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湖南省常见水生植物的耐污与去污能力比较研究

杨皓然  
【摘要】:本研究以湖南省30种常见的水生景观植物为材料,挺水型植物:荷花、千屈菜、菖蒲、黄菖蒲、水葱、再力花、梭鱼草、花叶芦竹、香蒲、美人蕉、德国鸢尾、旱伞草、芦苇、茭白、马蹄莲。浮叶植物:睡莲、萍蓬草、水鳖、芡实、菱。浮水植物:大藻、满江红、槐叶萍、凤眼莲。沉水植物:狐尾藻、轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、菹草、伊乐藻,进行耐污与去污能力比较研究,植物栽种在含有生活废水的水缸中,一周左右测定其耐性生理酶指标:脯氨酸、MDA,完成一个生长季节后,测定植物生物量、株高、植物的N、P浓度、根系长度与数量,每隔15天测定水缸中的TN、TP、COD、NH3-N、PH、SS、DO等去污指标,旨在筛选评价出湖南省常见的水生景观植物的耐污与去污能力。主要研究结果如下:1.30种水生景观植物适应能力与生理特性比较(1)植物株高、根系长度与数量比较从植物株高变化来看,水生景观植物的植株高度增长量以挺水植物最大,挺水植物中,芦苇、美人蕉、旱伞草和千屈菜增加量最大,旱伞草为2.21倍,芦苇为2.38倍,美人蕉为1.88倍,千屈菜为1.72倍。浮叶植物中,水鳖增加量最大,水鳖为1.69倍。漂浮植物中,满江红和槐叶萍增加量最大,满江红为2.33倍,槐叶萍为3.67倍。沉水植物中,金鱼藻、菹草和伊乐藻增加量最大,金鱼藻为1.67倍、菹草为1.62倍,伊乐藻为1.58倍。从根系长度来看,根系较长的植物包括菖蒲、美人蕉、芦苇、再力花、旱伞草、马蹄莲、睡莲、大薸、凤眼莲,这9种水生植物的根系长度都在25cm以上;根系较短的包括荷花、千屈菜、梭鱼草、花叶芦竹、香蒲、德国鸢尾、茭白、萍蓬草、水鳖、芡实、菱、满江红、槐叶萍、菹草,这14种植物的根系长度都在20 cm以下。从根系数量来看,根系较多的植物包括荷花、菖蒲、再力花、梭鱼草、香蒲、美人蕉、芦苇、旱伞草、马蹄莲、凤眼莲、苦草、菹草,这12种植物的根系数量都在20条以上;根系较少的包括千屈菜、水葱、德国鸢尾、萍蓬草、芡实、菱、大薸、满江红、槐叶萍,这9种植物的根系都在15条以下。(2)耐性生理特性比较30种水生景观植物在污水中的脯氨酸、丙二醛含量与在清水中的含量相比,并不呈现一致的规律。从脯氨酸含量来看,荷花、黄菖蒲、水葱、再力花、梭鱼草、德国鸢尾、旱伞草、茭白、睡莲、水鳖、芡实、菱、大薸、槐叶萍、凤眼莲和菹草在污水条件下与清水相比,脯氨酸含量是呈一致的上升趋势,说明这16种植物在污水环境下产生适应性抗逆反应,通过调节自身脯氨酸含量以适应污水环境。另外14种植物在污水条件下的脯氨酸含量有所下降。从丙二醛含量来看,荷花、黄菖蒲、水葱、再力花、梭鱼草、德国鸢尾、旱伞草、茭白、睡莲、水鳖、芡实、菱、大藻、槐叶萍、凤眼莲和菹草在污水条件下与清水相比,丙二醛含量呈上升趋势,说明这16种植物在污水环境下产生了适应性抗逆反应。千屈菜、菖蒲、花叶芦竹、香蒲、美人蕉、芦苇、马蹄莲、萍蓬草、满江红、狐尾藻、轮叶黑藻、金鱼藻、苦草和伊乐藻这14种植物在污水条件下的丙二醛含量有所下降。结合这30种植物对污水的净化能力和植物在高浓度污水条件下的生长情况表现考虑,植物生长衰败,污水中脯氨酸、丙二醛含量降低,说明这类植物耐污染适应性能力弱,不适宜在污染重的水中生长;植物生长良好,污水中脯氨酸、丙二醛含量升高,说明这类植物具有一定耐污染适应性能力,在高污染的水环境中,能通过调节自身脯氨酸、丙二醛含量适应逆境;植物生长良好,但污水中脯氨酸、丙二醛含量降低,说明该类植物耐污染适应性能力强,适宜在污染较重,营养物质含量多的水环境中生长。