全 文 ：北方园艺２０１５（０６）：６７～７１ 植物·园林花卉·
作者简介：陈金发（１９７６－），男，福建莆田人，硕士，副教授，研究方
向为污染控制与循环经济。Ｅ－ｍａｉｌ：８４５３６６８３＠ｑｑ．ｃｏｍ．
基金项目：四川省科技厅应用基础研究资助项目（２０１３ＪＹ０１３１）。
收稿日期：２０１４－１１－１０
ＤＯＩ：１０．１１９３７／ｂｆｙｙ．２０１５０６０１９
美人蕉＋梭鱼草人工湿地植物组合处理高浓度
畜禽废水的净化效应和生理响应研究
陈 金 发
（西昌学院 工程技术学院，西昌 四川６１５０１３）
摘 要：以自然湿地中采集的梭鱼草和美人蕉为试材，在室外模拟条件下研究了这２种湿地
植物组合在高浓度畜禽废水条件下的净化作用及植物生理变化。并探讨了该湿地植物组合对废
水的净化作用与生物学效应之间的关系。结果表明：该种植物组合对高浓度畜禽废水有较好的
净化处理效果：ＣＯＤ、ＴＰ、ＮＨ３－Ｎ分别从１ ６１５～２ ３６４、３３～７１、１１５～２２４ｍｇ／Ｌ下降到１３６～２８０、
１７～７６、０．５～９．０ｍｇ／Ｌ，均能达标排放。周期结束植物各项生理指标正常，生长状况良好，选用的
梭鱼草和美人蕉组合搭配建造人工湿地不仅有良好的景观效果，而且对畜禽废水有较好的净化
作用。
关键词：人工湿地；畜禽废水；抗氧化酶系统；胁迫
中图分类号：Ｓ ５５５＋．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－０００９（２０１５）０６－００６７－０５
近年随着禽养殖业的快速发展，畜禽养殖业的自身
发展与环境保护的矛盾日益突出。未经处理的畜禽废
水含有大量的污染物，污染负荷很高。畜禽污水排入江
河湖泊中，造成水体Ｎ、Ｐ量升高，导致水体严重富营养
化。我国畜禽养殖业废弃物的配套处理设施少，处理水
平低下。近年来，人工湿地具有净化污染物效果好、运
行费用低、易维护等特点作为污水处理技术已被广泛应
用［１］。国内外在人工湿地技术、湖滨带生态修复、生态
景观设计等方面进行了大量的研究。人工湿地作为一
种具有污水处理和水环境生态改善双重功能的工程技
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ Ｃａ２＋ｏｎ Ｓｔｏｍａｔａｌ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ
Ｎｉｔｒａｔｉａ ｔａｎｇｕｔｏｒｕｍＵｎｄｅｒ Ｓａｌｔ Ｓｔｒｅｓｓ
ＸＵＡＮ Ｙａ－ｎａｎ，ＬＩＵ Ｗｅｉ，ＧＡＯ Ｙａｎ－ｂｏ，ＤＵ Ｙｕ－ｌｉｎｇ，ＹＡＮ Ｙｏｎｇ－ｑｉｎｇ
（Ｃｏｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ １５００３０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ Ｎｉｔｒａｒｉａ ｔａｎｇｕｔｏｒｕｍ ａｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ（０，５，１０，１５，
２０ｍｍｏｌ／Ｌ）ｏｆ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ Ｃａ２＋ ｏｎ ｓｔｏｍａｔａｌ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｎｉｔｒａｔｉａ ｔａｎｇｕｔｏｒｕｍ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ（１００，２００，３００，４００ｍｍｏｌ／Ｌ）ｏｆ ｓａｌｔ ｓｔｒｅｓｓ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｎｉｔｒａｒｉａ
ｔａｎｇｕｔｏｒｕｍｓｔｏｍａｔａｌ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｗｉｄｔｈ ｗｅｒｅ ｂｏｔｈ ｌｏｗｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ＮａＣｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｆ
ｓｔｏｍａｔａｌ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｗｉｄｔｈ ｕｎｄｅｒ ＮａＣｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ２００ｍｍｏｌ／Ｌ ａｎｄ Ｃａ２＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ １０ｍｍｏｌ／Ｌ，ｗｈｅｎ Ｃａ２＋
