全 文 ：基金项目：安徽省高校自然科学基金重点项目“不同刈割和施肥梯度下假俭草和结缕草草地动态变化”（2006kj060a）；安徽重要生物资源保护与
利用研究重点实验室、安徽省高校生物环境和生态安全重点实验室专项基金资助“大型水生植物对生活污水的净化能力的研究”（2004sys003）。
第一作者简介：王晓兰，女，1983年出生，汉族，山西大同人，安徽师范大学在读硕士，主要从事水生植物生物学方面的研究。通信地址：241000安
徽省芜湖市北京东路1号安徽师范大学生命科学院植物学专业，Tel：0553-5670467，E-mail：wwxxll.1983@163.com。
通讯作者：周守标，教授，博导，研究方向：污染环境植物修复。E-mail：zhoushoubiao@vip.163.com。
收稿日期：2009-03-10，修回日期：2009-04-10。
弯囊苔草(Carex dispalata)对生活污水的净化效果
王晓兰，周守标，杨集辉，朱元元
(安徽师范大学生命科学院，安徽省重要生物资源保护与利用研究重点实验室，安徽芜湖 241000)
摘 要：通过水培试验，研究了弯囊苔草在不同浓度生活污水中的生长特性及对生活污水TN、NH3-N、
TP、CODCr的去除效果。结果表明，弯囊苔草在中浓度污水中生长最好，其生物量显著高于低浓度（p＜
0.05），略高于高浓度（p＞0.05）。弯囊苔草对 3种浓度生活污水中TN、NH3-N、TP、CODCr的净化效果均
显著高于对照（p＜0.05）。在低、中、高 3种生活污水中，对 TN的去除率分别为 87.04%、88.84%和
68.87%；对NH3-N的去除率分别为 96.70%、98.81%和 96.68%；对TP的去除率分别为 94.48%、96.98%和
96.75%；对CODCr的去除率分别为63.20%、83.80%和82.33%。弯囊苔草对高、中浓度污水中NH3-N、TP、
CODCr的净化效率显著高于低浓度（p＜0.05），其中对NH3-N和TP的去除率均超过95%；对中、低浓度生
活污水中TN的去除率显著高于高浓度（p＜0.05）。除生活污水中的NH3-N外，TN、TP、CODCr的去除速
率在试验初期较快。试验表明弯囊苔草对生活污水具有较好的净化能力，可以作为水体生态修复工程
中的修复植物。
关键词：弯囊苔草；生活污水；不同浓度；净化效果
中图分类号：S555+.9；Q948.12 文献标识码：A
Purification Effect of Carex dispalata on Sewage
Wang Xiaolan, Zhou Shoubiao, Yang Jihui, Zhu Yuanyuan
（Key Lab. of Biological Resources Conservation and Utilization, College of life Science,
Anhui Normal University, Wuhu Anhui 241000)
Abstract: With water culture experiments, the growth character of Carex dispalata and the purification effects
of TN、NH3-N、TP、CODCr in three types of sewage (low concentration, medium concentration and hingh concen⁃
tration) were studied. The results indicated that Carex dispalata grew best in the medium concentration sew⁃
age , The biomass of Carex dispalata in the medium concentration sewage was significant higher than in the low
concentration treatment（p＜0.05）and no significant little higher than in the high concentration treatment. The
purification effects of Carex dispalata in three concentration treatments were significant better than the contrast
treatments（p＜0.05）. In the three concentration treatments (low, medium, high), the removal rates of TN were
87.04%, 88.84% and 68.87%, respectively. The removal rates of NH3-N in three concentration treatments were
