全 文 ：武汉植物学研究 2005，23(1)：53～57
Journal of Wahan Botanical Research
几种植物去除高度富营养化湖水中
氮磷及抑藻效果的初步研究
李修岭 一，李 伟 ，李夜光 ，桂建平 ，耿亚红 ，胡鸿钧
(1．中国科学院武汉植物园，武汉 430074I 2．山东临沂师范学院生命科学院，山东临沂 276005)
摘 要：利用漂浮水生植物和陆生植物对去除超富营养化湖水的总氮总磷能力及抑藻效果进行研究(i0月～l1
月)，在 45 d的培养周期中，水龙、水禾、凤眼莲、竹叶菜对总氮的平均去除速率用平均生物量法计算分别是 31．91、
32．91、21．65、38．27 mg·kg一-·d～，去除率分别是 8O ，77％，87 ，86 }对磷平均去除速率用平均生物量法计算，
分别是 6．45、2．58、4．01、3．97 mg·kg ·d_。，去除率分别是 85 ，51 ，94 ，77 }研究了这些植物的生长速率、抑
藻效果、干物质含量 ，初步探讨了乡土物种在水质净化中的应用。
关键词：富营养化}净化能力}抑藻效果 }乡土植物
中图分类号 ：X173 文献标识码：A 文章编号：i000—47ox(2oo5)oi一0053—05
A Primary Study on the Removal of EutrOphicatiOn and
Restraint of Algae by Some Plants
LI Xiu—Ling ，LI Wei ，LI Ye—Guang ，GUI Jian—Ping ，GENG Ya—Hong ，HU Hong—Jun
(1．Wuhan Botanical Garden， c Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430074，China；
2．Colege of L Sciences，Linyi Normal University，Linyi，Shandong 276005，China)
Abstract：The capacity of TN ，TP removal and restraint of algae by some floating plants and land
plants in super—eutrophic water were studied (in 0ct—Nov．month)．The TN removal rate by
Jussiaea repens，Hygroryza aristata，Eichhornia crassipes，Ipomoea aquatica，based on the aver-
age biomass were 31．91，32．91，21．65，38．27 mg·kg一 ·d_。，and the TN removal ratio were
80 ，77 ，87 ，86 respectively．The TP removal rate by Jussiaea repens，Hygroryza aristata，
Eichhornia crassipes，IpoT[1oea aquatia，based on the average biomass were 6．45，2．58，4．01，
3．97 mg·kg ·d_。，and the TP removal ratio were 85 ，51 ，94 ，77 ，respectively．Also
The growth rate，restraint of algae and dry matter of 4 plants were investigated，and the possibi-
lity of application of native species was explored．
Key words：Eutrophication；The capacity of removal；Effect of restraint to algae；Native plant
水体富营养化是全球性环境问题，尤其城市及
周围水域普遍呈现富营养化或超富营养化状态，越
是大城市，情况越严重 H]。水体富营养化水域由于
接纳了大量的氮、磷等营养性物质，使藻类异常繁
