典型水庫的人工生態浮床植物篩選研究

陳建軍，劉振乾

（1.廣州康大職業技術學院，廣東 廣州511363；2.暨南大學水生生物研究中心，廣東 廣州510632）

1 引言

人工生態浮床技術是按照植物生長的自身規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養化水體的水面，從而達到凈化水質的效果，同時又可營造水上景觀［1］。浮床植物對受試水體中營養物質（氮、磷）的去除效果已有較多報道［2～5］。據不完全統計，已用于凈化富營養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，它們以營養繁殖方式快速積累生物量，而氮、磷是植物大量需要的營養物質，因此能對富營養化水體起到很好的修復效果［6，7］。

水庫是廣東省重要的水源，全省有1／3的用水量由水庫供給，目前廣東省水庫的富營養化呈發展趨勢，嚴重影響了水庫功能的發揮。大鏡山水庫是珠海市的重要飲用水源，位于珠海市香洲區內。大鏡山水庫是珠海市3個中型水庫之一，也是最重要的飲用水源。生態浮床技術作為一種原位生物治理技術，已成功應用于水庫的富營養化治理當中，但就該項技術吸收水體中營養物質的主體——浮床植物而言，可供選擇的生態浮床植物品種并不多。本文根據水庫所在區域的地理氣候特點、水質情況及植物的適應性和除氮磷效果，對適合水庫生態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］。以珠海市香洲區大境山水庫為基地，對可用的植物進行考察，主要依據以下幾個方面遴選植物：對當地地理氣候的適應性；當地常見植被物種的分布情況；本地植物相關文獻查閱。通過認真詳細的調查確定試驗植物為：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 實驗方法

實驗從2008年4月開始，至2008年6月結束，實驗地處于廣東省珠海市大鏡山水庫內，實驗期間處于水庫豐水階段，實驗期間氣溫適宜、日照充足，正是該地植物生長的最佳時期。

在植物的生長期所有品種經水培馴化2周后采用無土種植方法種植于75cm×50cm開口，裝有30L水庫水的水箱中。參考水庫浮床實際栽種密度，每種植物選取植株大小相近、根系數量和長度相近、生長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水的容器中進行培養生長，同時記錄各植物的初始株長、根長、鮮重。試驗期間每10d測量植物的平均株長，實驗期最后測量平均根長、鮮重，同時采集塑料桶中溶液并分析溶液中的營養物質（TN、TP）的含量，試驗共進行60d。

3 實驗結果分析

3.1 4種浮床植物種在水庫水中的模擬生長

從表1中可以看出4種浮床植物種在水庫水中受試60d期間，成活率為90%以上，單位面積內鮮重變化明顯，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、根長都有明顯變化，它們的平均株長變化如圖1所示，皇冠草增長了13cm，狗牙根增長了45cm，鋪地黍增長了28cm，海濱雀稗增長了30cm；它們的平均根長變化見圖2，皇冠草增長了5cm，狗牙根增長了7cm，鋪地黍增長了12cm，海濱雀稗增長了10cm。

表1 浮床栽培4種植物的成活率及生長量

圖1 四種試種植物種株長變化

圖2 4種試種植物種根長變化

從4種試種植物在培養期間成活率、株高、根長及鮮重的變化中可以看出，培養的4種植物在水庫水中都生長狀況良好，能夠較好的適應水庫水環境，它們的生長在株高、根長的變化上都各有優勢。從圖1來看，狗牙根和海濱雀稗的株長變化率要大于皇冠草和鋪地黍，它們的變化排序為：狗牙根＞海濱雀稗＞鋪地黍＞皇冠草。從圖2來看，鋪地黍、海濱雀稗的根長變化較大，它們的變化排序為：鋪地黍＞海濱雀稗＞狗牙根＞皇冠草。

3.2 4種浮床植物對水庫水中營養鹽濃度的影響

由于本研究在珠海市大鏡山水庫的附近實驗區域采用無土種植方法種植于裝有30L水庫水的水箱中進行的，受試水體是類似于水庫靜態水環境的，因此在實驗最后采集塑料桶中溶液并分析溶液中的營養物質（TN、TP）的含量，用來測定植物從水體中吸收的氮磷量。對4種浮床種植物測定植物從水體中吸收的氮磷量結果如表2所示。

表2 4種植物對氮、磷的吸收量及對富營養化水體凈化效果

我國《地表水環境質量標準GB383822002》規定：湖泊、水庫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。水體營養鹽物質（TN、TP）含量超過Ⅲ類標準就不適合作為生活飲用水源地。大鏡山水庫營養物質（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］。大鏡山水庫的水總氮、總磷含量在Ⅱ類和Ⅲ類這個區間內。

由表2中不難看出，這幾種浮床栽培植物對去除引起富營養化的營養物質都有效。考慮到水體富營養化的主要限制因子是磷，因此以總磷計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水庫的水保持在Ⅱ類和Ⅲ類之間。由于該水庫是一個抽水水庫和庫底底泥還會不斷釋放出氮、磷，而這些因素在實驗計算中未考慮，因此上述結果只能粗略表示浮床栽培植物凈化富營養化水體的效果，實際凈化效果要比該實驗結果差。

4 結語

生態浮床的主要作用是在實施期間由植物吸收和富集水體當中的營養物質氮、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養物質。因此，在進行生態浮床植物的選擇時，不僅要求該植物能夠適應選擇的水體，完成正常的生長周期，還要能形成較大的生物產量，以便最大程度地吸收水體中的氮磷營養物質起到較好的凈化水質的作用。本研究仿真人工浮床在水庫水環境中對4種植物進行了篩選，得到以下結論：4種植物能較好的在該典型水庫水環境中生長，成活率90%以上，生長狀況良好，對水庫水環境有較好的適應性；4種植物對去除引起富營養化的營養物質都有效，其中皇冠草、鋪地黍、海濱雀稗3種植物用于解決水庫富營養化問題較好，狗牙根效果相對差些。

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［9］韓博平，馮船遠，劉正文.廣東省大鏡山水庫生態學與水質管理研究［J］.廣東科技，2006（12）：6～15.