全 文 ：第 33卷第 12期
2008年 12月
环境科学与管理
ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENT
Vol.33 No.12
Dec.2008
收稿日期:2008-09-09
基金项目:水利部江河治理与防洪重点实验室开放研究基金项目
(7007-07)和科技部社会公益专项(2005DIB4J061)以及
国家星火计划重点项目(2007EA761001)资助
作者简介:黄婧(1984-),女 ,湖北武汉人 ,硕士研究生 , 主要从事环
境生态学研究工作。
通讯联系人:李兆华
文章编号:1673-1212(2008)12-0092-03
浮床水培蕹菜的生物学特征及水质净化效果
黄婧 ,林惠凤 ,朱联东 ,李兆华
(湖北大学资源环境学院 ,湖北 武汉 430062)
摘　要:本研究比较了污染水体中浮床水培蕹菜与陆生同种蕹菜之间生长特性以及 N、P含量的差异。结果表
明 ,水培蕹菜单株鲜重约为 792.5g/株 ,为陆生蕹菜的 3.53倍;单株 N、P总量分别比陆生高 469.6%、566.7%。
水培蕹菜与其他水培植物相比具有较强的 N、P吸收力 , 是一种可用于富营养化水体水质净化的优良植物。
关键词:蕹菜;总氮;总磷;富营养化;水质净化
中图分类号:X52 文献标识码:A
BiologicalFeaturesandWaterPurificationEficiency
ofIpomoeaAquaticaForsskalPlantedontheFloating-bed
HuangJing, LinHuifeng, ZhuLiandong, LiZhaohua
(SchoolofResourcesandEnvironmentalScience, HubeiUniversity, Wuhan430062, China)
Abstract:ExperimentswerecariedouttocomparethegrowthfeaturesandN, PcontentsofIpomoeaaquaticaForskalplan-
tedatthefloating-bed(polutedwater)andonthesoil.Resultsshowthatontheaveragefresh-weightoftheplantsatthefloat-
ingbedonthewatersurfaceisof792.5/perplant, whichis3.53 timesofthoseplantedonsoil.TheNandPcontentsfromthe
waterplantedonearehigherthanthesoilplantedonesby469.6% and566.7%, respectively.Comparedwithotherfloating-
bedplants.IpomoeaaquaticahadgoodefectsonabsorbingNandP.ResultssuggestthatIpomoeaaquaticaisaqualifiedplantfor
purifyingofeutrophicatedwaterbodies.
Keywords:ipomoeaaquaticaforskal;totalnitrogen;totalphosphorus;eutrophication;waterpurification
　　水体富营养化是全球水环境治理中的难题。国
内外对富营养化水体的控制治理进行了较多的研
究 ,大致采取物理底泥疏浚和生态工程修复两种方
式 [ 1] 。中国对于生态方法治理富营养化水体的关注
日益增强 ,利用浮床系统技术 、依靠水生植物治理富
营养化水体 ,具有成本低 ,能耗小 ,治理效果较好 ,对
环境扰动小 ,易管理 ,具有较高经济 、景观效益等优
点 [ 2-3] ,已越来越广泛地被中国学者所关注 ,并越来
越多地应用到实际研究之中[ 1-6] 。
蕹菜(IpomoeaaquaticaForsskal),又名空心菜 、
藤菜 ,为旋花科甘薯属一年生草本植物。喜温暖湿
润 ,耐炎热 ,产量高 ,原产中国 ,现已作为一种蔬菜广
泛栽培 ,同时也是一种比较好的饲料[ 7] 。本研究旨
