中華圓田螺＋水培花卉協同凈化水質的效果

邢浩春，李志亮，陳梅蘭，焦云紅，王 磊，付 偉，張 健，喬莉娟

（1.邯鄲學院生命科學與工程學院，河北邯鄲056005；2.邯鄲市環境保護局，河北邯鄲056003；3.邯鄲市趙苑公園管理處，河北邯鄲056002）

中華圓田螺＋水培花卉協同凈化水質的效果

邢浩春1，李志亮1，陳梅蘭2，焦云紅1，王 磊1，付 偉1，張 健3，喬莉娟1

（1.邯鄲學院生命科學與工程學院，河北邯鄲056005；2.邯鄲市環境保護局，河北邯鄲056003；3.邯鄲市趙苑公園管理處，河北邯鄲056002）

為探明中華圓田螺與具有景觀、藥用價值的水培花卉白掌和降糖草協同凈化水質的效果，為水產養殖水體及景觀富營養化水體的凈化修復提供科學依據，在室內模擬富營養化靜態水體進行協同凈化試驗，測定其對總氮、總磷、葉綠素a和懸濁度的去除率，記錄植物根長、株高、病蟲害、動物體重等指標。結果表明：對總氮的去除率依次為降糖草＋田螺組合（49.53%）＞白掌＋田螺組合（41.32%）＞降糖草（39.21%）＞白掌（35.86%），且差異極顯著（P＜0.01）；降糖草＋田螺組合對水體中總磷的去除率最高，為67.53%，極顯著（P＜0.01）高于其他處理。降糖草、白掌在受污水體中長勢良好，株高增長率達49.6%以上，生根快，無病蟲害，適應性強。

中華圓田螺；水培花卉；白掌；降糖草；凈化水質

20世紀60年代起，國內外學者相繼采用水生植物進行污水治理，其凈化水質效果良好，且經濟效益高，能耗低，簡單易行，有利于重建和恢復良好的水生生態系統［1］；研究方向主要集中于植物對氮（N）、磷（P）的吸收及凈化效果的評價等方面，研究手段和技術已基本成熟［2-3］，且對凈水植物的篩選也逐漸從水生植物、近水生植物擴大到陸生植物進行水培［4-5］，研究越來越廣泛，但對于水培植物的篩選相對較少。對水體修復和治理的研究主要是河道［6-7］、湖泊［8-9］等，后來擴展到人工湖、公園景觀水體［10-11］的修復，也有學者將生物凈化原理運用到農業用水、養殖用水［12-13］中，具有較好的生態、經濟和景觀等效益。但是單一植物對水體修復存在一些不足，因此，目前眾多學者將動物（底棲動物、魚類）與植物或動植物微生物組合進行污水治理［14-20］，以達到修復富營養化水體的目的。為探明中華圓田螺（Cipangopaludinacahayensis）與具有景觀、藥用經濟價值的水培花卉白掌（Spathiphyllumkochii）和降糖草（GynuradivaricataDC）組合協同凈化水質的效果，在室內模擬富營養化靜態水體進行協同凈化試驗，以期為水產養殖水體及景觀富營養化水體的凈化修復提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

中華圓田螺：從市場購買后放于水族箱中馴化養殖2周，挑選健康活潑、大小及體重相當的個體進行試驗。白掌、降糖草：從市場購買，洗凈根部的珍珠巖和蛭石等，在清水中水培馴化2周，挑選植株健康、根部均勻、葉面無明顯傷痕的植株進行試驗。富營養化水體：取自邯鄲市支漳河小北堡段，水質總氮（TN）、總磷（TP）濃度分別為（10.28±0.28）mg/L和（0.78±0.08）mg/L。

1.2 試驗設計

設6個處理，3個平行。處理1：空白對照；處理2：白掌＋田螺組合；處理3：單獨水培白掌；處理4：降糖草＋田螺組合；處理5：單獨水培降糖草；處理6：單獨養殖田螺。在水族箱（70cm×40cm× 40cm）中注入試驗用水，水位高30cm。采用平整的泡沫板固定植株漂浮在水面上，泡沫板均勻打孔，插入白掌和降糖草，使其根部約4/5浸入水體中。

