中华圆田螺＋水培花卉协同净化水质的效果

邢浩春，李志亮，陈梅兰，焦云红，王 磊，付 伟，张 健，乔莉娟

（1.邯郸学院生命科学与工程学院，河北邯郸056005；2.邯郸市环境保护局，河北邯郸056003；3.邯郸市赵苑公园管理处，河北邯郸056002）

中华圆田螺＋水培花卉协同净化水质的效果

邢浩春1，李志亮1，陈梅兰2，焦云红1，王 磊1，付 伟1，张 健3，乔莉娟1

（1.邯郸学院生命科学与工程学院，河北邯郸056005；2.邯郸市环境保护局，河北邯郸056003；3.邯郸市赵苑公园管理处，河北邯郸056002）

为探明中华圆田螺与具有景观、药用价值的水培花卉白掌和降糖草协同净化水质的效果，为水产养殖水体及景观富营养化水体的净化修复提供科学依据，在室内模拟富营养化静态水体进行协同净化试验，测定其对总氮、总磷、叶绿素a和悬浊度的去除率，记录植物根长、株高、病虫害、动物体重等指标。结果表明：对总氮的去除率依次为降糖草＋田螺组合（49.53%）＞白掌＋田螺组合（41.32%）＞降糖草（39.21%）＞白掌（35.86%），且差异极显著（P＜0.01）；降糖草＋田螺组合对水体中总磷的去除率最高，为67.53%，极显著（P＜0.01）高于其他处理。降糖草、白掌在受污水体中长势良好，株高增长率达49.6%以上，生根快，无病虫害，适应性强。

中华圆田螺；水培花卉；白掌；降糖草；净化水质

20世纪60年代起，国内外学者相继采用水生植物进行污水治理，其净化水质效果良好，且经济效益高，能耗低，简单易行，有利于重建和恢复良好的水生生态系统［1］；研究方向主要集中于植物对氮（N）、磷（P）的吸收及净化效果的评价等方面，研究手段和技术已基本成熟［2-3］，且对净水植物的筛选也逐渐从水生植物、近水生植物扩大到陆生植物进行水培［4-5］，研究越来越广泛，但对于水培植物的筛选相对较少。对水体修复和治理的研究主要是河道［6-7］、湖泊［8-9］等，后来扩展到人工湖、公园景观水体［10-11］的修复，也有学者将生物净化原理运用到农业用水、养殖用水［12-13］中，具有较好的生态、经济和景观等效益。但是单一植物对水体修复存在一些不足，因此，目前众多学者将动物（底栖动物、鱼类）与植物或动植物微生物组合进行污水治理［14-20］，以达到修复富营养化水体的目的。为探明中华圆田螺（Cipangopaludinacahayensis）与具有景观、药用经济价值的水培花卉白掌（Spathiphyllumkochii）和降糖草（GynuradivaricataDC）组合协同净化水质的效果，在室内模拟富营养化静态水体进行协同净化试验，以期为水产养殖水体及景观富营养化水体的净化修复提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

中华圆田螺：从市场购买后放于水族箱中驯化养殖2周，挑选健康活泼、大小及体重相当的个体进行试验。白掌、降糖草：从市场购买，洗净根部的珍珠岩和蛭石等，在清水中水培驯化2周，挑选植株健康、根部均匀、叶面无明显伤痕的植株进行试验。富营养化水体：取自邯郸市支漳河小北堡段，水质总氮（TN）、总磷（TP）浓度分别为（10.28±0.28）mg/L和（0.78±0.08）mg/L。

1.2 试验设计

设6个处理，3个平行。处理1：空白对照；处理2：白掌＋田螺组合；处理3：单独水培白掌；处理4：降糖草＋田螺组合；处理5：单独水培降糖草；处理6：单独养殖田螺。在水族箱（70cm×40cm× 40cm）中注入试验用水，水位高30cm。采用平整的泡沫板固定植株漂浮在水面上，泡沫板均匀打孔，插入白掌和降糖草，使其根部约4/5浸入水体中。

