全 文 ：第 35 卷 第 5 期
2011 年 9 月
南京林业大学学报(自然科学版)
Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition)
Vol． 35，No． 5
Sept．，2011
http:/ /www． nldxb． com［doi:10． 3969 / j． issn． 1000 － 2006． 2011． 05． 031］
收稿日期:2010 － 09 － 05 修回日期:2011 － 04 － 02
基金项目:金陵科技学院博士科研启动基金项目(JIT － B － 2009002)
作者简介:童丽丽(1970—) ，副教授，博士。* 阮宏华(通信作者) ，教授。E-mail:hruan1690@ yahoo． com。
引文格式:童丽丽，张娟，阮宏华． 枫杨幼苗对富营养化水体中总氮总磷的去除效果［J］． 南京林业大学学报:自然科学版，2011，35
(5) :139 － 142．
枫杨幼苗对富营养化水体中总氮总磷的去除效果
童丽丽1，张 娟2，阮宏华3*
(1．金陵科技学院园艺学院，江苏 南京 210038;2．南京林业大学森林资源与环境学院，江苏 南京 210037;
3．南京林业大学，江苏省林业生态工程重点实验室，江苏 南京 210037)
摘要:对枫杨 1 年生幼苗 9—11 月在 4 组总氮(TN，质量浓度分别为 2. 0、30. 0、40. 0 和 80. 0
mg /L)和总磷(TP，质量浓度分别为 0. 4、8. 0、15. 0 和 25. 0 mg /L)的模拟富营养化水中的生长状
况、形态变化及其对各浓度富营养化水中 TN、TP 的去除效果进行了研究。结果表明:枫杨对富
营养化水适应性较强，在不同浓度的富营养化水中形态生长状况良好，株高、基径、叶片数均有不
同程度的增长;对不同浓度富营养化水中的 TN和 TP净化效果良好，平均去除率分别为8. 31 %
与23. 79 %，其中对低浓度富营养化水中的 TN、TP去除效果最佳，平均去除率分别高达17. 06 %
和 40. 86%。由此可知，枫杨是值得大力推广的净化富营养化水中 TN与 TP的湿生乡土树种。
关键词:枫杨;模拟富营养化水;形态变化;氮磷去除效果
中图分类号:S718;X173 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2006(2011)05 － 0139 － 04
Removal effect on total nitrogen and total phosphorus in eutrophic
water of Pterocarya stenoptera
TONG Lili1，ZHANG Juan2，RUAN Honghua3*
(1． Horticulture School，Jinling Institute of Technology，Nanjing 210038，China;2． College of Forest Resources and
Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China;3． Jiangsu Key Laboratory of Forest
Ecological Engineering，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China)
Abstract:This paper investigated the morphologic changes and the uptake effect on TN and TP in eutrophic water by
using one-year seedlings of Pterocarya stenoptera，which were planted in 4 treatments of simulated eutrophic water with
various concentration of TN as 2. 0，30. 0，40. 0，80. 0 mg /L and TP as 0. 4，8. 0，15. 0，25. 0 mg /L respectively from
September to November，2009． Results showed that P． stenoptera had rather strong adaptability to the eutrophic water，
and they grew well in it，with height，stem base diameter，leaves number increase more or less． P． stenoptera demon-
strated a good removal effect on TN and TP of 4 different concentrations，with the average uptake rates 8. 31 % and
