全 文 ：崔丽娟，李伟，张曼胤，王义飞，赵玉辉，张岩，赵欣胜，李胜男. 不同湿地植物及其组合对污染物的净化效果比较[J]. 生态科学,
2011. 30(3): 327-333.
CUI Lijuan Li Wei Zhang Manyin Wang Yifei ZhaoYuhui Zhang Yan Zhao Xinsheng Li Shengnan. A comparison of pollutant
purification effectiveness of different wetland plants and their combinations [J]. Ecological Science, 2011. 30(3): 327-333.
不同湿地植物及其组合对污染物的净化效果比较
崔丽娟，李 伟，张曼胤，王义飞，赵玉辉，张 岩，赵欣胜，李胜男
中国林业科学研究院湿地研究所，国家林业局湿地研究中心，北京，100091
【摘要】通过在北京市延庆县建立湿地植物筛选池，模拟自然条件下 7种湿地植物和 7种植物配置对总磷（TP）、总氮（TN）、
化学需氧量（COD）的去除效果。结果表明：不同湿地植物及组合对 COD和 TN、TP的净化效果不存在显著性差异（P>0.05）。
除香蒲夏秋两季对 COD的净化效果存在显著性差异外（P<0.05），其他湿地植物及组合对 COD的净化效果不存在显著性差异
（P>0.05）。7种湿地植物单种和 7种湿地植物配置都表现为是夏季对 TN的去除效果要优于秋季。除芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳夏
秋两季对 TN的净化效果存在显著性差异外（P<0.05），其他湿地植物及组合对 TN的净化效果不存在显著性差异（P>0.05）。7
种不同湿地植物配置对 TN的净化效果存在显著性差异（P<0.1）。夏秋两季，不同湿地植物单种之间对 TP的净化效果不存在显
著性差异（P>0.05）；而夏季不同湿地植物配置对 TP的净化效果存在显著性差异（P<0.05），秋季不同湿地植物配置对 TP的净
化效果不存在显著性差异（P>0.05）。除菖蒲+茭白、芦苇+睡菜夏秋两季对 TP的净化效果存在显著性差异（P<0.05）外，其余
湿地植物及组合对 TP的净化效果不存在显著性差异（P>0.05）。
关键词：湿地植物；组合；净化效果；季节变化
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2011.03.018 中图分类号：X5，Q14 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2011)03-327-07
A comparison of pollutant purification effectiveness of different wetland plants
and their combinations
CUI Li-juan LI Wei ZHANG Man-yin WANG Yi-fei ZHAOYu-hui ZHANG Yan ZHAO Xin-sheng LI Sheng-nan
Institute of wetland Research, Chinese Academy of Forestry, Wetland Research Centre, State Forestry Administration, Beijing, 100091, China
Abstract: A wetland plant screening was constructed at Yanqing County, Beijing to simulate the effectiveness of 7 natural wetland plants
and their combinations in purifying eutrophic water and removing TP, TN and COD. The results showed that the purification
effectiveness of wetland plants and any of their combinations were not significantly different (P>0.05) for COD, TN and TP; no
significant difference (P>0.05) exists on COD purification between summer and autumn, except for Typha orientalis (P<0.05). These 7
wetland plants and 7 combinations showed 1) higher effectiveness on TN removal in summer than in autumn; 2) no significant difference
on TN purification between summer and autumn (P>0.05), except for Phragmites australis + Menyanthes trifoliate, Typha orientalis +
Salix viminalis (P<0.05); 3) no significant difference on TP purification by any individual wetland plant between summer and autumn
(P>0.05); 4) no significant difference on TP purification between summer and autumn, except for Typha orientalis + Zizania aquatic,
Phragmites australis + Menyanthes trifoliata (P<0.05); 5) but a significant difference on TN purification among 7 different wetland
plants combinations (P<0.1).
Key words: wetland plant, combination, purification, seasonal variation