每个水族箱内养殖田螺20只〔初始平均体重为（33.33±1.24）g〕，种植白掌〔初始平均株高为（35.64±2.13）cm〕或降糖草〔初始平均株高为（32.78±1.36）cm〕12株。试验在自然光照下进行，时间为32d。试验开始后0d、5d、11d、18d、25d和32d分别进行水样采集和测定，称量动物体重和植物株高。试验过程中不换水，蒸发和植物蒸腾所失水量用蒸馏水补充。

1.3 指标测定

总氮用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法（GB11893-89）测定，总磷用过硫酸钾消解-钼锑抗分光光度法（GB11894-89）测定，叶绿素a用丙酮提取分光光度法测定，悬浊度用分光光度法测定，测定重复3次取平均值。同时观测试验水体中动植物生长情况。

1.4 数据处理

根据水样指标初始浓度（C0），处理后水样指标浓度（C1）计算总氮、总磷、叶绿素a和悬浊度的去除率。

用Excel 2013统计软件进行数据处理和方差分析，用DPS软件进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 水体总氮、总磷、叶绿素a浓度及浊度

2.1.1 总氮 从图示可知，随处理时间延长，田螺单独作用水体时会引起总氮浓度增加，主要是由于田螺自身在代谢过程中会释放氨氮所致。白掌、降糖草、降糖草＋田螺组合及白掌＋田螺组合作用于水体时，随处理时间延长总氮浓度呈先上升后下降趋势。这可能是初期植物单独或动植物组合要适应水体，时间短吸收氮的量小，且动物代谢也会产生一定氮；随时间推移，对氮的吸收逐渐增多，总氮含量逐渐减少。其中，以降糖草＋田螺组合的总氮浓度降低最明显，对总氮去除率最高，为49.53%，且去除率显著高于其他处理（表1），观察也发现此处理的水体清洁。可能是因为降糖草根须大，相互缠绕，对水体的耐污性强，吸收氮的能力强，同时田螺也会滤食水体中藻类，减少藻类生物量，使水体呈清洁状态。

图示 不同处理水体总氮、总磷、叶绿素a和浊度的变化Fig. Variation of TN，TP，chlorophyll a and turbidity in water body under different treatments

表1 不同处理水体总氮、总磷、叶绿素a和悬浊度的去除率Table 1 Removal rate of TN，TP，chlorophyll a and turbidity in water body under different treatments

2.1.2 总磷 从图示可知，除田螺、CK处理外，其他处理水体的总磷浓度变化趋势相似，表现为先下降较快后下降较慢，最后趋于平稳。说明，白掌、降糖草、白掌＋田螺组合和降糖草＋田螺组合能适应受污的水体环境，对磷有很好的吸收能力。各处理对总磷的去除率均超过59%，其中以降糖草＋田螺组合最高，为67.53%（表1），具有较好的去除效果。

2.1.3 叶绿素a 一定程度上，叶绿素a浓度可以反映出水体中藻类现存量，是评价水质富营养化的重要指标。从图示可知，不同处理水体叶绿素a浓度的变化趋势不同，田螺、白掌＋田螺组合和降糖草＋田螺组合随处理时间延长叶绿素a浓度明显降低，其中，降糖草＋田螺组合的去除率达49.42%，说明水体中加入田螺对去除叶绿素a具有较好的效果。

2.1.4 浊度 白掌、降糖草、白掌＋田螺组合和降糖草＋田螺组合都能够快速改变水体的浊度，其中白掌＋田螺组合的净化效果比降糖草＋田螺组合更好（表1）。原因可能是降糖草生长更快，代谢快尤其是旧根脱落快，从而影响水体的悬浊度。

2.2 动植物的生物性状

从表2看出，在32d试验中，降糖草、降糖草＋田螺组合的植株高增长率较大，分别为57.1%和49.6%。降糖草在试验初期抽出新叶，土生老根褪去，长出白色细长水生根，且试验期间无病虫害发生，长势好，这与生态环境的变迁使病虫害失去了原有滋生环境，水体的生态隔离切断了病虫害的传播途径有关。表明，降糖草能很好适应受污水体。白掌、白掌＋田螺组合中植株高增长率分别为60.4%和59.8%。白掌在试验水体中不断有新根长出，土生老根褪去，说明白掌可在受污水体中生长很好。