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ １５ｍｍｏｌ／Ｌ ａｎｄ ｓａｌｔ ｓｔｒｅｓｓ（ＮａＣｌ≥３００ｍｍｏｌ／Ｌ），ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｆ ｓｔｏｍａｔａｌ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｗｉｄｔｈ．
Ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ＮａＣｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｓｔｏｍａｔａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ Ｎｉｔｒａｔｉａ ｔａｎｇｕｔｏｒｕｍｅｐｉｄｅｒｍｉｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｙ，ａｓ ｔｈｅ
ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ Ｃａ２＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｓｔｏｍａｔａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ Ｎｉｔｒａｔｉａ ｔａｎｇｕｔｏｒｕｍｈｙｐｏｄｅｒｍｉｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｓａｌｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｓｈｏｗｅｄ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ａｆｔｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｆｉｒｓｔ，ｅａｃｈ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｃａ２＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（５ｍｍｏｌ／Ｌ）ａｎｄ ＮａＣｌ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（≤３００ｍｍｏｌ／Ｌ）；ｓｔｏｍａｔａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ Ｎｉｔｒａｔｉａ ｔａｎｇｕｔｏｒｕｍｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｕｎｄｅｒ ＮａＣｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（４００ｍｍｏｌ／Ｌ），
ｂｕｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｗａｓ ｎｏｔ ｍａｔｕｒｅ，ｓｏｍｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｅｒｉｏｕｓ，ｕｎａｂｌｅ ｔｏ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｉｔｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｉｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ
ｔｈａｔ Ｎｉｔｒａｔｉａ ｔａｎｇｕｔｏｒｕｍｓｕｆｅｒｅｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（ＮａＣｌ ３００ｍｍｏｌ／Ｌ）ｔｏ ｓａｌｔ ｓｔｒｅｓｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｌｔ ｓｔｒｅｓｓ；Ｃａ２＋；Ｎｉｔｒａｒｉａ ｔａｎｇｕｔｏｒｕｍ；ｓｔｏｍａｔａｌ
７６
·园林花卉·植物 北方园艺２０１５（０６）：６７～７１
术，人工湿地在生活污水、养殖废水、农田和暴雨径流等
污染控制和水体环境质量改善方面发挥了重要作
用［２－３］。在人工湿地净化污水过程中，植物作用表现为
直接吸收利用污水中可利用态的营养物质、吸附和富集
重金属和一些有毒有害物质；为根区好氧微生物输送氧
