全 文 ：第26卷第6期
2007年12月
生态科学
EcologicalS ience
26(6)：490-494
Dec．2007
滇池入湖河口生态浮床植物筛选研究
马 庆1，孙从军2，高阳俊2，陈德辉1
1．上海师范大学生命与环境科学学院，上海200234
2．上海环境科学院，上海200234
【摘要】．通过植物适应性试验、植物抗逆性试验、植物根系氧化力测定及水体水质指标检测等方法，研究了美人蕉(Canna
generalisBa ley)、香根草(Vetivariazizanio des．)、茭白(Zizaniafatifolia．)、香蒲(TyphaangustataBoryetChaub)等
4种植物对污染水体主要污染物(有机污染物、总磷、总氮)的去除效果，以选择适用于滇池大清河入湖河段污染水体
修复的生物浮床植物种。各项指标综合分析结果表明，四种备选植物在对污染胁迫的适应性以及对水体污染物的去除能
力均存在较大差异，其中美人蕉对污水环境的适应性最强，对污染物的去除效果也较理想。经比较认为以美人蕉为主，
辅以香蒲(ZangustataBoryetChaub)及其他伴生种是构建大清河生物浮床较合理的群落结构。
关键词：生物浮床；植物筛选；大清河；滇池
中图分类号：X171 文献标识码： ‘文章编号：1008-8873(2007)06．490．05
Studyontheselectinghespeciesofmacrophytesforth cologicalfloatingraftsin
oneofestuariesofDianchiLake
MAQin91，SUNCong-jurl2，GAOYang-jun2，CHENDe．huil
1．L瓣andEnvironmentScienceCollegeofShanghaiNormalUniversity,Shanghai200234
2．ShanghaiAc demyofEnvironmentalScience蜀Shanghai200234
Abstract-Inordertoselectthesuitablespeciesforecologicalmils，whichfloatinginoneofestuariesofDianchiLake，Daqing
fiver,astudyofscreeningwascarriedoutwithfourmaerophytespecies(CannageneralisBa ley,Vetivariazizanioides,Zizania
latifolia．，ryph口angustataBoryetCh ub)withtheadaptabilitytest，resistanceresponsesexperiment，oxidationab litytestof
rootsandwaterqualityexamination，byvalidatingthevariationofplantgrowths atusandremovaleffectofthemajorpollutants
(COD、TN、TPlunderthewastewaterpollutionstress．Theexperimentshowsthatalmostallindexofthespareplantsaredifferent,
theCanna(CannageneralisBailey)hasthebe tenvironmentaladaptabilityinthefouroptions，andtheabilityofremovalof
pollutantsisthebest．TheresultsofthisstudyindicatedthatreasonablecommunitystructureisthdominantspeciesofCanna
(CannageneralisBa ley)withcompanionorotherindigenousspecies，suchasZangustataBoryetChaub．
Keywords：artificialfloatingr fts；screeningofplant；DaqingRiver；DianchiL ke．
收稿日期：2007．10-21收稿，2007．12．20接受
