全 文 ：第 18 卷
第 3 期

Vol. 18
No. 3
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2010 年
5 月

May

2010
双穗雀稗对猪场污水的净化效果
莫负恩1, 2, 顾洪如2* , 沈益新1 , 彭齐1, 2
( 1.南京农业大学动物科技学院, 江苏 南京
210095; 2. 江苏省农业科学院畜牧研究所, 江苏 南京
210014)
摘要: 于 2009年 5月以双穗雀稗( Pasp alum distichum L. )为供试材料、河砂为基质开展其为期 30 d 的静态水培
试验 ,研究在 25%、50%、75%、100%共 4 种猪场养殖污水浓度下, 双穗雀稗的生长状况及对污水的净化效果,选择
适宜的猪场养殖污水浓度以提高双穗雀稗的净化效率和生产效率。结果表明, 污水浓度增加对双穗雀稗的株高影
响不显著,但对生物量具有显著影响( P< 0. 05) , 高浓度污水对根长的生长具有明显阻碍作用;与不栽种植株的静
置组相比,双穗雀稗水培对污水中的总氮 ( TN )、总磷 ( T P) 具有较好的去除效果, TN 的去除率为 98. 75% ~
99. 31% , T P的去除率为 96. 54% ~ 99. 79%。100% 污水时, T N、TP 的去除量最大, 分别为 507 mg
L - 1和 32
mg
L - 1 ;而对 COD和 NH +4
N 的去除效果并不显著。
关键词:双穗雀稗; 污水净化;氮; 磷
中图分类号: S541; Q945. 78



文献标识码: A




文章编号: 1007
0435( 2010) 03
0469
04
Study on Purification Effect of Paspalum distichum L. on Swine Wastewater
MO Fu
en1, 2 , GU Hong
ru2* , SHEN Yi
x in1 , PEN Qi1, 2
( 1.C ol lege of Animal S cience and Technology, Nanjing Agricultu ral University, Nan jing, Jian gsu Pr ovin ce 210095, Ch ina;
2. Inst itute of Animal Science, Jian gsu Academy of Agricu ltural S ciences, Nanjin g, Jiangsu Province 210014, China)
Abstract: N utrient removal is essential fo r sw ine w astew ater t reatment to protect receiving w aters f rom eu

t rophicat ion and for po tential reuse of the tr eated w ater. T he study w as conducted to exam ine the grow th
status of knotgrass ( Paspalum d ist ichum L. ) and the w astew ater pur if icat ion effects under various sw ine
w astew ater concentration ( 25% , 50%, 75%, and 100%) in order to choose the pr oper sw ine w astew ater
concentrat ion for enhanced purif icat ion ef ficiency and product iv ity. The results show that kno tg rass bio

mass increased significant ly and root length decreased signif icant ly w ith sw ine w astw ater concentr at ion in

creasing ( P< 0. 05) . But ther e w as no signif icant differ ence in plant height o f kno tg rass. Knotgrass had
excellent nit ro gen and pho sphor us removal eff iciencies w ith removal percentag e o f 98. 75 to 99. 31 % fo r
TN and 96. 54 to 99. 79 % for TP. The highest nit rog en and phosphorus removal amounts w er e achiev ed
fo r 100% concentration of sw ine w astew ater at the rate of 507 mg
L- 1 for T N and 32 mg
L - 1 fo r TP,
respectively. Knotgr ass had no significant removal effects on COD and NH +4
N.
Key words: Paspalum disti chum L. ; Wastew ater purif ication; Nitr ogen; Pho spho rus


随着养猪业的快速发展, 规模化的养猪场和养
猪小区不断增加,产生的粪污也随之剧增,大量污水
随意排放,引起水体富营养化,使得水环境污染日益
严重。养猪场污水对周边环境造成的污染问题, 长
期以来并未得到根本解决 [ 1, 2]。如何有效地降低猪
场排放污水中的氮、磷含量,控制水质恶化, 已成为
一项重要的课题。已有研究表明,利用水生植物治
理和修复受污染水体具有效果好、投资少、运行成本
低、易管理、景观效果好等优点[ 3~ 5] 。国内外对修复
植物的研究主要集中在芦苇( Phragmites communis
T rin. )、香蒲 ( T ypha orientali s Presl. )、美人蕉
( Canna edul i s Ker)等少数植物 [ 6] ,也有研究运用牧
草和草坪草净化污水,主要包括多年生黑麦草( L o

