浅谈水生蔬菜的非食用性功能

2015-06-24周火强弭宝彬

长江蔬菜·学术版 2015年6期

周火强　弭宝彬

摘要：水生蔬菜是我国的传统优势产业，不仅具有高价值的食用及加工特性，在园林景观、水体富营养化和重金属污染的防治方面也具有重要作用。综述了水生蔬菜的相关作用，总体而言，水生蔬菜的产业发展除需要一定的市场调节外，更离不开政策的大力扶持。

关键词：水生蔬菜；景观作用；水体富营养化；生态效应；重金属污染

中图分类号：S645.1 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2015）12-0001-05

中国现有水生蔬菜地方品种已超过300个，常见水生蔬菜主要包括莲藕、茭白、慈姑、荸荠、菱角、芡实、豆瓣菜、莼菜、水芹、蒲菜、水芋、水蕹菜等，在植物学上分属于10科12属[1]。除豆瓣菜是起源于欧洲地中海沿岸，在我国栽培100多a外，其余都属于我国原产，栽培历史在1 000 a以上。中国是世界上水生蔬菜种植面积和产量最大的国家，种植面积和产量占全世界的比重都超过 80%，在国际上处于领先地位。与其他大田蔬菜相比，水生蔬菜种植具有明显的优势，水生蔬菜产量可达到普通温室蔬菜的 5 倍、大田蔬菜的20 倍[2]，高产优势明显；水生蔬菜的化学污染相比其他蔬菜及农作物低或甚至没有，易生产绿色食品和有机食品；国内水生蔬菜价格只有国际市场的10%左右，国际销售市场前景看好，有利于出口创汇[3]。

我国目前已构建长江流域、珠江流域和黄河流域3个现代化的水生蔬菜产业带，其中长江、珠江流域是我国水生蔬菜种植和加工的优势区域[4]，包括长江、钱塘江、珠江、闽江、澜沧江和红水河等江河流域，以洞庭湖、鄱阳湖、巢湖、太湖、洪泽湖、高邮湖等湖泊周边地区分布最为集中[5]。水生蔬菜除满足我国的食用、加工及出口创汇需求外，还有着重要的生态效益及人文景观效益。本文就水生蔬菜的景观、水体富营养化处理、重金属吸收等生态效应进行论述。

1 水生蔬菜的人文景观效应

在园林中，按水生植物的生活习性、生态环境，将其分为浮叶植物（浮叶花卉）、挺水植物（挺水花卉）、沉水植物（观赏水草）、海生植物（红树林）以及沿岸耐湿的乔灌木等滨水植物[6]。除满足鲜食及生产加工外，有的水生蔬菜还因外形奇特、花色艳丽等而具有很强的观赏效果，在园林水体造景中应用较多，相较于传统的水生花卉，给人耳目一新的感觉，取得较好造景效果。目前，在园林水体造景中应用比较多的水生蔬菜有莲藕、慈姑、莼菜、芡实和荸荠等[7，8]。表1 为常见水生蔬菜的别名、生态习性及主要分布。

水生蔬菜文化底蕴深厚。例如，莲属植物有莲（Nelumbo nucifera Gaertn）和美洲黄莲（Nelumbo lutea Pers）2个种，包括藕莲、子莲和花莲，其文字可考的历史超过了 3 000 a，它在我国传统诗词、歌赋、散文、小说、绘画、雕刻、建筑等众多文化领域有广泛体现，也是现代文化艺术作品的重要描述对象[9]，我国莲资源丰富，比如倪学明等[10]在《中国莲》一书中对125 个莲品种进行了分类和较详细的描述。莲还与佛教有着千丝万缕的联系，很多佛像造型与莲关系密切，比如观音的莲花座等；而且在埃及、意大利、印度及泰国等国家，莲都具有很重要的地位，古埃及人把热带睡莲作为太阳的象征来崇拜。莲还与国民的生活息息相关，在我国享有盛名的苏州园林，有很多以莲为主题，如杭州西湖十景之一的“曲院风荷”，立意突出荷叶的碧、荷花的红、熏风的香、环境的凉，具有“碧、红、香、凉”的意境美。荷花花型复杂，有单瓣、复瓣、重瓣、重台、千瓣等，有大花型、小花型，花色有红、白、粉、黄等[11]。

