全 文 ：芜萍生长对若干种元素的营养需求分析
石 磊1，曹 倩2，王 磊3，滕 腾1，黄 成1*
(1．南京大学生命科学学院，江苏南京 210093;2．南京大学金陵学院，江苏南京 210089;3．江苏省林业科学研究院，江苏南京 211153)
摘要 ［目的］分析芜萍生长的元素需求，以期为芜萍培育中营养液配方的改良提供参考依据。［方法］在温室内模拟池塘基底条件，通
过添加营养液培养芜萍，检测了培养终期水样、野外芜萍池塘水样及芜萍干样的 8 种元素成分，研究了芜萍生长所需的元素营养成分，
并就芜萍生长中对 N、P、K的吸收量与 P消减量作了初步分析。［结果］添加营养液组的芜萍生物量均随时间延长逐渐增加，2周后收获
量显著高于初始值;无添加组显著低于初始值，表明添加营养液具有显著效果。但营养液组芜萍生物量 2 周后不再增长且低于野外池
塘，表明营养液组培养箱中可能存在某些抑制性因素。元素检测结果为:终期水样、野外池塘和芜萍干样的 N、P、K 的比例分别是
3． 8∶1∶2． 8、11． 5∶1∶17和 5． 2∶1∶6． 8。培养终期营养液组 3个培养箱的 N、P、K等元素均有剩余，但是 Ca、Zn均低于检出限;1 ～ 3号箱的锰
离子含量分别为 ND、0． 05 mg /L、0． 38 mg /L，与芜萍生物量呈正相关，试验中芜萍生长受抑制与培养液中 Ca、Zn、Mn等元素缺乏密切相
关。［结论］该研究结果为芜萍生长的营养液配方改良提供了有价值的参数。
关键词 芜萍;生长;营养需求
中图分类号 S816． 17 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2012)10 －05978 －03
Analysis on the Several Nutrient Elements Demanded for the Growth of Wolffia globosa
SHI Lei et al (School of Life Science，Nanjing University，Nanjing，Jiangsu 210093)
Abstract ［Objective］This study was to analyze the several nutrient elements demanded for the growth of Wolffia globosa with the aim to pro-
vide references for the improvement on the formula of nutrient solution for the cultivation of Wolffia globosa． ［Method］The basic conditions of
the pond were simulated in the greenhouse，and nutrient solution was added to cultivate Wolffia globosa． The main element compositions of the
experimental water，wild water and dried Wolffia globosa were detected by inductively coupled plasma spectrometer (ICP)and element analy-
zer，in order to study the nutrient demand for Wolffia globosa’s growth． And the absorption of N，P，K and consumption of P for the growth
of Wolffia globosa were also analyzed． ［Result］The Wolffia globosa biomass of the experimental group which cultivated by adding nutrient so-
lution increased over time，and after 2 weeks，the average capacity was significantly more than initial capacity;and the average capacity of the
control group without nutrient solution was significantly lower than initial capacity，indicating that the addition of nutrient solution has obvious