殖，水体透明度和溶解氧含量降低，从而使水体生态
系统和水功能受到阻碍和破坏，进一步加剧了水资
源的短缺，对我国正在实施的水资源可持续利用战
略带来了严重的负面影响 引。
利用植物对氮、磷等营养性物质的吸收，降低水
体富营养化程度：抑制藻类的大量繁殖是治理、调节
收稿日期：2004—06—08，修回日期 ；2004—07—09。
基金项 目：湖北省重点科技攻关项 目(2002AA306B03)；中国科学院知识创新工程重要方向项 目(KSCX2一SW一10)，中国科学院知识创
新工程重大项目(KZCX1一SW一12)；中国科学院知识创新工程所长基金项 目(04035116)．
作者简介：李修岭(1971一)，男，硕士，讲师，主要从事环境生物学研究(E—mail：xiuling222@sohu．com)。
通讯作者。
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54 武 汉 植 物 学 研 究 第 23卷
和抑制水体富营养化的有效途径之一 ]。但在富
营养化严重的水体，自然生长的大型水生植物已基
本不存在。由于水质严重恶化，水体透明度差；附着
生活的蓝藻类多，直接引入沉水植物，达不到其光合
作用需要的光补偿点，沉水植物不能够长时间生存，
起不到降低富营养化的作用Eg]。以漂浮水生植物、陆
生植物搭建漂浮植物群落降低水体富营养化程度，
抑制藻类的大量繁殖，增加水体透明度，为水体植被
恢复及提高水体自身净化能力创造条件，是一条值
得探索的路子。2O世纪 7O年代引入的浮水植物凤
眼莲，在去除富营养化能力及抑藻效果等方面，已得
到人们的承认，但其在维护生物多样性、后续利用、
管理控制等方面仍存在一定难度；由于其强烈的生
物入侵性，在世界各地快速蔓延，被人们列为十大害
草之一[1。。，出于生态安全方面的考虑，凤眼莲现已
很少被应用。本研究选用几种长江流域可 自然生长
的乡土植物与凤眼莲进行比较，以期找到适合于治
理富营养化水体且更具利用价值及可操作性强的植
物，既能快速去除引起富营养化的氮、磷等物质，又
能抑制藻类大量生长，增加水体透明度，改善景观，
为沉水植被恢复及提高水体 自身净化能力创造
条件。
1 材料和方法
I．I 材料
实验材料 水龙(dussiaea repens)、水禾(Hy—
groryza aristata)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)、竹
叶菜(Ipomoea aquatia)，均取 自中国科学院武汉植
物园水生植物资源圃，同一种植物材料来 自于同一
基株的营养繁殖后代。选取株长 10~20 am，含根、
茎、叶、嫩芽齐全的植株，取培养用水预培养后经 自
来水冲洗干净，擦干表面水分，备用。
培养用水 培养用水取自武汉东湖的庙湖，属
超富营养化的湖水，其 TN浓度为 1O．00 mg／L，TP
浓度为 0．99 mg／L，N zp=11：1。静置 24 h后备用。
1．2 方法
水质指标测定 总氮用碱性过硫酸钾消解紫外
分光光度法(GBl1894—89)；总磷用钼酸铵分光光度
法(GB11894—89)。
总氮、总磷去除速率(口)计算
接种量计算法：
(Cl—C2)·V
一 = 。
平均生物量计算法：
(C1一C2)·V
一 。
式中 V 为接种量法去除速率(mg·kg ·d～，接
种时单位生物量的植物在单位时间内从水体中吸收
或富集的总氮、总磷量)；V。为平均生物量法去除速
率(rag·kg ·d_。，是 以 t 、t2时刻的平均生物量计
算单位生物量，在单位时间内从水体中吸收或富集
总氮、总磷量)；V为培养水体积( )；C 、C2为 t 、t2
时刻的总氮、总磷浓度(rag／L)；叫 为 t 时刻的植物
生物量(鲜重 ·kg)；W。为 t 、t。时刻的植物生物量
(鲜重·kg)的平均值；t 、t。分别为实验起始和结束
时间( )。
浮游植物生物量测定 取水样 200 mL(可根据
水样中藻类生物量的大小增加或减少)，离心，去上
清液，向沉淀中加入 5 mL 90％丙酮，置于冰箱中
(4℃)过夜，离心，用分光光度计在波长 630、645、
665 nm 下测定丙酮溶液的 A值，按下列公式计算
提取液中色素含量：