每個水族箱內養殖田螺20只〔初始平均體重為（33.33±1.24）g〕，種植白掌〔初始平均株高為（35.64±2.13）cm〕或降糖草〔初始平均株高為（32.78±1.36）cm〕12株。試驗在自然光照下進行，時間為32d。試驗開始后0d、5d、11d、18d、25d和32d分別進行水樣采集和測定，稱量動物體重和植物株高。試驗過程中不換水，蒸發和植物蒸騰所失水量用蒸餾水補充。

1.3 指標測定

總氮用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法（GB11893-89）測定，總磷用過硫酸鉀消解-鉬銻抗分光光度法（GB11894-89）測定，葉綠素a用丙酮提取分光光度法測定，懸濁度用分光光度法測定，測定重復3次取平均值。同時觀測試驗水體中動植物生長情況。

1.4 數據處理

根據水樣指標初始濃度（C0），處理后水樣指標濃度（C1）計算總氮、總磷、葉綠素a和懸濁度的去除率。

用Excel 2013統計軟件進行數據處理和方差分析，用DPS軟件進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 水體總氮、總磷、葉綠素a濃度及濁度

2.1.1 總氮 從圖示可知，隨處理時間延長，田螺單獨作用水體時會引起總氮濃度增加，主要是由于田螺自身在代謝過程中會釋放氨氮所致。白掌、降糖草、降糖草＋田螺組合及白掌＋田螺組合作用于水體時，隨處理時間延長總氮濃度呈先上升后下降趨勢。這可能是初期植物單獨或動植物組合要適應水體，時間短吸收氮的量小，且動物代謝也會產生一定氮；隨時間推移，對氮的吸收逐漸增多，總氮含量逐漸減少。其中，以降糖草＋田螺組合的總氮濃度降低最明顯，對總氮去除率最高，為49.53%，且去除率顯著高于其他處理（表1），觀察也發現此處理的水體清潔。可能是因為降糖草根須大，相互纏繞，對水體的耐污性強，吸收氮的能力強，同時田螺也會濾食水體中藻類，減少藻類生物量，使水體呈清潔狀態。

圖示 不同處理水體總氮、總磷、葉綠素a和濁度的變化Fig. Variation of TN，TP，chlorophyll a and turbidity in water body under different treatments

表1 不同處理水體總氮、總磷、葉綠素a和懸濁度的去除率Table 1 Removal rate of TN，TP，chlorophyll a and turbidity in water body under different treatments

2.1.2 總磷 從圖示可知，除田螺、CK處理外，其他處理水體的總磷濃度變化趨勢相似，表現為先下降較快后下降較慢，最后趨于平穩。說明，白掌、降糖草、白掌＋田螺組合和降糖草＋田螺組合能適應受污的水體環境，對磷有很好的吸收能力。各處理對總磷的去除率均超過59%，其中以降糖草＋田螺組合最高，為67.53%（表1），具有較好的去除效果。

2.1.3 葉綠素a 一定程度上，葉綠素a濃度可以反映出水體中藻類現存量，是評價水質富營養化的重要指標。從圖示可知，不同處理水體葉綠素a濃度的變化趨勢不同，田螺、白掌＋田螺組合和降糖草＋田螺組合隨處理時間延長葉綠素a濃度明顯降低，其中，降糖草＋田螺組合的去除率達49.42%，說明水體中加入田螺對去除葉綠素a具有較好的效果。

2.1.4 濁度 白掌、降糖草、白掌＋田螺組合和降糖草＋田螺組合都能夠快速改變水體的濁度，其中白掌＋田螺組合的凈化效果比降糖草＋田螺組合更好（表1）。原因可能是降糖草生長更快，代謝快尤其是舊根脫落快，從而影響水體的懸濁度。

2.2 動植物的生物性狀

從表2看出，在32d試驗中，降糖草、降糖草＋田螺組合的植株高增長率較大，分別為57.1%和49.6%。降糖草在試驗初期抽出新葉，土生老根褪去，長出白色細長水生根，且試驗期間無病蟲害發生，長勢好，這與生態環境的變遷使病蟲害失去了原有滋生環境，水體的生態隔離切斷了病蟲害的傳播途徑有關。表明，降糖草能很好適應受污水體。白掌、白掌＋田螺組合中植株高增長率分別為60.4%和59.8%。白掌在試驗水體中不斷有新根長出，土生老根褪去，說明白掌可在受污水體中生長很好。

