入侵植物鳳眼蓮的生態(tài)防控與利用現(xiàn)狀

李 聰， 李龍飛， 高云霓＊， 張景曉， 張 曼， 董 靜， 高肖飛， 李 玫， 李學(xué)軍

（河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院， 河南新鄉(xiāng)， 453007）

鳳眼蓮（Eichhornia crassipes）是我國危害最嚴(yán)重的水生入侵植物之一， 近一個(gè)世紀(jì)以來在我國淡水水域迅速繁殖并自南向北擴(kuò)散， 導(dǎo)致侵入地原有生物平衡受到嚴(yán)重影響， 隨意引種后缺乏有效管理是導(dǎo)致生物入侵的原因之一[1]。本文介紹了鳳眼蓮的生態(tài)學(xué)特性， 探討了鳳眼蓮綜合控制和利用的有關(guān)進(jìn)展，旨在為鳳眼蓮的生態(tài)防控和可控利用提供參考。

1 鳳眼蓮的生態(tài)學(xué)特征和入侵分布

鳳眼蓮屬雨久花科、 鳳眼蓮屬的多年生漂浮性宿根大型水生單子葉草本植物，又稱鳳眼蘭(藍(lán))、洋水仙、水葫蘆、水(生)風(fēng)信子，俗稱假水仙、水荷花以及布袋蓮等，其根為須根，根系發(fā)達(dá)且懸垂水中，在水下最長可達(dá)1 m[1]。風(fēng)眼蓮在每年的4至5月發(fā)芽，不耐低溫，在年底霜凍后進(jìn)入休眠狀態(tài)。 鳳眼蓮的葉柄膨脹呈球狀，故其可隨水流漂流到很遠(yuǎn)的距離，主要進(jìn)行無性繁殖，適應(yīng)性強(qiáng)[2]。

鳳眼蓮生長狀態(tài)受水體pH值影響， 中性環(huán)境生長性狀最好， 酸性環(huán)境最差。 鳳眼蓮養(yǎng)分耐受范圍高， 只有當(dāng)其水體生境的鹽度高于0.06%時(shí)才會(huì)死亡。 溫度也是影響鳳眼蓮生長的重要因素，其不耐霜凍，遇霜即枯死，在24～30 ℃的水溫或30～34℃的氣溫條件下鳳眼蓮的生長效果最好。 在水體養(yǎng)分充足且環(huán)境適宜的條件下， 鳳眼蓮生長可高于水面60 cm，還可以通過匍匐莖進(jìn)行無性繁殖，在5 d內(nèi)即可產(chǎn)生新一代植株。 在理想條件下，單株鳳眼蓮在一年內(nèi)約可產(chǎn)生1.5億棵分株，鋪滿150 hm2的水面，鮮重可達(dá)28000 t[2]。

鳳眼蓮原產(chǎn)南美洲亞馬孫河流域， 主要分布于熱帶、 亞熱帶以及部分溫帶地區(qū)的大小河流、 湖泊等，是中國水域常見的水生入侵植物。 鳳眼蓮因其觀賞價(jià)值高，于上世紀(jì)初從東南亞引入我國臺(tái)灣省，并于上世紀(jì)30年代經(jīng)臺(tái)灣引入我國沿海省份， 除發(fā)揮觀賞功能外還主要用于畜禽飼料因而被廣泛推廣栽培。 鳳眼蓮進(jìn)入我國后，因幾乎沒有天敵和競爭對(duì)手以及其本身廣泛的環(huán)境適應(yīng)性導(dǎo)致生長繁殖速度極快，很快便在當(dāng)?shù)匦纬闪藘?yōu)勢(shì)物種，之后就不受控制的擴(kuò)散為野生種[2]。 一直到上世紀(jì)80年代，人們才逐漸發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)到鳳眼蓮的危害。 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，到了上世紀(jì)90年代，伴隨水體富營養(yǎng)化程度的顯著加劇，鳳眼蓮不斷在我國大中小河流接連爆發(fā)。 在2003年鳳眼蓮被列入我國第一批入侵物種名錄，截止目前已廣泛分布于我國的20多個(gè)省市。