收稿日期：2010-11-22收稿，2011-04-20接受
基金项目：北京市科技计划重大项目“北京市湿地生态系统保护与恢复关键技术研究和示范”（D08040600580000）；国家十一五科技支撑计划项目“湿
地生态系统保护与恢复技术试验示范”（2006BAD03A19）
作者简介：崔丽娟（1968－），女，吉林白城人，研究员。主要从事湿地生态研究。电话：010-62824151。E-mail:lkyclj@126.com。
第 30卷 第 3期 生 态 科 学 30(3): 327-333
2011年 5月 Ecological Science May 2011

万方数据
1 引言 (Introduction)

湿地植物种类繁多，且具有较强的地域性，不同
湿地植物对污染物质的去除能力有较大的差异[1-3]。
湿地植物对于水体中氮、磷的富集与转移有明显的作
用，不同类型的湿地植物及其配置对富营养化水体的
处理效果之间存在一定差异[4-6]。以湿地植物为核心
的污水治理技术，具有净化效果好、投资少、运行成
本低、管理简单等优点。能否筛选到净化效果好、耐
污能力强、适应性强的湿地植物及其配置，将直接影
响到净化效果的发挥，加强湿地植物的筛选和组合研
究，对于充分发挥湿地植物的净化作用具有重要作用
[7-8]。本研究选取 7 种常见的湿地植物及 7 种植物配
置，研究不同湿地植物及其配置对污染物 TP、TN、
COD 的去除效果，旨在筛选出净化能力较强的湿地
植物及其配置。其研究结果可为北京地区污染湿地的
植物选择与组合提供参考，同时为恢复退化湿地提供
一定的科学依据。

2材料和方法（Material and method）

2.1实验池构建和实验运行
实验地位于北京市西北部的延庆县康庄镇军营
村西，占地面积约 1 000 m2。海拔约 500 m，年均气
温 8℃，年均降水量 493 mm；地处温带与中温带、
半干旱与半湿润带的过渡带，属大陆性季风气候。实
验池由配水池、湿地植物筛池和出水池三部分组成，
其中湿地植物筛选池 14 个（单池长：宽：高＝500：
200：85 cm），配水池和出水池各一个。配水池长、
宽、高为 400：700：100 cm；出水池长、宽、高为
390：350：100 cm。湿地植物筛池内填充相同的基质，
从下至上依次为砾石 15cm（粒径 5～8 cm）、豆石 20
cm（粒径 0.5～1 cm）和沙壤土 10 cm（过筛 2mm）。
2009年 5月，采集官厅水库库滨带大小较均匀
的湿地植物，分别栽种到植物筛选池中。2009 年 6
月 4 日，将污水经配水池缓慢放入植物筛选池（水
深 35 cm）。由于水流通过水管均匀流入植物筛选池，
污水通过布设在植物筛选池的布水管流入，缓慢向
下渗滤，放水 12 h后，停止注水。因此整个植物筛
选具有相似的水力负荷，从而保证湿地植物具有相
似的生长环境。经过植物筛选池处理后的水从植物
筛选池底部排出。实验用水取自延庆县饲养动物粪
水污水。
2.2取样与测试方法
于 2009年 6月～11月进行野外试验，包括污水
的注入和排出以及水样的采集，具体日期见表 1。其
中，水样的采集与测试中每池设采样重复三个。水体
浊度采用 YSI-6820 型多参数水质监测仪现场测定，
COD，TN和 TP于实验室内测定，COD浓度采用重
铬酸钾法测定，TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光
光度法测定，TP浓度采用钼酸铵分光光度法测定[9]。

表 1 2009年试验时间
Table1 Test time in 2009
事项 Item 日期 Time
污水注入
Sewage inflow
06～4、07～13、08～31、10～13
污水排出
Sewage outflow
07～10、08～18、10～1、11～7
水样监测
Water survey
06～5、06～26、07～9、07～14、07～
29、08～17、09～1、09～16、09～30、
10～14、10～29、11～6