在白掌＋田螺組合和降糖草＋田螺組合中，田螺的增重率較小，降糖草＋田螺組合中田螺的增重率大于白掌＋田螺組合，原因可能是降糖草代謝產生的殘屑（如舊根）為田螺提供了較為穩定的食物來源。

3 結論與討論

1）試驗結果表明，白掌、降糖草、降糖草＋田螺組合、白掌＋田螺組合能適應受污水體環境，對水體中總氮、總磷和懸濁度均有一定的去除效果。對總氮的去除率依次為降糖草＋田螺組合（49.53%）＞白掌＋田螺組合（41.32%）＞降糖草（39.21%）＞白掌（35.86%），且有極顯著差異（P＜0.01）；對水體中總磷的去除率均超過59%，其中降糖草＋田螺組合的去除率最高，為67.53%，極顯著（P＜0.01）高于其他處理組；4個處理組均能快速改變水體的懸濁度，其中白掌＋田螺組合凈化效果最好。田螺、降糖草＋田螺組合、白掌＋田螺組合水體的葉綠素a濃度隨時間延長明顯降低，其中降糖草＋田螺組合的去除率最高，達49.42%。

2）降糖草、白掌在受污水體中長勢較好，株高增長率達49.6%以上，生根快，無病害，適應性強。田螺在受污水體中生長速度較慢，可能與所用田螺年齡有關，因試驗采用的是成年田螺，其生長較慢。

3）降糖草、白掌作為藥用植物和觀賞花卉具有很好的經濟及景觀美化效果，但基于水培植物對光照的耐受性不同，白掌在室外應用有一定局限性。綜合分析，降糖草＋田螺組合更適合對室外污染水體的修復，下一步將進行室外景觀水體、水產養殖水體和河道等凈化試驗，以達到最高的生態、景觀及社會效益。

［1］張 迪，凌去非，劉 煒，等.水葫蘆和金魚藻對黃顙魚養殖水體凈化效果研究［J］.揚州大學學報，2012，33（4）：66-71.

［2］張志勇，鄭建初，劉海琴，等.鳳眼蓮對不同程度富營養化水體氮磷的去除貢獻研究［J］.中國生態農業學報，2010，18（1）：152-157.

［3］李艷薔，姜應和，李兆華，等.陸生經濟植物浮床去除富營養化水中氮素研究［J］.環境科學與技術，2010，33（8）：103-107.

［4］何連帥，李佳佳，沈 思，等.2種水蕹菜植生型人工浮島對克氏原螯蝦高密度養殖水體的凈化作用［J］.江蘇農業科學，2011，39（4）：287-289.

［5］戴習林，郭 印，錢輝仁.3種蔬菜及浮植方式對蝦池水體的凈化效果［J］.上海海洋大學學報，2012，21（5）：777-783.

［6］周元清，李秀珍，唐瑩瑩，等.不同處理水芹浮床對城市河道黑臭污水的脫氮效果及其機理研究［J］.環境科學學報，2011，31（10）：2192-2198.

［7］鄭劍鋒，羅固源，許曉毅，等.低溫下生態浮床凈化重污染河水的研究［J］.中國給水排水，2008，24（21）：17-20.

［8］吳富勤，申仕康，王躍華，等.鳳眼蓮種植對滇池水體環境質量的影響［J］.生態科學，2011，32（1）：110-114.

［9］劉國峰，張志勇，嚴少華，等.大水面放養水葫蘆對太湖竺山湖水環境凈化效果的影響［J］.環境科學，2011，32（1）：1299-1305.

［10］楊 沖.北京奧林匹克公園龍形水系富營養化調查及水質修復與保持技術研究［D］.北京：北京化工大學，2013.

［11］謝 岳.城市富營養化景觀水體的植物修復機理及現場試驗研究［D］.西安：西安建筑科技大學，2011.

