常绿水生植物冬季对富营养化水体净化效果研究

摘要 选用香菇草和石菖蒲2种常绿水生植物单独种植和混合种植，研究它们在冬季对富营养化水体的净化效果。结果表明，香菇草单独种植对水体净化效果较好，其鲜重增加了6.10倍，水体浊度下降70.5%，对水体中TN、TP去除率分别为87.8%、78.8%，底泥中TN含量减少了69.5%，底泥中TP含量增加了0.53%;香菇草和石菖蒲混合种植效果其次，其鲜重增加了4.43倍，水体浊度下降55.8%，对水体中TN、TP去除率分别为82.7%、79.2%，底泥中TN含量减少了47.0%，底泥中TP含量下降了0.67%;而石菖蒲单独种植其鲜重只增加了1.02倍，水体浊度下降49.9%，对水体中TN、TP去除率分别为70.0%、67.0%，底泥中TN含量减少了37.4%，底泥中TP含量下降了1.40%。综合考虑净化效果和景观美学性，香菇草和石菖蒲混合种植是冬季适宜的水生植物选择。

关键词 常绿水生植物;冬季;富营养化水体;净化

中图分类号 X 52  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）18-0068-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.18.017

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on the Purification Effect of Evergreen Aquatic Plants on Eutrophic Water in Winter

JU Ping1， XU Shun-fei1， LI Liang-jun2 et al

（1.Yangzhou Vocational College，Yangzhou，Jiangsu 225002;2.Yangzhou University， Yangzhou，Jiangsu 225009）

Abstract Two evergreen aquatic plants of Hydrocotule vulgaris and Acorus tatarinowii were planted alone and mixed to study the effect of their purification on eutrophic water in winter.The results showed that Hydrocotule vulgaris planting alone for purification effect was better，the fresh weight increased 6.10 times，the turbidity decreased 70.5%，the removal rate of TN and TP in water was 87.8%，78.8%，respectively，TN content in the sediment decreased by 69.5%， TP content in the sediment increased by 0.53%.Hydrocotule vulgaris and Acorus tatarinowii mixing effect secondly，its fresh weight increased 4.43 times，the turbidity decreased 55.8%，the removal rate of TN and TP in water was 82.7%，792%，respectively，TN content in the sediment decreased by 47.0%， TP content in the sediment decreased by 0.67%. Acorus tatarinowii planting alone for purification effect following： the fresh weight only increased 1.02 times，the turbidity decreased 49.9%，the removal rate of TN and TP in water was 70.0%，67.0%，respectively，TN content in the sediment decreased by 37.4%， TP content in the sediment decreased by 1.40%.Considering the effect of purification and landscape aesthetics，the mixed planting of Hydrocotule vulgaris and Acorus tatarinowii was a suitable choice for aquatic plants in winter.

Key words Evergreen aquatic plant;Winter;Eutrophic water;Purification

氮磷超标引起的水体富营养化是目前普遍面临的问题[1]，水生植物对于水体中氮、磷的富集有明显的效果[2]。近年来，利用水生植物和陆生植物浮床等植物修复技术治理富营养化水体已取得一定效果[3]。但已有的研究多为冬季枯死或休眠植物，而且多为单一种植，常绿植物单一种植以及常绿植物组合种植对冬季富营养化水体净化的研究较少，至今鲜见研究某一植物单独种植和其他植物混合种植净化效果的比较[4-7]。该研究选用冬季常绿型水生植物分别单独种植和混合种植，比较分析其对富营养化水体的净化效果，以期为解决植物修复水体的周年循环问题和满足湿地植物景观冬季观赏提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用香菇草（Hydrocotule vulgaris）和石菖蒲（Acorus tatarinowii）2种常绿水生植物。试验材料洗净根系后在自来水中驯化7 d，栽培用水和底泥取自扬州市职业大学校园池塘中。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计。试验于2020年10月26日—11月30日在扬州市职业大学园林园艺生态实训基地自然条件下进行，但对试验场地进行了避雨处理。

试验设4组（3个处理，1个对照），处理1（T1）为香菇草单独种植，处理2（T2）为石菖蒲单独种植，处理3（T3）为香菇草+石菖蒲组合种植，以不栽植植物的底泥和水样为对照组。将驯化好的植物用蒸馏水洗净并用吸水纸吸干水分后称重，其中T1称重香菇草60 g，T2称重石菖蒲60 g，T3称重石菖蒲和香菇草各30 g。种植容器为50 cm×30 cm的塑料桶，每桶装入底泥6 kg，植物种入后放入取自池塘的水，每桶放水5 L，每组设3个重复。

