袁 梨 吳登虎 姚 勇 戴 崗 田時(shí)飛 匡高翔

重慶市動(dòng)物園管理處，重慶400050

水葫蘆（Eichhornia crassipes（Martius）Solms Laubach）又稱鳳眼蓮、鳳眼蘭（藍(lán)）、假水仙、洋水仙、水（生）風(fēng)信子、水荷花以及布袋蓮等，是單子葉植物，雨久花科鳳眼蘭屬[1]。自1901年引入中國(guó)，現(xiàn)已廣泛分布于華北、華東、華中、華南和西南的19 個(gè)省市[2]。水葫蘆是世界上生長(zhǎng)繁殖速度極快、產(chǎn)量極高的水生植物之一。雖然水葫蘆被視為世界上危害最嚴(yán)重的水生雜草，但其對(duì)無機(jī)養(yǎng)分、重金屬、持久性有機(jī)污染物等具有更強(qiáng)的吸收積累與分解轉(zhuǎn)化能力。因此，水葫蘆被成功應(yīng)用于處理各類廢水并在世界范圍內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可[3-4]。水葫蘆在污染水體凈化中的規(guī)?；瘧?yīng)用，主要包含凈化生活污水和工業(yè)廢水、處理畜禽養(yǎng)殖廢水、凈化地表徑流水、修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化河流、湖泊和水庫等。由于水葫蘆在污染水體中生長(zhǎng)迅速，甚至瘋長(zhǎng)，鋪滿整個(gè)水面，阻隔了水體與外界的陽光、空氣和交換，如果不定期收集，可能會(huì)降低水體中的溶解氧，產(chǎn)生副效應(yīng)，加劇水體的富營(yíng)養(yǎng)化[5]，因此，水葫蘆需控養(yǎng)以進(jìn)行水體凈化逐漸被大家所認(rèn)識(shí)，并對(duì)控養(yǎng)水葫蘆在水質(zhì)凈化中的作用進(jìn)行研究[1，6-13]。本研究在重慶動(dòng)物園人工水體水禽湖進(jìn)行，通過對(duì)水禽湖控養(yǎng)前后的水質(zhì)總磷（TP）、化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）以及不同形態(tài)氮濃度對(duì)比，評(píng)價(jià)了圈養(yǎng)水葫蘆對(duì)重慶動(dòng)物園水禽湖水質(zhì)的凈化效果，為小型畜禽養(yǎng)殖觀賞型水體水質(zhì)凈化提供借鑒。

由于水禽吃食和排泄均是在水禽湖的島上或水禽湖中，已近10年，水禽湖中氮、磷元素逐漸積累，水體富營(yíng)養(yǎng)化，致使水體水華不間斷暴發(fā)，特別是溫度較高的夏季，更是大量暴發(fā)水華，觀賞性極差。同時(shí)，湖底底泥也因湖周落葉等腐殖質(zhì)沉積，于夏季溫度較高被微生物降解形成異嗅，水體處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[1]。因此，作為重慶動(dòng)物園的一個(gè)飼養(yǎng)展出水禽的水體景觀，無論在視覺還是嗅覺上，都已然不能滿足觀賞性水體應(yīng)具備的最基本狀態(tài)。

1 材料與方法

1.1 研究地點(diǎn)

重慶動(dòng)物園（地理位置為東經(jīng)106°50'、北緯29°51'）水禽湖位于重慶動(dòng)物園中心區(qū)域，為人工水體，水深約2 m，水面面積4 700 m2。自2008年起，常年飼養(yǎng)水禽100 余只。水的來源為雨水、自來水和水禽湖中心陸地沖洗入湖的含有糞便、飼料等物質(zhì)的污水。圈養(yǎng)在水禽湖里分3 片區(qū)域控制性圈養(yǎng)水葫蘆約470 m2，用于削減水體內(nèi)源污染。

1.2 研究方法

2015年3月23日，在水葫蘆開始圈養(yǎng)種植前對(duì)水體進(jìn)行空白對(duì)照水樣采集。2015年8月11日，在水葫蘆從最初約20 m2長(zhǎng)滿圈養(yǎng)區(qū)域470 m2，對(duì)水體進(jìn)行第2 次水樣采集。2016年3月18日，圈養(yǎng)水葫蘆越冬后，對(duì)水體進(jìn)行第3 次水樣采集。采樣點(diǎn)設(shè)在水面下1 m。

2015年3月底，在圈養(yǎng)區(qū)域放入約20 m2水葫蘆，并于研究期內(nèi)實(shí)時(shí)觀察記錄水葫蘆長(zhǎng)勢(shì)。2015年3月-2016年3月，重慶動(dòng)物園水禽湖月平均氣溫以中國(guó)氣象局發(fā)布的重慶市月平均氣溫為準(zhǔn)，實(shí)時(shí)觀察水禽湖中水華暴發(fā)情況。

1.3 分析方法

總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（GB18918-2002）；氨氮采用蒸餾滴定法（GB18918-2002）；總磷采用鉬銻抗分光光度法（GB18918-2002）；COD 采用重鉻酸鉀法（GB18918-2002）；BOD5采用儀器法（GB18918-2002）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水葫蘆的長(zhǎng)勢(shì)隨氣溫變化情況