在通过比较土培蕹菜与浮床水培蕹菜之间的生物量
及 N、P含量的差异 ,分析水培蕹菜对富营养化水体
的净化效果 ,并与同期实验的其他植物的净化效果
相对比 ,研究其作为一种净化水体的浮床植物的综
合效用 。
1　材料与方法
1.1　实验材料
浮床水培蕹菜为江西 “华赣”大叶种 ,取材于中
国农科院油料作物研究所 ,于 2006年 4月用浮床栽
培于湖北大学环境工程污水实验池 ,实验池与沙湖
相连 ,其水体为富营养化的劣 Ⅴ类水质 , COD132.5
mg/L、TN15 mg/L、TP1.34 mg/L、pH7.44。土栽对
照蕹菜与水培材料同种 ,同期栽培于中国农科院油
料作物研究所实验基地 。
1.2　实验方法
①浮床制作:以 0.05 m厚 , 1 m×2 m的聚乙烯
泡沫板为载体 ,均匀打孔 50个 ,孔径 0.05 m,平均
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孔距 0.2 m。 ②水培蕹菜栽种:蕹菜苗每孔一苗放
置 ,以碎泡沫固定直接栽种于泡沫板中 ,保证其根部
全部处于面水一侧 ,直接把泡沫板放入污水实验池 ,
任其自由生长。 ③采样:水培蕹菜于 2007年 10月
23日采样 ,对照土培蕹菜于 2007年 10月 8日采样。
1.3　测定方法[ 8]
植株生物量测定:①随机选择水培蕹菜 、土培对
照蕹菜各 6株 ,分别测定整株鲜重及各营养器官
(根 、茎 、叶)鲜重 。②杀青处理:将单株蕹菜营养器
官分别装入牛皮纸袋 ,置于 105℃恒温干燥箱干燥
30 min。 ③60℃恒温干燥 ,直至恒重。称量各部分
干重 ,计算各器官含水率。
　　植株各营养器官 N、P含量的测定:将干燥至恒
重的水培 、土培蕹菜根 、茎 、叶分别粉碎 ,过 60目筛 ,
测定 N、P含量 。 TN:称取一定的植物样品与硫酸 、
硫酸铜和硫酸钾一同加热 ,使植物分解 , 分解的 N
与硫酸结合生成硫酸铵 ,然后碱化蒸馏使 N游离 ,
用硼酸吸收后以硫酸或盐酸标准滴定溶液滴定 ,根
据酸的消耗量计算 N的含量。 TP:称取一定的植物
样品于瓷柑埚中 ,在马福炉中 550度灰化 4小时 ,取
去冷却 ,用 10%的盐酸浸泡并稀释至一定体积 ,上
等离子发射光谱仪上测定 ,得到 P的含量。
2　结果与分析
2.1　水 、陆植株生物量比较
表 1　浮床水培蕹菜与对照蕹菜生物量比较 g
编号 鲜重(fresh-weight) 干重(dry-weight) 含水率(contentsofmoisture)
总株 根 茎 叶 总株 根 茎 叶 总株 根 茎 叶
1 795 178 446 113 70 29 15 9 0.912 0.899 0.917 0.912
2 683 738 381 106 58 37 21 7 0.915 0.891 0.924 0.915
水培 3 836 199 432 77 77 37 21 7 0.908 0.895 0.914 0.909
蕹菜 4 462 76 252 101 36 16 8 9 0.908 0.895 0.937 0.911
5 1 218 258 503 226 107 39 28 20 0.912 0.892 0.923 0.912
6 761 174 299 150 72 28 18 13 0.905 0.897 0.906 0.913
平均值 792.5 128.8 385.5 170.5 70 31 18.5 10.8 0.910 0.895 0.920 0.912
1 286 53 126 106 38 12 12 12 0.856 0.751 0.895 0.882
2 199 46 79 74 31 8 12 9 0.867 0.805 0.908 0.887
对照 3 232 43 99 90 25 7 9 7 0.838 0.730 0.891 0.875
蕹菜 4 179 41 71 67 31 9 11 9 0.849 0.773 0.898 0.878
5 256 57 107 93 34 10 11 11 0.854 0.775 0.901 0.876
6 194 54 69 68 37 10 14 12 0.854 0.753 0.899 0.885
