全 文 ：櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄
比值由原来的 0． 83 提高到 1． 1，增加了近 30%，同时三级子系
统内独特的兼氧环境促进了系统内反硝化作用的提升，但是由
于 C /N 比值较理想的完全反硝化数值相差仍然较大，导致系
统总氮的去除效率不是很理想。因此，采取分段进水后系统的
有机负荷和水力负荷均不同程度的提高，而出水的水质较单段
进水时并没有大的变化，充分说明人工快速渗滤系统采用分段
式结构后，即可发挥原有的优势，同时还可以增加复氧，增大有
机负荷，在保证出水水质的条件下相应地减少了人工快速渗滤
系统的占地面积，具有较好的实际工程应用价值。
3 结论
一级子系统表层和二级子系统表层分别以 1 m /d 和
0． 3 m/d 水力负荷进水时，COD负荷提高到 0． 23 kg /(m2·d)，
去除率为 84． 6%。氨态氮负荷提高到 123． 2 g /(m2·d) ，去
除率为 96． 7%。出水中 COD、NH +4 － N 的浓度都能满足
GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》一
级 A标准。同时，总氮的去除率为 63． 8%。
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青萍对富营养化水体氮、磷的去除效果
雷钧镒1，李 猛2，马旭洲3，王 武4
(1．上海海洋大学省部共建水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室，上海 201306;2．宜昌英武长江生态渔业有限公司，湖北宜昌 443000;
3．上海市水产养殖工程技术研究中心，上海 201306;4．上海高校知识服务平台上海海洋大学水产动物遗传育种中心，上海 201306)
摘要:以网箱内优势植物青萍为研究对象，研究其在不同浓度富营养化水体中对 N、P的去除效果。结果表明，在
总氮(TN)、总磷(TP)初始浓度分别为 6． 13 ～18． 72 mg /L和 0． 40 ～1． 57 mg /L的 3种富营养化水体中，经 12 d净化，TN、
TP浓度分别降至 2． 94 ～ 7． 00 mg /L 和 0． 17 ～ 0． 47 mg /L;青萍对 N、P 的吸收量分别为 62． 24 ～ 171． 13 mg 和 16． 35 ～
51. 62 mg;青萍对水体 N去除的贡献率分别为 65． 74%、54． 17%、51． 27%，青萍对水体 P去除的贡献率分别为 88. 32%、
83. 06%、78． 79%。青萍对水体氮、磷具有较好的去除效果，在富营养化水体中种植青萍可起到改善水质的作用。
关键词:青萍;富营养化水体;氮;磷;去除贡献
中图分类号:X524 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2014)01 － 0325 － 04
收稿日期:2013 － 05 － 18
基金项目:上海市重点学科建设项目(编号:Y1101) ;欧盟 FP7 亚欧
水产平台项目(编号:245020) ;上海高校知识服务平台项目(编
号:ZF1206) ;上海海洋大学校企横向课题。
作者简介:雷钧镒(1986—) ，男，湖北荆州人，硕士研究生，主要从事
环保型生态网箱研究。E － mail:718559687@ qq． com。
通信作者:马旭洲(1965—) ，男，博士，副教授。E － mail:xzma@
shou． edu． cn。
随着人类对环境资源开发利用活动的日益增加，富营养
化已成为世界范围内水环境保护中的重大环境问题［1］。为
了高效、低耗地控制水体富营养化，以利用水生植物为主的污
水处理和水体修复生态工程技术一直是水处理领域的研究热