2.3数据处理与分析
污染物去除率（R）的计算公式如下：
R（%）=（C0-Ci）×100/C0
式中：Ci为第 i次污染物浓度，C0为初始浓度
[10]。
采用 SPSS 18.0统计分析软件分别对 TP、TN和 COD
等指标因子进行单因子方差分析（One-Way ANOVA）。

3结果与分析(Result and analysis)

3.1不同湿地植物的生长状况
2009 年 5 月开始，对栽种到植物筛选池中的植
物进行观察，了解它们的存活及生长情况。水芹、睡
菜、假稻初始高度为 20cm左右，香蒲、芦苇、茭白、
菖蒲、鸢尾、蒿柳初始高度为 30cm 左右。至 2009
年 11 月，除了蒿柳生长一般以外，其余植物都生长
旺盛。植株高度在 36～219cm之间（表 2），种间差
异显著（p<0.05）。生长在植物筛选池中相似条件下
的实验植物，这应是植物内在的生长特性，也表现了
物种对这种环境的适应能力。

3.2对污染物的去除效果
不同湿地植物对 COD 的净化效果不存在显著性
差异（P＞0.05），不同湿地植物对 COD的净化效果从
高到低依次为香蒲+水芹、菖蒲+茭白、茭白、香蒲、
328 生 态 科 学 Ecological Science 30卷

万方数据
表 2 湿地植物筛选池配置表
Table 2 wetland plants filter pool configuration
池号
Pool No.
植物 Plant
种植密度 Plant denisty
（ind.•m-2）
株高 Plant high
（cm）
S1 香蒲 + 芦苇 Typha orientalis + Phragmites australis 2 + 2 123±17,211±7
S2 假稻 + 睡菜 Leersia japonica + Menyanthes trifoliata 2 + 2 159±43,36±9
S3 香蒲 + 水芹 Typha orientalis + Oenanthe javanica 2 + 2 132±18,36±5
S4 菖蒲 + 茭白 Typha orientalis + Zizania aquatica 2 + 2 125±28,174±52
S5 芦苇 + 睡菜 Phragmites australis + Menyanthes trifoliata 2 + 2 212±8,36±5
S6 香蒲 + 蒿柳 Typha orientalis + Salix viminalis 2 + 2 119±7,52±23
S7 蒿柳 + 水芹 Salix viminalis + Oenanthe javanica 2 + 2 84±19,41±4
D1 水芹 Oenanthe javanica 4 38±7
D2 香蒲 Typha orientalis 4 116±18
D3 芦苇 Phragmites australis 4 219±5
D4 茭白 Zizania aquatica 4 196±26
D5 菖蒲 Acorus calamus 4 111±18
D6 鸢尾 Iris tectorum 4 97±8
D7 蒿柳 Salix viminalis 4 107±16

芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳、假稻+睡菜、蒿柳+水芹、香
蒲+芦苇、鸢尾、芦苇、水芹、蒿柳、菖蒲（表 3）。
多重比较结果表明，不同湿地植物对 TN的净化
效果不存在显著性差异（P＞0.05）；7种不同湿地植
物配置对 TN 的净化效果存在显著性差异（P<0.1）。
不同湿地植物对TN的净化效果从高到低依次为菖蒲
+茭白、香蒲+水芹、香蒲、蒿柳、芦苇+睡菜、鸢尾、
水芹、假稻+睡菜、香蒲+蒿柳、菖蒲、芦苇、蒿柳+
水芹、茭白、香蒲+芦苇（表 3）。
不同湿地植物对 TP的净化效果不存在显著性差
异（P＞0.05），不同湿地植物对 TP的净化效果从高
到低依次为蒿柳、假稻+睡菜、鸢尾、水芹、香蒲、
香蒲+蒿柳、蒿柳+水芹、香蒲+水芹、菖蒲+茭白、
芦苇、茭白、菖蒲、香蒲+芦苇、芦苇+睡菜（表 3）。
COD是反映水体中还原物质污染程度的综合性
指标，常用来指示水体中有机物的含量[11]。污水中
COD的去除是在植物吸附、吸收和微生物对有机物的
分解、矿化共同作用而得以实现的[11-13]。对COD的去
除率随时间变化有较大波动，其中对COD的去除最低
值出现在芦苇+睡菜配置上，去除率为1.645%（7.29～
8.17期间），对COD的去除最高值出现在香蒲+水芹配
置上，其值为90.637 %（6.26～7.9期间）（图1）。
人工湿地系统对氮的去除机理是多样的，包括挥
发、氨化、硝化和反硝化、植物摄取和基质吸附等[11,14]。
表 3不同湿地植物对污染物净化效果的比较
Table3 Comparison of pollutant removal efficiencies of
different wetland plants
池号
Pool
COD TN TP
S1 23.779±20.763 16.996±18.882 25.230±25.818
S2 27.470±15.477 40.857±26.451 43.511±31.867
S3 38.602±24.874 50.259±27.723 28.047±16.985
S4 37.577±24.194 59.838±30.022 26.893±23.553
S5 30.734±14.838 44.886±23.852 24.043±13.973
S6 28.037±20.306 37.993±29.804 29.197±23.631
S7 26.298±14.618 33.468±32.811 28.845±24.294
D1 20.881±12.291 42.579±30.060 32.216±17.364
D2 30.972±20.446 46.208±29.468 31.852±26.122
D3 21.005±12.175 33.791±31.491 26.501±27.337
D4 31.917±12.908 30.826±32.202 26.237±22.038
D5 18.321±14.028 36.568±26.861 25.572±16.724
D6 22.557±16.210 42.878±31.540 41.041±31.017
D7 20.323±22.300 45.076±33.886 45.429±29.016

不同植物及组合脱氮效率也有所不同。对TN的去除
最高值出现在蒿柳+水芹配置，去除率最高值93.614 %
（7.14～7.29期间），最低值出现在香蒲+蒿柳组合上，
去除率为0.646 %（10.14～10.26期间）（图1）。
3期 崔丽娟，等：不同湿地植物及其组合对污染物的净化效果比较 329

万方数据


图 1不同时期湿地植物筛选池对污染物的去除效果
Fig.1 Removal effects of pollutants in wetland plant ponds

不同湿地植物对磷的单位面积去除速率存在一
定差异，且同一植物随时间不同去除速率有所变化，
其中对TP的去除最高及最低值都出现在假稻+睡菜
配置上，其率最高值93.814 %（7.29～8.17期间），最
低值为0.536%（10.26～11.06期间）（图1）。

3.3季节的差异
除香蒲夏秋两季对COD的净化效果存在显著性差
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330 生 态 科 学 Ecological Science 30卷

万方数据
异外（P<0.05），其他湿地植物及组合对 COD 的净化
效果不存在显著性差异（P＞0.05）。夏季不同湿地植物
对COD的净化效果从高到低依次为香蒲+水芹、香蒲、
菖蒲+茭白、香蒲+蒿柳、芦苇+睡菜、蒿柳+水芹、香
蒲+芦苇、茭白、芦苇、假稻+睡菜、水芹、鸢尾、蒿
柳、菖蒲；秋季不同湿地植物对COD的净化效果从高
到低依次为茭白、菖蒲+茭白、芦苇+睡菜、假稻+睡菜、
鸢尾、蒿柳、香蒲+水芹、水芹、菖蒲、香蒲+蒿柳、
蒿柳+水芹、香蒲+芦苇、香蒲、芦苇（图 2）。




