植物生态浮床在水环境治理中的应用初探

1、植物生态浮床在水环境治理中的应用初探刘玮1 刘承珊2 （1.上海农业科学院环科所，上海闵行：201106；2.上海农林职业技术学院，上海松江：201600）摘 要：本试验通过生态浮床的方法，利用植物对青浦跃进河道的水污染进行了治理。试验结果表明生态浮床能降低河水中的有害化学成分，还可形成优美的植物景观，是利用生态学方法治理水污染的一条有效途径。关键词：生态浮床；水环境治理；植物景观；生态学1试验及研究方法1.1 试验地概况图1 试验河段试验水域为青浦跃进河位于区政府西侧的河段，水域类型为城区河道，两旁为办公楼和住宅区。河道常年平均水深约2m，试验河段长度250m，宽20m，为石砌陡岸。河道水源

2、主要为雨水、生活废污水以及其它径流。工程区的南端为河道的尽头，此处有一个流量较大的排污口，为本工程区的主要外源负荷来源。（图1）试验水域面积5000m2，浮床面积1350m2，浮床覆盖率为27。试验前测定的基础水质显示，该河道主要水质指标均不同程度地超过了国家地表水环境质量标准1（表1），其中的TN、TP和CODcr分别超标达5.9倍、1.7倍和2.7倍。表1 工程实施前主要水质指标的超标情况 水质项目类水质标准*(mg/L)实施河段平均mg/L超标倍数总氮(TN) 2.011.85.9总磷(TP)0.40.721.8化学需氧量(CODcr)401102.8五日生化需氧量（BOD5）1011.

3、2劣类溶解氧(DO)21.5劣类* 地表水环境质量标准（GB 3838-2002）1.2 试验内容及材料1.2.1 试验内容及测定方法试验内容包括水体和植物生长指标的测定。水体测定内容包括：CODcr、BOD5、TN、TP、水温、浊度、pH值、DO，均采用实验室常规测定方法。测定时间为每月一次。水样分别取自于离工程区南端的主要排污口约10m处（下称南段）、工程区的中间（下称中段）和位于工程区的北端（下称北段）。植物生长指标包括：丛高、分蘖数、根长、生物量（鲜重和干重）。1.2.2 植物材料试验植物选用生长快速的旱伞草、高秆桔红花美人蕉、高秆红花美人蕉、水稻（寒优湘晴）和蕹菜，种植与采收时间见表

4、2。采用浮床无土的种植方法，直接栽植于浮床的种植穴，置于试验河道水面；株行距为25×21.4（折合18.7穴/m2），每穴2-3株，种植穴直径6，移栽时各植物的主要性状见表3。表2 种植与采收时间植物品种种植时间采收时间旱伞草、高秆桔红花美人蕉、高秆红花美人蕉5月2123日11月2527日水稻（寒优湘晴）5月20日播种，6月23日种植10月17日蕹菜6月21日9月19日表3 试验处理始期的植物性状植物品种丛高（）苗数*（株/穴）根长（）干物重（g/m2）旱伞草26.75.76.123.5高秆桔红花美人蕉18.61.46.741.1高秆红花美人蕉31.81.610.153.6水稻（寒优

5、湘晴）19.32.78.719.2蕹菜12.4101.5* 不包括种芽2 试验结果与分析2.1浮床覆盖率与植物生长量的关系本试验的主要目的是明确生态浮床对供试水体的水环境治理效果及其适宜模式，因此植物能否正常生育并获得较高的生物量是其关键所在。试验结果（表4）表明，供试植物旱伞草在本试验设计范围内，均正常完成了生育周期，总体生长情况良好。从处理间的各性状表现及其趋势来看，根长、每穴茎数、净干物质产量三项指标以覆盖率最低的20%处理最好，覆盖率最高的60%处理最差；仅有丛高指标以覆盖率40%处理最高，20%处理最低，覆盖率60%处理居中，但相互间的差异相对较小，最大差异仅为3.2%。而各处理之间

6、的根长、每穴茎数和净干物质产量差异较大，最好的20%处理较相对最差的60%处理分别增加了14.3、45.1株和843.8g/m2，增幅分别达到了17.4%、26.3%和20.3%，并表现出了覆盖率越高，其个体生长量越小的趋势。产生这一结果的主要原因，是由于在水体中营养盐含量基本相同的情况下，低覆盖率处理的单位面积植物所占有的营养盐总量明显高于高覆盖率，从而为植物的生长发育提供了更好的营养条件。表4 不同浮床覆盖率处理旱伞草的主要性状及其干物质产量比较（8月中旬）覆盖率（%）丛高(cm)根长(cm)茎数(株/穴)干物质产量(g/m2)收获基础净量*20140.382.3171.84539.138