2 鳳眼蓮的水質(zhì)凈化作用

鳳眼蓮根系發(fā)達(dá)、生長快、去污能力強(qiáng)，可有效吸收和凈化水體中的各種污染物成分，如重金屬、氮磷營養(yǎng)素、部分有機(jī)物等。可以顯著增加水體中的溶解氧，抑制有害藻類繁殖，控制藍(lán)藻水華的爆發(fā)，降低和預(yù)防沉積物中的營養(yǎng)鹽和重金屬等污染物的再次釋放。適量的鳳眼蓮具有凈化水質(zhì)的作用，因而被廣泛應(yīng)用于污染水體修復(fù)工程。因此，鳳眼蓮凈化水體的研究引起了普遍關(guān)注。

2.1 對(duì)氮磷的去除

鳳眼蓮相對(duì)于水芹（Oenanthe javanica）、再力花（Thalia dealbata）、黃菖蒲（Iris pseudacorus）、伊樂藻（Elodea nuttallii）、 金 魚 藻 （Ceratophyllum demersum）、鳶尾（Iris sibirica）等有更好的富集氮磷的效果，可用于劣Ⅴ類水體修復(fù)，是最強(qiáng)的高效去除富營養(yǎng)化水體氮磷的水生植物之一[2,3]。 鳳眼蓮對(duì)氮磷具有超強(qiáng)的耐受力， 只有當(dāng)水體氮濃度超過1514.26 mg/L或磷濃度超過200.4 mg/L時(shí)， 鳳眼蓮才會(huì)死亡[1]。 當(dāng)水體中總氮和總磷濃度分別為1.63～32.01 mg/L、0.94～4.11 mg/L時(shí)，鳳眼蓮對(duì)氮磷的去除率隨初始濃度升高而增加， 最高可達(dá)到97.5%和98.5%，鳳眼蓮最適宜的水體環(huán)境氮磷比為2.5～5，這時(shí)它可獲得最大生物產(chǎn)量[4]。

鳳眼蓮對(duì)氮磷去除效果受水力負(fù)荷影響， 一般靜態(tài)水體的去除效果好于動(dòng)態(tài)水體， 在污水中停留時(shí)間越長，氮磷去除效果越好。 靜態(tài)水體中，總磷初始濃度為1.42 mg/L，7 d后下降至0.19 mg/L， 去除率達(dá)86.6%； 氨氮初始濃度為10.97 mg/L，7 d后降至3.17 mg/L，去除率達(dá)71.1%。 而動(dòng)態(tài)水體中，平均每1 m2鳳眼蓮對(duì)氨氮去除率約為2.8 %～19.4%，對(duì)總磷去除率約為5.2 %～30.6 %[5]。

鳳眼蓮在氨氮濃度為80～120 mg/L、總磷濃度為8～16 mg/L水體中生長約一個(gè)月后，對(duì)氮磷凈化率可達(dá)85.5%和88.2%[3]。種養(yǎng)鳳眼蓮50 d為水體去除氮磷的最佳階段， 在70 d內(nèi)鳳眼蓮對(duì)水體中總氮和總磷的去除負(fù)荷分別為374 mg/(m2·d)和39 mg/(m2·d)。 在滇池鳳眼蓮控養(yǎng)的實(shí)際應(yīng)用中， 總氮總磷濃度在由入湖河口至出湖口的沿程方向上分別下降9.74和0.40 mg/L， 其中鳳眼蓮吸收的總磷量為入湖總磷量的40.4%～116.6%[6]。 鳳眼蓮可凈化黃顙魚等養(yǎng)殖水體水質(zhì)， 當(dāng)生物量達(dá)到1080 g·m-3時(shí)對(duì)水體總氮、總磷、氨氮去除率分別為53.0%、78.0%和76.0%。

表1 鳳眼蓮對(duì)氮磷去除效果

2.2 對(duì)重金屬的去除

鳳眼蓮對(duì)重金屬Cu、Mn、Cd有凈化作用。 1.67 g/L的鳳眼蓮，對(duì)初試濃度為0.92 mg/L的Cu2+溶液，可在14 d內(nèi)去除30%。凈化初始濃度為0.46 mg/L的Mn2+溶液，16 d達(dá)到最大去除率，21%。凈化初始濃度為1.72 mg/L的Zn溶液，15 d達(dá)到最大去除率82%， 凈化初始濃 度 為0.86 μg/L 的Hg 溶 液，8 d 達(dá) 到 最 大 去 除 率90%[7]。