1.2.2 采样。10月26日种植，14 d植物恢复生长后开始取样，每7 d取样一次，取样时间为当天08：00，取得的水样立即带入实验室分析水样中的TN、TP，每7 d一次用蒸馏水补充蒸发和植物蒸腾所散失的水分。底泥在试验开始和试验结束各取样一次，风干后分析测定TN和TP，在试验结束后，将植物全部取出洗净，用吸水纸吸干水分后称重。

1.2.3 指标测定。水样浊度用SGZ-200BS便携式浊度计测定，水样TN用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定，水样TP用钼酸铵分光光度法测定，底泥中的TN用凯氏定氮法测定，TP用钼锑抗比色法测定。去除率计算公式为去除率=[（C0-Ci）/C0]×100%，

式中，C0为试验开始时水体中污染物的浓度;Ci为第i天时水体污染物浓度。

1.3 数据处理

所有数据经Excel和SPSS 16.0软件进行处理分析并用Duncan进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对富营养化水体浊度的影响

浊度是水质测定的一项重要物理指标，浊度越高，水越浑浊，水质越差。不同植物种植方式水体的浊度变化见图1。从图1可以看出，10月26日—11月30日3个处理组和对照组水体的浊度都出现下降趋势，但对照组水体浊度的下降趋势慢于3个处理组。至试验结束时，对照组水体的浊度仍有71.9 NTU，T1、T2、T3的浊度分别为32.0、54.3、48.0 NTU，3个处理对水体浊度净化作用分别为T1>T3>T 分别比初始浊度（108.5 NTU）降低70.5%、55.8%、50.0%。

2.2 不同处理水体中TN的变化

从图2可以看出，随着处理时间的延长，各处理的TN浓度均有不同程度下降，T1、T2、T3水体中TN浓度始终低于对照，且3个处理在11月9日测定的水体中TN浓度明显低于10月26日的浓度，由最初的8.990 1 mg/L分别下降为2.752 3、3.526 5、3.125 3 mg/L，此后水体中TN浓度下降缓慢，至试验结束时，3个处理水体中的浓度分别为1.097 4、2.697 1、1.554 3 mg/L;对照组中，由于各种微生物及其他因素作用，水体中TN浓度也由8.990 1 mg/L下降至6.863 7 mg/L。

从表1可以看出，3个处理在不同阶段对水体中TN均有去除效果，尤其在植物恢复生长后的第一次测定，T1、T2、T3水体中TN去除率分别为69.4%、60.7%和65.2%。分析比较3个处理最终对水体中TN去除率发现，经过35 d的处理后，T1的去除率最高，达87.8%，其次是T3和T 去除率分别为82.7%和70.0%;对照组水体中的TN浓度虽有缓慢下降，但变化不大;对于水体中TN的去除率，除了T1和T3之间差异不显著，其余处理之间差异均达极显著水平。

2.3 不同处理水体中TP的变化

从图3可看出，3个处理中水体的TP浓度变化趋势与TN浓度变化趋势相似，随着时间的延长，TP浓度均有不同程度下降，T3和T1下降趋势较明显，由最初的1.005 0 mg/L分别下降为0.208 8、0.218 8 mg/L，其次为T 试验结束时水体中的TP浓度下降至0.339 8 mg/L，3个处理水体中的浓度均低于对照处理水体的浓度（0.765 1 mg/L）。

从表2可以看出，3个处理在不同阶段对水体中TP均有一定的去除作用，与对TN的去除率不同的是，植物恢复生长后的第一次测定，T1、T2、T3去除率不高，分别仅为34.8%、51.4%和43.7%，而后多次取样测定并计算，去除率不断上升，至试验结束时，T1、T2、T3对水体中TP的去除率分别为78.8%、67.0%和79.2%，与对照都达到极显著差异，T1和T3间差异不显著，但T1和T2、T3和T2之间均差异显著。

2.4 不同处理底泥中TN、TP的变化

在富营养化水体中，一般来说，底泥与上覆水中的氮磷营养盐处于一个动态平衡状态，因此研究水生植物对富营养化水体的净化作用时，底泥中的TN和TP也是重要的分析指标[8]。

从图4可以看出，至试验结束时，T1、T2、T3底泥中的TN含量分别由初始时的2.059 g/kg分别降为0.629、1.289、1.092 g/kg，降低幅度为69.5%、37.4%和47.0%;对照组底泥中的TN含量降至1.563 g/kg，降低24.1%。说明水生植物在冬季生长期间利于降低底泥中的TN含量。

从各处理对底泥中TP含量的影响（图5）可以看出，T1底泥中TP含量由最初的40.396 g/kg上升为40.612 g/kg，增幅为0.53%;T2和T3底泥中的TP含量虽然下降，由最初的40.396 g/kg分别下降为39.831 和40.126 g/kg，但下降幅度很小，分别为1.40%和0.67%。