7、1.34157.840145.071.7147.04018.7381.33437.460142.168.0126.73695.3381.33314平均142.574.0148.54084.4381.33636.4* 净收获量为收获期总干物质量减去试验始期的基础干物质量2.2 植物生长情况和干物质产量从所有试验植物的生长情况来看，高秆红花美人蕉耐污力较差，表现为分蘖少、长势弱并出现早衰现象，至10月中旬有一半左右的植株出现凋萎现象，部分植株死亡。其它植物均生长正常，最终获得了较高的生物产量，收获的供试植物品种水上部净干物质总量达7309.8（表5）。供试品种的的实验效果从优至劣依次为：旱伞草、高

8、秆桔红花美人蕉、蕹菜、水稻、高秆红花美人蕉。表5 供试植物的有关性状和干物质产量 (11月中旬)植物名称丛高(cm)根长(cm)茎数(株/穴)干物质产量(g/m2) *面积（m2）净收获量（）收获基础净量旱伞草20339.6126.7685523.56831.55403689.0高秆桔红美人蕉212.542.910.75134.341.15093.24202139.1蕹菜31629.8427971.52795.5337.5943.5水稻105.241.817.82550.419.22531.2120303.7高秆红花美人蕉86.232.01.8921.953.6868.3270234.4合计1

9、3507309.8* 表中干物质产量未包括根系2.3 植物对N和P的吸收积累量测算结果（表6）表明，本试验通过收获植物体带出水体的N和P分别达到了125.9和38.6，相当于每平方米生态浮床带出水体的N和P量分别达到了93.9g和28.8g，其中最高的旱伞草则分别达到了125.7g和37.6g。由此可见，生态浮床植物对N和P的去除量不但可观，且其绝对量能随着水体中N和P的基础值及其补充量的不同而变化。表6 植物体的N和P含量及其通过收获植物体的去除量植物名称N%P%干物质产量(kg)去除量（）NP旱伞草1.840.553689.067.920.3高秆桔红美人蕉1.380.412139.129.

10、58.8高秆红花美人蕉1.360.4234.43.20.9水稻1.650.58303.75.01.8蕹菜2.150.73943.520.36.9合计7309.8125.938.62.4 生态浮床对水质的改善效果及其规律图1、图2和图3显示主要水质指标定期监测情况。工程开始实施时，整个工程河段内的主要水质指标均不同程度地超过了国家地表水环境质量标准（GB3838-2002）中的V类，而在工程实施后一个多月的时间内，随着植物的迅速生长，水体的外观性状得到了较大改善，黑臭现象逐渐消失。同时在南段排污口水质无明显变化的情况下，中段和北段的主要水质指标均得到了较大改善，尤以位于工程区下游的北段最为明显，

11、其中的TP由0.72mg/L降至0.34mg/L，已接近VI类水标准；COD由原来的超标V类水标准2.5倍多降至接近V类水标准；TN含量也由最初的超标V类水质标准6倍降至仅超标2.5倍左右。随着水质的不断改善，中段和北段出现了大量的小鱼。 图2 不同河段间水体中TN含量的动态变化比较3 结论本试验的供试品种均正常完成了生育周期，但从植物的生长情况来看，其中的高秆红花美人蕉因耐油污能力较差，长势较弱并出现部分死亡现象，其它植物尤其是旱伞草和蕹菜的长势均极图3 不同河段间水体中TP含量的动态变化比较图4 不同河段间水体中COD含量的动态变化比较为旺盛，在种植后约2个月就形成了较好的景观和较大群体，

12、并在较长时期内维持了极强的生长势。从生态浮床对水质的改善效果来看，本工程不但在大部分工程期内有效地解决了水体的黑臭问题，且对工程河段内的水质起到了很好的净化作用，主要水质指标均得到了较大改善。试验结果表明，生态浮床对水质改善极为有效，如在新的污染负荷不再增加的情况下，通过一季生态浮床的治理，水质指标可达到VI类甚至更好，为生态修复营造适宜的生境条件是完全可行的。参考文献：1国家环境保护总局.水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法（第四版）M.北京:中国环境科学出版社,20022刘建斌,陈之欢,赵和文.园林生态学（第二版）M.北京:气象出版社.20053王克勤,樊国盛.园林生态城市-城

13、市可持续发展的理想模式J.浙江林学院学报,2002,19(1)4苏雪痕.植物造景M.北京:中国林业出版社,1994Preliminary Research 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