96.70%, 98.81% and 98.68%, respectively. The removal rates of TP were 94.48%, 96.98% and 96.75%, re⁃
spectively, and CODCr were 63.20%, 83.80% and 82.33%, respectively. The removal rates of NH3-N, TP and
CODCr in medium and high concentration treatments were all significant higher than in the low concentration
sewage（p＜0.05）, the removal rates of NH3-N and TP in medium and high concentration treatments both
reached more than 95%. The removal rates of TN in medium and low concentration sewage were significant
中国农学通报 2009,25(14):240-245
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
随着社会经济的快速发展和人口的不断增长，由
于城镇规划和建设中污水处理的缺陷，排入河流、湖泊
的生活污水和废水不断增加，从而使江河、湖泊等水体
中的氮磷过多，引起水体富营养化，水环境污染日益严
重。传统污水净化的化学和物理方法，虽能达到较好
的净化效果，但同时也有许多弊端，如处理费用高，造
成水体二次污染导致水体生态系统的破坏等。如何有
效降低水体中的氮磷等含量，控制水质恶化，已成为一
项重要的研究课题。近年来，以水生植物为核心的污
水处理和富营养水体治理的研究课题越来越多[1-10]，筛
选出芦苇(Phragmites australis)、灯心草(Juncus effusus)、
凤眼莲(Eichhornia alternifolius)、宽叶香蒲（Typha latifo⁃
lia）、浮萍（Lemna minor）、风车草（Cyperus alternifolius）
等能有效去除水体中氮磷等并能改善水质的部分水生
植物，并将其漂浮栽植或构建人工湿地应用于污水处
理、生态河道建设、富营养化湖泊治理等生态工程项目
中，取得了良好的生态效果。利用水生植物治理和修
复受污染水体具有净化效果好、投资少、运行成本低、
易管理、景观效果好等优点[11-13]。因此，筛选净化效果
好、生物量大、生活周期长并能有效控制的水生植物用
于生活污水处理工程将具有良好的应用前景。
弯囊苔草(Carex dispalata），是莎草科苔草属的一
种多年生草本植物，具粗壮的匍匐茎，秆高60~90 cm，
叶与秆等长或稍短，宽4~10 mm；常与芦苇伴生；嫩草可
以作家畜饲料，牛马喜食；广泛分布中国南北各省 [14]。
目前，国内外已有苔草属植物的分类进化、牧草和饲
料、环境绿化美化、药用以及物质循环等方面的研究[15]，
但在污水净化方面还未见报道，为了更多地筛选具
有较高净化能力的水生植物种类，笔者以弯囊苔草
为研究对象，对其在不同浓度生活污水中的生长特
性及其净化效果进行研究，以期为污水处理、生态河
道建设等水体修复生态工程中净化植物的筛选提供
理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试植物材料采自芜湖市三山区龙窝湖一带，挑
选生长健壮，大小基本一致，无枯黄叶的弯囊苔草植
株，洗净后在自来水中养植7天，进行适应性培养。移
栽时弯囊苔草植株高平均 57.8 cm，根长平均 4.0 cm，
每株鲜重13.7 g左右。
供试水体由采自芜湖市绿影河排污口处的生活
污水和自来水混合配制而成，设了低中高 3个浓度处
理（表 1）。参照《国家地表水环境质量标准》
(GB3838-2002)[16]，3种浓度污水所测水体各指标中除
pH外，其他均超出地表Ⅴ类水标准。
higher than in the high concentration sewage（p＜0.05）, no significant differences were showed between medi⁃
um and low concentration sewage. The experiment showed that TN、TP、CODCr fell quickly in the early days of
the experiment. The study showed that Carex dispalata could purify sewage well; it can be used as restore plant
in the remediation of sewage.