基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)子课题，大清河生态浮床植物筛选及相关技术研究。
作者简介：马庆(1983一)男，硕士研究生，从事水污染控制方向研究。
’通讯作者，陈德辉(1962一)男，博士，教授，从事水生态修复和藻类生态方向研究。E．mail：dannydhchen@sina．咖
万方数据
6期 马庆，等：滇池入湖河口生态浮床植物筛选研究 49l
1引言(Introduction)
人工生态浮床技术足按照植物生长的自身规律，
把高等水生植物或改良的陆生植物，以浮床作为载体，
种植到富营养化水体的水面，从而达到净化水质的效
果，同时又可营造水上景观llJ。人工浮床对水质的净
化作用主要表现在三个方面：(1)对浮游植物的竞争或
他感作用；(2)对水体中营养物质的去除；(3)对重金
属的富集等Ⅲ。据不完全统计，到目前为止用于净化
富营养化水体的高等植物有近80余种，主要是一年生
或多年生草本植物和花卉等。利用水生高等植物净化
污水成本低、效果好、简单易行，这方面的研究和应用
近年来已有报道【2．3’引。目前已用于或可用于人工生物
浮床净化水体的植物主要有：美人蕉、芦苇(Phragmites
communisJ、黑麦草(Lo地mmultiflorumLam．)、水稻(D．
sativaL．)、香根草、牛筋草(Eleusineindica(L．)Gaerth)、
香蒲、菖蒲(AcoruscalamusL．)、石菖蒲(Acorus
tatarinowiiSchott)、水浮莲(Pistiastra otes)、凤眼莲
(Eichhoniacrassipes)、土大黄(RumexjaponicusHoutt)、
水芹菜(Apiumgravedens)、水雍菜(Ipomoeaaquatica
Forsk)、旱伞草(Cyperusaltem帕lius)等14J。
本项目实施地为滇池主要入湖河流之一大清河
靠近入湖口处，滇池因无大江大河注入湖盆缩小、变
浅等原因，自净能力十分有限。加之社会经济的发展，
污水、垃圾从20多条主要河道流进滇池，对入滇河道
进行“清污分流”整治是滇池综合治理工程中的一项
重要内容，作为滇池治理的一部分，大清河治理工程
的建设为削减主城区入滇池的污染负荷起到了积极
作用。本文根据大清河所在区域的地理气候特点、水
质情况及对植物抗逆性的研究，对适合大清河入湖口
生物浮床种植的植物做出遴选。
2实验材料与方法(MaterialsandMethods)
2．1测试植物的选择
2006年8月开始，对可用的植物进行考察，主要
通过以下几个方面：对当地地理气候的适应性：当地
土著或常见植被物种的分布情况；查阅相关文献资
料；考虑河道浮床客观条件对植物株高、生长周期和
收割等方面的限制；对河道景观的改善功能等。通过
详细的调查确定试验植物为：美人蕉(Cannageneralis
Bailey)、香根草(Vetivariazizanioides)、茭白(Zizania
肠f咖lia．)、香蒲(TyphaangustataBoryetChaub)。
2．2试验浮床的构建
将待测植物用泡沫板，以5Gin间距种植于
44x31_5x300-XI)ClTI的水箱中，用固体基质(海绵)固定，
水箱中注入大清河原水或由大清河原水稀释得到固定浓
度(如h3)的试验水体，实验用人工浮床即构建完成。
2．3试验方法
试验总体分为三个部分：植物适应性试验、水污
染抗逆性试验和根系氧化力测定、水质监测分析。
植物适应性试验为不同浓度梯度的污水培养下，
各植物存活率、．生长量及平均出芽率的对比，做出初
步筛选。
抗逆性试验和根系氧化力测定在10月、11月两个
阶段分别用两批植株进行，试验条件完全相同，以提
高结果的可信度，其中脯氨酸含量的测定参照李合生
等的方法【5】，丙二醛测定方法参照赵世杰等，植物组
织中丙二醛测定方法的改进【6】，根系氧化力试验采用
定量测定l一萘胺氧化力的方法【7j。
水质监测选择了有机污染物、总氮、总磷三种主
要污染物指标，试验方法见《水和废水检测分析方法》
(第四版)哺J。
3试验结果与分析(Experimentresultsa danalysis)
3．1植物适应性试验
将四种受试植物用泡沫板和固体基质固定于
试验浮床，水体为取自大清河的原水，按水体稀释