因此,结合水生景观植物生长和植物体内脯氨酸、丙二醛含量的变化情况,可以判断萍蓬草、狐尾藻和金鱼藻耐污染适应性能力弱;花叶芦竹、菱白、菖蒲、马蹄莲和苦草耐污染能力中等;芦苇、香蒲、美人蕉、睡莲和伊乐藻耐污能力强。2.30种水生植物的耐污与去污能力比较从生物量增加来看,挺水植物的增加量最大,挺水植物中,芦苇、再力花、花叶芦竹、美人蕉和旱伞草增加量最大;浮叶植物中,水鳖增加量最大;漂浮植物中,大藻、凤眼莲增加量最大;沉水植物中,狐尾藻、轮叶黑藻、苦草增加量最大;因此可以得出,芦苇、再力花、花叶芦竹、美人蕉、旱伞草、水鳖、大藻、凤眼莲、狐尾藻、轮叶黑藻和苦草生长良好,说明它们具有很好的耐污和去污能力。从30种水生景观植物氮磷浓度来看,在相同浓度污水条件下不同水生植物的氮磷浓度存在较大差异,含氮量的变化范围在12.13~33.71 mg.g-1,植株含磷量的变化范围在1.18~6.25mg-g-1。从植物不同部位的氮、磷浓度比较来看,不同的植物之间比较茎叶部分与根部分浓度差异较大,植物茎叶部分氮含量变化范围在15.73~33.71mg/g之间,其中最高的凤眼莲是最低轮叶黑藻的2.14倍;根部分氮含量变化范围在12.13~26.31mg/g之间,其中最高的芦苇是最低菹草的2.17倍。芦苇茎叶部分磷含量最高,美人蕉次之,分别为6.25mg/g和6.15mg/g,轮叶黑藻和伊乐藻茎叶部分磷含量相对较低,分别为1.18mg/g和1.26mg/g,其中最高的芦苇是最低轮叶黑藻的5.3倍;美人蕉根部分磷含量最高,为4.98mg/g,满江红磷含量最低,为1.36mg/g,其中最高的美人蕉是最低满江红的3.66倍。因此,转移系数较大的植物有:芦苇、再力花、花叶芦竹、美人蕉、茭白、马蹄莲、睡莲、大藻、满江红、凤眼莲和菹草,在植物选择时可以重点考虑。从30种水生景观植物氮、磷吸收量来看,水生植物的氮、磷的积累能力与生长量基本一致,对氮、磷的吸收能力较强的植物有:再力花、花叶芦竹、香蒲、美人蕉、旱伞草、芦苇、大藻和凤眼莲。较弱的水生植物为黄菖蒲、德国鸢尾、芡实、菱、满江红、槐叶萍、轮叶黑藻、金鱼藻、菹草和伊乐藻。因此,可以通过收割水生植物来达到去除氮、磷的目的,如芦苇、再力花、美人蕉的植物生物量和氮、磷含量均较高,定期收割水生植物可以大大提高水质的净化效果。3.30种水生景观植物对水质的净化效果比较对TP净化效果较好的植物:芦苇、凤眼莲、花叶芦竹、香蒲、美人蕉、伊乐藻、菖蒲、睡莲、旱伞草、满江红、槐叶萍。对TN净化效果较好的植物:凤眼莲、芦苇、香蒲、美人蕉、花叶芦竹、睡莲、马蹄莲和大藻。对COD净化效果较好的植物:凤眼莲、马蹄莲、睡莲、槐叶萍、大藻、芦苇、旱伞草、金鱼藻、伊乐藻、水葱、水鳖和满江红。对NH3-N去除效果较好的植物:凤眼莲、香蒲、芦苇、美人蕉、睡莲、马蹄莲、菖蒲、花叶芦竹、旱伞草、大薸和荷花。对SS去除效果较好的植物:芦苇、凤眼莲、香蒲、美人蕉、花叶芦竹、伊乐藻、苦草、旱伞草、大藻、金鱼藻、芡实、菖蒲、满江红、菱和槐叶萍。DO增加情况较好,增氧速率变化较大的植物:凤眼莲、芦苇、睡莲、大藻、美人蕉、马蹄莲、菹草、满江红和荷花。综合分析,可以得出芦苇、凤眼莲、香蒲、美人蕉、花叶芦竹、马蹄莲、旱伞草、大藻、满江红和伊乐藻这10种水生景观植物的综合净化能力始终都处在前15位。


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