Keywords: Carex dispalata, sewage, different concentration, purification effect
表1 供试3种浓度污水及其水质指标 (mg/L)
处理
低浓度(25% sewage+75% tap water)
中浓度(50% sewage+50% tap water)
高浓度(100% sewage)
国家地表V类水标准（GB3838-2002）
pH
7.87
7.63
7.78
6~9
TN
14.60
23.88
34.15
≤2.0
NH3-N
4.01
8.67
16.59
≤2.0
TP
0.77
1.54
2.84
≤0.4
CODCr
48.77
97.54
203.2
≤40
1.2 试验方法
在容积为 7 L的塑料桶中分别装 4 L供试生活污
水，以打有孔洞的泡沫塑料板作为漂浮载体，将自来水
驯化过的供试植物移栽至塑料载体的孔中进行水培试
验，每桶 3株。试验污水共设 3种处理和 3个对照（只
放塑料载体不种植物），处理为种植弯囊苔草的高中低
3个浓度污水，每个处理和对照均设 3个重复，放置于
安徽师范大学保持通风的玻璃温室内，温度和光照均
为自然状态。培养过程中每7天补充一定量的蒸馏水
以弥补蒸腾和蒸发的水分。
试验于2008年4月7日开始，持续生长40天。每
10天取样测定各指标，每次试验3个重复，最终结果取
三个重复的平均值。
1.3 测定项目和方法
测定项目包括：试验前、后分别测定植物体株高、
鲜重和平均根长，试验结束后测定植株的最长根长、根
王晓兰等：弯囊苔草(Carexdispalata)对生活污水的净化效果 ·· 241
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数等生长指标。
水体指标的测定项目和方法[16]：pH，pH计法；总氮
（TN），过硫酸钾氧化—紫外分光光度法；氨氮
（NH3-N），钠氏试剂光度法；总磷（TP），钼锑抗分光光
度法；化学需氧量（CODCr），重铬酸钾氧化法。所有吸
光度值用UV-3802型双光束紫外可见分光光度计测
定。
1.4 数据处理
所有试验数据经Microsoft Excel和SPSS11.5软件
进行处理分析。
2 结果与分析
2.1 植物在污水中的生长状况
弯囊苔草在 3种浓度供试污水中均能正常生长，
由表2可以看出，株高、根长、根数、鲜重较初始种植时
都有所增加。弯囊苔草在中浓度污水中的生长效果最
好，中浓度污水中各项生长指标最高，弯囊苔草在中浓
度污水中的株高、最长根长、根数显著高于高、低浓度
中的（p＜0.05），其中株高在高、低浓度之间无显著差
异，最长根长和根数在高、低浓度中也存在显著差异
（p＜0.05）。鲜重表现为中浓度＞高浓度＞低浓度，且
在中浓度中显著高于低浓度中（p＜0.05），在高、低浓
度之间差异不显著。综合各指标，弯囊苔草在中浓度
污水中的生长状况优于低浓度和高浓度中。试验进行
到第 25天时，部分植株根茎上有新的植株长出，部分
植物老叶出现1-3片枯黄，新生叶生长正常，属于正常
的生长现象。
表2 弯囊苔草在供试污水中的生长情况
处理
低浓度
中浓度
高浓度
平均株高cm
67.91±1.33a
71.88±1.39b
68.14±2.78a
最长根长cm
18.47±1.37a
29.59±2.61b
27.61±1.31c
平均根数/株
26.00±2.24a
41.22±3.70b
34.67±3.32c
鲜重/株g
20.89±1.95 b
23.78±0.53a
21.78±0.51ab
2.2 弯囊苔草对3种浓度生活污水的净化效果
由图 1-A和B可见，种植弯囊苔草的 3种浓度污
水中的TN和NH3-N浓度逐渐降低，较初始种植时均
有很大降低，去除效果均显著好于对照。TN的下降速
率在试验前 10天和后 10天较快，中间 20天下降速率
相对较慢，在高浓度处理中表现的更为明显。TN的去
除率由高到低为：中浓度（88.84%）＞低浓度
（87.04%）＞高浓度（68.87%）＞对照高浓度（33.2%）＞
对照中浓度（18.0%）＞对照低浓度（7.93%）。高、中浓
度处理污水的NH3-N浓度在试验前10天都稍有上升，
10天后去除速率加快，NH3-N浓度迅速降低，种植弯囊
苔草40天后的3种浓度污水中NH3-N浓度都很小，去