水芹有很多近亲物种，比如山芹（Angeli sieboldi），是一种常见杂草，春季开花，颜色鲜黄，在田间很醒目；苦水芹（Cardamine pratensis）适合生长于潮湿草地及酸沼园，植株低矮，叶片羽状分裂，花小型，白到玫瑰红色；菥蓂（菥蓂属）包括一些适合于岩石园生长的种类，其中遏蓝菜（Thlaspi arvense）因果荚大且圆，具有较高观赏价值而栽植；此外，南芥（南芥属）为庭园观赏植物，它的花虽小但量多，有白、黄、粉红或紫色。这些水生蔬菜都具有较强的观赏价值，园林景观设计中可以充分考虑利用。

慈姑叶形奇特，叶片着生基部，出水成剑形，叶片箭头状，全缘，叶柄较长，中空；沉水叶多呈线状，花茎直立，多单生，上部着生轮生状圆锥花序，适应能力较强，可作水边、岸边的绿化材料，也可作为盆栽观赏。

莼菜为丛生状水中茎，再生分枝。叶深绿色、椭圆形、互生，长6～10 cm，每节1～2片，浮生在水面或潜在水中，嫩茎和叶背有胶状透明物质。夏季抽生花茎，开暗红色小花，观赏性较强。

2 水生蔬菜对富营养化水体的净化作用

近年来，化肥的大量使用和生活污水的无节制排放，使得水体富营养化趋势加重，我国沿海多次发生赤潮现象，内湖及河流发生严重的水华现象，造成水体中鱼虾的大量死亡，经济损失严重。为治理水体的富营养化，我国曾引进凤眼莲等繁殖速度快、吸收量大的物种，但因这些外来物种的无节制扩繁，曾一度引起其对我国生态系统的严重入侵，对我国本土的生物多样性造成了严重威胁。水体富营养物质主要是P，其次是N，还有C、微量元素或维生素等，因此，控制水体富营养化最主要的就是控制水体中N和P的量[12]，我国被污染的水体中有95%以上是因 N、P 超标而导致的富营养化，一般研究表明，P是水体富营养化的限制因子[13]。研究发现，水体中P的去除率与植物生长速率及植物体内的P浓度密切相关，植物体中P的浓度越高，植物去除水体中P的能力越强[14]。

据2010年《中国水资源公报》数据显示，我国地表水污染严重，在26个重点监控湖泊中，营养状态为重度富营养的有1个、中度富营养的有2个、轻度富营养的有11个、其余均为中营养[15]。目前常用的判断水体富营养化的指标为：N浓度大于 0.2 mg/L，

P浓度大于 0.01 mg/L，生化需氧量（BOD5）含量大于 10 mg/L，pH 值为 7～9，淡水中细菌总数超过

104个/mL，以及叶绿素 a 浓度大于10 μg/L[16]。

利用植物对水体中的N、P、悬浮物、有机物及重金属等的吸附、沉淀、吸收、富集浓缩等作用，使N、P从水体中脱离的方法，称为植物修复技术[17]。植物对富营养水体的净化作用主要集中在以下几个方面：吸附作用；降解作用；过滤、沉淀作用；对藻类的抑制作用；减少扰动，保持生态稳定等作用。为了保持其较高的净化效率，植物生物量必须定期进行移除，否则被植物吸收、同化的营养盐会通过降解重新返回水体。利用水生植物治理或修复富营养化水体，具有投资少、能耗小、对环境扰动小、植物资源可以作为食品和饲料回收再利用等优点。相较而言，水培蔬菜和水培花卉能处理污水，起到净化效果，因此，逐渐被应用在各种污水处理中。水生蔬菜中的菱角、水芹、水蕹菜和豆瓣菜等对N、P 具有很好的吸收能力[18]。