l ium per enne L. )、匍匐翦股颖( A gr ost is stoloni f

er a L. )等[ 7, 8] 。而人工湿地净化猪场污水的试验结
果表明,人工湿地对净化猪场污水具有较好的优越
性[ 9 ~ 14]。但其吸附效果仍受气候、污水特性、基质
类型和植物种类等因素的影响, 由于不同地区的气
候条件不同,同种植物在不同地区的生长情况亦不
同 ,而且不同地区的污水特性存在差异, 因此, 选择
收稿日期: 2009
11
07;修回日期: 2009
12
17
基金项目:
十一五
国家科技支撑计划( 200613AD14B01)资助
作者简介:莫负恩( 1985
) ,男,甘肃定西人,硕士,研究方向为牧草生理生态与污水处理, E
mail: m ofuen@ 163. com; * 通讯作者 Auth or
for correspondence, E
mail: guhongru@ yahoo. com. cn
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报 第 18卷
适宜生长的本地品种作为净化材料尤为重要。
双穗雀稗( Paspalum dist ichum L. ) , 是我国南
方水田、湿沟等低湿处的常见野生草,其生长发育迅
速、利用期长、产草量高、营养丰富,是优良的夏季饲
料。目前国内外在植物修复的文献中还未见双穗雀
稗的相关报道。本试验以双穗雀稗作为净化植物,
对不同浓度的猪场养殖污水的净化效果进行研究,
以期为猪场养殖污水净化提供新的处理途径及依据。
1
材料与方法
1. 1
试验材料
试验在江苏省农业科学院畜牧研究所温室内进
行,位置在北纬 32
32
, 东经 118
48
。净化材料双
穗雀稗取自江苏省农业科学院畜牧研究所试验田。
将双穗雀稗扦插于装好适量河沙的长方形有孔塑料
筐(规格: 长
宽
高为 31 cm
23 cm
8 cm )内,
每筐 20株,适时浇清水培养约 20 d左右, 保留生长
良好的植株 16株作为污水净化材料。
1. 2
试验污水来源及水质
供试猪场粪水取自六合江苏省农业科学院养殖
场猪舍外沉淀池。试验开始前将养殖污水用 200目
分样筛滤去其中杂质及其大颗粒悬浮物后,用自来水
稀释成 4个浓度处理: 25%污水、50%污水、75%污水和
100%污水。分别设为试验组 1、2、3、4,并以自来水为
对照。供试污水水质: CODcr 1126 mg
L- 1 , TN 513
mg
L- 1 ,NH+4
N 497 mg
L- 1 , TP 33. 2 mg
L- 1。
1. 3
试验方法
试验于 2009年 5 月 23 日开始,将栽有生长良
好的双穗雀稗的有孔塑料筐分别浸入到装有不同浓
度污水的周转箱(规格:长
宽
高为 32 cm
21. 5
cm
11. 5 cm)内,污水总体积为 3 L,每个处理 3次
重复。同时各浓度均设相应的静置组处理,即塑料
筐中装有质量相同的河砂, 且不栽种植物, 3 次重
复。水培时间为 30 d,处理期间添加清水使得各处
理污水体积保持恒定。
1. 4
测定方法
污水指标: CODcr测定采用重铬酸钾法; TN 测
定采用过硫酸钾氧化
紫外分光光度法; T P 测定采
用钼锑抗分光光度法; 氨氮测定采用纳氏试剂
法[ 1 6]。
植物:植物体株高、根长、鲜重及干重。鲜重在
收割后立即测定;干重在 105
下杀青 1 h,在 80

下烘干至恒重测定。
1. 5
数据分析
采用 SPSS 11. 5软件进行数据统计分析。
2
结果与分析
2. 1
双穗雀稗在污水中的生长状况
从表 1可知,双穗雀稗在不同浓度的供试污水
下均能正常生长。与清水对照组相比, 各试验组株
高显著高于清水对照组,根长为试验组 4 显著低于
清水对照组,试验组 3低于清水对照组, 试验组 1、2
与清水对照组相比没有显著性差异( P< 0. 05)。而
各试验组之间的株高并无显著性差异, 表现为随供
试污水浓度的增大呈先升后降的趋势, 试验组 2的
株高最高( P< 0. 05)。根长的变化趋势与株高相
同,试验组 2根长最长,且低浓度污水处理组根长长
于高浓度污水处理组( P< 0. 05)。