鳳眼蓮對(duì)Cd的凈化效果最好， 對(duì)1 mg/L濃度Cd的凈化率高達(dá)95.2%， 對(duì)5 mg/L和0.1 mg/L濃度Cd，70 d后鳳眼蓮的凈化率分別達(dá)到93.4%和85.6%，鳳眼蓮對(duì)15 mg/L 含Cd2+水溶液，4 d 內(nèi)去除率可達(dá)81.4%，顯示出良好的耐受性和修復(fù)效果[8]。

2.3 對(duì)其他污染物的作用

鳳眼蓮可對(duì)常見水華藻類起到抑制作用。 種植鳳眼蓮可對(duì)微囊藻有明顯抑制作用， 共培養(yǎng)7 d，藻細(xì)胞光密度OD750值下降70%， 葉綠素a含量下降90%。鳳眼蓮可吸附截留水體中的微塑料，鳳眼蓮截留或吸附的微塑料豐度范圍為36～204 n·kg-1，且以0～1.5 mm范圍內(nèi)的小粒徑微塑料為主，所占比例達(dá)80%以上。鳳眼蓮對(duì)農(nóng)藥的去除效果也很好。首先鳳眼蓮對(duì)農(nóng)藥有很強(qiáng)的抗逆性， 鳳眼蓮在0～30 mg/L的有機(jī)磷農(nóng)藥一敵百草的脅迫下仍有很好的生物抗逆性。在初始濃度為3 mg/L時(shí)，鳳眼蓮對(duì)水體敵百蟲的去除率最高，可在30 d內(nèi)去除54%。鳳眼蓮還對(duì)特定的有機(jī)農(nóng)藥如乙硫磷、三氯殺螨醇和三氟氯氰菊酯有良好的凈化效果。 與不種鳳眼蓮的對(duì)照組相比，鳳眼蓮培養(yǎng)液中的乙硫磷、三氯殺螨醇和三氟氯氰菊酯消解速度分別提高了236.96%、78.04%和291.49%。 表明鳳眼蓮可用于水體中農(nóng)藥殘留物的去除。

3 鳳眼蓮的其他功能

鳳眼蓮不僅可作為豬的優(yōu)質(zhì)飼料， 加工后還可作為鴨、 鵝的飼料和魚的餌料作為動(dòng)物飼料的來源使用，有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 此外，鳳眼蓮可以通過堆肥來制作綠肥，還可用于造紙、生產(chǎn)沼氣、制飲料、做食品添加劑和治感冒。 鳳眼蓮可水解為還原糖作為生物質(zhì)能源利用， 研究表明鳳眼蓮在酸處理濃度1.00%、溫度100℃、固液比1:30、樣品粒度60目、處理時(shí)間30 min時(shí)可最大限度提高鳳眼蓮制造還原糖的能力，產(chǎn)量可達(dá)到197.60 mg/g[9]。

4 鳳眼蓮的生態(tài)防控與利用

雖然鳳眼蓮具有凈化污染水體、 作肥料等很多益處，但由于生長繁殖快且天敵很少，目前已在很多地方造成嚴(yán)重的生態(tài)入侵問題，因此，我們需要在科學(xué)防控和合理利用鳳眼蓮之間找到一個(gè)平衡。 目前鳳眼蓮的防治方法有多種， 但總體上可分為物理去除、化學(xué)防治、生物防治和綜合防治。