通过选择适合不同季节生长的水生蔬菜，不仅可以在一定程度上弥补湿地等利用植物处理时冬季净化效果明显下降的缺点，而且还可以生产出具有很高经济价值的水生蔬菜，并通过生物堆肥发酵技术处理将高有机物含量的积泥转化成高效有机肥，以达到资源的可循环利用[18]。

水蕹菜是较为常见的一种处理水质的水生植物，朱斌等[19]的研究表明，水蕹菜在95篇的研究论文中出现的频率是第6位，是水生蔬菜中研究最多的净化水质的物种，水生蔬菜中的茭白、菱角、水芹和藕也都有较高的出现频率。水蕹菜因对生长环境要求简单、耐受能力强，常用来处理富营养水体及受重金属污染的水体。有研究表明，采用水培水蕹菜处理富营养化河水，对TP（总磷）、TN（总氮）的去除率分别为73.1%和 64.5%，采用无土栽培的水蕹菜处理生活污水，同样对TP、TN具有很好的去除效果。由文辉等[20]在富营养化水体中，轮作水蕹菜和水芹，对水体中 TN、TP 的去除量分别达到了每年204.80、24.62 g/m2，并可收获蔬菜 50 kg/m2，环境效益和经济效益十分显著。

沈治蕊等[21]在仅占全湖面积5.15%的小范围内种植水芹、水蕹菜、黄花菜、睡莲等水生植物，种植1个月后发现，湖中TN、TP含量都降低了50%左右，藻类密度降低了63.2%，水体透明度提高了1倍，处理效果非常明显，且增添了湖面的景观效应。

胡绵好等[22]采用生态浮床栽培水芹和豆瓣菜2种水生蔬菜，研究二者对富营养化水体的净化效果及处理后的品质。结果表明，2种水生蔬菜都对富营养化水体有较强净化能力。处理20 d时，水芹对富营养化水体中的TN、NH4+-N、TP、CODMn（用高锰酸钾作化学氧化剂测定的化学需氧量）、叶绿素a的去除率分别达到76.86%、69.39%、90.45%、95.03%和89.81%，豆瓣菜对这些指标的去除率与水芹十分接近，表明水芹和豆瓣菜均能显著改善富营养化水体的水质[22]。

3 水生蔬菜对水体重金属的处理作用

重金属在水生植物体中通过根系向上运输和富集，会影响植株的光合作用、呼吸代谢、渗透调节以及活性氧的平衡。重金属是化学元素周期表中密度大于4.5 g/cm3的金属元素的统称，与环境污染相关的重金属元素主要是指 Hg、Cd、Pd、Cr以及类金属 As等生物毒性显著的元素[17]。水生植物对重金属的吸收和富集有 3种模式：吸附在根的外围、转运进根系中、通过根系继续向上部运输。

水生植物不同部位对重金属的累积能力不同，根部的重金属含量一般都比茎、叶部位高。研究表明，菱根部Cu、Zn和Cr含量分别为叶部的2.2倍、2.3倍和2.8倍。挺水植物香蒲根内部不同生理组织（主要指薄壁组织、韧皮部和木质部）对Cd、Cu、Pb和Zn的吸收能力不同，其中薄壁组织对上述重金属累积量最大[23，24]。由文辉等[21]在Cu、Cd、Pb和 Zn 重金属污染水域轮种水蕹菜、水芹，发现重金属主要集中于植株根部，且超出安全食用的最高标准，而茎、叶中含量相对较低，符合安全食用标准。

何舞等[25]通过试验研究在不同 pH 值条件下，土壤中Pb、Cd、Hg 3种重金属在蕹菜中的累积特征。研究表明，在适宜pH值水平下，中低浓度的Pb、Cd、Hg混合污染有利于水蕹菜的生长；随着pH值升高，水蕹菜的生物量变小，根茎短且易受病虫为害。研究结果表明，水蕹菜是耐Cd植物，水蕹菜中的Cd含量易受到土壤中重金属含量和土壤 pH 值的影响。