23. 79 %，among which the best uptake capacity for TN，TP appeared when they were in the lowest concentration，
reached 17. 06 % and 40. 86% on average． All the results indicated that P． stenoptera was an applicable wetland re-
gional tree species in the eutrophic water．
Key words:Pterocarya stenoptera;simulated eutrophic water;morphology changes;removal effect on TN and TP
目前，国内外在植物对富营养化水体的净化
作用的研究主要集中草本植物方面［1 － 4］，而关于
木本植物对水体净化作用的相关研究报道却较
少［5 － 8］。枫杨(Pterocarya stenoptera)是胡桃科枫
杨属落叶大乔木，为中国原产树种，南京地区的
乡土树种，广布于温带与亚热带，树冠广展，枝叶
茂密，生长快速，耐湿强，既为景观树种，又为河
床两岸低洼湿地的良好绿化树种。对枫杨的研
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 35 卷
究主要集中在枫杨扦插试验与繁育技术以及枫
杨的生长规律及分布［9 － 11］，笔者对其去除富营养
化污水中的氮磷的效果进行研究，以期为水体净
化提供理论参考。
1 材料与方法
1． 1 供试枫杨及富营养化水配置
供试枫杨为购自南京市紫金山苗圃的当年生
实生苗。为防止根系收到损伤，移植前用去离子水
对枫杨进行清洗，且所选择的供试植株的株型大小
基本一致，生物量相当，共 60 株，株高在 39. 40 ～
42. 10 cm，基径在 0. 40 ～ 0. 55 cm。于 2009 年 6 月
30 日植入塑料花盆(高 15 cm，直径 18 cm，盆底有
透水孔)中，盆内放入 10 cm高的珍珠岩基质，完全
覆盖枫杨的根部，2 株 1 盆，存放于南京林业大学
的半封闭塑料大棚内，每 2 d浇一次自来水做调整
性培养，共持续 2 个月。珍珠岩基质理化性质比较
稳定，不容易与富营养化水产生化学反应。
依据国家地表水质量标准［12］和近年来南京
市生活污水中总氮和总磷浓度的平均值［13］，并参
考了改良的 Hogland和 Snyder 营养液配方［14］，把
Ca(NO3)2、KNO3、MgSO4 和 KH2PO4 按 5 ∶ 5 ∶ 2 ∶ 1
摩尔浓度比配，配置轻度、中轻度、中度、重度共 4
组浓度由低到高的模拟富营养化水，各组的全氮
(TN)质量浓度依次为 2. 0、30. 0、40. 0 和 80. 0
mg /L，全磷(TP)质量浓度依次为 0. 4、8. 0、15. 0
和 25. 0 mg /L。
1． 2 试验设计及指标测定
于 2009 年 9 月 5 日至 11 月 28 日在南京林业
大学树木园的半封闭塑料大棚内进行试验。期间
大棚内平均气温 26. 52 ℃(其中最高气温 36 ℃，最
低气温 10 ℃) ，平均湿度78. 56 %。采用区组设
计，按不同浓度富营养化水分为 4 组处理，每组处
理设 5 个重复。将 4 组不同浓度梯度的 4 L 模拟
富营养化水分别注入 12 L 圆柱形塑料容器(高
35 cm，直径 25 cm)中，把栽有枫杨的花盆置于桶
中塑料支架上，控制花盆 1 /2 浸入富营养化水中。
采用塑料薄膜蒙在塑料桶上，以防止水分蒸发，塑
料薄膜中间留出适当的空隙以便植物生长。设两
类对照组:一类为 4 组不同浓度富营养化水处理的
无植物的空白盆;另一类为自来水处理的枫杨
幼苗。
共进行 6 个周期试验，每周期 14 d，每 14 d 更
换富营养化水，在每周期内的第 1、7、14 天的上午
8:30—9:00 采集水样，并及时进行指标分析。水
样采集按照中国环境监测标准进行［12］。对植物生
长状况每 14 d观测一次，并做记录。
测试富营养化水中的 TN 和 TP 指标。TN 的
测定采用过硫酸钾消解与紫外分光光度法，TP 的
测定采用过硫酸钾消解和钼锑抗分光光度
法［13 － 14］。用皮尺和游标卡尺分别测量植株的高度
与地径，观测植株的叶片数及生长状况。生长状况
共设定 5 个等级，分别为:1 级． 生长差，表现为叶
片有严重的病虫害，且叶片凋落80 %以上，濒于死
亡或已死亡;2 级．生长较差，表现为叶片有一定的
病虫害，且叶片凋落51 % ～ 80 %，叶色不正常;3
级．生长一般，表现为叶片无病虫害，叶片凋落
26 % ～50 %，叶色基本正常;4 级．生长较好，表现
为叶片无病虫害，叶片凋落5 % ～ 25 %，叶色正
常;5 级． 生长好，表现为叶片无病虫害，叶片凋落
不多于 5 %，叶色正常。
采用 Duncan 法检验各浓度处理之间 TN、TP
去除率的差异显著性，采用 One-way ANOVA 检验
枫杨各形态指标变化的差异显著性、各浓度处理之