注：S1-D7分别代表池号，具体见表 3
图 2 夏秋两季不同湿地植物筛选池 COD、TN、TP的去除率
Fig.2 COD, TN, TP removal efficiency in wetland plant ponds
除芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳夏秋两季对 TN的净化效
果存在显著性差异外（P<0.05），其他湿地植物对 TN
的净化效果不存在显著性差异（P>0.05）。夏季不同湿
地植物对 TN的净化效果从高到低依次为菖蒲+茭白、
芦苇+睡菜、香蒲+水芹、香蒲+蒿柳、香蒲、假稻+睡
菜、蒿柳+水芹、菖蒲、芦苇、蒿柳、鸢尾、水芹、茭
白、香蒲+芦苇；秋季不同湿地植物对 TN的净化效果
从高到低依次为菖蒲+茭白、蒿柳、香蒲、水芹、香蒲
+水芹、鸢尾、假稻+睡菜、芦苇+睡菜、菖蒲、芦苇、
蒿柳+水芹、茭白、香蒲+芦苇、香蒲+蒿柳（图 2）。整
体来看，7种湿地植物单种和 7种湿地植物配置都表现
为是夏季对 TN的去除效果要优于秋季。
除菖蒲+茭白、芦苇+睡菜、夏秋两季对 TP 的净
化效果存在显著性差异外（P<0.05），其他湿地植物对
TP 的净化效果不存在显著性差异（P>0.05）。夏季不
同湿地植物对TP的净化效果从高到低依次为：蒿柳、
鸢尾、蒿柳+水芹、菖蒲+茭白、香蒲+蒿柳、香蒲、
水芹、假稻+睡菜、芦苇、香蒲+水芹、香蒲+芦苇、
芦苇+睡菜、茭白、菖蒲；秋季从高到低依次为：香
蒲+芦苇、稗草+睡菜、鸢尾、蒿柳、菖蒲、水芹、香
蒲+水芹、茭白、香蒲、芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳、芦
苇、蒿柳+水芹、菖蒲+茭白（图 2）。整体来看，7种
湿地植物单种及除了假稻+睡菜之外的 6 种湿地植物
配置都表现为是夏季对 TP的去除效果要优于秋季。

4讨论 (Discussion)

4.1不同湿地植物单种对污染物的净化
实验发现，不同湿地植物单种针对不同污染物类
型的净化效果有差异。不同湿地植物对COD的净化
效果从高到低依次为茭白、香蒲、鸢尾、芦苇、水芹、
蒿柳、菖蒲；对TN的净化效果从高到低依次为香蒲、
蒿柳、鸢尾、水芹、菖蒲、芦苇、茭白；对TP的净
化效果从高到低依次为蒿柳、鸢尾、水芹、香蒲、芦
苇、茭白、菖蒲。其中，COD及TP的去除规律与邓
靖的研究一致，采用芦苇、美人蕉（Canna indica）、
菖蒲和水芹构建垂直潜流人工湿地，结果表明，芦苇
湿地系统对COD的净化效果优于菖蒲和水芹湿地系
统，水芹湿地系统对TP的净化效果优于芦苇和菖蒲
[15]。植物的污染物净化效果与植物的生长速度、生
长阶段、植物的生物量、植物自身氮磷累积量，以及
植物根际微生物作用有关[4,15-17]。研究发现[18]，在低
负荷时，污染物单位面积去除速率随入水负荷的增加
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湿地植物筛选池Wetland plant ponds
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湿地植物筛选池Wetland plant ponds
夏季 秋季
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湿地植物筛选池Wetland plant ponds
夏季 秋季
3期 崔丽娟，等：不同湿地植物及其组合对污染物的净化效果比较 331

万方数据
而增加。而本试验是一个静态试验，研究不同湿地植
物去除速率得到的结论具有一定的局限性。因此，有
必要进一步研究不同水力负荷、不同水力停留时间以
及入不同水负荷条件下污染物单位面积去除速率。在
今后应用湿地植物净化污水时，要根据所处理污水的
污染状况、景观需要，有针对性地选择合适的湿地植
物，最大限度地发挥湿地植物的作用。