除率超过90%。3种处理污水中NH3-N的去除率由高
到低为：中浓度（98.81%）＞高浓度（98.68%）＞低浓度
（96.70%）。3种对照：中浓度（49.20%）＞对照高浓度
（27.10%）＞对照低浓度（20.10%）。
由图 1-C可见，高、中浓度处理污水中的TP的下
降速率在实验初期和后期相对较快，低浓度处理中TP
浓度总体呈下降趋势。实验结束时 3种浓度污水中
TP的去除率也都超过90%，3种处理污水中TP去除率
均显著高于对照，由高到低为高浓度（96.98%）＞中浓
度（96.75%）＞低浓度（94.48%）＞对照高浓度
（56.85%）＞对照中浓度（34.91）＞对照低浓度
（3.13%）。
注：表中数据为3个重复的平均值标准差，同列数据标有不同字母表示有显著差异（LSD检验，p =0.05）
05
10
1520
2530
3540
1 2 3 4 5 6
TN浓
度
/(mg/
L)
02
46
810
1214
1618
1 2 3 4 5 6
NH 3
-N浓
度
/(mg
/L)

A B
·· 242
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
1 2 3 4 5 6
TP浓
度
/(mg/
L)
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5 6
COD
Cr浓
度
/(mg/
L)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
1 2 3 4 5 6
TP浓
度
(mg/
L)
初始 10d 20d 30d 40d
图1 不同处理中TN、NH3-N、TP、CODCr的浓度变化
注：1：处理高浓度；2：对照高浓度；3：处理中浓度；4：对照中浓度；5处理低浓度；6：对照低浓度
C D
由图 1-D可见，实验过程中 3种处理污水中的
CODCr均呈逐渐下降趋势，且都表现出在实验前 10天
下降的速率较快，后30天下降的速率相对慢。各对照
中的CODCr也略有下降，相对于种植弯囊苔草的污水，
对照中的CODCr下降幅度很小。其中种植弯囊苔草的
高、中浓度污水的CODCr下降速率相近，低浓度中后30
天下降相对缓慢。各污水中CODCr去除率由高到低
为：中浓度（83.80%）＞高浓度（82.33%）＞低浓度
（63.20%）＞对照中浓度＞（15.33%）＞对照高浓度
（6.35%）＞对照低浓度（4.29%）。
由表3可以看出，实验40天后，种植弯囊苔草的3
种浓度供试污水中TN、NH3-N、TP、CODCr的除去效果
都较好，特别是对供试污水中NH3-N和TP的去除率都
超过 90%以上，高、中浓度污水去除率超过 95%以上。
各指标去除效果均在中浓度污水中去除率最好。除
TN外NH3-N、TP、CODCr的去除率都是高、中浓度显著
高于低浓度（p＜0.05），高、中浓度之间无显著差异。
TN的去除率是中、低浓度显著高于高浓度（p＜0.05），
中、低浓度之间无显著差异。TN、NH3-N、TP、CODCr的
去除率都是在中浓度污水中最高，这与实验结束时测
得弯囊苔草的各种生长指标结果基本一致。表 2可
见，弯囊苔草在中浓度中生长最好，所有生长指标都是
在中浓度污水中最高。结果表明，弯囊苔草能有效去
除生活污水中的TN、NH3-N、TP、CODCr，尤其是中、高
处理
低浓度
中浓度
高浓度
TN
87.04±0.74
a
88.84±0.17
a
68.87±1.44
b
NH3-N
96.70±1.40
a
98.81±0.51
b
98.68±0.48
b
TP
94.48±0.72
a
96.98±0.55
b
96.75±1.36
b
CODCr
63.20±1.40
a
83.80±1.35
b
82.33±1.34
b
浓度的供试污水的各种污染物。
3 讨论
此试验显示，弯囊苔草在各种浓度的供试污水中
都能正常生长，各项生长指标都有所增加，其中在中浓
度污水中生长情况最好。这与周守标[17]等对菰和菖蒲
在污水中的生长特性及其净化效果比较的研究的结果
一致。葛滢等[18]通过对两种程度富营养化水中不同植
物生理生态特性的研究表明，轻度富营养化水体中N、
P是植物生长的限制因子，故低浓度污水中弯囊苔草
生长受抑制，生物量较低，可能是由于植物不能获得生
长所需的足够N、P所致。高浓度污水中弯囊苔草生
