凤眼莲在温山吓村池塘水体中的生长特性及氮磷富集能力

谭建萍，徐 斌，邹富桢，金生英，余江勇

(广东东篱环境股份有限公司，广东 广州 510335)

1 引言

农村池塘(简称村塘)是人造池塘的一种，通常位于农村居民生活区或附近，并广泛存在于我国的南方地区[1]。村塘景观是我国南方地区，尤其是华南地区的一种传统的聚落格局，几乎每个村落都有村塘3口以上。仅广州市，目前就有1100多个村庄，即广州至少还有3300多口村塘。村塘建在村前，形成前塘后村的总体布局方式。在20世纪60、70年代到80年代，塘中蓄水，农闲时，可以养鱼养鸭、种藕养莲；农忙时，可作农田、菜地浇灌；日常可以洗菜、洗衣、灭火，甚至作为饮用水饮用[2]。在维护局部生态环境系统的稳定性、调节小气候和改善人类经济文化活动等方面，扮演了十分重要的角色。

随着现代生产、生活方式的变化，村塘在人们生活中的作用不断被弱化，村塘慢慢变成生活污水、生活垃圾、工业污水、工业废水等的汇集处，甚至逐渐成为水体富营养化污染的关键源汇区。位于城乡过渡区的塘更是成为城市扩张用地的牺牲品和人类生产生活污染物排放累积的场所。并且，村塘水体流动性差，自净化能力较弱，又经过长期生活垃圾和枯枝落叶的腐烂累积和沉淀氧化，且长期无人进行清淤、翻塘、暴晒、换水等处理，使村塘底泥也成为了严重的污染源。

国内外研究人员对富营养化水体的净化和修复进行了许多研究[3]，其中就有利用不同水生植物对水体的净化和修复研究。凤眼莲(Eichhornia crassipes(Mart.) Solms)对氮磷等营养物质具有较强的去除能力[4]和对环境的广泛适应性[5]。研究证明，凤眼莲在多种水生植物中管理方便，去污效果良好，表现突出[6]。

本次试验是在温山吓村不同的池塘水体中构建围栏控制性种养凤眼莲，研究不同污染程度的村塘水体中凤眼莲的生长特性，氮磷富集能力及其在此种生长环境下，凤眼莲生长的影响因素，以期为高效利用凤眼莲治理农村池塘水体提供理论支撑和实践参考。

2 材料与方法

2.1 试验村塘概况

温山吓村位于广州市增城区小楼镇庆东村，目前没有具规模的乡镇企业和工业生产活动，也没有大规模的家禽、家畜养殖场，村庄内的水系相对封闭，无工业水污染。村内目前有3口村塘，村塘无明显进水口，主要靠自然降水和降雨后东北方向山林处的地表径流以及少量的地下泉水补充。村塘水污染主要以生活污染、径流污染和经过多年累积的底泥污染为主。雨季，受雨水的影响，村塘水污染程度会大大减轻，但在少雨季节，水质恶化的程度会更加严重。

如图1所示，在温山吓村选择3个试验点，其中1、2号村塘位于村口位置，3号村塘位于村子中部位置，3个村塘的位置分别为23°21′24.43″N、113°49′74″E，23°21′24.71″N、113°49′47.58″E，23°21′,31.44″N、113°49′54.39″E。村塘1长期放养草鱼、罗非鱼等，开挖时间较早，村塘2放养少量花鲢，开挖于2010年，村塘3放养有草鱼、鲤鱼等，开挖于2014～2015年，常放养鸭子，3口村塘的水质特征见表1。村塘1、村塘2、村塘3由道路和耕地分隔开，水体之间基本无交换。

图1 温山吓村凤眼莲控制性种养试验水体分布示意图

2.2 试验材料

凤眼莲植株购买自广州市花地花鸟鱼虫批发市场。

表1 试验初期凤眼莲种养水体水质理化特征 mg/L

2.3 试验方法

采用种养围栏设施控制性种养凤眼莲，种养围栏由5个1 m×4 m的围网组成，每个围网为一个区组，每个区组内放养12 kg凤眼莲，即初始放养量为3 kg/m2。试验于2018年6月19日至8月13日进行。在各试验点凤眼莲种养区和对照区，对照区距离围栏超过5 m。

