四季水芹對河湖生態治理及資源化利用研究

摘 要：污水排放從達標排放向資源化利用全面轉變，在生態治理的基礎上采用水生經濟作物來治理。基于此，2019年3月廣東省清遠市開展畜禽養殖污水生態治理與修復工程試驗，將具有食用價值的四季水芹取代水葫蘆。概述了水葫蘆污水治理情況，介紹了四季水芹及其污水治理原理，并開展了四季水芹生態治污試驗，以期為實現生態處理、資源化利用、中水回用和污水零排放的污水治理貢獻力量。

關鍵詞：四季水芹；河湖生態治理；水葫蘆；以菜治水；經濟效益

中圖分類號：X52 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）07–0-03

近年來，水利工程項目不斷發展，各種技術手段不斷革新，污水排放基本達標。在可持續發展戰略目標的指引下，污水排放從達標排放向資源化利用的角度全面轉變，在生態治理的基礎上采用水生經濟作物來治理。這不僅是污染治理方式的改變，而且在節約能源的同時，對原本無用有害的污水進行資源化利用，變廢為寶，取得良好的經濟效益和社會效益。

從保護環境的角度而言，水體污染物會對生態環境產生負面影響[1-2]。但對于某些動植物而言，卻是其生長過程中所需的有益營養物質。基于此，2019年3月廣東省清遠市開展畜禽養殖污水生態治理與修復工程試驗，將具有食用價值的四季水芹取代水葫蘆，實現以菜治水、以水養菜，將畜禽養殖污水變成凈水，將“污點”變成亮點，以確保我國糧食和蔬菜安全，促使農業經濟健康、可持續發展[3-5]。

1 水葫蘆污水治理概況

長期以來，水葫蘆因其繁殖能力強的特點一直在水體生態治理中擔任重要角色。然而，水葫蘆在生長過程中會大量消耗水體中的溶解氧，使得水生動物（如魚類）的活動、繁殖空間減少，嚴重時甚至導致大量魚類死亡。此外，水葫蘆死亡后沉入水底，對水質構成二次污染[6]。

2 四季水芹概況

四季水芹是傘形科水芹屬多年生草本植物。其葉子較大，呈三角形，邊緣有圓齒；莖干粗壯且直立，由下往上逐漸變細，呈青白色；花頭小且表面光滑，無總苞，呈白色；果實近于橢圓形或筒狀長圓形，質地較硬，灰褐色。一般情況下，6—7月為花期，8—9月為果期。

四季水芹喜濕潤、肥沃土壤，耐澇及耐寒性強。適宜生長溫度為15～20 ℃，且能在0 ℃以下的低溫環境中生長。其一般生于低濕地、淺水沼澤、河流岸邊，或生于水田。

3 水生植物污水治理原理

水生植物生長在水中時，通過吸收水中的養分（如氮、磷等營養元素）維持生長。而當水生植物被移出水生生態系統時，其吸收的營養物質會隨之從水體中提出，從而達到凈化水體的作用[7]。水生植物為微生物和微型生物提供了附著基質和棲息場所，能大大加速截留在根系周圍的有機膠體或懸浮物的分解礦化，其根系還能分泌促進嗜磷、氮細菌生長的物質，間接提高水體凈化率[8]。

同時，水生植物的根系與水體接觸面積較大，能夠形成一道密集的過濾層，當水流流經時，不溶性膠體會隨著黏附或吸附而沉降，尤其是將其中的有機碎屑沉降下來。同時，附著于根系的細菌進入內源生長階段后會發生凝集，一部分為根系所吸附，另一部分凝集的菌膠團將懸浮性的有機物和新陳代謝產物沉降下來。

此外，水生植物和浮游藻類在營養物質和光能的利用上互為競爭，前者個體大、生命周期長，吸收和儲存營養鹽的能力強，可有效抑制浮游藻類的生長。某些水生植物根系還能分泌克藻物質，達到抑制藻類生長的作用[9-20]。

4 四季水芹生態治污試驗及效果研究

4.1 四季水芹生長試驗

在養殖污水魚塘實驗期間，四季水芹生長情況良好。種植2 d后，四季水芹開始抬頭；5 d后，每株植株均有新葉發出，植株長高，根系發育良好。20 d后，部分四季水芹出現黃葉情況，這主要是由于魚塘肥力不足而形成的。

四季水芹的生長情況可以反映其對水體污染物吸收的狀況。四季水芹生長越快，說明水體的污染越嚴重。同時，營養物越充足，四季水芹生長得越快，對水體的凈化能力越強。

在一般情況下，種植30 d后，四季水芹可長至40～50 cm；45 d后，其高度可達55 cm。其中，在35 d后，農民可適時收割四季水芹。在收割15 d后，斷茬的四季水芹能發出新芽，在收割30 d后，四季水芹高度達45～50 cm，此時可進行二次收割。如此循環往復，可加快四季水芹吸收水體營養物質的速度。

