全 文 ：基金项目：安徽省蔬菜产业技术体系资助项目
刘颍（1990-），女，硕士研究生，主要研究蔬菜品质与安全，
E-mail：964656938@qq.com
徐文娟，女，通信作者，副教授，
E-mail：xwj4481542@aliyun.com
收稿日期：2015-9-16
豆瓣菜浮床栽培对富营养化水体净化效果的研究
刘颍 1，徐文娟 1
（安徽农业大学园艺学院，合肥，230036）
摘 要：通过浮床静态栽植豆瓣菜，研究其对 4 种不同程度富营养化水体的净化效果。 研究结果表明，豆瓣菜对富营
养化水体中总氮（TN）、总磷（TP）、氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）均有较好的去除效果，去除率与水体初始浓度
呈正相关。 在试验初期，TN、TP、NH4+-N 的去除速率较快，后期去除速率逐渐减慢。 其中豆瓣菜对重度富营养化水体
中 TN、NO3--N 和 NH4+-N 去除率最高， 达 90.73%、87.64%和 95.54%， 对极度富营养化水体中 TP 的去除率高达
94.61%。 与对照比，均差异极显著。
关键词：豆瓣菜；富营养化；浮床；净化
富营养化是指水体接纳过多的氮、磷等营养性
物质，使藻类等浮游植物生长占优势导致水生态系
统的结构破坏和功能异化的过程 [1]。 据报道，我国
90%以上的公园水体遭到不同程度的污染，TN、TP
等指标超过《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
Ⅴ类标准[2]。
豆瓣菜（Nastuitium officinale R.Br）为十字花科
豆瓣菜属，水生草本植物。 浅根系，茎节易发生不定
根。 豆瓣菜的根系十分发达，可以吸附水体中的污染
物质，耐污去污能力强，经济价值较高，对外界生长环
境条件要求相对降低，适应范围广，适应能力强[3]。
本试验在室内条件下， 利用浮床栽培豆瓣菜，
研究其对不同浓度富营养化水体的净化效果，旨在
为净化富营养化水体提供有效的防控办法，同时采
收该菜，获得经济效益。
表 1 试验浓度梯度设计 mg/L
氮磷等含量 轻度富营养 中度富营养 重度富营养 极度富营养
TN 1.49 5.63 10.66 16.64
TP 0.21 0.53 1.47 2.58
NH4+-N 0.58 2.87 5.19 9.61
CODMn 7.38 11.71 16.73 29.43
DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2015.22.031
中图分类号：S627 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2015）22-0088-04
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Callus Induction and Genetic Diversity Analysis of Zizania latifolia
LI Shuai, CUI Haifeng , JIN Ye, KANG Luyao, YE Zihong
( College of Life Sciences, China Jiliang University, Zhejiang Provincial Key Laboratory of
Biometrology and Inspection & Quarantine, Hangzhou, 310018
Abstract: RAPD and ISSR molecular markers were used to detect the genetic diversity of 4 varieties of Zizania latifolia
and two kinds of callus induced from Longjiao 2 ( double cropping Zizania). 121 distinct bands and 20 polymorphic bands
were amplified from the primers selected including 7 RAPD primers and 12 ISSR primers, The proportion of polymorphic
loci was 3.30% and 13.22% in the Z. latifolia and callus respectively. There was no genomic polymorphism between the 3
varieties of normal Z. latifolia, but 3.31% genomic polymorphism loci between normal Z. latifolia and the wild Z. latifolia.
However, the genomic polymorphism loci between callus and Z. latifolia were detected to be 11.57% . Genome variation in
the process of tissue culture was significantly higher than the normal field variation produced by asexual reproduction. The
establishment of tissue culture system in Z. latifolia would contribute to the cultivator breeding of Z. latifolia.