梯度驯养分3个阶段进行：第1周(从2006年9
月16日开始)1／3河水，第2周2／3河水，第3周
全河水驯化，植物生长情况见表1。从表1可以看
出美人蕉、香蒲能在大清河原水中较好成活，但在
驯养后期香蒲叶片出现边缘枯黄和叶面黑斑，美人
蕉也有叶尖枯黄的现象，可能是由于移栽时植株根
系受损所导致；茭白虽有死亡现象但考虑到移栽、
分株的影响，仍可认为其存活率满足要求，可以进
入下一步的抗逆性试验；香根草死亡率最高达到
50％，虽能耐长时间浸泡，但对大清河原水水培适
应性较差，在三个梯度原水驯化的筛选后采得的香
根草已基本全部死亡。生长量和出芽率数据显示出
和成活率相似的规律，因此，选取美人蕉、香蒲、
茭白3种植物进行抗逆性试验。
万方数据
兰2兰 生查型堂里!竺12曼!!型墨!堡翌!! 堑堂
表1植物生长状况比较
Tab．1Comparisonofpla tgrowths atus
表注(Notc)：CQ，美人蕉(CannageneralisBailey)；TA,香蒲(TyphaangustotoBoryetChaub)；ZL，茭自(z王硼妇laafolia．)；vz，香根草(Vctivariazizanioides)
10_15 10-19 10-23 10．疗 10．-31
DAY
日期
图1脯氨酸浓度变化曲线图
Fig．1ConcentrationvariationCurvesofProHneofseveralplants
3．2染抗逆性试验和根系氧化力的测定
3．2．1水污染抗逆性试验
本试验中对植物污染水体胁迫下的抗逆性试验
采用了脯氨酸和丙二醛两项指标。试验由两组植物分
两批完成。
(1)脯氨酸含量的测定脯氨酸是一种良好的
渗透调节物质，分子量低，高度水溶性，在生理PH
范围内无静电荷，以游离状态存在于植物体中，是一
种理想的渗调物质，在正常环境条件下，植物体内游
离脯氨酸含量较低，但在逆境胁迫及植物衰老时，植
物体内游离脯氨酸含量可增加10～100倍，并且游离
脯氨酸积累量与逆境程度、植物的抗逆性有关【9】。因
此，测定植物体内游离脯氨酸的含量，在一定程度上
可以判断逆境对植物的危害程度和植物对逆境的抵
抗力。从图l可以看出，两组植物在转栽水培时脯
氨酸含量均维持在较低水平，当开始污水栽培时，
三种植物脯氨酸含量均出现不同程度的升高，从总
11-3 11-7 11-11 1-5 11·19
DAY
日期
体的升高趋势可以看出，茭白的脯氨酸积累量最高，
而香蒲积累量最低，这说明在相同的水质(大清河
原水)条件下，茭白受到的胁迫压力最大，香蒲则
最小。
(2)丙二醛含量的测定膜脂过氧化作用增加是
植株受环境胁迫的共同特征之一。丙二醛(MDA)
是膜脂过氧化作用的产物，其含量高低常被用作膜
伤害指标。MDA从膜上产生的位置释放出后，可以
与蛋白质、核酸反应，从而使之丧失功能，还可
使纤维素分子间的桥键松驰，或抑制蛋白质的合
成。【10】因此，MDA的积累可能对膜和细胞造成一定
的伤害。
从图2中可以看出，实验开始时植物体中丙二醛
含量较小，随着试验的进行，三种植物丙二醛含量均
开始升高，说明水污染胁迫引起了植物细胞膜过氧化
作用，三种植物相比较，茭白体内丙二醛含量最高，
茭白次之，而美人蕉具有明显的优势。
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万方数据
6期 马庆，等：滇池入湖河口生态浮床植物筛选研究 493
1m15 141拿 10-23 10-27 1凸31
DAY
日期
图2丙二醛浓度变化曲线图
Fig．2ConcentrationvariationCurvesofMDAofseveralplants
10-15 10_19 10-23 10-27 1口3
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日期
11-3 11-? ’’·1’ 11-俘 "-伯
DAY
日期
图3l-奈胺氧化力变化曲线图
Fig．3oxidationabilityofl-naphthylaminevariationcurvesofseveralplants
3．2．2根系氧化力的测定
水生植物的重要特征之一是根系具有氧化能力，
能够把大气中的氧高效率地输送到根表，通常用1．
萘胺氧化力表示植物根系氧化力，植物的根系能氧化