C。一 l1．6 A65一 1．31 A6·5一 o．14 A63o，
Cb= 20．7 A6．5— 4．34 A665— 4．42 A63o，
C。一 55．o A63o一4．64 A665— 16．3 A645，
C 一 C．+Cb+C 。
根据样品浓缩倍数计算水样中色素含量[1 。根
据水体中叶绿素含量计算浮游植物生物量(B)，计
算公式：B：521 chla[ (chla为叶绿素含量)。
实验物种生物量(鲜重)的测定 将采集的材料
快速洗净擦干，称量鲜重并记录。
干物质含量的测定 将准确称量鲜重后的材料
自然风干后，烘箱内 85℃ 48 h烘干至恒重，称量干
重，计算干物质含量。
1．3 实验材料在培养缸中的放置
水龙、水禾、凤眼莲为漂浮植物，可以直接放在
培养缸内；竹叶菜可以插于水平悬挂在培养缸中的
塑料网上，使竹叶菜处于培养液面生长。
1．4 实验设计
试验在玻璃温室中进行，玻璃培养缸容积118 L
(30 am×40 am×90 am)，实验时放入培养用水
6O L，每个处理设 3个平行，共 2次重复。试验过程
中添加蒸馏水维持液面高度。实验周期为 45 d。每
3～5 d取样测定培养液内 TN、TP的浓度、浮游植
物生物量、受试植物的鲜重(均用平均值表示)，将实
验数据进行统计处理。计算 TN、TP的去除率时，利
用空白对照组 TN、TP的变化值对各处理组 TN、
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第 1期 李修岭等：几种植物去除高度富营养化湖水中氮磷及抑藻效果的初步研究 55
TP的变化值进行校正，具体计算方法：
TN(或 TP)去除量一处理组 TN(或 TP)变化
量一对照组 TN(或 TP)变化量。
2 结果与分析
2．1 水龙、水禾、凤眼莲、竹叶菜在超富营养化湖水
中的生长情况
在试验过程中，水龙、水禾、凤眼莲、竹叶菜均可
以在超富营养化湖水中旺盛生长，叶色鲜绿，根茎叶
生长良好，鲜重增长迅速。生长速率以凤眼莲为最
快，其次是水龙、水禾、竹叶菜。
由生长曲线图 1～图 4可以看出，凤眼莲的生
长是一个持续的指数增长过程，第 45 d时仍保持旺
盛的增长，水龙在第 15 d、水禾在第 19 d、竹叶菜在
第 24 d时增长势头已降低。水龙、水禾有较低的环
境容纳量；竹叶菜环境容纳量较高；凤眼莲环境容纳
量最高。
．C
．
享
≥
恻
嵩
图 I 水龙生长曲线
Fig．1 Growth curve of Jussiaea repen$
．
1}匠}I
图 2 水禾生长曲线
Fig．2 Growth curve of Hygroryza aristata
图 3 风眼莲生长曲线
Fig．3 Growth curve of Eichhornia crassi[， s
童
羔
≥
1=EI{
盐
图 4 竹叶菜生长曲线
Fig．4 Growth curve of Ipomoea aquatla
2．2 对超富营养化湖水中氮磷去除及净化效果比较
由表 1可看出，各种植物对超富营养化湖水中
总氮均有显著净化效果，经过 45 d后 ，培养液总氮
浓度均下降 8O ～9O ，效果最明显的为凤眼莲 ，
其次是竹叶菜、水龙、水禾；根据接种量计算得到的
去除速率，对 TN的去除速率以水禾为最快，其次为
凤眼莲、水龙、竹叶菜。水龙的去除率约是凤眼莲的
8O ；以平均生物量法计算的 TN去除速率则是竹
叶菜>水禾>水龙 》凤眼莲。
由表 1还可看出，不同植物对超富营养化湖水
中总磷也有显著净化效果，经过 45 d后，培养液总
磷浓度下降了 51 ～95 ，下降最大的为凤眼莲
95 ，其次是水龙 85 、竹叶菜 67 、水禾 51 ；根
据接种量计算得到的吸收速率，对 TP的去除速率
以风眼莲为最快，其次为水龙、水禾、竹叶菜；以平均
生物量法计算的 TP去除速率则是水龙>凤眼莲>
竹叶菜 》水禾。
比较接种量法和平均生物量法分别计算得到的
植物对水体中TN、TP的去除速率，可见前者比后者
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56 武 汉 植 物 学 研 究 第 23卷
表 1 不同植物对水体总氮、总磷的去除效果