间形态指标的差异显著性。所有统计分析采用
SPSS 17. 0 统计软件进行。
2 结果与分析
2． 1 不同浓度富营养化水对枫杨生长形态的影响
测定植物在污水中的生长形态特征是表明该
植物是否能适应污染水环境的重要指标。试验期
间，枫杨幼苗对不同浓度的富营养化水适应性较
强，各生长指标大都没有受到影响，生长状况表现
良好，没有明显的不适应症状。单因素方差分析表
明，经过 4 个周期富营养化水处理后，枫杨幼苗的
株高、基径、叶片数和生长状况评分平均指标均无
显著提高 (p ＞ 0. 05) ，分别增长了 13. 76 %、
5. 43 %、41. 89 %和14. 91 %(图 1)。其中，株高
增长率中与自来水对照组各组之间无显著性差异
(p ＞ 0. 05) ;叶片数增长率各组之间也无显著性差
异(p ＞ 0. 05) ;生长状况评分各组波动不大，且随
富营养化水浓度的升高而呈降低趋势，表明低浓度
的富营养化水促进了枫杨幼苗的生长，过高浓度的
富营养化水则不利于枫杨幼苗生长。其中，自来水
对照组中的枫杨幼苗生长良好，平均生长率为
12. 44 %，基径平均增长率达30. 37 %，叶片数的
平均增长率为26. 09 %，生长情况等级平均增长率
为11. 76 %。
041
第 5 期 童丽丽，等:枫杨幼苗对富营养化水体中总氮总磷的去除效果
图 1 不同污水处理后枫杨幼苗株高、基径值、叶片增长及生长等级值的变化
Fig． 1 Changes of stem height，stem base diameter，leaves number and growing grade of P． stenoptera seedlings
after different eutrophic water treatments
2． 2 枫杨幼苗对富营养水体中总氮、总磷的去除
效果分析
湿地植物能提高人工湿地氮的去除效果，是因
为植物可强化填料内部微生物活动，促进根际微生
物吸收、根系滞留、根际周围硝化反硝化等作
用［14］。枫杨幼苗与无植物的空白对照盆的 TN 去
除率均呈显著差异关系(p ＜ 0. 05) ，表明有枫杨所
在的湿地的 TN 去除率明显高于无植物的湿地。
枫杨幼苗在不同浓度的富营养化水中 TN 的平均
去除率为8. 31 %，而无植物的空白对照盆 TN的平
均去除率为3. 90 %(图 2)。这种差异的显著性水
平随着富营养化水体浓度的升高而降低。枫杨幼
苗对富营养化水中的 TN 吸收随时间和气温的降
低呈下降趋势。这与试验阶段(秋冬季)温度逐渐
走低(由平均最高气温 30 ℃下降到平均最低气温
16 ℃)有密切关系，温度的降低促使了植物及富营
养化水中的微生物的生理活性也逐渐降低。枫杨
幼苗在不同浓度的富营养化水中总氮平均去除率
从大到小顺序为组 1、组 3、组 2、组 4，无植物的对
照组在不同浓度的富营养化水中总氮的平均去除
率顺序也是如此。在轻度污水中，TN 的去除率最
高，平均去除率为17. 06 %，第 2 个周期末达到峰
值(30. 59 %) ，而后呈下降趋势，于第 6 个周期末
降到最低(2. 50 %)。枫杨对富营养化水中 TN 的
去除率与水体中的 TN 浓度呈负相关。随着水体
中 TN浓度的增高，枫杨对 TN去除率明显下降，其
中对中度、重度处理的富营养化水中的 TN 去除率
最低，平均值分别只有5. 97 %，2. 95 %;而对中轻
度富营养化水中的 TN 去除率则相对较高，为
7. 28 %。中轻度组与中度组均在第 2 个周期时达
到峰值，分别为14. 79 %、9. 99 %，随后呈下降趋
势，而重度组在第 1 个周期末便达到峰值;这 3 组
在第 5 个周期末降到最低，在第 6 个周期末去除率
略有提高，这与南京 2009 年 11 月中下旬的气温骤
降(大棚内最低温度只有 10 ℃)、后又大幅升温
(大棚内最高温度达到 25 ℃)有一定关系(图 2)。
图 2 枫杨幼苗对各处理富营养化水中总磷、总氮的去除率
Fig． 2 TN，TP removal rate of P． stenoptera seedlings after different treatments
141
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 35 卷
湿地植物自身组织吸收以及填料对磷的吸附
滞留等过程，提高了对 TP 的去除率［14 － 16］。枫杨
和无植物的空白对照盆中 TP 去除率之间呈显著
差异关系(p ＜ 0. 05) ，表明枫杨对 TP 去除率明显
高于空白盆。枫杨幼苗对 4 种不同浓度富营养化
水 TP 的去除率与 TN 的去除率曲线变化趋势相
似，均在第 1 个周期末达到峰值，并随时间的推移
呈现下降趋势，这可能因为植物体以及基质对可溶
性磷的吸附产生了饱和效应所致(图 2)。枫杨对
4 组不同浓度的人工模拟富营养化污水中 TP 的去
除能力平均为23. 79 %，约为其 TN 平均去除率的
3 倍。而无植物的空白对照盆 TP 的平均去除率为
15. 31 %，可见花盆中的填料对磷有一定的吸附与
滞留作用。这种差异的显著性水平随着富营养化