根據圖1可以看出，養殖污水中的污染物濃度高、營養物充足，在20 d后，四季水芹高度≥40 cm，30 d后，四季水芹基本上達到55 cm。

4.2 水體凈化試驗

種植四季水芹20 d后，魚塘水質能見度明顯提高， 具體見圖2。

治理前污水塘水樣檢測結果顯示：總氮為92.1 mg/L、氨氮為17.35 mg/L、總磷為4.76 mg/L。

四季水芹凈化10 d后的水樣檢測結果顯示：總氮為38.1 mg/L、氨氮為12.90 mg/L、總磷為3.89 mg/L。四季水芹凈化20 d后的水樣檢測結果顯示：總氮為16.4 mg/L、氨氮為4.5 mg/L、總磷為3.50 mg/L，四季水芹凈化30 d后的水樣檢測結果顯示：總氮為10.4 mg/L、氨氮為2.5 mg/L、總磷為0.50 mg/L。

除在魚塘進行試驗，對鄰近的生活用水池塘也進行了相關的凈化實驗。通過1個多月的試驗發現，四季水芹茂盛的根須能有效降低水中的氨氮、亞硝酸鹽的濃度，藻類密度下降80%以上，水體透明度由0.05 m提高至1.30 m。同時，環保部門檢測結果顯示：化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）為18.9 mg/L，總氮含量為0.9 mg/L，總磷含量0.2 mg/L，水質為Ⅲ類。

4.3 污水濃度極值試驗

相關人員開展了污水濃度的極值試驗，試驗結果表明水體中COD為800 mg/L仍可滿足四季水芹的生長，但其根系偏短。除COD外，其他值在稀釋后和正常的污水溶液濃度接近。當水體中的COD為500 mg/L和400 mg/L時，四季水芹的莖葉生長狀況最好；當水體中的COD為200 mg/L和100 mg/L時，四季水芹的根系生長最長。

在水體中的COD為20～30 mg/L時，四季水芹的莖葉比根系短，根的長度是莖葉的2～3倍，這表明四季水芹也可用于尾水深度處理和水庫水質提升。在水體中的COD為600 mg/L時，四季水芹的莖葉比根系長，莖葉長度是根系的3～4倍，這表明四季水芹可以直接用于高濃度的畜禽養殖污水治理。

若以治理水體污染為主，農民可加大四季水芹的種植面積，覆蓋率以70%左右為宜。若以種植蔬菜為主，四季水芹覆蓋率應控制在30%。值得注意的是，種植浮床漂浮在水面，只需注意保持水層，不讓浮床被風吹至岸上即可。

4.4 資源化利用試驗

四季水芹生長速度快、產量高，在種植過程中難免會出現下肥不及時的情況，從而影響四季水芹的產量和品質。但是，在農村小微水體，尤其是養殖污水較多的情況下，水中營養成分充足，有助于提高四季水芹的產量和品質，且其凈化效果良好。

圖3a為種植四季水芹30 d后收割的現場測產圖片，產量約為3.3 kg/m2。圖3b是試驗第3個月后收割四季水芹的現場測產圖片，產量約為14.45 kg/m2。圖3c為另外一個試驗基地秋季第三茬30 d收割后的現場測產圖片，產量約為18.25 kg/m2。圖3d為另外一個試驗基地秋季第三茬30 d收割后的現場測產圖片，產量約為28.74 kg/m2。

四季水芹是多年生植物，收割后在原留茬直接生長，一年可以多次生長。從圖3的測產現場可以看出，最初生長產量低，待第二茬后根系茂密，生長速度加快，產量變大，水體的凈化能力更強。

從四季水芹的生長和收割量可看出其治污能力。在第一茬終止后的20 d，四季水芹開始出現發黃現象，這表明其快速生長肥力不夠，農民需對其進行肥力補充，使其恢復正常生長速度。以一年生長和收割6次計算，每次平均收割1萬kg四季水芹，1年可收獲6萬kg四季水芹。

通過對所收割的四季水芹進行食品蔬菜法定檢驗，各項指標合格符合食用標準。這主要是由于無土種植的植物，其根系始終不扎進土壤，土壤中的重金屬不會被吸收，而水中重金屬濃度比土壤中的低，且吸收的微量重金屬部分沒有進入四季水芹的食用部分。同時，種植浮床上沒有土壤，不需要使用除草劑等農藥，確保了四季水芹的安全。

5 結束語

四季水芹可用于畜禽養殖污水的一年四季生態治理，且在實現資源化利用的同時，能產生良好的經濟效益。在實際治理過程中，應做到因地制宜，根據當地實際污染情況進行調整，以充分踐行生態處理、資源化利用、中水回用和污水零排放的污水治理理念。

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