植物生態(tài)浮床在水環(huán)境治理中的應(yīng)用初探

1、植物生態(tài)浮床在水環(huán)境治理中的應(yīng)用初探劉瑋1 劉承珊2 （1.上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)科所，上海閔行：201106；2.上海農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，上海松江：201600）摘 要：本試驗(yàn)通過生態(tài)浮床的方法，利用植物對(duì)青浦躍進(jìn)河道的水污染進(jìn)行了治理。試驗(yàn)結(jié)果表明生態(tài)浮床能降低河水中的有害化學(xué)成分，還可形成優(yōu)美的植物景觀，是利用生態(tài)學(xué)方法治理水污染的一條有效途徑。關(guān)鍵詞：生態(tài)浮床；水環(huán)境治理；植物景觀；生態(tài)學(xué)1試驗(yàn)及研究方法1.1 試驗(yàn)地概況圖1 試驗(yàn)河段試驗(yàn)水域?yàn)榍嗥周S進(jìn)河位于區(qū)政府西側(cè)的河段，水域類型為城區(qū)河道，兩旁為辦公樓和住宅區(qū)。河道常年平均水深約2m，試驗(yàn)河段長(zhǎng)度250m，寬20m，為石砌陡岸。河道水源

2、主要為雨水、生活廢污水以及其它徑流。工程區(qū)的南端為河道的盡頭，此處有一個(gè)流量較大的排污口，為本工程區(qū)的主要外源負(fù)荷來源。（圖1）試驗(yàn)水域面積5000m2，浮床面積1350m2，浮床覆蓋率為27。試驗(yàn)前測(cè)定的基礎(chǔ)水質(zhì)顯示，該河道主要水質(zhì)指標(biāo)均不同程度地超過了國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1（表1表1 工程實(shí)施前主要水質(zhì)指標(biāo)的超標(biāo)情況 水質(zhì)項(xiàng)目類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)*(mg/L)實(shí)施河段平均mg/L超標(biāo)倍數(shù)總氮(TN) 2.011.85.9總磷(TP)0.40.721.8化學(xué)需氧量(CODcr)401102.8五日生化需氧量（BOD5）1011.2劣類溶解氧(DO)21.5劣類* 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-

3、2002）1.2 試驗(yàn)內(nèi)容及材料 試驗(yàn)內(nèi)容及測(cè)定方法試驗(yàn)內(nèi)容包括水體和植物生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定。水體測(cè)定內(nèi)容包括：CODcr、BOD5、TN、TP、水溫、濁度、pH值、DO，均采用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)測(cè)定方法。測(cè)定時(shí)間為每月一次。水樣分別取自于離工程區(qū)南端的主要排污口約10m處（下稱南段）、工程區(qū)的中間（下稱中段）和位于工程區(qū)的北端（下稱北段）。植物生長(zhǎng)指標(biāo)包括：叢高、分蘗數(shù)、根長(zhǎng)、生物量（鮮重和干重）。1.2.2 植物材料試驗(yàn)植物選用生長(zhǎng)快速的旱傘草、高稈桔紅花美人蕉、高稈紅花美人蕉、水稻（寒優(yōu)湘晴）和蕹菜，種植與采收時(shí)間見表2。采用浮床無土的種植方法，直接栽植于浮床的種植穴，置于試驗(yàn)河道水面；株行距為25

4、×21.4（折合18.7穴/m2），每穴2-3株，種植穴直徑6，移栽時(shí)各植物的主要性狀見表3。表2 種植與采收時(shí)間植物品種種植時(shí)間采收時(shí)間旱傘草、高稈桔紅花美人蕉、高稈紅花美人蕉5月2123日11月2527日水稻（寒優(yōu)湘晴）5月20日播種，6月23日種植10月17日蕹菜6月21日9月19日表3 試驗(yàn)處理始期的植物性狀植物品種叢高（）苗數(shù)*（株/穴）根長(zhǎng)（）干物重（g/m2）旱傘草26.75.76.123.5高稈桔紅花美人蕉18.61.46.741.1高稈紅花美人蕉31.81.610.153.6水稻（寒優(yōu)湘晴）19.32.78.719.2蕹菜12.4101.5* 不包括種芽2 試驗(yàn)結(jié)果

