典型水庫(kù)的人工生態(tài)浮床植物篩選研究

陳建軍，劉振乾

（1.廣州康大職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州511363；2.暨南大學(xué)水生生物研究中心，廣東 廣州510632）

1 引言

人工生態(tài)浮床技術(shù)是按照植物生長(zhǎng)的自身規(guī)律把高等水生植物或改良的陸生植物，以浮床作為載體種植到富營(yíng)養(yǎng)化水體的水面，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果，同時(shí)又可營(yíng)造水上景觀［1］。浮床植物對(duì)受試水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（氮、磷）的去除效果已有較多報(bào)道［2～5］。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已用于凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體的高等植物有近80余種，都可以直接從水層中吸收氮、磷，它們以營(yíng)養(yǎng)繁殖方式快速積累生物量，而氮、磷是植物大量需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此能對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體起到很好的修復(fù)效果［6，7］。

水庫(kù)是廣東省重要的水源，全省有1／3的用水量由水庫(kù)供給，目前廣東省水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化呈發(fā)展趨勢(shì)，嚴(yán)重影響了水庫(kù)功能的發(fā)揮。大鏡山水庫(kù)是珠海市的重要飲用水源，位于珠海市香洲區(qū)內(nèi)。大鏡山水庫(kù)是珠海市3個(gè)中型水庫(kù)之一，也是最重要的飲用水源。生態(tài)浮床技術(shù)作為一種原位生物治理技術(shù)，已成功應(yīng)用于水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化治理當(dāng)中，但就該項(xiàng)技術(shù)吸收水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主體——浮床植物而言，可供選擇的生態(tài)浮床植物品種并不多。本文根據(jù)水庫(kù)所在區(qū)域的地理氣候特點(diǎn)、水質(zhì)情況及植物的適應(yīng)性和除氮磷效果，對(duì)適合水庫(kù)生態(tài)浮床種植的植物做出遴選。

2 材料與方法

2.1 供試植物種的選擇

目前已用于或可用于人工生物浮床凈化水體的植物主要有美人蕉、蘆葦、黑麥草、水稻、香根草、牛筋草、香蒲、菖蒲、石菖蒲、水浮蓮、鳳眼蓮、土大黃、水芹菜、水雍菜、旱傘草等［8］。以珠海市香洲區(qū)大境山水庫(kù)為基地，對(duì)可用的植物進(jìn)行考察，主要依據(jù)以下幾個(gè)方面遴選植物：對(duì)當(dāng)?shù)氐乩須夂虻倪m應(yīng)性；當(dāng)?shù)爻Ｒ娭脖晃锓N的分布情況；本地植物相關(guān)文獻(xiàn)查閱。通過認(rèn)真詳細(xì)的調(diào)查確定試驗(yàn)植物為：皇冠草（Echinodorus amazonicus）、狗牙根（Cynodon dactylon L）、鋪地黍（Panicum repens L）、海濱雀稗（Paspalum vaginatum）。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)從2008年4月開始，至2008年6月結(jié)束，實(shí)驗(yàn)地處于廣東省珠海市大鏡山水庫(kù)內(nèi)，實(shí)驗(yàn)期間處于水庫(kù)豐水階段，實(shí)驗(yàn)期間氣溫適宜、日照充足，正是該地植物生長(zhǎng)的最佳時(shí)期。

在植物的生長(zhǎng)期所有品種經(jīng)水培馴化2周后采用無土種植方法種植于75cm×50cm開口，裝有30L水庫(kù)水的水箱中。參考水庫(kù)浮床實(shí)際栽種密度，每種植物選取植株大小相近、根系數(shù)量和長(zhǎng)度相近、生長(zhǎng)狀況良好的生物體各3株／簇，按表1栽培植物的密度。浮床植物分4組分別放入裝有等量水庫(kù)水的容器中進(jìn)行培養(yǎng)生長(zhǎng)，同時(shí)記錄各植物的初始株長(zhǎng)、根長(zhǎng)、鮮重。試驗(yàn)期間每10d測(cè)量植物的平均株長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)期最后測(cè)量平均根長(zhǎng)、鮮重，同時(shí)采集塑料桶中溶液并分析溶液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（TN、TP）的含量，試驗(yàn)共進(jìn)行60d。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 4種浮床植物種在水庫(kù)水中的模擬生長(zhǎng)

從表1中可以看出4種浮床植物種在水庫(kù)水中受試60d期間，成活率為90%以上，單位面積內(nèi)鮮重變化明顯，它們的1m2鮮重變化為：皇冠草增重了8.75kg，狗牙根增重了4.76kg，鋪地黍增重了6.52kg，海濱雀稗增重了5.36kg。四種浮床植物種株長(zhǎng)、根長(zhǎng)都有明顯變化，它們的平均株長(zhǎng)變化如圖1所示，皇冠草增長(zhǎng)了13cm，狗牙根增長(zhǎng)了45cm，鋪地黍增長(zhǎng)了28cm，海濱雀稗增長(zhǎng)了30cm；它們的平均根長(zhǎng)變化見圖2，皇冠草增長(zhǎng)了5cm，狗牙根增長(zhǎng)了7cm，鋪地黍增長(zhǎng)了12cm，海濱雀稗增長(zhǎng)了10cm。