［12］盛 婧，鄭建初，陳留根，等.水葫蘆富集水體養分及其農田施用研究［J］.農業環境科學學報，2009，28（10）：2119-2123.

［13］周露洪，谷孝鴻，曾慶飛，等.不同密度螺-草結構對養殖尾水凈化效果的比較研究［J］.長江流域資源與環境，2011，20（2）：173-178.

［14］王曉娟，張榮社.人工濕地微生物硝化與反硝化強度對比研究［J］.環境科學學報，2006，26（2）：225-229.

［15］張永明，胡一珍，嚴 榮，等.用生物膜缺氧修復受污染的城市河道水［J］.環境科學，2009，30（7）：1921-1924.

［16］王 瑜，劉錄三，舒儉民，等.白洋淀圍隔中不同生物組合調控水質實驗［J］.濕地科學，2013，11（3）：359-365.

［17］陳 倩，晁建穎，張毅敏，等.底棲動物與挺水植物協同修復富營養化水體的研究［J］.水處理技術，2011，37（8）：61-64.

［18］王 瑜.穗花狐尾藻、金魚藻及圓頂珠蚌對白洋淀水質影響：圍隔試驗［D］.保定：河北大學，2008.

［19］肖小雨，尹 麗，龍婉婉，等.水生動植物聯合作用凈化不同富營養化景觀水體研究［J］.環境科學與管理，2014，39（6）：18-23.

［20］王 瑜，劉錄三，舒儉民，等.不同生物鏈組合對白洋淀富營養化水體的凈化效果［J］.濕地科學，2013，11（4）：499-504.

（責任編輯：馮 衛）

Effect ofCipangopaludinacahayensisand Hydroponics Flowers Collaboration on Purification of Water Quality

XING Haochun1，LI Zhiliang1，CHEN Meilan2，JIAO Yunhong1，WANG Lei1，FU Wei1，ZHANG Jian3，QIAO Lijuan1
（1.CollegeofLifeScienceandEngineering，HandanCollege，Handan，Hebei056005；2.HandanBureauforEnvironmentalProtection，Handan，Hebei056003；3.AdministrativeOfficeofZhaoyuanPark，Handan，Hebei056002，China）

The TN，TP and chlorophyll a content and turbidity removal rate of simulated eutrophication static water were determined in indoor condition and the plants’root length，height，diseases and insect pests and animal’s weight gain rate were recorded to discuss the effect ofC.cahayensisand hydroponics flowers（S.kochiiandG.divaricataDC）with landscape function and medicinal value on purification of water quality and to provide the scientific basis for purification and remediation of aquaculture water and landscape eutrophication water.Results：The TN removal rate ofG.divaricataDC＋C.cahayensiscombination，S.kochii＋C.cahayensiscombination，G.divaricataDC andS.kochiiis 49.53%，41.32%，39.21%and 35.86%respectively and the difference between different treatments is at very significant level.The TP removal rate ofG.divaricataDC＋C.cahayensiscombination is the highest（67.53%）among four treatments and is higher than other three treatments very significantly.The growth vigor ofS.kochiiandG.divaricataDC with fast rooting，non-plant diseases and insect pests and strong adaptability is better in the polluted water and the height growth rate is above 49.6%.

Cipangopaludinacahayensis；hydroponic flower；Spathiphyllumkochii；Gynura divaricataDC；water purification

S942.3

A

2016-07-18；2016-08-15修回

河北省高等學校科學技術研究項目“底棲動物和水培植物不同生物組合協同凈化水質效果研究”（Z2014156）；河北省邯鄲市科技計劃項目“底棲動物和水培植物協同凈化城市景觀水體技術研究”（1523103064），“植物浮床水體修復技術應用研究——以東武仕水庫為范例”（1323109083-2），“邯鄲市景觀水體生態修復技術研究——以邯鄲趙苑公園為例”（1423109105）；邯鄲學院校級項目“底棲動物和水培植物不同生物組合協同凈化水質技術研究”（14208）

邢浩春（1980-），女，講師，碩士，從事水生生物學資源植物的利用研究。E-mail：cantysea＠163.com

1001-3601（2016）09-0405-0148-04