4 水生蔬菜的生态效应

鱼菜共生养殖、鱼鳖养殖等生产模式中利用漂浮装置，在养殖水面上种植水生蔬菜，吸收利用养殖所投但未被消化吸收的养料，净化水体环境，减少水华现象的发生，提高水体透明度，增加单位体积的水体容鱼量，同时收获的水生蔬菜也可增加经济收入。苗欣等[26]在工厂化养鳖—水培蔬菜综合生产系统中成功利用水培蔬菜从养鳖废水中吸收利用营养物，起到了净化养鳖废水的作用。

有研究表明，水生蔬菜种植面积占水体环境的30%左右时，既可净化环境，又不会减少水体的利用空间。目前推广的难点可能在于漂浮装置的选择上，普通的竹木结构稳定性不够、浮力有限，而高性能的漂浮管道价格较高、前期投入大、回收成本慢，限制了其推广使用。因此，研发可重复使用的浮力大、造价低、轻盈的环境友好型新型漂浮装置是水生蔬菜推广应用的重要支撑。

水生蔬菜作为我国的特菜，所创造的价值与生产规模极不相符，怎样将水生蔬菜产业真正发展成具有国际竞争力的王牌产业，值得我们深入思考。我国的水生蔬菜主要还是以鲜食或初级加工为主，以健康为理念的产品及深加工少之又少，产品附加值低，虽在国内有一定的消费市场，但效益不高，而在国际上知名度有限，难以将水生蔬菜产业做大做强。基于此种现状，国家应从宏观层面出台对水生蔬菜生产、销售、加工等有利的相关政策，鼓励科研院所对现有水生蔬菜种质资源进行收集、改良，促进品种更新换代。开展品种选育工作时，在注重产量及抗逆性的同时，更应注重品质性状的选育，尤其是针对现今社会“富贵病”发病人群多的现状，选育低脂、高纤维等品种；对规模化、产业化的水生蔬菜生产基地，解决其生产过程的安全质量、销售及存储问题，对有实力的一批加工企业，鼓励其走出国门；针对不同消费人群、不同消费习惯、不同消费能力进行特定产品的深加工；根据不同消费区域的生活、文化习惯，投其所好，创造适应当地特色的产品。

参考文献

[1] 曹碚生，江解增.我国水生蔬菜生产科研现状及发展对策[J].中国蔬菜，2002（5）：1-3.

[2] 阮文丽，刘乐承.发展水生蔬菜在湖北省新农村建设中的作用[J].长江蔬菜，2012（16）：147-149.

[3] 何建军，陈学玲，关健，等.发展水生蔬菜改善生态环境增加农民收入[J].农产品加工，2010（11）：71-73.

[4] 周火强，王日勇，谭放军，等.湖南水生蔬菜产业发展优势、制约因素及对策[J].辣椒杂志，2014（1）：33-36.

[5] 柳骅，夏宜平.水生植物造景[J].中国园林，2003（3）：59-66.

[6] 郑慧俊.浅谈水生蔬菜的景观应用[J].长江蔬菜，2009（16）：98-99.

[7] 柯卫东，黄新芳，刘义满，等.水生蔬菜种质资源收集、保存、鉴定与利用[M]//柯卫东.水生蔬菜研究.武汉：湖北科学技术出版社，2009.

[8] 何建军，陈学玲，关健，等.水生蔬菜与休闲农业[J].农产品加工，2013（3）：50-51.

[9] 倪学明，赵家荣，王秋圃，等.中国莲[M].北京：科学出版社，1987.

[10] 柯卫东，黄新芳，李双梅，等.水生蔬菜种质资源研究概况[J].长江蔬菜（增刊），2001：15-21.

[11] 赵凤亮.高效净化富营养化水体能源植物的筛选及其生理生态基础[D].杭州：浙江大学，2012.