4.2植物配置对污染物净化效果的影响
湿地植物组合配置实验结果表明，适当的湿地植
物组合能提高 COD，总氮与总磷的净化效果。不同
湿地植物组合配置对 COD的净化效果从高到低依次
为香蒲+水芹、菖蒲+茭白、芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳、
假稻+睡菜、蒿柳+水芹、香蒲+芦苇；对 TN 的净化
效果从高到低依次为菖蒲+茭白、香蒲+水芹、芦苇+
睡菜、假稻+睡菜、香蒲+蒿柳、蒿柳+水芹、香蒲+
芦苇；对TP的净化效果从高到低依次为假稻+睡菜、
香蒲+蒿柳、蒿柳+水芹、香蒲+水芹、菖蒲+茭白、
香蒲+芦苇、芦苇+睡菜。目前，国内外研究湿地植
物净化效果的很多，所选用的植物或植物配置不同往
往影响对污染物的净化效果。魏成等[19]在研究旱伞
草（Cyperus alternifolius）、旱伞草+美人蕉、旱伞草+
美人蕉+芦苇三种植物系统对污染物的净化效果中发
现植物组合高于植物单种对污染物的净化效果，且 3
种植物配置的 TN、TP净化效果＞2种植物配置＞单
种，2 种植物配置的 COD 净化效果＞3 种＞单种。
所选用的植物配置方式不同往往影响其对污染物的
净化效果，有的植物配置后对污染物的净化效果起促
进作用[7,19-21]，而有的起抑制作用[7]，在实际应用中，
应该根据不同植物、不同污染物类型及浓度选择不同
的植物配置方式。

4.3季节对净化效果的影响
随着运行时间的延长，植物筛选池中微生物逐渐
生长，湿地植物慢慢长成，湿地净化性能逐渐成熟。
除香蒲夏秋两季对 COD的净化效果存在显著性差异
外（P<0.05），其他湿地植物及组合对 COD的净化效
果不存在显著性差异（P＞0.05）。除芦苇+睡菜、香
蒲+蒿柳夏秋两季对 TN 的净化效果存在显著性差异
外（P<0.05），其他湿地植物对 TN 的净化效果不存
在显著性差异（P>0.05）。除菖蒲+茭白、芦苇+睡菜、
夏秋两季对 TP 的净化效果存在显著性差异外
（P<0.05），其他湿地植物对 TP的净化效果不存在显
著性差异（P>0.05）。不同季节的湿地植物生长对氮
磷的去除有一定的影响，夏季，植物生长迅速，对氮
磷的吸收增加，可有效地将水中的无机磷酸盐等吸收，
而秋冬季节，植物枯萎死亡，部分植物体内的氮磷被
微生物缓慢分解、释放，从而导致去除率降低。许多
学者发现温度季节性变化影响人工湿地植物对 N、P
的去除效果[22-26]。季节因素对湿地植物污染物去除率
所造成的差异受温度和降雨等外界条件的共同影响。
温度对水体污染物去除的影响机制以及不同温度特
别是低温条件下，各污染物单位面积去除率大小有待
于进一步研究。今后，在利用湿地植物净化污染湿地
时，要考虑当地的气候特点，选择合适的湿地植物及
其配置，以期获得最佳的净化效果。

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3期 崔丽娟，等：不同湿地植物及其组合对污染物的净化效果比较 333

万方数据
不同湿地植物及其组合对污染物的净化效果比较
作者： 崔丽娟， 李伟， 张曼胤， 王义飞， 赵玉辉， 张岩， 赵欣胜， 李胜男， CUI Li-juan， LI Wei，
ZHANG Man-yin， WANG Yi-fei， ZHAO Yu-hui， ZHANG Yan， ZHAO Xin-sheng， LI Sheng-nan
作者单位： 中国林业科学研究院湿地研究所,国家林业局湿地研究中心,北京,100091
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2011,30(3)

参考文献(26条)
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