物理去除主要是依靠人工或通過操作機(jī)械將風(fēng)眼蓮進(jìn)行打撈后深埋或利用的方法。 該方法優(yōu)點(diǎn)為相對(duì)直接且效果明顯，適合在鳳眼蓮入侵的初期階段，在生物量和入侵面積較小時(shí)，采用人工或機(jī)械打撈是較好的解決方法，但不適用于大面積入侵的情況，缺點(diǎn)為治標(biāo)不治本需要定期打撈。 脫水處理可明顯降低鳳眼蓮鮮重，但不能顯著改變其氮磷水平。 化學(xué)控制主要是通過噴灑除草劑來去除鳳眼蓮， 該方法優(yōu)點(diǎn)為操作簡單快捷且效果立竿見影，缺點(diǎn)為不能根除鳳眼蓮的種子需要定期噴灑，同時(shí)還會(huì)殺死本土物種， 破壞當(dāng)?shù)卦械纳鷳B(tài)系統(tǒng)平衡。 生物措施控制主要是利用鳳眼蓮的天敵(如昆蟲、真菌)取食或寄生鳳眼蓮，以達(dá)到抑制鳳眼蓮生長的目的。 該方法優(yōu)點(diǎn)為效果持久、無化學(xué)污染、綠色生態(tài)、成本低廉等，缺點(diǎn)為見效時(shí)間長，從釋放天敵到獲得明顯的控制效果通常需要幾年甚至更長的時(shí)間。 此外，由于引入的天敵本身是做為外來物種故其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)很大，面臨巨大的不確定性。 需要在引入之前結(jié)合本土實(shí)際情況做好生態(tài)環(huán)境調(diào)查影響評(píng)價(jià)與生物安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，制定好科學(xué)防治方案，防止“引狼入室”，做到有備無患。 此外還可以利用赤霉素抑制葉片生長的作用來改變鳳眼蓮的植株形態(tài)， 從而降低其生物量累積和無性繁殖水平，達(dá)到有效抑制鳳眼蓮生長的目的。

圈養(yǎng)是目前探索鳳眼蓮生態(tài)防控和有效利用比較成功的方法之一。 該方法主要是將鳳眼蓮的生長人為的控制在其預(yù)先設(shè)定范圍內(nèi)、并及時(shí)做好相應(yīng)管護(hù)、機(jī)械化采收和資源化利用。 通過圈養(yǎng)可以集約的達(dá)到降低水體富營養(yǎng)化水平，改善局部水環(huán)境的效果。 圈養(yǎng)將控制鳳眼蓮擴(kuò)張和凈化控制區(qū)域水質(zhì)結(jié)合起來，顯著增加水體溶解氧含量，有效吸收水體氮磷，降低水體BOD5、COD含量。 目前的圈養(yǎng)方式主要分為兩種。 第一種是錨基浮球圍欄，通過塑料浮桶提供浮力， 鍍鋅鐵管起到骨架搭接作用、配重塊提供重力起到固定作用，輔之以尼龍網(wǎng)起到攔截作用。 其優(yōu)點(diǎn)為可以有效防止鳳眼蓮逃逸，抗擊風(fēng)浪效果好且不易發(fā)生形變。 但其建造和后期成本較高，適用于外圍防護(hù)和主干圍網(wǎng)建設(shè)。 另一種是小區(qū)分割圍網(wǎng)， 主要是通過泡沫浮球來提供浮力， 之后用尼龍網(wǎng)將各浮球連接形成基本骨架，圍網(wǎng)下層用粗尼龍繩搭配石塊進(jìn)行配重，使圍網(wǎng)不易受到外界如風(fēng)浪等的干擾，粗尼龍繩也將圈養(yǎng)區(qū)域分割成若干部分，來緩解鳳眼蓮的聚集，提高單位面積產(chǎn)量。 該方法具有成本低廉，便于大規(guī)模推廣。滇池的圈養(yǎng)采用錨基浮球圍欄，實(shí)踐表明鳳眼蓮需要及時(shí)采收打撈， 否則會(huì)造成鳳眼蓮大量繁殖，密度大后水底缺氧、缺光線，不及時(shí)打撈會(huì)腐爛，導(dǎo)致二次污染，影響其他水生生物生存。

5 總結(jié)與展望

鳳眼蓮因其快速繁殖能力和廣泛生態(tài)適應(yīng)性成為我國危害最嚴(yán)重的水生入侵植物之一， 有效防控是優(yōu)先任務(wù)。對(duì)于已有鳳眼蓮入侵的水體，建議通過圈養(yǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)可控利用。 將鳳眼蓮引入水體進(jìn)行水質(zhì)凈化和修復(fù)， 一定要確保能有效控制其繁殖擴(kuò)張。 同時(shí)，應(yīng)結(jié)合鳳眼蓮在飼料、肥料等方面的應(yīng)用價(jià)值，合理收割和資源化處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鳳眼蓮的有效控制和綜合利用。