吸附在根表面的1．萘胺，生成红色的洳羟基．1．萘胺，
沉淀于有氧化力的根表面，使这部分根染成红色，根
对舡萘胺的氧化能力与其呼吸强度有密切关系。日本
人相见、松中等认为1．萘胺氧化的本质就是过氧化物
酶的催化作用，该酶的活力愈强，对1．萘胺的氧化力
也愈强，染色也愈深【111。所以，可根据染色深浅定性
地判断根的活力；也可测定溶液中未被氧化的旺．萘胺
量，以确定根系活力的大小【7J。1．萘胺在酸性环境中
与对氨基苯磺酸和亚硝酸盐作用生成红色的偶氮染
料，可供比色测定1．萘胺含量，本试验为定量试验。
由图3可以看出，两次试验数据结果偏差较大，主要
11-3 11-7 11·11 1-15 "·19
DAY
日期
Bailey
etclIaub
a．
原因是因为第一次移栽过程中对根系的伤害较大，取
样时活性较大的根尖被破坏较大，所剩根系较老并被
氧化膜覆盖，因此甜萘胺氧化力测试结果偏小，从第
一组第三次试验开始随着根系的生长，数据开始较具
规律性，从中可以看出，香蒲和美人蕉的小萘胺较茭
白高且较稳定，具筛选优势，且茭白根系在试验后期
出现轻度腐烂。
3．3水质监测数据分析
从表2可以看出，茭白对水体COD的去除率较高，
最大时可以达至U66％，COD值最小降低到50mg．L。1左
右，其次是美人蕉，最大去除率达到58％，香蒲最小，
最大去除率为42％，最小时仅为1％，但是由于茭白
生长情况不好，在培养过程中需要维持较其他两种植
物高的溶氧，筛选时需要考虑这一因素。美人蕉对水
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万方数据
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表2主要污染物去除效果
Tab．2Removaleffectof heprincipalpollutants
体TN的去除率几乎达到100％，去除效果较好，香蒲
对TN的去除效果也较显著，最大去除率可达93％，两
者在氮的去除上都较茭白具有较大的优势。
从水体TP变化可以明显地看出茭自在TP去除上
的优异表现，这可能是与其根系错综复杂，且比较粗
燥，有大量微生物附生，且水体溶氧量比其余两水体
稍高，而另外两种植物根系较光滑，不具有这种优势，
美人蕉和香蒲比较，虽最终TP含量非常相近，但从
变化的趋势上看，美人蕉更具有长效除磷的潜力。
4讨论与结论(DiscussionandConclusion)
综合考虑以上各因素，本研究认为：(1)美人蕉
在各指标中表现较好，生长情况良好，对逆境胁迫的
响应程度较低，对大清河水质有较强的适应性，去除
率方面虽未表现出明显的优势，但考虑到实验条件限
制，对底泥释放及现场水质日变化考察不够，且从美
人蕉的生物量增长可以判断其去除能力应有较大潜
力；(2)香蒲的生长情况尚好，未出现整株枯死，仅
有少数叶片有黄斑及叶尖叶缘枯黄，根系生长良好，
对水体污染物去除率较高；(3)茭白在实验过程中出
现了根系少量腐烂，叶片枯死导致输氧能力下降，虽
水体污染物去除率较高，但由于考虑到植株死亡风险
较高，为保证浮床在工程运行中的持久性和稳定性，
建议不做使用。
综上所述，浮床结构应以美人蕉为主要植物种，
为防止病虫害和不可预知的损害，建议搭配少量香蒲
及其他土著种，构筑更为合理的生态浮床植物群落结
构，以增强其对外界不利因素的抵抗能力。
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万方数据
滇池入湖河口生态浮床植物筛选研究
作者： 马庆， 孙从军， 高阳俊， 陈德辉， MA Qing， SUN Cong-jun， GAO Yang-jun， CHEN
De-hui
作者单位： 马庆,陈德辉,MA Qing,CHEN De-hui(上海师范大学生命与环境科学学院,上海,200234)， 孙
从军,高阳俊,SUN Cong-jun,GAO Yang-jun(上海环境科学院,上海,200234)
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2007,26(6)
被引用次数： 2次

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