植物浮床技术是水环境治理与水生态修复相兼顾的实用技术，是指应用无土栽培技术，以高分子材料为载体和基质，将植物移植到水面上种植，通过植物根部的吸收、吸附作用，消减富营养化水体中的有机物质，从而达到水质净化和水面美化的效果［1－3］．利用生态浮床栽培植物对富营养化水体进行生态修复，具有原位修复、成本低、维护简便、植物资源可作为食品和饲料回收再利用、不产生二次污染等优点［4］． 不同植物类型的浮床氮、磷去除效果会有较大差异．然而关于不同浮床植物在自然开放水体中的生长特性和栽种配置方面的研究少有报道，因此对自然开放水体中浮床植物生长特性以及对不同氮磷吸收能力的浮床植物进行优化配置显得尤为必要． 本研究选取珠海地区常见的5种浮床植物美人蕉（Cannaindica）、芦苇（PhragmitescommunisTrirn）、水葱（ScirpusvalidusVahl）凤眼莲（Eichhorniacrassipe）水芹菜（Oenanthejavanica），通过研究5种植物的生长特性，在富营养化水体中化学需氧量（COD）、氨氮（NH3－N）、总氮（TN）、总磷（TP）质量浓度等指标间的差异，为珠海及周边地区水质的净化，植物浮床生态系统的构建及推广应用提供科学依据． 1材料与方法 1．1试验区概况 珠海市南屏镇珠武涌位于珠海南屏镇珠海大道旁，起源于南屏镇的广昌小学后面环山段，沿途经过广昌小区、生活区、广昌市场，最后经珠武涌水闸汇入前山河，全长1200km．珠武涌渠道流域内上游为山体，植被良好，覆盖率较高，下游较平坦，为广生小学和居民住宅区等．由于广昌市场和珠武涌水闸段污染严重，现取这两段污水进行试验． 1．2供试植物 要结合珠海气候条件选用适应当地生长的植物，并综合考虑植物的净化效果，特别要注意减少植物对环境的负面影响．因此在选取水生植物时需考虑以下几方面［6－7］：1）具有较好的水质净化功能；2）移值成活率高，长势良好；3）不会对当地的生态环境带来危害；4）具有一定的景观价值；5）价格适中，打理容易，综合利用价值高．基于以上原则，对比常用浮床植物资料，确定选取美人蕉、芦苇、水葱、凤眼莲、水芹菜5种珠海地区常见的浮床植物作为研究对象． 1．3试验浮床的构建 1．3．1试验小箱 塑料长方体小箱6个，箱口长55cm，宽43cm，高40cm．编号：0．空白无植物；1．美人蕉；2．芦苇；3．水葱；4．凤眼莲；5．水芹菜． 1．3．2浮床构建 本研究选用50cm×40cm×4cm平整泡沫板，按间距6cm开定植空，孔径按植物体的大小打孔，一般为4cm，每个定植孔插入1棵植株．将栽培好植物的泡沫板放入试验水体箱中，用竹片和绳子把浮床连接起来．浮床整体组装完成后即构建完毕． 1．3．3试验前植物准备 先将采集来的不同种类的植物放在装有新鲜污染河水的塑料箱中，放在室外在自然条件下驯化10d作为试验材料备用． 1．4试验方法 试验于2010－12－01至2011－01－31间进行．试验共设6组水箱，用清水清洗后晾干并从0到5编号．2011－12－01把在规定取样点取来的新鲜河涌污水倒入塑料箱子中．挑选经驯化生长状态良好的植物，清洗根系、去除枯叶，每种植物平行插入泡沫板中，把泡沫板放入1到5编号的箱子里．0号无植物，为空白对照组，第1～5组浮床上分别定植水葱、芦苇、美人蕉、水芹菜、凤眼莲．每隔10d随机抽取2棵植物测量1次株高，取其平均值记录数据，每隔6d测定1次水质指标并做好数据记录，重复此步骤．试验结束时随机抽取2棵植物称量其质量，取其平均值记录． 1．5测定方法 参照地表水质量标准［8］，以地表水环境质量标准Ⅴ类水作为基准．COD、NH3－N、TN、TP等用水质分析仪（长春吉大•小天鹅仪器有限公司GDYS－201M）进行检测． 2结果 2．1植物生长情况 在试验期间，植物均能正常生长，每株植物都有新叶长出、叶片增大变鲜艳、根系生长良好、植株普遍长高，有的植株花开得很漂亮．但在实验后期5种植物部分叶片变黄，但仍保持生存状态． 2．1．1植物株高变化 实验前测量株高记为0d数据，由2010－12－01开始每10d测1次测到2011－01－31．5种植物具体变化见表1．可知试验期间，5种植物随着时间延长，其株高都有增加．水葱、芦苇、美人蕉、水芹菜平均增高趋势基本相同，开始生长较慢，20d后生长迅速加快．凤眼莲0～40d增长缓慢，故株高变化最小．株高增长依次是水葱（38．4cm）、芦苇（35cm）、美人蕉（34．3cm）、水芹菜（30cm）、凤眼莲（13cm）． 2．1．2植物质量变化 把挑选好的植物从驯化水体中拿出，吸干水滴后称量．生长2个月后，相同方法处理后，称量．2次数据比较见表2．