經(jīng)查，重慶地區(qū)2015年3月-2016年3月平均氣溫為10～33 ℃。3-10月為水葫蘆生長(zhǎng)季，月平均氣溫在20 ℃以上，11月至第2年2月為水葫蘆越冬期，平均氣溫20 ℃以下。水葫蘆長(zhǎng)勢(shì)最好的月份為6-8月，平均氣溫為29～33 ℃；水葫蘆歷經(jīng)約60 d，面積從20 m2增長(zhǎng)至470 m2；立秋前后為水葫蘆開花期。2015年3-5月，水葫蘆長(zhǎng)勢(shì)較緩慢或一般，在投入面積較少時(shí)受水禽的采食不能存活（表1）。因此，在飼養(yǎng)展出水禽的小型水體中，對(duì)于水葫蘆的圈養(yǎng)方式還要考慮防備水禽的破壞。

表1 重慶動(dòng)物園水禽湖水葫蘆長(zhǎng)勢(shì)隨氣溫變化情況

2.2 水葫蘆圈養(yǎng)對(duì)水體中氨氮、總氮含量的影響

氨氮和總氮在水葫蘆面積達(dá)到470 m2時(shí)，分別從1.37 mg/L 和4.84 mg/L 降低到小于0.2 mg/L和0.967 mg/L，去除率為大于85.40%和80.02%。越冬后，氨氮依舊小于0.2 mg/L，但總氮上升至2.53 mg/L（圖1）?？梢?，圈養(yǎng)水葫蘆的大量繁衍可有效吸收水體中的氨氮和總氮含量[1]，越冬期后，由于水葫蘆外葉和根系不斷脫落使水體有機(jī)物增加，造成次生污染影響[13]。但是，氨氮在越冬期后在水體中的含量并未有明顯增加，可能由于冬季溫度較低，水中含氮有機(jī)物的分解較少。

2.3 水葫蘆圈養(yǎng)對(duì)水體中總磷含量的影響

水葫蘆面積達(dá)到470 m2時(shí)，總磷含量從0.267 mg/L 降低到小于0.119 mg/L，去除率為55.43%（圖1）。越冬后，總磷含量上升至0.121 mg/L，0.002 mg/L。這與秦潔等[14]報(bào)道的水葫蘆生長(zhǎng)進(jìn)入生長(zhǎng)放緩期后，微生物及浮游藻類釋放磷，磷的釋放大于磷的吸收結(jié)果相似，且水禽湖水葫蘆越冬期內(nèi)磷的吸收與水體中新增加的磷含量接近。

圖1 水禽湖氨氮和總氮變化情況

圖2 水禽湖總磷變化情況

2.4 水葫蘆圈養(yǎng)對(duì)水體中BOD5、COD 含量的影響

水葫蘆面積達(dá)到470 m2時(shí)，BOD5值從18 mg/L降低到2.6 mg/L，去除率為85.56%。水體中有機(jī)物在微生物降解、光解、氧化還原等作用下，BOD5隨著水葫蘆生長(zhǎng)量的不斷增長(zhǎng)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。越冬后，BOD5值上升至4.8 mg/L，上升了2.2 mg/L。BOD5含量隨著水葫蘆越冬期內(nèi)，根系向水體分泌有機(jī)物以及老化的殘肢（葉片和根莖）進(jìn)入水體[1]，造成水體中有機(jī)物含量的增加，從而BOD5值上升。比較水葫蘆圈養(yǎng)前和越冬期后，BOD5含量下降明顯，改善了水質(zhì)（圖3）。

圖3 水禽湖BOD5、COD 含量變化情況

水葫蘆面積達(dá)到470 m2時(shí)，COD 值從46.8 mg/L降低到33.5 mg/L，去除率為28.42%。越冬后，COD值持續(xù)下降至7.81 mg/L（圖3），表明水葫蘆圈養(yǎng)可以降低水體中的COD。與此同時(shí)，水體中COD 值在水葫蘆越冬期呈現(xiàn)持續(xù)下降，并未隨水葫蘆越冬期殘肢（葉片和根莖）進(jìn)入水體而升高，表明越冬期內(nèi)水葫蘆根系周圍棲息著的豐富的異氧微生物仍能有效降解水體中的有機(jī)物[1]。

2.5 水葫蘆圈養(yǎng)對(duì)水體水華暴發(fā)的影響

水禽湖在試驗(yàn)期內(nèi)，3-6月均有水華暴發(fā)，特別是6月氣溫升高，水華遍及整個(gè)湖面。7月水葫蘆迅速生長(zhǎng)，但仍能見到水體中水華存在。7月1日-7月31日，共計(jì)下雨5 d，水禽湖也于8月初實(shí)現(xiàn)無水華狀態(tài)，直至試驗(yàn)結(jié)束仍舊無水華暴發(fā)。雨水使水華不再漂浮在水面上，而是進(jìn)入到水體中，水葫蘆的吸附、過濾、凝集和沉淀作用[5]，使得水華逐漸吸附在水葫蘆周圍，不再漂浮在水面上，從而逐漸消失不見；加之水葫蘆對(duì)藻類的抑制作用[5]，抑制了藻類的生長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了使水華不再暴發(fā)的目標(biāo)。

3 結(jié) 論

水禽湖中圈養(yǎng)10%水體面積的水葫蘆，在充分防備水禽對(duì)水葫蘆的采食下，在水葫蘆生長(zhǎng)期可以有效吸收湖水中的氨氮、總氮、總磷，降低水體中BOD5和COD 含量，且在越冬期可持續(xù)降低水體中的COD 含量。同時(shí)，水葫蘆圈養(yǎng)對(duì)藻類起到了很好的吸附和抑制作用，控制了水華暴發(fā)，改善了水禽湖參觀效果。越冬期水葫蘆殘肢（葉片和根莖）重新進(jìn)入水體，使氨氮、總氮和BOD5含量有所升高，水體重新受到一定污染，因此，應(yīng)適時(shí)進(jìn)行采收，從而將水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)帶離水體，實(shí)現(xiàn)水體水質(zhì)凈化。