5、與分析2.1浮床覆蓋率與植物生長(zhǎng)量的關(guān)系本試驗(yàn)的主要目的是明確生態(tài)浮床對(duì)供試水體的水環(huán)境治理效果及其適宜模式，因此植物能否正常生育并獲得較高的生物量是其關(guān)鍵所在。試驗(yàn)結(jié)果（表4）表明，供試植物旱傘草在本試驗(yàn)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，均正常完成了生育周期，總體生長(zhǎng)情況良好。從處理間的各性狀表現(xiàn)及其趨勢(shì)來看，根長(zhǎng)、每穴莖數(shù)、凈干物質(zhì)產(chǎn)量三項(xiàng)指標(biāo)以覆蓋率最低的20%處理最好，覆蓋率最高的60%處理最差；僅有g(shù)/m2，增幅分別達(dá)到了17.4%、26.3%和20.3%，并表現(xiàn)出了覆蓋率越高，其個(gè)體生長(zhǎng)量越小的趨勢(shì)。產(chǎn)生這一結(jié)果的主要原因，是由于在水體中營養(yǎng)鹽含量基本相同的情況下，低覆蓋率處理的單位面積植物所占有的營養(yǎng)

6、鹽總量明顯高于高覆蓋率，從而為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供了更好的營養(yǎng)條件。表4 不同浮床覆蓋率處理旱傘草的主要性狀及其干物質(zhì)產(chǎn)量比較（8月中旬）覆蓋率（%）叢高(cm)根長(zhǎng)(cm)莖數(shù)(株/穴)干物質(zhì)產(chǎn)量(g/m2)收獲基礎(chǔ)凈量*20140.382.3171.84539.1381.34157.840145.071.7147.04018.7381.33437.460142.168.0126.73695.3381.33314平均142.574.0148.54084.4381.33636.4* 凈收獲量為收獲期總干物質(zhì)量減去試驗(yàn)始期的基礎(chǔ)干物質(zhì)量2.2 植物生長(zhǎng)情況和干物質(zhì)產(chǎn)量從所有試驗(yàn)植物的生長(zhǎng)情況來看，

7、高稈紅花美人蕉耐污力較差，表現(xiàn)為分蘗少、長(zhǎng)勢(shì)弱并出現(xiàn)早衰現(xiàn)象，至10月中旬有一半左右的植株出現(xiàn)凋萎現(xiàn)象，部分植株死亡。其它植物均生長(zhǎng)正常，最終獲得了較高的生物產(chǎn)量，收獲的供試植物品種水上部?jī)舾晌镔|(zhì)總量達(dá)7309.8（表5）。供試品種的的實(shí)驗(yàn)效果從優(yōu)至劣依次為：旱傘草、高稈桔紅花美人蕉、蕹菜、水稻、高稈紅花美人蕉。表5 供試植物的有關(guān)性狀和干物質(zhì)產(chǎn)量 (11月中旬)植物名稱叢高(cm)根長(zhǎng)(cm)莖數(shù)(株/穴)干物質(zhì)產(chǎn)量(g/m2) *面積（m2）凈收獲量（）收獲基礎(chǔ)凈量旱傘草20339.6126.7685523.56831.55403689.0高稈桔紅美人蕉212.542.910.75134.