长受到抑制，生物量较低，可能是高浓度污水具一定的
植物毒性，具体原因及其机理有待进一步研究。
弯囊苔草在中浓度污水中生长的最好，需要吸收
的营养物质较多，所以对 3个浓度处理污水中 TN、
NH3-N、TP、CODCr的去除率都是在中浓度污水中最
高。除NH3-N外，水体其他各指标在试验前10天的下
降速率都较快，可能与刚种植时弯囊苔草植株的生长
需要大量营养物质有关，这与杨旻等[19]对菖蒲对不同
程度富营养化水体的净化作用研究的结果一致。中间
表3 弯囊苔草对污水中TN、NH3-N、TP、CODCr的去除率 （%）
注：去除率（r/%）= ( C0-Ci )/C0×100%.其中C0为实验初始时污水中污染物的浓度，Ci为第 i天的浓度。同列的数据标有不同字母表示差异有显著
性（LSD检验，p=0.05）。
王晓兰等：弯囊苔草(Carexdispalata)对生活污水的净化效果 ·· 243
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10天各指标变化速率相对缓慢，但后 20天也较快，可
能是由于试验后期植物根茎上萌发新的植株，新植株
生长需要吸收更多的营养物质所致。水体中氮素的去
除包括沉积、吸附、植物吸收、生物硝化和反硝化等过
程，生物硝化和反硝化是一条主要的途径[20]。有机物
经胺化和氨化作用转化为NH3-N[21]，NH3-N一部分通
过植物的吸收和挥发作用而除去，大部分则通过硝化
和反硝化作用的连续反应而除去[22]。试验的前10天，
高、中两个处理的污水中NH3-N均有升高的现象，可能
是开始氨化作用较快，植物生物量小，吸收速率和硝
化、反硝化过程较慢的原因，这与王春景等对菰和菖蒲
对富营养化水体净化效率的研究结果一致[23]；而低浓
度污水则没有出现NH3-N升高现象，可能是低浓度中
有机物相对较少，胺化和氨化作用产生的NH3-N也相
对较少的原因。TN的下降速率在试验前10天和后10
天较快，中间 20天下降速率相对较慢，并且在高浓度
处理中表现更为明显，这表明弯囊苔草在试验开始阶
段由于生长需要吸收N较多，生长稳定之后由于污水
TN浓度太高抑制了对N的吸收速率，试验后期水体富
营养程度降低，去除率才加快。水体中磷的去除主要
通过沉淀、吸附、固结等理化作用实现[22]，种植弯囊苔
草后的水体TP浓度显著降低，一方面可能是可溶性磷
被植物吸收，另一方面可能是有植物存在时，上述各理
化反应变得更剧烈，因为根系的分泌物往往能加速这
些反应，而且植物外表亦为这些反应发生提供了物理
支撑[24]。污水中CODCr浓度下降是由于水体的有机物
在自然状况下受到微生物的作用可以逐步转化为无机
物而所致，故对照污水中的CODCr浓度随着试验时间
的延续也在一定程度上逐步降低。种植弯囊苔草后的
下降幅度更大，去除率显著提高，这是由于植物一方面
可以直接吸收小分子有机物，另一方面由于水生植物
可以向根区输送氧气[25]，从而使根区变为好氧环境，有
利于水中好氧微生物对有机物的分解。3种处理污水
中CODCr均呈下降趋势，都表现出在前10天下降的速
率较快，后天 30天下降的速率相对较慢，一方面可能
是由于随着水体中CODCr浓度的下降，去除速率也减
慢；另一方面可能是由于老根老叶的腐烂等原因而导
致CODCr下降速率变慢。马立珊等[26]通过浮床香根草
对富营养化水体氮磷去除动态及效率的初步研究，认
为香根草对富营养化水体氮磷去除的动态特征，可能
与水温变化有关。认为温度的提高使香根草生长、对
氮磷的吸收加快，从而加强了对水体中氮磷的去除和
水质的净化。试验是从4月上旬（13℃）到五月上旬的
（21℃），这期间温度有较大的提高，弯囊苔草对生活
污水的净化效率受温度影响程度还有待于进一步研
究。
4 结论
弯囊苔草能有效的去除水体中的TN、NH3-N、TP、
CODCr，特别是对水体中的TP和NH3-N的去除率均达
90%以上；尤其是对中、高浓度污水，净化率都达到
95%以上。说明弯囊苔草不仅可以作为牧草利用，还
可以作为一种水体修复工程中浅水区域水体净化的良
好植物。弯囊苔草在中国分布较为广泛，该草对水体
重金属等其它污染物的净化和与其它水生植物混合种
植的净化效果以及饲草利用等方面值得进一步深入研
究。
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