由表2可知，植物质量都比试验前增加了，其中芦苇水平最高，是移栽时的3倍，但凤眼莲繁殖比其他植物要快．质量增加顺序是：芦苇（32．1g）、美人蕉（29．2g）、凤眼莲（13．2g）、水芹菜（9．8g）、水葱（4．9g）． 2．1．3植物根毛变化#p#分页标题#e# 把挑选好的植物从驯化水体中拿出，取其最长的那条根毛为对象测量其长度．试验2个月后，做法与实验前一样再测长度，数据见表3．植物生长，地上部分与地下部分相互促进，互相制约［9］．由上图可知5种植物根系长度均有明显的增长．增长长度由大到小为：芦苇（23．1cm）、水葱（20cm）、水芹菜（15cm）、美人蕉（10．3cm）、凤眼莲（9．8cm）．但是从试验观察得，美人蕉和凤眼莲根系上根毛浓密，而水葱和水芹菜根毛稀疏． 2．2浮床植物对水质分析指标去除率的影响 试验前后水体变化明显，取样水体开始时是黑色浑浊的，经过2个月的试验，水样已经变得较为清澈．实验前测量水体中COD、NH3－N、TP、TN的质量浓度记为0d数据，由2010－12－01开始，以后每6d测量1次．5种植物具体变化如下： 1）水体中COD的质量浓度ρ（COD），见表4．COD是衡量水中有机物质质量浓度多少的指标，所以COD质量浓度越多，污染越严重．由上表可以看出，5种植物对COD都有吸附作用．其中美人蕉和凤眼莲使COD下降得快．所以对于这5种植物，美人蕉、凤眼莲和芦苇去除COD较好． 2）水体中ρ（NH3－N）见表5．由表5可以看出植物对NH3－N的去除效率总体趋势是下降的．24d前下降得快，24d后下降趋于缓和．美人蕉、凤眼莲、芦苇去除对NH3－N相似且效果较好，水芹菜和水葱次之．美人蕉的去除效率达89．4％，明显高于其他植物；水芹菜的去除率最差，仅71．8％． 3）水体中ρ（TN）见表6，由表6可看出植物对TN的去除率总体趋势是下降的．18d前下降缓慢，18d后由于植物适应了水体中的生长环境，新的水生根系也长出来，对TN的去除效果与对照有了明显差异，在1个月后变化较大．去除率美人蕉的最佳，达73．7％；水葱的最少，只有33％． 4）水体中的ρ（TP）见表7．磷的去除有2方面［10］：①以磷酸盐沉降并固结在载体或试验箱壁上；②植物对可溶性磷的吸收．从表7可看出，对照水样只是在试验初期对TP有小部分的去除效果，这是由于试验初期一些磷酸盐沉降而引起的．实验植物19d前对磷的吸收相似，缓慢下降，25d呈现不同的吸收．表中可看出，美人蕉的吸收效果最好，去除率达82．9％． 3讨论 5种植物中美人蕉、芦苇、凤眼莲根系上根毛浓密，而水葱和水芹菜根毛稀疏．植物根系对污染物的吸收以及吸附作用是浮床植物技术净化污染水体的重要途径，其根系及根茎状形成的根孔可提供一个良好的污染物吸附转化界面，庞大的植物根系可为微生物提供良好的栖息场所，植物根系增加了，微生物种类和数量也会相应增加，因此可提高对污染河水的净化效率．凤眼莲由于其繁殖速度过快，会影响当地的种群．从植物的株高、植物质量增加、根系长度等情况综合分析，美人蕉、芦苇的生长状况是5种植物中较为合适的． 随着植物根系增加，浮床植物对有机物去除率逐渐提高．这是因为去除主要依靠植物的根系吸附及根系附着微生物的降解作用［11］．对COD的影响，美人蕉和凤眼莲使COD下降得快；对NH3－N的影响，美人蕉、凤眼莲、芦苇去除率相似且效果较好，水芹菜和水葱次之；对TN、TP的影响，美人蕉的吸收效果最好．总的说，美人蕉和凤眼莲的净化效果较好，芦苇次之，水芹和水葱相对来说，净化作用较差． 综合植物生长情况、水质分析指标和植物选取准则，试验水体中COD、NH3－N、TP、TN的质量浓度的变化与植物生长周期、生长速度的快慢、根毛长度、温度等有关．虽然实验过程中水质还没有达到五类水标准，但是水体中COD、NH3－N、TP、TN的质量浓度明显下降．在试验中可以看出其他植物的长势始终不如美人蕉．美人蕉这种生长周期长、生长速度快的植物对COD、NH3－N、TP、TN的综合去除率明显高于其他植物．芦苇的生长情况相当不错，不过颜色没有美人蕉鲜艳．生长状况越好的植物其对水体中TN、TP的去除效果就越好，但是凤眼莲的繁殖过快，会影响当地生态的发展，同时观察可见水葱、水芹菜的老枝易枯黄还容易因生虫而导致死亡．虽然这3种植物对水体中的营养物质有一定的吸收利用作用，但明显不适宜大规模栽培以净化河涌水体． 研究发现混栽模式在生物量积累、景观持续时间上都较单一植物的种植模式占优势，为了提高浮床系统植物的多样性，避免单一植物在浮床栽种后易遭受大面积病虫害［11］，初步试验的结果确定采用美人蕉为主，芦苇为辅，再加上少量水葱、水芹菜作衬托来净化河涌水体．研究结果为后续浮床植物混栽遴选了植物，也为浮床植物生态系统的构建，提供了理论依据．