平均值 224.3 49 91.8 83 32.7 9.3 11.5 10 0.853 0.765 0.899 0.881
图 1　水培 、对照蕹菜鲜重
　　水培蕹菜自移植后长势良好 ,至采样时 ,成活率
99.1%。其株高 、鲜重 、牵藤发育 、根系发育均比土
培对照蕹菜显著茂盛(各指标详见表 1,图 1,图 2)。
水培蕹菜整株平均鲜重为对照蕹菜的 3.53倍 ,各营
养器官(根 、茎 、叶)鲜重分别为对照的 1.6、4.2、3.5
倍 ,整体发育明显比土培植株好 。水培蕹菜和土培
蕹菜的水下 /地下部分生物量占整株的比例分别为
21.5%和 21.8%,水培蕹菜水上部分鲜重占总鲜重
的 76% ～ 83%, 土培对照为 76% ～ 81%。用 SPSS
软件对两组数据进行相关分析 ,结果显示浮岛水培
蕹菜与对照蕹菜各营养器官发育相似 ,各生物性状
没有显著性差异(r=0.898, P<0.005)。
图 2　水培 、对照蕹菜各营养器官鲜重
水培蕹菜茎部占整株生物量的 48.6%,对照为
40.9%,即水培蕹菜茎部在植株中占更大比重 ,牵藤发
育更好。水培 、对照蕹菜各营养器官含水率比例大致
相当 ,均为茎 >叶 >根 ,即幼嫩组织含水率大于老熟组
织。但水培蕹菜整体含水率比对照蕹菜高 6.7%。其
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中 ,水培蕹菜的根部含水率比土培对照值高 17%,从外
形上看 ,其根系发育明显比土培根系发达;茎部和叶含
水率分别比土培对照值高 2.4%、3.6%。
2.2　水 、陆作物营养器官中 N、P含量比较
图 3　N、P含量比较
图 4　根 、茎 、叶 N/P
水培蕹菜各部分 TP、TN均较土培蕹菜高 , 其
中 , 根部 TP、 TN分别比对照蕹菜高 469.6%、
566.7%。这表明水培蕹菜水下部分表现出了更高
的净化能力 ,更容易从水中吸收 N、P。水培与对照
蕹菜各营养器官的 N/P值显示出相同的特点:根 >
茎 >叶 ,地下组织 N/P明显大于地上部分 ,表示根
部对 N的吸收能力明显大于 P。对照蕹菜 N/P高
于水培蕹菜 ,这是由于对照和水培蕹菜生长环境不
同所造成的 ,水培蕹菜对 N、P的吸收更均衡(见图 3
～图 4)。
2.3　浮床植物对富营养化水体营养指标吸收(去
除)能力比较
水培蕹菜平均鲜重为 792.5 g, 平均每株含
TN1.59 g, TP0.44 g。水蕹菜是营养繁殖 ,在生长期
内采摘后能够迅速长出新的茎叶 , 年产量可达到
820 ～ 860t/hm2· a。若仅考虑水蕹菜直接吸收的
N、P量 ,得到蕹菜对富营养化水体 N、P的直接吸收
量可达到 1 705.4 kg/hm2· a和 471.9 kg/hm2· a。
事实上水培蕹菜对水体 N、P的去除量显然远远不
止这个数字 [ 2] 。
综合比较了前人的研究成果[ 5-6, 9-11] ,水蕹菜
的吸收能力明显高于其他植物。只有芦苇在 N、P
直接吸收量上高于水蕹菜 ,而荻 、水芹菜尽管在单株
的 TN、TP吸收量上略高于水蕹菜 ,但由于其单位面
积产量远远不及水蕹菜 ,故在吸收总量上不占优势。
通过上述内容计算得出 ,水蕹菜对 TN的吸收
量为 73.06 g/m2 ,对 TN的吸收量为 20.21 g/m2。
根据中国《地表水环境质量标准 GB3838-2002》的
相关标准 ,从Ⅴ类水质净化到 Ⅲ类水质需要从水体
中去除 1 mg/L的 TN和 0.15 mg/L的 TP。以总 N
计 , 1m2的水蕹菜可以把 73.06 m3的水由Ⅴ类净化
到 Ⅲ类;以总 P计 ,则可以净化 134.73 m3的水。
3　结论
3.1　浮床水培蕹菜比土培蕹菜发育更好 ,产量更
高 ,是一种可用于富营养化水体水质净化的优良植
物 ,经济价值较大 ,净水效果好。
3.2　水蕹菜成活率高 ,生长能力很强 。作为一种浮
床植物 ,水培蕹菜以总 N计 , 1 m2的水蕹菜可以把
73.06m3的水由Ⅴ类净化到 Ⅲ类;以总 P计 ,则可
以净化 134.73 m3的水 。
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