气；增强和维持介质的水力传输；促进微生物的生长繁
殖等［４－５］。湿地植物选择以易栽培根系生物量较大多年
生水生或湿生植物为主，并兼顾景观功能。湿地植物中
美人蕉也有较强的产氧、输氧能力［６］，有研究表明多种
植物系统与多种填料系统在有机物与营养元素去除方
面均比单一植物单一填料系统有优势［７］。
通过模拟人工湿地，设计梭鱼草和美人蕉搭配，采
用细沙和土壤的基质研究人工湿地对水质中各类主要
污染物的去除作用，并且研究在高浓度畜禽废水胁迫下
植株的生理特性变化与生态景观效果。通过研究，探索
出既对高浓度畜禽废水水质具有很好净化作用，又能达
到很好的生态景观效果的最佳湿地植物搭配方案，以期
为湖泊湿地生态工程建设、水质处理等提供可行性强的
研究基础和科学的数据支撑。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料
该试验选用梭鱼草和美人蕉长势良好的成熟植株
作为供试材料，株数数量分别为１０株和８株，植株覆盖
面积６０％。试验前用离子水将植物冲洗干净，备用。
１．２ 试验方法
１．２．１ 试验装置和水质设定 试验潜流人工湿地均采
用水平流态，床体均匀布水，水体水平流过湿地床，试验
人工湿地装置为规格１．３ｍ×１．０ｍ×０．８ｍ的方形水
塘。装置基质为２ｃｍ的细沙，上覆栽种物的土壤１８ｃｍ，
表层土壤起到补充湿地微生物和保温的作用。向装置
中加入畜禽废水１５０Ｌ，试验水深为２０ｃｍ。其畜禽废水水
质指标ＣＯＤ、ＴＰ、ＮＨ３－Ｎ范围分别为１ ６１５～２ ３６４ｍｇ／Ｌ、
３３～７１ｍｇ／Ｌ、１１５～２２４ｍｇ／Ｌ。
１．２．２ 试验设计 设４个周期，均加入１５０Ｌ畜禽废
水。进废水当天开始测定水质指标化学需氧量
（ＣＯＤ）、总磷（ＴＰ）和氨氮（ＮＨ３－Ｎ），植物叶片指标
过氧化氢酶（ＣＡＴ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）和超氧化物
歧化酶（ＳＯＤ）。每个周期水力停留时间在１５ｄ以
内，每３ｄ测定１次指标，３个水质指标中某个指标达
到畜禽废水国家排放标准，则在该周期之后的试验期
间不测定达标指标，当３个水质指标都达到排放标准
时，即结束该周期试验，并用自来水进水３ｄ，使植物
的相应的酶活性回复正常值左右，进入下１个周期试
验。４个周期试验结束后，将地面上植物全部收割，
作为氮肥和磷肥的原料（表１）。
表１ 模拟人工湿地初始水质情况
Ｔａｂｌｅ １ Ｉｎｉｔｉａｌ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗｅｔｌａｎｄ
第１周期
１ｓｔ ｃｙｃｌｅ
第２周期
２ｎｄ ｃｙｃｌｅ
第３周期
３ｒｄ ｃｙｃｌｅ
第４周期
４ｔｈ ｃｙｃｌｅ
化学需氧量
ＣＯＤ／（ｍｇ·Ｌ－１）
２ ３６４．３４１０ １ ９３８．９０５７ １ ６１５．３８３８ ２ １２１．２０００
氨氮
ＮＨ３－Ｎ／（ｍｇ·Ｌ－１）
１４１．４２８５ ２２４．２８５７ ２２４．２８５７ １１５．７１４０
点磷
ＴＰ／（ｍｇ·Ｌ－１）
７１．０２７０ ３３．５６６８ ４６．３３８０ ３５．６５００
２ 结果与分析
２．１ 模拟人工湿地对高浓度畜禽废水的净化处理效果
在湿地系统中，有机物主要通过物理过程和生物过
程去除。物理过程主要体现在人工湿地对悬浮固体的
过滤和沉淀作用，同时去除了吸附在固体颗粒表面的有
机物质。其生物降解过程，主要由附着在根部的好氧微生
物完成［８］。模拟湿地对高浓度的畜禽废水中的ＣＯＤ的去
除效果见图１。经７～１０ｄ的净化处理，４个处理组中，水
体ＣＯＤ含量从１ ６１５～２ ３６４ｍｇ／Ｌ降至１３６～３２７ｍｇ／Ｌ，
梭鱼草和美人蕉的搭配组合对高浓度畜禽废水的ＣＯＤ
去除率为８６．１７％～９２．９８％。４个周期从趋势线看，
ＣＯＤ都呈现出前期去除率高后期趋于平稳的趋势；其中
第１周期效果最好去除速度达到２９１ｍｇ·Ｌ－１·ｄ－１，７ｄ
即能达标排放；４次周期试验模拟人工湿地对有机物的
去除速度均在１８０ｍｇ·Ｌ－１·ｄ－１以上，去除率在１０ｄ
内均能达到８６％ 以上，有机物去除效果稳定良好。
图１ 模拟湿地系统对高浓度畜禽废水ＣＯＤ的去除效果
Ｆｉｇ．１ Ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗｅｔｌａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ
ＣＯＤ ｉｎ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
由图２可知，模拟湿地对高浓度的畜禽废水中的
ＮＨ３－Ｎ均有较好的去除效果，最终去除率除第４周期降
低到３４．７２％，其余均在７０％以上。其中第１周期１０ｄ
