，使得植物净化能力下降或直至死亡。

图1 不同处理对TN的去除效果

2.4 不同植物处理对水体TP的净化效果

如图2所示，试验处理后10 d，除了香菇草处理TP有上升的趋势外，其他各植物处理均呈下降的趋势。试验处理后5 d，与对照相比，各处理对水中TP的去除效果不明显，苦草处理TP浓度反而还略有上升，除了藨草、鸢尾、水蓑衣与对照差异显著外，其余各植物处理与对照无显著差异；试验处理后10 d，除了香菇草对TP的去除效果不明显外（与初始值相比反而还略有上升），其他各植物处理均对水中TP浓度呈现出随时间而不断下降的现象，其中水蓑衣TP的去除效果明显高于其他处理，此时各植物处理均与对照差异显著。

图2 不同处理对TP的去除效果

试验结束时不同处理间对TP的去除率从高到低依次为：水蓑衣（25.4%）＞藨草（20.6%）＞苦草（15%）＞黑藻（14.5%）＞鸢尾（13.3%）＞梭鱼草（4.4%）＞蜘蛛兰（1%）＞对照（-1%）＞香菇草（-8.5%）。在试验过程中对照和香菇草处理TP浓度均比初始值高，去除率为负数，分析原因，可能香菇草在试验期间逐渐死亡，其释放氮磷等营养物质会造成水体的二次污染，从而出现去除率为负的现象。

2.5 不同植物处理对水体COD的净化效果

图3 不同处理对COD的去除效果

由图3可知，随着时间的推移，8种水生植物对水体中COD均有不同程度的去除效果，处理后5 d，与对照相比，各植物处理对水体中COD的去除效果不明显，这可能与植物在污水中的适应过程有关，蜘蛛兰、藨草和水蓑衣处理水体中COD浓度有略微上升的现象；处理后10 d，除了香菇草处理呈上升趋势外，其余各植物处理均呈下降现象，其中水蓑衣的下降幅度较大，去除效果明显高于其他处理，COD浓度降低至250 mg/L，除了蜘蛛兰、鸢尾与对照无显著差异外，其余各植物处理与对照差异显著。

图4 不同处理对的去除效果

3 结论与讨论

水生植物的应用对去除水体富营养化物质、提高水体自净能力以及营造水体景观等都具有重要的意义［12-15］。有研究表明，在重度富营养化的滇池水体中，水葫芦、水浮莲和香蒲对TN、TP 的去除率分别为86.9%、83.9%、82.4%和94.6%、94.6%、92.5%［16］。而当植物死亡时会分解出氮磷等营养物质，从而对水体造成污染［17］。当出现植物死亡或生长过旺时，应及时打捞或收割，这样就可以将其吸收的N、P 等营养物质转移出水生生态系统，既可以使水体得到净化，同时又可以收获生物资源。本试验中，香菇草在试验处理4d 时大部分出现死亡腐烂现象，香菇草的耐污能力较差，对污水净化能力较弱，这与赵丰［18］研究中香菇草对污水TN、TP、CODCr、的去除率分别可达57.08%、52.82%、62.27%、66.80%，与蔡建国等［19］研究香菇草对污水中营养盐吸收和富集能力强等试验结果存在明显差异，其原因可能是水体中的富营养化程度过高，抑制其生长，加之香菇草的叶片基本浮在水面上，与水面接触面积较大，在静态水的情况下这些叶片很容易腐烂或导致植株死亡，从而直接影响香菇草的生长状况和成活率。

本试验结果表明，处理后10 d，供试的8种水生植物对富营养化园林水体均有一定的净化作用，不同植物的净化效率存在较大的差异，与空白对照相比，水蓑衣对水体中TN、TP、COD、、色素的去除效果较好，去除率分别为50.3%、25.4%、38.5%、23.5%、27.9%，鸢尾、蜘蛛兰和苦草对TN的去除效果次之，去除率为44%、39.1%、37.4%，藨草对TP的去除效果仅次于水蓑衣，去除率为20.6%，香菇草的耐污能力较差，在试验处理后4 d大部分出现死亡腐烂现象，无增效能力反而还导致部分水质指标升高。综合各项指标，水蓑衣和鸢尾可优选作为水体净化的水生植物材料，其次是蜘蛛兰和苦草。

利用水生植物吸附污染水体中的营养物质，既可以供其生长又可以净化水体，可谓一举两得的效果，但水生植物吸附水中营养物质是一个相对复杂的过程。本试验仅研究了8种水生植物在实验室内人工模拟富营养化景观水体的净化效果，在试验期间监测其水质变化的情况，而关于水生植物在吸附水中营养物质之后其生理生化指标的变化情况还有待于进一步更加深入的研究。

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（责任编辑 杨贤智）

Screening of garden plants for purifying eutrophic landscape water

XU Ming-yu1，LIU Wen2，HU Zhen-yang1，CHEN Sen3，CHEN Ping1，3
（1.Pubang Landscape Architecture Co.，Ltd，Guangzhou 510600，China；2. School of Environmental Science and Engineering，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou 510225，China；3.College of Horticulture and Landscape Architecture，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhuo 510225，China）

X173

A

1004-874X（2017）06-0084-06

许铭宇，刘雯，胡振阳，等.净化富营养化景观水体植物的筛选［J］.广东农业科学，2017，44（6）：84-89.

2017-05-10

国家自然科学基金（41401554）；广州市科技计划项目产学研协同创新重大专项（2014Y2- 00526）；广州市越秀区科技创新和产业化专项（2016-GX-037）；广东省自然科学基金（2015A030313596）；广东省教育厅特色创新项目（2015KTSCX062）

许铭宇（1991-），男，硕士，助理工程师，E-mail：xmy4200@126.com

陈平（1968-），男，硕士，教授，E-mail：turf2009@qq.com