放养凤眼莲前，随机测定了凤眼莲的生长特性，包括株高、根长和湿重。每2周测定一次凤眼莲的生长特性，每次选择3个区组进行监测。以株高、根长、分蘖数、生物量积累为指标，计算生物量的生长速率。于各试验点分别采集3份凤眼莲植株样，杀青烘干后称量干质量，粉碎制样后测定干物质及氮、磷含量。不同试验水体分别采集水样，各采集3个平行样，用于检测水体TN、TP、氨氮、DO和COD。

放养凤眼莲前，采集初始水样。试验期间对村塘水体进行了5次水样采集。由于此次试验在实际村塘水体开展，凤眼莲种养区与对照区域并未进行分隔，水体可自然流动。因此，表3中列出了各试验点水体5次采样得到的pH值、DO值、TN值、TP值和Chl-a值的均值，并为后续水体相关指标分析提供背景值。

凤眼莲对氮磷的富集能力用凤眼莲对氮/磷的吸收总量来表示，计算方法为：凤眼莲对氮/磷的吸收总量=累积生物量×凤眼莲植株干物质质量分数×凤眼莲植株TN/TP 质量分数。

3 结果与分析

3.1 不同村塘水体水质状况

《地表水环境质量标准》(GB3838)给出了地表水环境质量标准，见表2。由表1可知，3个村塘的水体pH值分别为6.28、6.51、6.33，3口村塘水体的溶解氧含量均高于Ⅴ类水标准限值，村塘1、村塘2水体的TN含量均高于Ⅴ类水标准限值；水体呈酸性。村塘1和村塘3的DO含量较高，大于Ⅳ类标准限值。

表2 《地表水环境质量标准》水质标准标准 mg/L

3.2 不同村塘水体凤眼莲生长状况

由表3、表4和图2可知，村塘1水体中氮磷含量较高，村塘3水体的氮磷含量较低。第3次采样(7月19日)时3口村塘水体中的凤眼莲的生长速率均达到了最大值，分别为628.16 g/(m2·d)、470.65 g/(m2·d)、278.41 g/(m2·d)，第4次采样时，由于围栏面积有限，凤眼莲生长迅速，导致单位面积内群体密度过大，凤眼莲出现现蕾、开花现象，且老叶变黄并慢慢腐烂。

村塘1试验前期生长速率较高，累积生物量达到16.040 kg/m2；村塘3试验前期生长速率较低，累积生物量为10.440 kg/m2。

表3 不同村塘水体凤眼莲种养区和对照区水质状况

注：表中数据为各试验点5次采样的均值。

在第3次和第4次采样期间，村塘1水体内蓝藻急剧爆发，试验期间水体Chl-a密度为7453.81μg/L。与高密度的蓝藻相比，试验区组内的凤眼莲生物量较小，难以形成优势种群与蓝藻进行生物竞争。

试验后期，由于凤眼莲植株衰老腐烂，第4次采样时，3口村塘水体种养的凤眼莲均出现生长速率负值，尤以村塘1表现得最为明显。

第5次采样时，村塘1、村塘2、村塘3水体中的凤眼莲株高分别为19.33 cm、20.33 cm、18.67 cm，分蘖速率为0.36 m2/d、-0.7 m2/d、-0.03 m2/d。村塘2 、村塘3中水质较好，凤眼莲的分蘖速率相对较慢，加之后期植株老化腐烂，分蘖数相对试验初期反而有所减少。

图2 不同村塘水体凤眼莲生长速率

通过对比可知，凤眼莲在3口村塘水体中的生长特性明显不同，村塘1水质污染严重，试验前期凤眼莲生长迅速，株高，分蘖速率和生长速率明显高于其他2口村塘，但由于蓝藻的爆发，后期株高、根长和生长速率都相对较慢。从累积生物量来看，村塘2最大，有7.101 kg/m2，村塘3次之，为6.207 kg/m2，村塘1为4.668 kg/m2。

3.3 不同村塘水体中凤眼莲的氮磷富集能力

凤眼莲植株在不同村塘水体中的氮磷含量变化结果，见表5。由表4可知，村塘1水体中的凤眼莲植株茎干粗壮，叶片肥大，根冠比(鲜重)为0.43，即茎叶部分质量约占整个植株的69.93 %，而茎、叶是凤眼莲植株对氮、磷吸收的主要积累部位。因此，村塘1中凤眼莲对水体的富集能力较强，凤眼莲植株中TN、TP含量最高。村塘2水体的pH值略高于村塘1，TN、TP浓度低于村塘1，凤眼莲植株中的TN、TP含量也低于村塘1。