点［2 － 5］。漂浮生长的浮萍科植物因具有生长快、周期短、生活
周期长［6］、适应性强、易收获、易加工处理［7］、蛋白质含量高、
处理系统设计简单等优点，近年来得到广泛研究和应
用［8 － 12］，利用浮萍去除污水中的氮、磷成为国内外水处理领
域的研究热点［13 － 20］。但关于青萍(Lemna minor)同时去除
氮、磷的基础研究还未见报道。网箱养鱼是一种高密度、集约
化的养殖方式，将大水体优越的环境条件与高产网箱养殖技
术相结合，可促进水产品养殖的优质、高效，提高其市场竞争
力。但网箱养殖是一种人工营养型高密度、集约化的养殖系
统，越来越多的网箱养殖使水体污染日益严重［21］。降低网箱
养鱼对水体的污染，实现水产养殖业的可持续发展，探求环保
型生态网箱，成为当前必须面对的课题。
—523—江苏农业科学 2014 年第 42 卷第 1 期
DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2014.01.034
青萍为浮萍科，别名水瓢、绿米、卵萍，长椭圆形，左右不
对称，上表面具稀疏排列的小突起，腹面有不明显的三脉纹，
两面均为绿色，根鞘有 2 片明显的翅状附属物，根细丝状，先
端尖形。本研究以网箱内优势植物青萍为供试材料，测定不
同程度富营养化水体中青萍自身氮、磷含量及其对水体氮、磷
的去除量，旨在为提高网箱养殖的净化能力提供科学依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
选用宜昌英武长江生态渔业有限公司养殖基地的网箱采
集青萍。先用自来水将青萍洗净，再用蒸馏水清洗 2 次，然后
放置在曝气的自来水中驯养 7 d，选择健康、生长良好的青萍
植株，用蒸馏水冲洗干净后使用。试验容器为 60 cm ×
45 cm × 50 cm，容量为 70 L 的半透明塑料箱，试验水体积为
30 L，青萍初始投放量为 30． 03 ± 0． 03 g /箱。
1． 2 试验设计
2012 年 8 月 1 日开始在宜昌英武长江生态渔业有限公
司基地实验室内进行室内静态试验，试验用水是在长江水中
加入硝酸铵(NH4NO3)和磷酸二氢钾(KH2PO4)配制成 3 种
不同程度的富营养化水体(表 1)。处理 I 的水质已严重富营
养化，处理Ⅱ、Ⅲ的水质分别达到城镇污水处理厂一级 A、B
出水的氮、磷浓度。江水取自湖北省宜昌市三峡大坝夷陵区
江段(30°46 N，111°19 E)。试验期间室内气温为 21． 5 ～
37. 5 ℃，日平均光照强度为 5 130 lx。
表 1 3 种不同程度的富营养化水体
处理
TN
(mg /L)
TP
(mg /L)
NH4 + － N
(mg /L)
NO3 － － N
(mg /L)
Ⅰ 6． 13 ± 0． 24 0． 40 ± 0． 05 1． 17 ± 0． 03 3． 75 ± 0． 22
Ⅱ 13． 07 ± 0． 31 0． 84 ± 0． 10 2． 08 ± 0． 10 9． 03 ± 0． 31
Ⅲ 18． 72 ± 0． 56 1． 53 ± 0． 12 3． 18 ± 0． 12 14． 85 ± 0． 44
3 种处理均设空白对照组，每个处理 3 个对照。试验期
间每隔 4 d取 1 次水样，取样时间为 08:00，采集水样前充分
搅拌水体，试验期间通过添加蒸馏水使箱内水位稳定，试验开
始和结束时捞出全部青萍，测定其鲜重和干重，然后将植株剪
碎后置于 105 ℃烘箱烘干，磨碎后备用，用以测定组织内氮、
磷含量。
1． 3 测定项目及方法
青萍鲜重测定:用捞网将青萍捞起，待无水滴出现用滤纸
吸干水分后称其鲜重;干重测定:先对样品进行杀青，然后烘
干后测其干重。用 H2SO4 － H2O2 消煮青萍样品后，采用凯式
定氮法测定 TN，采用钒钼黄比色法测定 TP。定时采集水样，
充分搅拌水体后，采用紫外分光光度法(过硫酸钾氧化)测定