effect on the growth of Wolffia globosa． However，the biomass of the experimental group was no longer increase after 2 weeks，indicating that
there are some inhibitory factors in the incubators of the experimental group． The element detection results were as follows:the content propor-
tions of N，P and K were 3． 8∶1∶2． 8，11． 5∶1∶17 and 5． 2∶1∶6． 8 in the experimental water，wild water and drying Wolffia globosa，respective-
ly． The N，P，K in the water of experimental group was not exhausted，while the contents of Ca and Zn in three experimental incubators were
below the limit of detection(ND)． And the contents of Mn in incubators No． 1 － 3 were ND，0． 05 mg /L and 0． 38 mg /L，respectively，pres-
enting positive correlation with the biomass of Wolffia globosa． The inhibitory growth of Wolffia globosa is closely related with the absence of
Ca，Mn and Zn in the nutrient solution． ［Conclusion］The experimental results provided valuable parameters for the improvement on the for-
mula of the original nutrient solution．
Key words Wolffia globosa;Growth;Nutrient demand
基金项目 国家林业局林业公益性行业科研专项(200904001) ;国家自
然科学基金委项目资助(NSFCJ0730641)。
作者简介 石磊(1987 －) ，女，回族，山东泰安人，硕士，研究方向:水产
经济学，E-mail:sl0509nju@ 163． com。* 通讯作者，副教授，
从事动物学研究，E-mail:huangcheng2008@ sina． com。
收稿日期 2012-01-19
芜萍(Wolffia globosa)又名无根萍等，属于浮萍科，为多
年生漂浮植物。近年来，关于芜萍的利用引起了国内外广泛
关注。在环境治理方面，T． Suppadit 等利用芜萍去除禽类养
殖农场废水中的营养物质［1］;曹萃禾的研究表明芜萍对氮的吸
收率较高［2］，是理想的净化物种;陈坤等研究表明芜萍对水体
理化性质有明显改善作用，且能抑制藻类生长［3］。在人类食品
开发方面，早在 1971年，Bhanthumnavin K．等就提出了芜萍可
以作为廉价蛋白质来源［4］;Anut Chantiratikul 等研究了热处理
对微生物降解芜萍蛋白质的影响［5］。在人工青饲料培植方面，
A． Chantiratikul等用芜萍蛋白替代豆类蛋白作为饲料研究其
对鸡产蛋率和日本鹌鹑身体机能的影响［6 －7］;N． Chareontespra-
sit等评价了用芜萍代替大豆饲料饲喂罗非鱼的效果［8］;朱久
远研究了芜萍和绿肥养殖草鱼和鳙鱼鱼种技术［9］，指出芜萍饲
养比用粪肥和商品饲料养殖效益高。
研究表明，芜萍有很高的利用价值并且是一种生态友好
型植物，但传统方法主要是用人畜粪肥和氮肥为芜萍提供营
养［10 －12］，很少有对芜萍营养元素需求的种类及用量的研究
报道，笔者就该问题进行了初步研究。该试验在温室内模拟
池塘基底条件，按照陈永安等的方法［13］配制营养液培养芜
萍，观测芜萍的生物量变化，并检测培养终期水样和野生芜
萍池水中主要营养元素的浓度，同时对芜萍的元素组成也作
了初步分析，以期为芜萍培育中营养液配方的改良提供参考
依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 试验材料。试验所用芜萍采自江苏盱眙;野生芜萍
池塘为江苏省水产研究所禄口基地，水源来自鱼塘排放的富
营养化水体，池塘里芜萍生物量达到 950 g /m2。