内去除率达到８８．２１％，第３周期的去除速度最好，达
４１．６１ｍｇ·Ｌ－１·ｄ－１。污水中的有机氮和无机氮分别
通过微生物的硝化、反硝化作用去除，植物吸收合成自
身物质通过收割后将其从废水中去除［９］。因此，在模拟
人工湿地系统中，氨氮主要通过硝化系统去除［１０］。由于
硝化过程由好氧细菌消耗水体中溶解氧完成。人工湿
地系统中水生植物的存在为好氧微生物的生长繁殖提
供了场所，从而促进了系统的硝化过程，提高氨氮的去
８６
北方园艺２０１５（０６）：６７～７１ 植物·园林花卉·
除效率［１１］。周期内趋势线平稳，７ｄ中模拟湿地对氨氮
的吸收呈稳定的去除速度。４个周期中，由于高浓度畜
禽废水对植株的过营养胁迫作用，氨氮的去除效果受到
试验植株的生理变化和生长状况影响大，４个周期去除
结果不一致。
图２ 模拟湿地系统对高浓度畜禽废水ＮＨ３－Ｎ的去除效果
Ｆｉｇ．２ Ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗｅｔｌａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ
ＮＨ３－Ｎ ｉｎ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
人工湿地对磷的去除主要通过填料的吸附和沉淀
作用微生物的聚集作用、湿地中植物和藻类的吸收等途
径共同作用而完成的［１２］。从图３可以看出，模拟湿地对
于磷有很好的净化处理效果且较稳定，４个周期的最终
去除率分别为８５．９７％、９８．３８％、９２．１４％、８４．４２％，去除
速度分别为４．７５、２．０６、４．２７、１．８８ｍｇ·Ｌ－１·ｄ－１。这是
由于模拟人工湿地基质对磷的去除作用更大，在处理畜
禽废水的湿地系统中，基质对磷的吸附、沉淀作用比植
物对磷的吸收转移作用要有效得多。可能在各周期前
期模拟湿地中的植株与基质共同发挥作用，促使ＴＰ急
速降低，中后期开始植物对ＴＰ的吸收已达饱和，ＴＰ的
去除主要依靠基质的吸附和沉淀作用，因此趋势线后期
趋于平稳。
图３ 模拟湿地系统对高浓度畜禽废水ＴＰ的去除效果
Ｆｉｇ．３ Ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗｅｔｌａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ
ＴＰ ｉｎ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
２．２ 高浓度畜禽废水对植物的生理特性变化影响
植物体内一系列的抗氧化酶，如超氧化物歧化酶
（ＳＯＤ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）等，能够
保护植物在逆境胁迫过程中维持体内的活性氧代谢平
衡并保护膜结构，以抵御不良环境的胁迫［１３－１５］。
ＳＯＤ是清除氧自由基的重要抗氧化酶，其作用是清
除超氧自由基Ｏ２－，产生Ｈ２Ｏ２。由图４、５可知，高浓度
畜禽废水胁迫下，梭鱼草和美人蕉叶片中的ＳＯＤ活性
大致呈先升高再降低的趋势，第１周期，梭鱼草和美人
蕉试验植株呈现出先升后降或升高的趋势，符合植物受
胁迫后发挥其抗性调动抗氧化酶系统等保护机制，当胁
迫达到植物的抗耐性极限时，会导致抗氧化酶活性降
低，这可能就是导致第２周期２种植物的ＳＯＤ活性不稳
定波动变化的原因。而到胁迫第３周期、第４周期二者
呈现较高相似性。在第３周期４ｄ后ＳＯＤ活性增至最
大分别为１１．０８、１８．５３ｍｇ·ｇ－１·ｍｉｎ－１；在第４周期，
４ｄ后达到一个峰值分别为５．８８、９．２８ｍｇ·ｇ－１·ｍｉｎ－１。
图４ 在高浓度畜禽废水胁迫下，梭鱼草叶片中ＳＯＤ活性变化
Ｆｉｇ．４ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＳＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｐｏｎｔｅｄｅｒｉａ ｃｏｒｄａｔａｌｅａｖｅｓ ｕｎｄｅｒ
ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ
图５ 在高浓度畜禽废水胁迫下，美人蕉叶片中ＳＯＤ活性变化
Ｆｉｇ．５ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＳＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｃａｎｎａ ｇｅｎｅｒａｌｉｓ ｌｅａｖｅｓ ｕｎｄｅｒ
ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ
ＰＯＤ、ＣＡＴ同是植物体内清除Ｈ２Ｏ２等活性氧的重
要酶，植物体内低浓度的Ｈ２Ｏ２主要靠ＰＯＤ在氧化相应
基质时被消化，高浓度的Ｈ２Ｏ２ 主要靠ＣＡＴ 清除，从而
使Ｈ２Ｏ２控制在较低水平，并与ＳＯＤ等酶协同作用维持
体内活性氧代谢平衡。４个周期中，梭鱼草、美人蕉叶片
中的ＰＯＤ和ＣＡＴ分别呈现出相反的变化趋势，变幅差
异较大（图６、７）。梭鱼草４个周期中，植株叶片中的
ＰＯＤ活性变化大致呈现先降后升而ＣＡＴ为先升后降，
表明在高浓度畜禽废水胁迫下梭鱼草叶片中的ＰＯＤ、
ＣＡＴ活性酶呈互补反应，主要以ＣＡＴ的保护机制为主，
酶应激反映剧烈，抗氧化系统平衡失调，高浓度Ｈ２Ｏ２ 得
到抑制，植物生理特性稳定，植物生长正常，仅部分萎
焉。美人蕉叶片中ＰＯＤ、ＣＡＴ 酶活性最终均呈现下降
９６
·园林花卉·植物 北方园艺２０１５（０６）：６７～７１
的趋势，周期内变化较平稳，有部分上升后下降的趋势，
且２种活性酶大致互补反应。可以看出美人蕉叶片中
的酶活性相对稳定。这可能也与应试植物自身生理特
性状况有关，可以看出美人蕉生理特性更为稳定，受逆
境胁迫的影响更小（图８、９）。
图６ 在高浓度畜禽废水胁迫下，梭鱼草叶片中ＣＡＴ活性变化
Ｆｉｇ．６ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＣＡＴ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｐｏｎｔｅｄｅｒｉａ ｃｏｒｄａｔａｌｅａｖｅｓ ｕｎｄｅｒ
ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ
图７ 在高浓度畜禽废水胁迫下，梭鱼草叶片中ＰＯＤ活性变化
Ｆｉｇ．７ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｐｏｎｔｅｄｅｒｉａ ｃｏｒｄａｔａｌｅａｖｅｓ ｕｎｄｅｒ
ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ
图８ 在高浓度畜禽废水胁迫下，美人蕉叶片中ＣＡＴ活性变化
Ｆｉｇ．８ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＣＡＴ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｃａｎｎａ ｇｅｎｅｒａｌｉｓ ｌｅａｖｅｓ ｕｎｄｅｒ
ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ
３ 结论
试验过程中观察植株生长情况，第３周期结束时有
部分梭鱼草出现枯萎现象。在高浓度畜禽废水的逆境
胁迫下，美人蕉较梭鱼草具有更强的抗性和耐性。模拟
人工湿地中，植物根系在净化污水方面起了重要作用，
提供放氧表面，扩大系统中气体的空间，增加根系附近
溶解氧的浓度；不仅增加了微生物生长繁殖的场所，而
图９ 在高浓度畜禽废水胁迫下，美人蕉叶片中ＰＯＤ活性变化
Ｆｉｇ．９ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｃａｎｎａ ｇｅｎｅｒａｌｉｓ ｌｅａｖｅｓ ｕｎｄｅｒ
ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ
且根系的分泌物（碳水化合物、氨基酸）提供了微生物生
长的营养物质［１６－１９］。人工湿地处理污水时有机物的降
解和转化主要是由植物根区微生物活动来完成的，微生
物的多寡程度和活性直接影响水处理的效率［２０－２１］。因
此对湿地植物的光合作用、逆境生理等生理生态特性有
待进一步研究，开展湿地植物生理生态特性研究和污染
适应性进化研究，筛选出不仅能有效净化环境且能够耐
受恶劣逆境胁迫的湿地植物种类与植物种类组合。试
验结束后植物株数分别为１８、１０株，植株数量的增加即
生物量的增加，说明这２种植物搭配不仅能取得良好的
污水处理效果，也能促进湿地植物的生长同时起到美化
景观的作用。
在此人工湿地系统处理下，高浓度畜禽废水均能
在１０ｄ内达标排放，有机物去除速率达到１８０．２８～
２９１．００ｍｇ·Ｌ－１·ｄ－１，氨氮去除速率达５．７４～４１．６１
ｍｇ·Ｌ－１·ｄ－１，总磷去除速率达１．８８～４．７５ｍｇ·
Ｌ－１·ｄ－１。４次试验周期数据表明，梭鱼草和美人蕉搭
配组合模拟湿地能起到良好的水质处理效果，且植株能
正常成长并进行循环处理运用。
对氮磷的去除是人工湿地研究的一个重点研究方
向。该试验结果在该湿地系统中，高浓度畜禽废水的氮
磷均有明显下降能够达标排放，其中机制有待进一步研
究。目前许多学者致力于提高湿地硝化作用促进氨氮