TN，采用钼酸铵分光光度法测定 TP。
1． 4 计算方法
特定生长率(SGＲ)=(lnmt － lnm0)/ t × 100% (1)
氮磷去除率 =(C0 － Ct)/C0 × 100% (2)
青萍对氮、磷的吸收量 = Pt × mt － P0 × m0 (3)
式中:mt 为试验第 t天时青萍重量;m0 为初始青萍重量;t 为
试验持续时间;C0 为水样氮、磷初始值;Ct 为水样氮、磷终值;
Pt 为最终青萍全株氮、磷含量;P0 为初始青萍全株氮、磷
含量。
1． 5 数据处理与分析
采用 SPASS 19． 0 软件中 One － Way ANOVA 方差分析、
Duncan多重比较法及 Excel 软件对试验数据进行处理，所有
试验数据采用“平均值 ±标准误”表示。
2 结果与分析
2． 1 不同程度富营养化水体中青萍的生长特性
青萍在 3 种不同程度富营养化水体中均能正常生长。青
萍初始投放量为 29． 99 ～ 30． 08 g /箱时，经 12 d生长，青萍鲜
重为 50． 78 ～ 77． 67 g /箱，干重为 3． 92 ～ 6． 47 g /箱(表 2)。
处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的鲜重、干重均有显著差异(P ＜ 0． 05) ，处理Ⅲ
的青萍鲜重分别较处理Ⅰ、Ⅱ增加了 52． 95%、16． 88%，处理
Ⅲ的青萍干重分别较处理Ⅰ、Ⅱ增加了 65． 05%、22． 77%。
处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的青萍鲜重、干重的特定生长率均有显著差异
(P ＜ 0． 05) ，处理Ⅲ青萍鲜重的特定生长率分别较处理Ⅰ、Ⅱ
提高了 65． 05%、22． 77%，处理Ⅲ青萍干重的特定生长率分
别较处理Ⅰ、Ⅱ提高了 89． 11%、25． 25%。
表 2 不同程度富营养化水体中青萍的生长特性
处理
鲜重 干重
初始(g /箱) 结束(g /箱) 特定生长率(% /d) 初始(g /箱) 结束(g /箱) 特定生长率(% /d)
Ⅰ 30． 08 ± 0． 03a 50． 78 ± 2． 12a 4． 36 ± 0． 36a 2． 26 ± 0． 05 a 3． 92 ± 0． 27a 4． 59 ± 0． 39a
Ⅱ 30． 01 ± 0． 03a 66． 45 ± 6． 13b 6． 60 ± 0． 76b 2． 29 ± 0． 07 a 5． 27 ± 0． 32b 6． 93 ± 0． 74b
Ⅲ 29． 99 ± 0． 05a 77． 67 ± 5． 52c 7． 92 ± 0． 59c 2． 28 ± 0． 08 a 6． 47 ± 0． 35c 8． 68 ± 0． 58c
注:同列数据后不同小写字母表示差异显著(P ＜ 0． 05)。下同。
2． 2 青萍对不同程度富营养化水体的氮、磷去除效果
青萍对 3 种富营养化水体中的 N、P 均表现出较好的去
除效果。在 TN、TP 初始浓度分别为 6． 13 ～ 18． 72 mg /L 和
0. 40 ～ 1． 57 mg /L的 3 种富营养化水体中，经 12 d 净化，TN、
TP浓度分别降至 2． 94 ～ 7． 00 mg /L 和 0． 17 ～ 0． 47 mg /L;青
萍对 3 种富营养化水体的 TN、TP 去除率分别为 52． 01% ～
61. 31%和 57． 56% ～70． 14%(表 3、表 4)。
处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在试验后 4、8 d 的 TN 去除率上无显著差
异(P ＞ 0． 05) ;处理Ⅰ和Ⅱ、处理Ⅱ和Ⅲ在试验第 12 天的 TN
去除率上无显著差异(P ＞ 0． 05) ，处理Ⅰ和Ⅲ在试验第 12 天