1． 1． 2 仪器。试验所用仪器主要有 HACH DR2800 水质分
析仪和配套的消解仪;电感耦合等离子光谱仪(ICP) ;元素分
析仪。
1． 2 方法
1． 2． 1 芜萍培养与水样测定。在温室内安置 6 个规格为
责任编辑 王春艳 责任校对 李岩安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2012，40(10):5978 － 5980
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2012.10.226
68 cm ×47 cm × 50 cm 的培养箱，水箱底部依次铺入碎砂 5
cm，泥土 10 cm，加水至水面距水箱上沿 10 cm处，以模拟池
塘基底条件。
试验分为试验组和对照组，每组 3 个重复，在试验组添
加营养液，对照组无添加;每个试验箱中各加入 50 L自来水
和 60 g芜萍(即初始生物量为187． 73 g /m2)。定期测定芜萍
的生物量，并保持各组水温、光照强度等条件相同。培养至
试验组芜萍增长量停滞时，取水样检测，并与野生芜萍生长
旺盛的池塘水样相比较。
水样 TN用 HACH仪器测量，芜萍的 TN用元素分析仪
测定，所有样品中的 P、K、Mg、Ca、Fe、Mg、Mn等元素用电感
耦合等离子光谱仪(ICP)测量。
1． 2． 2 芜萍营养液的配制。按照陈永安等的方法［13］配制
营养液，其中 N、P、K、Ca 浓度分别为 87． 56 mg /L、36． 48
mg /L、36． 48 mg /L、14． 17 mg /L，营养液中 N、P、K 含量比例
为2． 4∶1∶1。所用试剂有硫酸铵、磷酸氢二钾和磷酸二氢钙。
1． 2． 3 数据分析。采用 SPSS 18． 0软件的非线性回归方法
拟合芜萍生物量 Logistic增长模型 Y = A /(1 + Be － Kt)的参数
A、B、K，建立生长曲线模型，估算出拐点生物量、拐点时间。
式中 Y为生物量，A为最大生物量，t 为时间，B 为常量，K 为
增长率。
2 结果与分析
2． 1 温室内营养试验芜萍生物量变化 由表 1 可知，营养
液组的 3个培养箱中芜萍生物量均随时间延长逐渐增加，培
养 2周后平均收获量为 510． 95 g /m2，显著高于初始生物量
187． 73 g /m2，生物增长量平均值为 23． 09 g /(m2·d)。不添
加营养液的对照组平均生物量呈先升后降的趋势，其上升的
最大值与原始值无显著差异，总体呈显著下降的趋势，其生
物增长量平均值为 －7． 61 g /(m2·d) ，该结果显示添加营养
液能显著促进芜萍生长。3个营养液组芜萍的生物量均符合
Logistic增长曲线，2 周后生长停滞，不再增长且低于野外池
塘950 g /m2 的密度，这表明该时期添加组培养箱中可能存在
某些抑制性因素。
由表 2可知，营养液组 1、2、3号箱的芜萍生物量 Logistic
增长模型的 A值依次增大，即 3 号箱容纳量最大;在拐点时
间上，1号箱最大，即进入最大增长速度的时间最晚;2 号箱
最小，其进入最大增长速度的时间最早;3 号箱介于 2 者之
间，但与 2号箱差别不大。
表 1 芜萍生物量随时间变化趋势 g /箱
时间
无营养液
1号箱 2号箱 3号箱 平均值
营养液
1号箱 2号箱 3号箱 平均值
9月 6日 60 60 60 60 60 60 60 60
9月 10日 64． 06 52． 93 62 59． 66 ±5． 92 66． 61 73． 56 91． 2 77． 12 ±12． 68
9月 13日 68． 9 47． 72 69． 75 62． 12 ±12． 48 89． 69 112． 64 154． 83 119． 05 ±33． 04
9月 15日 65． 28 38． 36 67． 13 56． 92 ±16． 10 113． 28 137． 14 190． 48 146． 97 ±39． 53
9月 17日 55． 18 24． 84 58． 06 46． 03 ±18． 40 122． 44 147． 15 211． 59 160． 39 ±46． 03
9月 19日 39． 64 14． 63 50． 41 34． 89 ±18． 36 130． 56 154． 33 213． 8 166． 23 ±42． 88
9月 21日 30． 18 9． 46 38． 21 25． 95 ±14． 83 128． 73 153． 4 207． 76 163． 30 ±40． 43
表 2 芜萍生物量 Logistic增长模型 Y =A/(1 +Be －Kt)的参数值
编号 A B K
拐点生
物量∥g
拐点
时间∥d
拟合度
R2 及显著性