Key words: Zizania latifolia; Callus; Genetic diversity; Molecular mark
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1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料：豆瓣菜，种子繁殖。
供试水体：取至安徽农业大学小池塘。
1.2 试验设计
按照地表水环境质量标准和湖泊（水库）富营
养化评价方法及分级技术规定 [4]，通过加水稀释和
添加适量的 KNO3、KH2PO4，以调整其
初始氮磷浓度，把水体分为轻度富营
养、中度富营养、重度富营养、极度富
营养 4 个营养等级（见表 1）。
采用 40 L 容积的塑料盆作为试
验容器。打孔的塑料泡沫板作栽培定
植板， 30个定植孔，每孔栽入 1 株植
物，以脱脂棉加以固定。
待豆瓣菜植株高 10~15 cm，从
中挑选出生长较一致的健壮植株，预
处理后，分别放置在 4 种浓度的水体
中进行培养，每个处理 3 次重复。 每
个浓度设置一个对照，对照组内只放
置聚乙烯塑料泡沫板而无植物。
在试验周期内，每天用蒸馏水补
充因蒸发、 蒸腾作用所损耗的水分，
以保持体积不变。于自然状态下培养
7，14，21，28，35 d后，取样分析。
1.3 测定项目与分析方法
水质测定项目有 TN、TP、NH4+-
N、NO3--N。 各项指标的测定均参照
《水和废水监测分析方法 》 [5]。 总氮
（TN）采用碱性过硫酸钾消解紫外分
光光度法测定。总磷（TP）采用钼酸铵
分光光度法测定。铵态氮（NH4+-N）采
用纳氏试剂光度法测定。硝氮（NO3--
N）采用酚二磺酸分光光度法测定。
运用 Excel 2007 进行数据整理
和制图；SPSS进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 豆瓣菜对富营养化水体中营养
盐的去除效果
①对 TP 的去除效果 整个试验
过程中， 不同富营养化水体中 TP 的
变化见图 1。 各试验组和对照组 TP 的浓度均有明
显下降，各试验组 TP的去除率均高于对照组，从轻
度富营养到极度富营养各试验组 TP 的去除率分别
比对照组提高了 49.80%、61.32%、65.21%、70.57%，
表明在水面栽培豆瓣菜对降低富营养化水体中 TP
的含量有一定的作用。
轻度富营养到极度富营养各试验组中，TP的去除
量分别为 0.144 mg/L、0.428 mg/L、1.279 mg/L 和 2.441
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
总
磷
/m
g·
L-
1
豆瓣菜 对照
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
总
磷
/m
g·
L-
1
豆瓣菜 对照
0 7 14 21 28 350
1
1
2
2
3
3
4
试验时间/d
总
磷
/m
g·
L-
1
豆瓣菜 对照
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
0.0
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3 豆瓣菜 对照
总
磷
/m
g·
L-
1
图 1 不同浓度富营养化水体中 TP 的变化
C D
A B
（注：图 A、B、C、D 分别表示极度富营养、重度富营养、中度富营养、轻度富营养，下同。 ）
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
0
10
15
20
5
豆瓣菜 对照
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
7
6
5
4
3
2
1
0
豆瓣菜 对照
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
图 2 不同浓度富营养化水体中 TN 的变化
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
0
2
4
6
8
10
12
14 豆瓣菜 对照
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
TN
浓
度
/m
g·
L-
1
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0 豆瓣菜 对照
A B
C D
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mg/L，去除率分别为 68.37%、80.86%、
86.99%、94.61%。可见，浓度越大，去除
量和去除率越高。
②对 TN 的去除效果 由图 2
可知，从轻度富营养到极度富营养
对 TN 的去除率分别为 54.41% 、
80.65%、90.73%、83.10%，与对照组
相比，分别提高了 29.04%、54.65%、
65.92%、55.66%。 豆瓣菜对各组富
营养化水体中 TN 的去除率随着
TN 浓度的升高而增加， 重度富营
养化水体 TN 的去除率最高 ，为
90.73%，但是极度富营养化水体中
TN 的去除率低于重度营养化水
体， 说明豆瓣菜对 TN 的去除率有
一定的限度，超过这个限度，去除
率不升反降。
试验后期， 轻度富营养组 TN
的含量不降反升， 这可能因为，轻
度富营养化水体中营养有限，后期
豆瓣菜部分衰败产生的氨态氮重
新释放到水中所致[6]。
由图 3 可知各组富营养化水
体中氨态氮浓度的变化。 在试验前
期， 各组富营养化水体中 NH4+-N
的浓度均大幅度下降，重度富营养
化水体 NH4+-N 的去除率最高，为
95.54%， 极富营养化水体中 NH4+-
N的去除率为 85.29%。
试验后期，除轻度富营养化水
体中 NH4+-N 浓度有所上升外，其
他各试验组 NH4+-N 浓度几乎没有
太大变化。 其原因可能是因为，试
验后期豆瓣菜有部分衰败死亡进
入水体， 造成水体中 NH4+-N 含量
增加，由于植物和微生物的作用，极度富营养、重度
富营养、中度富营养各试验组中的豆瓣菜还能保持
水体中的 NH4+-N继续下降，或者维持 NH4+-N的动
态平衡，而轻度富营养化水体，因为营养供应不足，
植株死亡较多， 所以在试验后期表现出上升的趋
势。
④对 NO3--N 的去除效果 各组富营养化水体
中 NO3--N浓度的变化见图 4。 试验开始时，各组富
营养化水体中的 NO3--N 均有一定程度的下降，大
多是被豆瓣菜吸收了。 在试验中期，NO3--N浓度呈
明显的上升趋势，结合图 3，这个阶段可能发生了
硝化反应，存在 NH4+-N 向 NO3--N 的转化，并且植