去除的研究［２２－２４］。然而，硝化作用不足已成为制约人工
湿地脱氮的关键因素。
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Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｐｏｎｔｅｄｅｒｉａ ｃｏｒｄａｔａ ａｎｄ Ｃａｎｎａ ｇｅｎｅｒａｌｉｓ
Ｗｅｔｌａｎｄ Ｐｌａｎｔｓ Ｕｎｄｅｒ Ｈｉｇｈ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
ＣＨＥＮ Ｊｉｎ－ｆａ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｃｈａｎｇ Ｃｏｌｅｇｅ，Ｘｉｃｈａｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６１５０１３）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ Ｐｏｎｔｅｄｅｒｉａ ｃｏｒｄａｔａ ａｎｄ Ｃａｎｎａ ｇｅｎｅｒａｌｉｓ ｗｈｉｃｈ ｇｒｏｗ ｉｎ ｎａｔｕｒａｌ ｗｅｔｌａｎｄ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ｐｕｒｉｆｙ ａｎｄ
ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｆｃｅｔ ｏｆ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｒｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｏｕｔｄｏｏｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｌｅａｎ ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｆｅｃｔ ｗａｓ ａｌｓｏ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｗｏ ｓｐｅｃｉｅｓ ｈａｄ
ｇｏｏｄ ｐｕｒｉｆｙ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｆｅｃｔ ｆｏｒ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ：ＣＯＤ，ＴＰ，ＮＨ３－Ｎ ｗｅｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ １ ６１５－２ ３６４ｍｇ／Ｌ，３３－
７１ｍｇ／Ｌ，１１５－２２４ｍｇ／Ｌ ｔｏ １３６－２８０ｍｇ／Ｌ，１７－７６ｍｇ／Ｌ，０．５－９．０ｍｇ／Ｌ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ
ｄｉｓｃｈａｒｇｅ．Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ ｗａｓ ｉｎ ｎｏｒｍａｌ ｒａｎｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｎｔｓ ｇｒｅｗ ｗｅｌ．Ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｅｔｌａｎｄ
ｐｌａｎｔｓ ｏｆ Ｐｏｎｔｅｄｅｒｉａ ｃｏｒｄａｔａａｎｄ Ｃａｎｎａ ｇｅｎｅｒａｌｉ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｗｅｔｌａｎｄ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈａｄ ｇｏｏｄ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｅｆｅｃｔ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｄ
ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｆｙ ｅｆｅｃｔ ｆｏｒ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｗｅｔｌａｎｄ；ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｅｎｚｙｍｅ ｓｙｓｔｅｍ；ｓｔｒｅｓｓ
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