Table 1 Removal of TN ，TP from water by different plants
大数倍。国内报道 的同类研究多采用接种量计算
法[7 ]，由于实验过程中生物量增加了数倍，很显然以
接种量为基础计算去除速率误差较大，而以实验过程
中的平均生物量为基础计算去除速率更准确一些。
2．3 水禾、凤眼莲、竹叶菜对超富营养化湖水抑藻
效果比较
高等植物及大型藻类与浮游藻类之间的关系早
为人们所重视，在一定的生存空间内它们存在着相生
相克效应，这与它们共同利用营养元素、光，以及分泌
物质间的相互作用有关[1纠。实验过程中可以明显观
察到接种水生植物后水体透明度提高。但浮游藻类的
生长又有本身的特点，不能简单的以一次测量为准，
图 5数据是实验第 1、5、12、17、26 d的结果。
70
60
50
40
30
皿岛{
嚣
20
l0
0
由图 5可知，不同植物对超富营养化湖水中浮
游藻类生物量都有较大影响。实验第 26 d显示各培
养缸 内的浮游藻 类生物量 下降 明显，水龙 下降
9O ，水禾下降 83 ，凤眼莲下降 85 ，竹叶菜下降
81 ；即水龙、凤眼莲、水禾、竹叶菜对浮游藻类生物
量影响力依次降低。
2．4 不同植物干物质含量的比较
水生植物及生活在水体中的植物普遍含水量较
高，干物质含量的高低是后续利用的重要条件。由图
6可以看到水龙、凤眼莲、水禾、竹叶菜干物质含量
在 4．5 ～8．5 之间，干物质含量由大到小是：竹
叶菜>水禾>水龙>凤眼莲。
耐嘲
钿
蜓
l0
9
l
0
水龙 水禾 竹叶菜 风眼莲
植物 Species
图 6 几种植物干物质含量比较
Fig·6 Comparative of dry substance content
问 lr2、 " 3 i,-ti~Time 时间 (d)
图 5 浮游植物生物量变化比较
Fig·5 Comparison of Algal biomass in different jmr
利用漂浮植物及陆生植物对超富营养化湖水进
行净化或富集是当前水环境恶化条件下的一种切实
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第1期 李修岭等：几种植物去除高度富营养化湖水中氮磷及抑藻效果的初步研究 57
可行的方法 H]。建造水上漂浮式生物净化厂，可以
用于超富营养化湖泊的水质改善，也可以作为截污、
底泥疏浚、湖泊换水、水生植物植被恢复等工程的辅
助与加强。基于生物安全的考虑，选用乡土植物是必
需的。所选用的物种应具备生长速率高，去除氮磷能
力强，抑藻效果明显等综合条件，如果干物质含量
高，就更有利于生物量的资源化利用。
本实验选用的 3种乡土植物水龙、水禾和竹叶
菜，在实验条件下生长良好，生物量分别增加了 4
倍、7倍、4倍，去除氮磷能力强，抑藻效果明显，干物
质含量均高于凤眼莲，具备用于富营养化水体处理
的基本条件。从去除富营养化能力、景观效果、资源
综合利用、生物安全方面考虑，3种植物各有特点。
水禾去除总氮能力，用接种量法计算去除速率
是凤眼莲的 1．35倍，用平均生物量法计算去除速率
是凤眼莲的 1．5倍。由于生长季节短，作为水体净化
的主力物种大规模应用受到一定的限制，在水禾生
长季节，可作为快速去除氮的物种应用，其良好的景
观效果也可以加以利用。
竹叶菜是人们经常利用的青菜类，既可以食用
也可以用作饲料，后续利用十分有利，平均生物量法
去除 TN速率是凤眼莲的 1．66倍，平均生物量法去
除 TP速率接近凤眼莲，但在大水体中应用需要搭
建浮水性平台，可以考虑在农户比较集中的城乡接
合部水面应用。
水龙是一种漂浮水生植物，可以漂浮水面生长，
实验过程中观察到其根长可达 120 cm，立体生长良
好，干物质含量较高，去除氮磷能力强，平均生物量
法去除 TN速率是凤眼莲的 1．5倍，平均生物量法
去除 TP速率是凤眼莲的 1．6倍，抑藻效果及可控
性，景观效果等均显示良好的潜力。此外，水龙含有
黄酮类、酚类以及甾醇等药用成分，具清热利湿，解
毒消肿之功效，对带状疱疹具有特效，是常用中药
材，有利于后续利用，有望成为理想的治理湖泊富营
养化植物物种。
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