不同的污水浓度对双穗雀稗的产量具有显著影
响,双穗雀稗地上部分鲜重随供试污水浓度的增加
而增大。试验组 4的地上部分草鲜重显著大于对照
组和其他各试验组, 试验组1、2和3显著大于对照
表 1
双穗雀稗在供试污水中的生长状况
T able 1
Grow th comparison o f P. d istichum in experimental wastewat er
组别
Group
处理
Treatment
株高( cm )
H eig ht
根长( cm)
Root length
鲜重 ( g/盆) Fr esh w eig ht ( g
pot- 1 )
地上部分
Abovegroun d part
地下部分
Underground part
干重 ( g/盆) Dry w eight ( g
p ot- 1 )
地上部分
Abovegr ou nd part
地下部分
Underground part
对照组 CK
26. 7
1. 1b 17. 3
2. 0ab 12. 5
0. 9c 2. 8
1. 2b 7. 7
0. 7c 1. 4
0. 6b
试验组 T rial 1 64. 5
4. 8a 17. 7
0. 4a 83. 4
10. 3b 10. 1
3. 8a 16. 8
2. 9b 2. 3
0. 7a
2 69. 9
5. 2a 18. 5
2. 9a 95. 5
10. 3b 11. 9
3. 1a 17. 3
2. 0b 2. 3
0. 2a
3 69. 3
3. 8a 13. 2
0. 6ab 98. 6
9. 4b 12. 2
4. 0a 17. 7
1. 9b 2. 5
0. 4a
4 66. 4
5. 2a 11. 7
0. 7b 126. 3
10. 6a 9. 2
5. 7ab 21. 2
2. 7a 2. 2
0. 7ab


注:同列数据后缀不同小写字母表示 LSR 0. 05差异显著性。下同
Note: Mean s with dif feren t let ters in the same column ar e signif icant ly dif f erent at th e 0. 05 level ; same as below
470
第 3期 莫负恩等:双穗雀稗对猪场污水净化效果的研究
组( P< 0. 05)。试验组 4的双穗雀稗地上部分干重
最大,显著高于其他各组( P < 0. 05)。各试验组双
穗雀稗地下部分鲜重显著高于清水对照组 ( P <
0. 05) ,各试验组间没有显著性差异,表现为随着供
试污水浓度的升高地下部分鲜重先升后降, 试验组
3的地下部分草鲜重高于其他各试验组( P< 0. 05)。
地下部分干重与地下部分鲜重表现一致。
2. 2
双穗雀稗对污水水质的改善作用
由表 2 可知, 栽种双穗雀稗的试验组, CODcr、
TN、TP 含量均显著低于其静置组( P< 0. 05)。其
中 NH +4
N 试验组与静置组相比, 二者之间差异较
小。污水浓度对栽植双穗雀稗不同试验处理组间影
响较为显著( P< 0. 05) , 表现为在水培结束时, 随着
污水浓度的增加,各指标含量都相应增加,其中试验
组 4在 CODcr、TN、TP、NH +4
N 等指标均显著高
于其他各试验组( P< 0. 05)。
2. 3
双穗雀稗处理对 TN、TP的去除效果
水培结束时, 各处理单位体积 ( L ) 养殖污水
T N、T P 的去除量和总去除率见表 3。双穗雀稗不
同试验组 TN、T P 去除量与去除率均显著高于静置
组各处理, 污水浓度对双穗雀稗水培系统 T N、TP
去除量具有显著影响( P< 0. 05) , 随着污水浓度的
增加, 去除量相应增加。其中,试验组 4的 TN、TP
去除量最大, 分别为 507 mg
L- 1和 32 mg
L- 1。
T N去除率试验组各处理之间差异不显著, 表现为
随着污水浓度的增高而降低,试验组 1的 TN 去除
率最高,达到 99. 31%。TP 去除率随污水浓度的升
高而降低,以试验组 1最高,达到99. 79%。处理组 4
的 TP 去除率显著低于其他各处理组( P< 0. 05) ,而
其他处理组间差异不显著。
表 2
水培结束时不同处理水培液中各物质含量( mg
L- 1)
T able 2
Cultivation liquid components o f different treatments by the end of cultiv ation, mg
L - 1
处理
T reat ment
CODcr
试验组
T rial group
静置组
Set tlement g rou p
TN
试验组
T rial grou p
静置组
S et t lement group
TP
试验组
Trial group
静置组
Sett lement group
NH+4
N
试验组
T rial grou p
静置组
Set tlement group
1 28. 1d 31. 4d 1. 04d 11. 33c 0. 03d 0. 76d 0. 42d 0. 58d
2 47. 1c 59. 0c 1. 52c 31. 43b 0. 15c 3. 42c 0. 99c 1. 16c
3 56. 6b 62. 9b 2. 98b 43. 98a 0. 87b 5. 21b 1. 24b 1. 40b
4 94. 4a 103. 1a 6. 43a 46. 46a 1. 15a 7. 67 a 1. 48a 1. 61a
表 3
不同处理污水中 TN、TP去除量和去除率
T able 3
T N and T P removal amount and per centag e of different tr eat ments
处理
T reat ment
试验组 Trial group
去除量( mg
L- 1 )
Removal amount
T N TP
去除率( % )
Removal percentage
TN T P
静置组 S et t lem ent group
去除量 ( mg
L- 1 )
Removal amount
T N T P
去除率( % )
Removal p ercentag e
T N T P
1 129d 9. 0d 99. 31a 99. 79a 119d 8. 3d 99. 21a 91. 60 a
2 249 c 18. 7c 99. 30a 99. 72a 230c 15. 4c 87. 96c 81. 85 b
3 377b 27. 8b 99. 22a 96. 97 ab 336b 23. 4b 88. 44c 81. 83 b
4 507 a 32. 0a 98. 75a 96. 54 b 467a 26. 5a 90. 95b 76. 88 c
3
讨论
已有研究表明[ 16] ,净化植株本身受其生物学特
性和净化污水中各指标含量的限制,在特定的生长
阶段, 对 N、P 的吸收具有限度, 超过限度, 植株不能
吸收养分。本研究结果表明, 根据植株生物量来看,
双穗雀稗在各浓度猪场污水中均能正常生长, 且生
物量随供试浓度的增加而增大, 100%浓度污水试验
组的双穗雀稗生物量最大,达到126. 3 g /盆, 具有较
高的养分迁移能力。湿地植物根系生长是反应植物
适应能力强弱的形态学指标之一 [ 17]。而从双穗雀
稗的根生长来看, 与清水对照组相比,低浓度猪场污
水促进根系生长,高浓度污水抑制根系生长。这可
能因为在低浓度范围内, 猪场污水供给双穗雀稗生
长所需要的养分让根系充分生长, 但随着污水浓度
增加,植株适应污水能力下降从而抑制了根部生长。
污水中 N 的净化主要是通过植物吸收、硝化和
反硝化等途径实现,硝化与反硝化过程是主要途径。
而污水中 P 的去除主要通过植物吸收、基质吸附、
沉淀和结晶等途径完成, 其中基质吸附沉淀作用是
471
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主要途径。Davies[ 18] 在研究中发现,人工湿地系统
中 7%~ 87%的 P 是通过基质, 吸附沉淀作用去除
的。徐晓锋等[ 19] 研究表明, 植物对水培液中 N、P
的吸收在净化过程中占主导作用。但某些人工湿地
的研究与此结论不一致[ 20, 21] 。本研究结果为双穗
雀稗对猪场污水中 TN、T P 具有较高的去除效果,
但对 NH +4
N 的去除作用不明显, 这可能是因为
NH
+
4
N 大量挥发和转化为 NO-3
N。污水中 COD