物的吸收作用， 明显小于硝化反应，NO3--N显著上
升。随着时间的延长，因为 NH4+-N在试验前期已经
被大量消耗，同时存在豆瓣菜的吸收作用和反硝化
作用，最终水体中的 NO3--N均表现出下降趋势。
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
0 7 14 21 28 35
12
10
8
6
4
2
0
豆瓣菜 对照
试验时间/d
氨
氮
浓
度
/m
g·
L-
1
0 7 14 21 28 35
6
5
4
3
2
1
0
豆瓣菜 对照
氨
氮
浓
度
/m
g·
L-
1
试验时间/d
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
氨
氮
浓
度
/m
g·
L-
1
豆瓣菜 对照
氨
氮
浓
度
/m
g·
L-
1
豆瓣菜 对照
图 3 不同浓度富营养化水体中氨氮的变化
A B
C D
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
8
7
6
5
4
3
2
1
0
硝
氮
浓
度
/m
g·
L-
1
对照豆瓣菜
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
对照豆瓣菜6
5
4
3
2
1
0
硝
氮
浓
度
/m
g·
L-
1
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
对照豆瓣菜3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
硝
氮
浓
度
/m
g·
L-
1
0 7 14 21 28 35
试验时间/d
对照豆瓣菜0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
图 4 不同浓度富营养化水体中硝氮的变化
A B
C D
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从轻富营养到极富营养各试验组 NO3--N 去除
率分别为 61.45%、68.99%、87.64%、81.91%，与对照
组相比， 提高了 53.40%、62.94%、80.99%、74.41%。
可见， 豆瓣菜对重度富营养化水体中 NO3--N 的去
除效果最好。
3 结论与讨论
豆瓣菜浮床栽培在 4 种不同浓度的富营养化
水体中均能正常生长，并且可以有效地去除水体中
的氮、 磷等营养物质。 在试验初期 TP、TN、NH4+-N
的去除速率快， 后期逐渐减慢。 TP、TN、NH4+-N、
NO3--N 的去除量与水体各自初始浓度呈正相关。
豆瓣菜对重度富营养化水体中的 TN、NH4+-N、
NO3 --N 去除率最高 ， 分别为 90.73% 、95.54% 、
87.64%，对极度富营养化水体中的 TP去除率最高，
达 94.61%。
不同富营养化水体中 NH4+-N 和 NO3--N 的变
化， 总体呈现此消彼长的变化规律。 NH4+-N 的去
除，除了植物吸收外，还可能由于水体中的氨氧化
菌的硝化作用将 NH3-N氧化成 NO2--N、NO3--N。
试验表明，豆瓣菜对磷的去除效果总体上好于
氮，这可以是因为吸附作用对磷酸盐在水体中的归
趋有重要影响[7]。 磷酸盐可以迅速通过吸附沉降作
用或者通过植物吸收来去除水体中的磷 [8]。 而微生
物对氮的分解是富营养化水体除氮的主要去除方
式， 水体中的氮除了可以通过植物吸收被去除外，
还可以通过吸附和挥发，但相对于硝化和反硝化作
用，这些去除途径都是有限的[9]。
利用生态浮床栽培豆瓣菜对富营养化水体具
有一定的净化效果，同时豆瓣菜营养丰富、口感好，
获得很好的经济效益。
参考文献
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科学出版社，2003：14-17.
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化效果研究[J].水生生态学杂志，2010，2（6）：39.
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2009, 9(1): 11-22.
Study on Eutrophic Water Purification by Cultivate Watercress in Floating Beds
LIU Ying, XU Wenjuan
（ School of Horticulture, Anhui Agricultural University, Hefei, 230036 ）
Abstract: With static floating bed planting watercress，this paper studied the purification efficiency in different degrees of
eutrophic water bodies. The results showed that，the removal rate of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), ammonia
nitrogen (NH4+-N) and nitrate nitrogen (NO3--N) in the eutrophic water body was positively correlated with the initial
concentration of the water body, and have good removal effect. The removal rate of TN、TP and NH4+-N fell quickly in
the early days of the experiment, while gradually slow down. The removal rate of TN、NO3--N and NH4+-N in severe
eutrophication water bodies was higher than other groups，up to 90.73%，87.64% and 95.54%，the removal rate of TP in
Eutrophication of water bodies reached 94.61%. The difference was very apparent compared with the control group
Key words: Watercress; Eutrophication; Floating bed; Purify
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