表4 不同村塘水体凤眼莲生长特性

注：各试验点累积生物量为凤眼莲平均生长速率与理论生长天数(60d)的乘积

表5 不同村塘水体凤眼莲植株氮磷富集能力

村塘1 水体(对照区)TN、TP 在3口村塘中的含量相对较高，分别为2.222 mg/L、0.486 mg/L，凤眼莲植株氮磷含量也相对较高，但由于高密度的蓝藻爆发，试验后期凤眼莲的生长受到了严重的影响，凤眼莲的累积生物量远低于村塘2和村塘3中的凤眼莲。村塘2、村塘3的水质较好，尤其是村塘3，开挖年限较短，受生活污水影响较小，凤眼莲植株TN、TP含量明显低于另外2口村塘，分别为2.0 g/kg和0.8 g/kg，植株茎干和叶片瘦长，分蘖较少、根系发达、根冠(鲜重)比0.76，即茎叶部分占整个植株的56.8%，根系部分约占43.2%，说明氮磷浓度较低时会使凤眼莲根系生长增加，以增大根系对水体中氮磷等营养物质的吸收能力。

通过对比可知，水体中氮、磷含量越高，凤眼莲的生长速率越快，凤眼莲富集氮磷的能力越强。村塘1、村塘2水体中的凤眼莲对氮的富集能力相当，村塘1和村塘3水体中的凤眼莲对磷的富集能力相差不大(表5)。

4 讨论

试验中，水体氮磷浓度会直接影响凤眼莲的生长。村塘1为Ⅴ类水，水体氮磷浓度较高，水中凤眼莲试验前期生长快，但后期受蓝藻爆发的影响，且试验区组内的凤眼莲占村塘1的面积较小，生物竞争优势较小，生长受到较大影响，株高、分蘖数和累积生物量都低于村塘2、村塘3。这与其他的研究结果表现一致，在缺乏氮磷的条件下，凤眼莲生长会受到明显抑制，且水体氮含量是限制凤眼莲生长的最主要因素，磷的影响相对较弱。

村塘1、村塘2面积较小，面积约为100～150 m2，水深平均为3～5 m、1～1.5 m；村塘3面积相对较大，约为400～500 m2，水深约3 m。多数情况下，村塘1、村塘2、村塘3风平浪静，凤眼莲生长良好，鱼群也会在凤眼莲下自然游弋。台风天气时，村塘受暴风骤雨影响的同时，围栏内凤眼莲的生长状况也会受到较大影响。由于水面的剧烈波动，部分凤眼莲会被掀翻，发生植株和根系的损伤，导致植株后期生长瘦弱。其中，尤以面积最大、受林木遮挡较少的村塘3水体中的凤眼莲受影响最大。

凤眼莲适宜生长的水体pH值为6.0～9.0，此次试验水体的pH值接近中性，因此试验水体酸碱度对凤眼莲的生长影响较小。本次试验中，村塘2的生物累积量最大，对氮磷的富集效果最好。因此，在利用凤眼莲净化村塘污水时，应选择受风浪影响较小、水面波动小、水质污染相对严重的位置进行种养。而且由于凤眼莲生长迅速，在围栏内生长到一定程度后会开花、衰老、腐烂，可以定期对凤眼莲进行打捞。打捞后的凤眼莲可由家禽啄食，可以替代部分饲料，也可以避免二次污染的产生。

GrowthCharacteristicsandNitrogenandPhosphorusEnrichmentCapacityofEichhorniacrassipes(Mart.)SolmsinRuralPondWaterinWenshanxiaVillage

Tan Jianping, Xu Bin, Zou Fuzhen, Jin Shengying, Yu Jiangyong

(DongleeEnvironmentalCo.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong, 510335,China)

Abstract: Eichhorniacrassipes(Mart.) Solms has strong water purification ability. In this experiment, three ponds in Wenshan scare village of Zengcheng District, Guangzhou City were selected as test sites, and the foliar facility was used to control the cultivation of Eichhorniacrassipes (Eichhorniacrassipes (Mart. Solms), research and analysis of the growth characteristics and nitrogen and phosphorus enrichment ability of Eichhorniacrassipes in different rural ponds in Wenshan scare village.The results showed that the concentration of N and P was higher in the water of the village pond 1, followed by the village pond 2.And the concentration of N and P was less in the water of the village pond 3.The largest biomass in the whole experiment was village pond 2, which was 71.01 t/hm2.The most nitrogen and phosphorus absorbed in the water was village pond 2, which was 0.227 t/hm2and 0.077 t/hm2.

Keywords: Eichhorniacrassipes(Mart.) Solms; rural ponds;nitrogen;phosphorus