cr 浓度的下降是由于水体的有机物在自然状况下
受到微生物的作用而转化为无机物所致。有研究认
为[ 22] , 水培植物对水中 CODcr 的去除具有积极的
促进作用。但本试验表明, 双穗雀稗对猪场养殖水
中 CODcr 的去除作用较弱,这可能是由于植物根系
仅提供了一个微生物附着的场所,而本身对微生物
供氧较少,有机物分解所需的溶解氧主要通过水汽
界面补偿。而经过双穗雀稗净化后的水质, 各项指
标含量都提供明显降低。根据
中华人民共和国农
田灌溉水质标准
( GB5084
92)规定, 符合农田灌溉
水水质的标准包括 CODcr
150 mg/ L ; TP
5
mg/ L; TN
12 mg/ L。净化后的猪场污水相应指标
含量均低于该标准, 可以作为农业灌溉水直接使用。
4
结论
4. 1
双穗雀稗在各浓度猪场污水中均能正常生长,
且生物量随供试浓度的增加而增大,高浓度污水虽
对植株根的生长有抑制作用, 但仍然有较高的净化
效果。
4. 2
双穗雀稗对不同浓度猪场养殖污水中 T N、
TP 的净化效果较为显著, 而对污水中 NH +4
N 和
CODcr 的净化效果不显著。
4. 3
对 100%猪场污水净化处理后, 双穗雀稗的产
量较高, T N、T P 的净化效果较好,能达到较高的生
产效益和净化效益。
因此,用双穗雀稗来处理猪场养殖污水具有较
高的可行性,在我国南方的中小型养猪场污水后期
净化处理上具有广阔的应用前景。
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(责任编辑
李
扬)
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