的 TN去除率上有显著差异(P ＜ 0． 05)。处理Ⅱ、Ⅲ在试验第
12 天的 TN去除率分别较处理Ⅰ提高了 25． 64%、16. 00%。
各空白对照在试验后 4、8、12 d 的 TN 去除率均无显著差异
(P ＞ 0． 05) (表 3)。
由表 4 可见，关于试验 4、8、12 d的 TP去除率，处理Ⅲ显
著高于处理Ⅰ(P ＜ 0． 05) ，处理Ⅰ与Ⅱ间均无显著差异(P ＞
0． 05) ;试验后 8、12 d处理Ⅲ空白对照的 TP去除率显著高于
处理Ⅰ、Ⅱ(P ＜ 0． 05)。
—623— 江苏农业科学 2014 年第 42 卷第 1 期
表 3 青萍对不同程度富营养化水体氮素的去除效果
水体 处理
总氮含量(mg /L) 去除率(%)
0 d 4 d 8 d 12d 4 d 8 d 12 d
水体Ⅰ 青萍 6． 13 ± 0． 24 5． 06 ± 0． 03 3． 57 ± 0． 15 2． 94 ± 0． 15 17． 41 ± 2． 69a 41． 74 ± 3． 68a 52． 01 ± 3． 55a
对照 6． 11 ± 0． 07 5． 76 ± 0． 03 5． 50 ± 0． 21 5． 16 ± 0． 15 5． 78 ± 0． 92c 10． 04 ± 4． 19c 15． 60 ± 3． 45d
水体Ⅱ 青萍 13． 07 ± 0． 31 10． 48 ± 0． 28 7． 22 ± 0． 18 5． 70 ± 0． 41 19． 72 ± 3． 60a 44． 70 ± 2． 69a 56． 34 ± 4． 02ab
对照 13． 08 ± 0． 28 12． 70 ± 0． 21 11． 95 ± 0． 16 11． 47 ± 0． 11 2． 96 ± 0． 45c 8． 67 ± 0． 92c 12． 37 ± 1． 14d
水体Ⅲ 青萍 18． 72 ± 0． 56 14． 42 ± 0． 46 9． 23 ± 0． 69 7． 00 ± 0． 45 20． 34 ± 4． 22a 48． 94 ± 5． 16a 61． 31 ± 3． 48b
对照 18． 13 ± 0． 44 17． 63 ± 0． 40 16． 71 ± 0． 28 16． 27 ± 0． 03 2． 76 ± 0． 34c 7． 86 ± 1． 11c 10． 23 ± 2． 32d
表 4 青萍对不同程度富营养化水体磷素的去除效果
水体 处理
总磷含量(mg /L) 去除率(%)
0 d 4 d 8 d 12d 4 d 8 d 12 d
水体Ⅰ 青萍 0． 40 ± 0． 05 0． 25 ± 0． 21 0． 19 ± 0． 12 0． 17 ± 0． 01 35． 89 ± 1． 59a 50． 80 ± 3． 95a 57． 56 ± 4． 39a
对照 0． 40 ± 0． 02 0． 38 ± 0． 02 0． 37 ± 0． 01 0． 36 ± 0． 01 4． 21 ± 1． 40c 7． 68 ± 2． 07c 9． 72 ± 3． 26c
水体Ⅱ 青萍 1． 08 ± 0． 10 0． 72 ± 0． 13 0． 49 ± 0． 09 0． 38 ± 0． 08 33． 16 ± 5． 66a 54． 05 ± 3． 60ab 64． 31 ± 3． 68ab
对照 1． 08 ± 0． 07 1． 05 ± 0． 08 1． 03 ± 0． 09 1． 02 ± 0． 08 2． 58 ± 0． 37c 5． 08 ± 1． 82c 6． 12 ± 1． 45c
水体Ⅲ 青萍 1． 57 ± 0． 12 0． 98 ± 0． 07 0． 63 ± 0． 04 0． 47 ± 0． 05 37． 16 ± 7． 46b 60． 01 ± 5． 10b 70． 14 ± 3． 97b