8、341.15093.24202139.1蕹菜31629.8427971.52795.5337.5943.5水稻105.241.817.82550.419.22531.2120303.7高稈紅花美人蕉86.232.01.8921.953.6868.3270234.4合計(jì)13507309.8* 表中干物質(zhì)產(chǎn)量未包括根系2.3 植物對(duì)N和P的吸收積累量測(cè)算結(jié)果（表6表6 植物體的N和P含量及其通過收獲植物體的去除量植物名稱N%P%干物質(zhì)產(chǎn)量(kg)去除量（）NP旱傘草1.840.553689.067.920.3高稈桔紅美人蕉1.380.412139.129.58.8高稈紅花美人蕉1.360.4234

9、.43.20.9水稻1.650.58303.75.01.8蕹菜2.150.73943.520.36.9合計(jì)7309.8125.938.62.4 生態(tài)浮床對(duì)水質(zhì)的改善效果及其規(guī)律圖1、圖2和圖3顯示主要水質(zhì)指標(biāo)定期監(jiān)測(cè)情況。工程開始實(shí)施時(shí)，整個(gè)工程河段內(nèi)的主要水質(zhì)指標(biāo)均不同程度地超過了國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）中的V類，而在工程實(shí)施后一個(gè)多月的時(shí)間內(nèi)，隨著植物的迅速生長(zhǎng)，水體的外觀性狀得到了較大改善，黑臭現(xiàn)象逐漸消失。同時(shí)在南段排污口水質(zhì)無明顯變化的情況下，中段和北段的主要水質(zhì)指標(biāo)均得到了較大改善，尤以位于工程區(qū)下游的北段最為明顯，其中的TP由0.72mg/L降至0.34m

10、g/L，已接近VI類水標(biāo)準(zhǔn)；COD由原來的超標(biāo)V類水標(biāo)準(zhǔn)2.5倍多降至接近V類水標(biāo)準(zhǔn)；TN含量也由最初的超標(biāo)V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)6倍降至僅超標(biāo)2.5倍左右。隨著水質(zhì)的不斷改善，中段和北段出現(xiàn)了大量的小魚。 圖2 不同河段間水體中TN含量的動(dòng)態(tài)變化比較3 結(jié)論本試驗(yàn)的供試品種均正常完成了生育周期，但從植物的生長(zhǎng)情況來看，其中的高稈紅花美人蕉因耐油污能力較差，長(zhǎng)勢(shì)較弱并出現(xiàn)部分死亡現(xiàn)象，其它植物尤其是旱傘草和蕹菜的長(zhǎng)勢(shì)均極圖3 不同河段間水體中TP含量的動(dòng)態(tài)變化比較圖4 不同河段間水體中COD含量的動(dòng)態(tài)變化比較為旺盛，在種植后約2個(gè)月就形成了較好的景觀和較大群體，并在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)維持了極強(qiáng)的生長(zhǎng)勢(shì)。從生態(tài)浮

11、床對(duì)水質(zhì)的改善效果來看，本工程不但在大部分工程期內(nèi)有效地解決了水體的黑臭問題，且對(duì)工程河段內(nèi)的水質(zhì)起到了很好的凈化作用，主要水質(zhì)指標(biāo)均得到了較大改善。試驗(yàn)結(jié)果表明，生態(tài)浮床對(duì)水質(zhì)改善極為有效，如在新的污染負(fù)荷不再增加的情況下，通過一季生態(tài)浮床的治理，水質(zhì)指標(biāo)可達(dá)到VI類甚至更好，為生態(tài)修復(fù)營造適宜的生境條件是完全可行的。參考文獻(xiàn)：,20022劉建斌,陳之歡,趙和文.園林生態(tài)學(xué)（第二版）M.北京:氣象出版社.20053王克勤,樊國盛.園林生態(tài)城市-城市可持續(xù)發(fā)展的理想模式J.浙江林學(xué)院學(xué)報(bào),2002,19(1)4蘇雪痕.植物造景M.北京:中國林業(yè)出版社,1994Preliminary Resea

12、rch on the Floating-bed and Their Application on Polluted Waterbody RemediationLiu Wei1，Liu Chengshan2(1.Shanghai Academy of Agricultural Sciences,Minhang,Shanghai,201106;2.Shanghai Vocational Technical College of Agriculture & Forestry,Songjiang,Shanghai,201600)Abstract: The control of eutrophic water in ponds were tested by culturing landscape plant-canna (Cana generalis Bailey)and other plants on soilless floating bedsThe re