水体浓度的升高而降低。枫杨幼苗在不同浓度污
水中对磷的平均去除率从大到小顺序为组 1、组 3、
组 4、组 2。对轻度污水中 TP 去除率最高，平均为
33. 25 %，在第 1 个周期末达到峰值(40. 86 %) ，
随后呈下降趋势，第 6 个周期末降到最低
(23. 84 %)。对中轻度污水中 TP 去除率最低，平
均为16. 52 %，只有组 1 的一半左右(图 2)。
3 讨 论
试验结果表明，枫杨幼苗对轻度、中轻度、中
度、重度的富营养化水的 TN、TP 均有一定的去除
能力，尤其是对低浓度富营养化水的 TN 和 TP 具
有良好的去除率，高达17. 06 %和40. 86 %。各组
去除率的峰值一般出现于第 14 天或第 28 天末，之
后便随着时间的推移、温度的降低总体呈下降趋
势。扣除盆中基质对 TN、TP 的吸附，枫杨幼苗对
不同浓度的富营养化污水中的 TN、TP平均去除率
为4. 41 %和8. 48 %。
枫杨幼苗能较好地适应不同浓度的富营养化
水，且生长状况表现良好，可见含有不同浓度的
TN，TP的富营养化水在一定程度上补充了植物生
长的养分，促进了枫杨的生长发育。枫杨幼苗株
高、叶片数、生长情况等级的平均增长率为
13. 76 %、41. 89 %、14. 91 %，比对照组分别增长
了1. 32 %、15. 80 %、3. 15 %，但基径的平均增长
率为5. 43 %，比对照组降低了24. 9 %，说明富营
养化水对枫杨幼苗茎干的生长发育有一定的负面
影响。
由于试验条件限制，此次研究只采用了相对静
止状态的人工定期更换模拟富营养化水的方式来
模拟人工湿地，与实践中的潜流型人工湿地有一定
的差异。此次试验反映了枫杨 1 年生实生幼苗在
秋冬季对模拟富营养化水中 TN 和 TP 的净化效
果，随着幼苗的生长，其对富营养化水中 TN 和 TP
的净化能力在不同季节会发生变化，这有待于进一
步的深入研究。
参考文献:
［1］张甲耀，夏盛林，崔克辉，等． 潜流型人工湿地污水处理系统
中芦苇的生长特性及净化能力［J］． 水处理技术，1998，24
(6) :363 － 367．
［2］成水平，况琦军，夏宜峥． 香蒲、灯芯草人工湿地的研究 I． 净
化污水的效果［J］．湖泊科学，1997，9(4) :351 － 358．
［3］Ingersoll T L，Baker L A． Nitrate uptake in wetland mirocosms
［J］． Water Research，1998，32 (3) :677 － 684．
［4］廖新，骆世明，吴银宝，等． 风车草和香根草在人工湿地中迁
移养分能力的比较研究［J］．应用生态学报，2005，16(1) :156
－ 160．
［5］胡焕斌，周化民，王桂珍，等． 人工湿地处理矿山炸药污水
［J］．环境科学与技术，1997(3) :17 － 19．
［6］靖元孝，杨丹菁，陈章和，等． 两栖榕在人工湿地的生长特性
及其对污水的净化效果［J］． 生态学报，2003，23(3) :614
－ 619．
［7］杨丹菁，靖元孝，陈兆平，等．水翁对富营养化水体氮、磷去除
效果及规律研究［J］．环境科学学报，2001，21(5) :637 － 639．
［8］陈桂珠，陈桂葵，谭凤仪，等． 白骨壤模拟湿地系统对污水的
净化效应［J］．海洋环境科学，2000，19(4) :24 － 26．
［9］卜付军．河南省枫杨分布与生长规律研究［J］．信阳农业高等
专科学校学报，2008，18(1) :118 － 120．
［10］罗文杰，王文全．宝鸡地区枫杨林分布和生长调查初报［J］．
陕西林业科技，2008，(2) :63 － 64．
［11］李纪元．涝渍胁迫对枫杨幼苗保护酶活性及膜脂过氧化物的
影响［J］．安徽农业大学学报，2006，33(4) :450 － 453．
［12］国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测
分析方法［M］．北京:中国环境科学出版社，1998．
［13］张志勇，王建国，杨林章，等． 植物吸收对模拟污水净化系统
去除氮、磷贡献的研究［J］．土壤，2008，40(3) :412 － 419．
［14］杨立红，卓丽环． 水生植物对富营养化水体净化能力的研究
［J］．吉林农业大学学报，2006，28(6) :663 － 666．
［15］Vymazal J． Removal of nutrients in various types of constructed
wetlands［J］． Science of the Total Environment，2007，380
(123) :48 － 65．
［16］Drizo A，Frost C A，Grace J，et al． Physical chemical screening of
phosphate removing substrates for using in constructed wetland
systems［J］． Water Research，1999，33 (17) :3596 － 3602．
(责任编辑 王国栋)
241