对照 1． 57 ± 0． 06 1． 53 ± 0． 08 1． 49 ± 0． 05 1． 47 ± 0． 03 2． 36 ± 1． 04c 5． 08 ± 1． 59c 6． 54 ± 1． 76c
青萍的存在显著提高了水体 N、P 去除率，青萍处理的
TN、TP去除率显著高于空白对照(P ＜ 0． 05)。漂浮植物对水
体全磷的去除率大于全氮，这与娄敏等对 3 种水生漂浮植物
的研究结果［10］一致。
2． 3 青萍在不同程度富营养化水体中的氮、磷吸收量
根据青萍全株干重及其体内 N、P含量，计算出青萍在不
同程度富营养化水体中的 N、P 吸收量。青萍体内 N、P 含量
随水体 N、P 浓度的增大而增加，这与李猛等在大薸对水体
氮、磷去除效果的研究结果［22］一致。处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的青萍 N
含量无显著差异(P ＞ 0． 05) ;关于青萍 P含量，处理Ⅰ与Ⅱ间
无显著差异(P ＞ 0． 05) ，处理Ⅰ与Ⅲ间差异显著(P ＜ 0． 05)。
青萍在 3 种富营养化水体中的 N、P 吸收量分别为 62． 64 ～
171． 13 mg 和 16． 35 ～ 51． 62 mg，各处理间均差异显著(P ＜
0. 05)。青萍对 N、P的吸收量均随水体富营养化程度的增加
而升高(表 5) ，这与黄蕾等［23］、张志勇等［24］、李猛等［22］的研
究结果相似。
表 5 青萍在不同程度富营养化水体中的氮、磷吸收量
处理
N含量(mg /g) P含量(mg /g)
初始 结束 初始 结束
N吸收量
(mg)
P吸收量
(mg)
Ⅰ 35． 76 ± 1． 43a 36． 61 ± 2． 23a 6． 30 ± 0． 28a 7． 82 ± 0． 56a 62． 64 ± 6． 85a 16． 35 ± 1． 04a
Ⅱ 35． 51 ± 1． 54a 38． 23 ± 1． 92a 6． 34 ± 0． 23a 9． 31 ± 0． 56ab 119． 56 ± 9． 12b 34． 48 ± 3． 86b
Ⅲ 36． 12 ± 1． 64a 39． 15 ± 1． 71a 6． 21 ± 0． 36a 10． 18 ± 1． 13b 171． 13 ± 19． 28c 51． 62 ± 6． 54c
2． 4 青萍对不同程度富营养化水体 N、P去除的贡献
由表 6 可见，青萍在 3 种富营养化水体中的 N、P 去除量
分别为 95． 80 ～ 333． 40 mg 和 28． 70 ～ 55． 80 mg，各处理间均
差异显著(P ＜ 0． 05)。根据水体的 N、P去除量和青萍对 N、P
的吸收量，可计算出青萍通过吸收作用对水体 N、P去除的贡
献率。在 TN、TP 初始浓度分别为 6． 13 ～ 18． 72 mg /L 和
0． 40 ～ 1． 57 mg /L 的 3 种富营养化水体中，青萍对水体 N 去
除的贡献率分别为 65． 74%、54． 17%、51． 27%，青萍对水体 P
去除的贡献率分别为 88． 32%、83． 06%、78． 79%，各处理间
青萍对水体 N、P去除的贡献率均无显著差异(P ＞ 0． 05)。由
此可知，青萍对水体中的氮、磷营养均有较高的吸收富集效
率。氮、磷浓度的降低速率随水体中氮、磷浓度的增大而升
高，而对氮、磷的去除率随水体中氮、磷浓度的增大而降低。
表 6 青萍对不同程度富营养化水体 N、P去除的贡献
处理
总去除量(mg) 总吸收量(mg) 贡献率(%)
N P N P N P
Ⅰ 95． 80 ± 9． 56a 28． 70 ± 6． 61a 62． 64 ± 6． 85a 16． 35 ± 1． 04a 65． 74 ± 8． 89a 88． 32 ± 5． 83a