在白掌＋田螺组合和降糖草＋田螺组合中，田螺的增重率较小，降糖草＋田螺组合中田螺的增重率大于白掌＋田螺组合，原因可能是降糖草代谢产生的残屑（如旧根）为田螺提供了较为稳定的食物来源。

3 结论与讨论

1）试验结果表明，白掌、降糖草、降糖草＋田螺组合、白掌＋田螺组合能适应受污水体环境，对水体中总氮、总磷和悬浊度均有一定的去除效果。对总氮的去除率依次为降糖草＋田螺组合（49.53%）＞白掌＋田螺组合（41.32%）＞降糖草（39.21%）＞白掌（35.86%），且有极显著差异（P＜0.01）；对水体中总磷的去除率均超过59%，其中降糖草＋田螺组合的去除率最高，为67.53%，极显著（P＜0.01）高于其他处理组；4个处理组均能快速改变水体的悬浊度，其中白掌＋田螺组合净化效果最好。田螺、降糖草＋田螺组合、白掌＋田螺组合水体的叶绿素a浓度随时间延长明显降低，其中降糖草＋田螺组合的去除率最高，达49.42%。

2）降糖草、白掌在受污水体中长势较好，株高增长率达49.6%以上，生根快，无病害，适应性强。田螺在受污水体中生长速度较慢，可能与所用田螺年龄有关，因试验采用的是成年田螺，其生长较慢。

3）降糖草、白掌作为药用植物和观赏花卉具有很好的经济及景观美化效果，但基于水培植物对光照的耐受性不同，白掌在室外应用有一定局限性。综合分析，降糖草＋田螺组合更适合对室外污染水体的修复，下一步将进行室外景观水体、水产养殖水体和河道等净化试验，以达到最高的生态、景观及社会效益。

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（责任编辑：冯 卫）

Effect ofCipangopaludinacahayensisand Hydroponics Flowers Collaboration on Purification of Water Quality

XING Haochun1，LI Zhiliang1，CHEN Meilan2，JIAO Yunhong1，WANG Lei1，FU Wei1，ZHANG Jian3，QIAO Lijuan1
（1.CollegeofLifeScienceandEngineering，HandanCollege，Handan，Hebei056005；2.HandanBureauforEnvironmentalProtection，Handan，Hebei056003；3.AdministrativeOfficeofZhaoyuanPark，Handan，Hebei056002，China）

The TN，TP and chlorophyll a content and turbidity removal rate of simulated eutrophication static water were determined in indoor condition and the plants’root length，height，diseases and insect pests and animal’s weight gain rate were recorded to discuss the effect ofC.cahayensisand hydroponics flowers（S.kochiiandG.divaricataDC）with landscape function and medicinal value on purification of water quality and to provide the scientific basis for purification and remediation of aquaculture water and landscape eutrophication water.Results：The TN removal rate ofG.divaricataDC＋C.cahayensiscombination，S.kochii＋C.cahayensiscombination，G.divaricataDC andS.kochiiis 49.53%，41.32%，39.21%and 35.86%respectively and the difference between different treatments is at very significant level.The TP removal rate ofG.divaricataDC＋C.cahayensiscombination is the highest（67.53%）among four treatments and is higher than other three treatments very significantly.The growth vigor ofS.kochiiandG.divaricataDC with fast rooting，non-plant diseases and insect pests and strong adaptability is better in the polluted water and the height growth rate is above 49.6%.

Cipangopaludinacahayensis；hydroponic flower；Spathiphyllumkochii；Gynura divaricataDC；water purification

S942.3

A

2016-07-18；2016-08-15修回

河北省高等学校科学技术研究项目“底栖动物和水培植物不同生物组合协同净化水质效果研究”（Z2014156）；河北省邯郸市科技计划项目“底栖动物和水培植物协同净化城市景观水体技术研究”（1523103064），“植物浮床水体修复技术应用研究——以东武仕水库为范例”（1323109083-2），“邯郸市景观水体生态修复技术研究——以邯郸赵苑公园为例”（1423109105）；邯郸学院校级项目“底栖动物和水培植物不同生物组合协同净化水质技术研究”（14208）

邢浩春（1980-），女，讲师，硕士，从事水生生物学资源植物的利用研究。E-mail：cantysea＠163.com

1001-3601（2016）09-0405-0148-04