表1 浮床栽培4種植物的成活率及生長(zhǎng)量

圖1 四種試種植物種株長(zhǎng)變化

圖2 4種試種植物種根長(zhǎng)變化

從4種試種植物在培養(yǎng)期間成活率、株高、根長(zhǎng)及鮮重的變化中可以看出，培養(yǎng)的4種植物在水庫(kù)水中都生長(zhǎng)狀況良好，能夠較好的適應(yīng)水庫(kù)水環(huán)境，它們的生長(zhǎng)在株高、根長(zhǎng)的變化上都各有優(yōu)勢(shì)。從圖1來看，狗牙根和海濱雀稗的株長(zhǎng)變化率要大于皇冠草和鋪地黍，它們的變化排序?yàn)椋汗费栏竞I雀稗＞鋪地黍＞皇冠草。從圖2來看，鋪地黍、海濱雀稗的根長(zhǎng)變化較大，它們的變化排序?yàn)椋轰伒厥颍竞I雀稗＞狗牙根＞皇冠草。

3.2 4種浮床植物對(duì)水庫(kù)水中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的影響

由于本研究在珠海市大鏡山水庫(kù)的附近實(shí)驗(yàn)區(qū)域采用無土種植方法種植于裝有30L水庫(kù)水的水箱中進(jìn)行的，受試水體是類似于水庫(kù)靜態(tài)水環(huán)境的，因此在實(shí)驗(yàn)最后采集塑料桶中溶液并分析溶液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（TN、TP）的含量，用來測(cè)定植物從水體中吸收的氮磷量。對(duì)4種浮床種植物測(cè)定植物從水體中吸收的氮磷量結(jié)果如表2所示。

表2 4種植物對(duì)氮、磷的吸收量及對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體凈化效果

我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB383822002》規(guī)定：湖泊、水庫(kù)Ⅰ類水體中總氮為0.2mg／L，總磷為0.01mg／L；Ⅱ類水體總氮、總磷分別為0.5mg／L，0.025mg／L；Ⅲ類水體中總氮、總磷分別為1mg／L，0.05mg／L；Ⅳ類水體總氮、總磷分別為1.5mg／L，0.1mg／L。水體營(yíng)養(yǎng)鹽物質(zhì)（TN、TP）含量超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)就不適合作為生活飲用水源地。大鏡山水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（TN、TP）的含量為：豐水期，TN 為1.20mg／L，TP 為 0.066mg／L；枯 水 期 TN 為0.97mg／L，TP為0.017mg／L［9］。大鏡山水庫(kù)的水總氮、總磷含量在Ⅱ類和Ⅲ類這個(gè)區(qū)間內(nèi)。

由表2中不難看出，這幾種浮床栽培植物對(duì)去除引起富營(yíng)養(yǎng)化的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都有效?？紤]到水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要限制因子是磷，因此以總磷計(jì)的凈化效果來表示浮床植物的凈化效果。在這幾種植物中，試種植物皇冠草的凈化效果最好，為0.018mg／L，其次是鋪地黍、海濱雀稗，較差的狗牙根也可以使總磷減少量為0.008mg／L。由此可得知，75cm×50cm的浮床植物皇冠草、鋪地黍、海濱雀稗可以使30L水庫(kù)的水保持在Ⅱ類和Ⅲ類之間。由于該水庫(kù)是一個(gè)抽水水庫(kù)和庫(kù)底底泥還會(huì)不斷釋放出氮、磷，而這些因素在實(shí)驗(yàn)計(jì)算中未考慮，因此上述結(jié)果只能粗略表示浮床栽培植物凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體的效果，實(shí)際凈化效果要比該實(shí)驗(yàn)結(jié)果差。

4 結(jié)語

生態(tài)浮床的主要作用是在實(shí)施期間由植物吸收和富集水體當(dāng)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮、磷，并通過最終收割植物體的方式，完全去除水體中被植物積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。因此，在進(jìn)行生態(tài)浮床植物的選擇時(shí)，不僅要求該植物能夠適應(yīng)選擇的水體，完成正常的生長(zhǎng)周期，還要能形成較大的生物產(chǎn)量，以便最大程度地吸收水體中的氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起到較好的凈化水質(zhì)的作用。本研究仿真人工浮床在水庫(kù)水環(huán)境中對(duì)4種植物進(jìn)行了篩選，得到以下結(jié)論：4種植物能較好的在該典型水庫(kù)水環(huán)境中生長(zhǎng)，成活率90%以上，生長(zhǎng)狀況良好，對(duì)水庫(kù)水環(huán)境有較好的適應(yīng)性；4種植物對(duì)去除引起富營(yíng)養(yǎng)化的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都有效，其中皇冠草、鋪地黍、海濱雀稗3種植物用于解決水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化問題較好，狗牙根效果相對(duì)差些。

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