Ⅱ 221． 00 ± 20． 85b 48． 40 ± 5． 44b 119． 56 ± 9． 12b 34． 48 ± 3． 86b 54． 17 ± 1． 28a 83． 06 ± 6． 17a
Ⅲ 333． 40 ± 28． 50c 55． 80 ± 14． 06c 171． 13 ± 19． 28c 51． 62 ± 6． 54c 51． 27 ± 2． 54a 78． 79 ± 13． 55a
3 结论与讨论
3． 1 结论
青萍耐污能力较好，在氮、磷浓度较大的情况下也能正常
生长，生长速度随着氮、磷浓度的增大而增加，在 TN、TP初始
浓度分别为 6． 13 ～ 18． 72 mg /L 和 0． 40 ～ 1． 57 mg /L 的 3 种
富营养化水体中，青萍初始投放量为 29． 99 ～ 30． 08 g /箱，经
12 d生长，青萍鲜重的特定生长率可达到 7． 92% /d，干重的
特定生长率可达到 8． 68% /d。
青萍的存在显著提高了水体 N、P的去除率，青萍处理的
TN、TP去除率显著高于空白对照(P ＜ 0． 05)。在 TN、TP 初
始浓度分别为 6． 13 ～ 18． 72 mg /L 和 0． 40 ～ 1． 57 mg /L 的 3
—723—江苏农业科学 2014 年第 42 卷第 1 期
种富营养化水体中，经 12 d 净化，TN、TP 浓度分别降至
2． 94 ～ 7． 00 mg /L 和 0． 17 ～ 0． 47 mg /L。
青萍体内 N、P含量随水体 N、P浓度的增大而增加，青萍
对 N、P的吸收量均随水体富营养化程度的增加而升高，青萍
在 3 种富营养化水体中的 N、P 去除量分别为 95． 80 ～
333． 40 mg 和 28． 70 ～ 55． 80 mg，青萍对水体 N去除的贡献率
分别为 65． 74%、54． 17%、51． 27%，青萍对水体 P 去除的贡
献率分别为 88． 32%、83． 06%、78． 79%。
3． 2 讨论
金树权等指出，水生植物的净增生物量是决定水生植物
水质净化能力的一个重要因素［25］;孙宜敏比较了紫萍、少根
浮萍和青萍的种群生长，认为青萍在 3 种浮萍中生长速度最
快，种群结构合理，具备较好的增长能力［26］。本研究中，青萍
在 3 种富营养化程度的水体均表现出良好的净化效果，经
12 d 净化，3 种富营养化水体青萍的 N、P 吸收量分别为
62. 24 ～ 171． 13 mg和 16． 35 ～ 51． 62 mg。试验条件下，青萍
能适应较高氮、磷浓度的富营养化水体，青萍属对 N、P 耐污
能力高，增长速度快于浮萍属［26］。在自然条件下，容易形成
大片群落，具有竞争性。
大薸和凤眼莲等其他漂浮植物容易造成生态入侵［25］，浮
萍是一种小型漂浮植物，属于我国本土品种，生长速度快，易
于收获，不会对水体造成太大影响，生活周期较其他维管束植
物更长，在水温 5 ～ 7 ℃、气温 1 ～ 3 ℃的低温情况下，浮萍科
植物仍能正常生长［26］。浮萍科植物的蛋白质含量可以与大
豆相媲美［10］，产量却远远超过大豆，必需氨基酸的平衡性也
好，而且类胡萝卜素含量极高，粗纤维素含量低，细胞壁不含
木质素，易被消化［27］，蛋白质成本明显优于大豆饼和鱼粉等
传统饲料蛋白质源，可作为高蛋白饲料，也可与草鱼养殖结合
起来直接产生经济效益，采用浮萍科植物饲喂草鱼［28］、团头
鲂［29］等都取得过高产，有较好的经济收益和环境效益。在网
箱内栽培青萍净化水质时，必须加强管理，对网箱内的青萍进
行定期打捞、清除，并在网箱外面加层围隔防止外逃。本研究
中的富营养化水体均为人工配制的水体，与天然水体的氮、磷
形态存在差异，青萍对其他氮、磷形态的去除效果还有待进一
步研究。
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—823— 江苏农业科学 2014 年第 42 卷第 1 期