1号箱 164． 89 2． 11 0． 15 82． 445 4． 98 0． 959，极显著
2号箱 175． 53 2． 41 0． 21 87． 77 4． 19 0． 975，极显著
3号箱 227． 87 3． 89 0． 31 113． 94 4． 38 0． 982，极显著
平均值 185． 37 2． 63 0． 23 92． 685 4． 27 0． 976，极显著
2． 2 芜萍营养试验水样与野生芜萍池水的元素分析 由表
3可知，芜萍培养终期营养液组水样 N、P、K含量平均值比例
为 3． 8∶1∶2． 8，与初始值相减可得营养液组水样中 N、P、K 的
消耗量分别为 60． 49、28． 92、15． 08 mg /L;生长旺盛的野生芜
萍池水样 N、P、K比例为 11． 5∶1∶17;芜萍干样的 N、P、K比例
为 5． 2∶1∶6． 8。
芜萍培养终期(2 周后)出现生长停滞现象，各箱 Ca、Zn
均低于检出限，芜萍干样和生长旺盛的野生芜萍池水中的元
素成分检测结果表明 2者均含 Ca和 Zn，其中 Ca含量非常高
(表 3)。营养液组 1、2、3 培养箱芜萍的同期生物量均有差
异，1 ～ 3 号箱的锰离子含量分别为 ND、0． 05 mg /L 、0． 38
mg /L，与芜萍生物量呈正相关。由于原营养液中没有添加锰
离子，故 2、3号培养箱水样中锰离子可能是因偶然因素随土
壤带入。芜萍干样营养成分组成和生长旺盛的野生芜萍池
水中也均含锰元素，推测同期生物量不同的原因可能是不同
水箱中锰离子含量的差异。
表 3 芜萍培养终期水样、野生芜萍池水和芜萍干样的 ICP与元素分析
仪检测结果 mg /L
处理
营养液
1号箱 2号箱 3号箱 平均值
池水* 芜萍干样
K 15． 3 27． 8 21． 2 21． 43 ±6． 25 3． 38 47 254
P 5． 77 10． 5 6． 40 7． 56 ±2． 57 0． 20 6 874
Ca ND ND ND － 31． 87 7 624
Zn ND ND ND － 0． 12 179
Mn ND 0． 05 0． 38 － 0． 10 1 376
Mg 23． 7 25． 4 24． 7 24． 60 ±0． 85 9． 91 2 778
Fe 0． 10 0． 13 0． 11 0． 11 ±0． 12 0． 1 328
N 19． 1 36． 9 25． 2 27． 07 ±5． 22 2． 3 35 800
注:“ND”表示所送样品该元素低于检出限;“池水* ”为禄口野生芜萍
池里的水样。
3 讨论
3． 1 芜萍生长对 N、P、K元素的需求 营养液组培养终期
水样中的 N、P、K元素均有剩余，说明该试验营养液配方中的
979540 卷 10 期 石 磊等 芜萍生长对若干种元素的营养需求分析
N、P、K元素含量在一定时间段内能够满足芜萍生长的需要。
但此时水样 N、P、K平均值比例为 3． 8∶1∶2． 8，表明 N、P、K消
耗量与投入量比例并不一致，其中 P的消耗量大于 K的消耗
量，营养液组的水样中 N、P、K 消耗量的比例为 4∶2∶1。由芜
萍干样的元素组成分析可知 P的吸收量比例小于消耗量比
例，其原因可能是除了被芜萍自身生长吸收外，还可能进入
底泥环境，且磷在水体和底泥中存在动态平衡状态，随时间
增加而积累［14］。由禄口池水和芜萍自身 N、P、K组成比例分
析，可推测，水体中高比例的 N、K对芜萍生长有利，故建议原
有的营养液配方还需要适当提高氮肥和钾肥比例。
3． 2 Ca、Zn、Mn元素在芜萍生长中的作用 Ca 是植物维
持正常生命活动所必需的元素之一，它不仅是植物所需的矿
质营养，并且可以作为真核细胞信号转导通路的第二信使。
在植物体内，钙含量水平能对激素、光、机械干扰、非生物胁
迫等信号做出响应［15 －17］。并且，当植物体内钙缺乏时，会引
起植物生理失调［18］。
Zn在植物的生命活动中也起到重要作用，锌在植物体内
参与生长素(吲哚乙酸)的合成，缺锌时，植物体内的生长素
含量降低，生长发育停滞，茎节缩短，植株矮小［19］。
1922年 J． S． McHargue确定了锰是植物必需的营养元素
之一［20］，锰的生理功能包括参与光合作用，参与酶的组成并
调节酶活性，有利于蛋白质的合成等［21 －22］。
该研究中芜萍生长停滞可能与 Ca、Zn、Mn元素缺乏密切
相关，为了使芜萍营养更全面，应该提高原营养液中钙所占
的比例，并适当添加 Zn、Mn 元素。芜萍生长所需氮、磷、钾、
钙、锌、锰等元素含量的最佳比例有待进一步摸索。
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(上接第 5927页)
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