杂交水芹菜与几种水生挺水植物对养猪污水净化效果比较

李梅姿，刘正富，吴杭航，李胜，骆浩雯

(1.杭州市西湖水域管理处，浙江 杭州 310012； 2.杭州市余杭区运河街道农业公共服务中心，浙江 余杭 311102； 3.浙江大学 环境与资源学院，浙江 杭州 310058； 4.浙江农林大学 园林设计院有限公司，浙江 杭州 311300；5.浙江农林大学 风景园林与建筑学院，浙江 杭州 311300)

加强农业面源污染治理，是转变农业发展方式、推进现代农业建设、实现农业可持续发展的重要任务。习近平总书记指出，农业发展不仅要杜绝生态环境欠新账，而且要逐步还旧账，要打好农业面源污染治理攻坚战。畜禽养殖特别是养猪场污水对农业面源污染有着重要贡献，是农业面源污染治理的重点和难点。

水芹菜及其他常见的水生挺水植物净化污染水体的效果已有较多研究[1-2]，但试验地点都选择在室内，且人工控制条件的情况下。由于野外自然状态下的污水特别是养猪场沼化后的污水受天气、光照、土壤、气温、雨水、滞留时间等因素影响，与室内模拟条件相差甚远。因此，水生植物对水质的净化效果在实际应用中往往与实验结果有较大反差。另外，前人研究采用的水芹菜为普通水芹菜，其在6—9月是休眠期，在此期间起不到净化污水的作用[3-5]。本研究采用的杂交十六号水芹菜引自安徽山泉水生蔬菜研究所，其耐温范围广(-8～43 ℃)。2013年4月引入杭州，在杭州市种猪试验场(位于余杭区彭公镇)湿地生长旺盛，四季常绿。一年可收割4～5次，每667 m2年产量达10 000 kg。

目前，用水生植物净化水体，多数只有环境效益，没有经济效益，因此，均不可持续。杂交十六号水芹菜既耐寒又耐高温，四季生长，可为人类利用，鱼、鸡、鸭、鹅、羊等均十分爱吃，其可利用部分达95%以上。为研究水芹菜对养猪污水的净化作用，本研究在野外完全模仿自然条件下，比较了杂交十六号水芹菜与其他几种水生植物(鸢尾、美人蕉、粉花狐尾藻、香菇草)处理养猪场沼液污水的能力，以期为养殖场沼液污水处理提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究所用水生植物有杂交水芹菜[Qenanthejavanica(Blume)]、西伯利亚鸢尾(Irissibirica)、水生美人蕉(Cannaglauca)、香菇草(Hydrocotylevulgaris)、粉花狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)。

1.2 处理设计

1.2.1 场地选择

采取完全模拟自然状态的方式，场地选在杭州市种猪试验场露天湿地旁边。

1.2.2 试验池建造

挖掘6个面积、形状相同(均为2.5 m×2.0 m，深度0.45 m)的小水池。挖好后沿池底四周把土夯实，以免漏水，并把池底整平，6个小池呈一字形排列。为了使植物有充分的恢复期，提前20 d种好供试植物，每种植物的株数、大小、质量基本相同。在正式试验前1 d完全排干每个小池内原有的存水，第2天同时等量注入养猪场沼液污水，使每个小池的水深达15 cm。并采集原水样。以后每7 d在每个小池中采水样1次，当天采集当天分析，连续6次。

从第1个小池开始依次为空白对照池、水芹试验池、香菇草试验池、鸢尾试验池、水生美人蕉试验池、粉花狐尾藻试验池。

1.2.3 美人蕉和水芹菜的大田湿地比较

养猪场沼液的污水先经过美人蕉湿地(约1 200 m2)，再流入水芹菜湿地(1 000 m2)，两者之间有一条40 cm宽的隔离小沟。

1.3 测定指标

用便携式pH仪测水质的pH值，重铬酸钾氧化法测定CODcr，纳氏试剂光度法测定氨氮含量，过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定总氮含量，过硫酸钾氧化-钼锑抗分光光度法测定总磷含量。

2 结果与分析

2.1 几种植物对污水的净化效果

本试验从5月26日开始，5月26日至6月2日是稳定期。6月2日开始正式采样，每周1次。由于完全模拟自然，外界影响的因子较多。从5月26日至6月2日水池底部结了厚厚的一层藻类黏泥层，水体中部分营养盐被直接带入这层黏泥层中，使水体中的营养物质下降速度加快。6月8日起又着生许多浮萍，对水体有一定的净化作用。

2.1.1 CODcr

除美人蕉外，其他几种植物水池中的CODcr含量均小于对照水池，说明水芹菜、香菇草、粉花狐尾藻、鸢尾对CODcr均具有净化作用。供试植物水池CODcr平均值分别为：水芹菜44.398 mg·L-1、香菇草48.068 mg·L-1、粉花狐尾藻48.600 mg·L-1、鸢尾64.134 mg·L-1、对照82.668 mg·L-1、美人蕉102.2 mg·L-1。表明水芹菜、香菇草、粉花狐尾藻对CODcr的降解作用接近，水芹菜对CODcr的降解作用最好。

2.1.2 NH4-N

由表1可知，除鸢尾外，几种植物的NH4-N均低于对照水池。其中，鸢尾水池在6月23日后NH4-N含量突然升高，原因是鸢尾池内很多浮萍枯萎死亡，其不定根悬浮在水体中腐烂，导致NH4-N含量升高。供试植物水池NH4-N平均含量为：香菇草0.936 mg·L-1、粉花狐尾藻2.869 mg·L-1、水芹菜2.956 mg·L-1、美人蕉7.460 mg·L-1、对照8.160 mg·L-1、鸢尾14.544 mg·L-1。其中，香菇草对NH4-N的降解作用最好，水芹菜与粉花狐尾藻较接近。

表1 几种植物对污水净化效果的比较 mg·L-1

水池植物CODcrNH4-N总氮总磷1对照82.6688.16010.5202.0762水芹菜44.3982.9565.2661.0903香菇草48.0680.9365.1860.5544鸢尾64.13414.54415.5142.4245美人蕉102.2007.46011.2581.3946粉花狐尾藻48.6002.8695.7621.114

2.1.3 总氮

处理前几天美人蕉水池总氮含量高于对照水池，而鸢尾正好相反。原因在于美人蕉开始时植株小，净化作用弱又不挡光，而对照组的浮萍正好处在生长旺盛期，所以对总氮的降解能力高于美人蕉；随着美人蕉植株的长大，其吸氮能力逐步上升，最终高于对照水池。鸢尾水池后期总氮含量升高是由浮萍枯萎腐烂造成。供试植物水池总氮平均含量为：香菇草5.186 mg·L-1、水芹菜5.266 mg·L-1、粉花狐尾藻5.762 mg·L-1、对照10.52 mg·L-1、美人蕉11.258 mg·L-1、鸢尾15.514 mg·L-1。以香菇草对总氮的降解作用最好。

2.1.4 总磷

除鸢尾外，供试植物水池中总磷含量均低于对照水池，尤其是美人蕉水池，其总磷含量一直保持降低趋势，说明美人蕉对总磷的吸收能力比较稳定。供试植物水池中平均总磷含量为：香菇草0.554 mg·L-1、水芹菜1.090 mg·L-1、粉花狐尾藻1.114 mg·L-1、美人蕉1.394 mg·L-1、对照2.076 mg·L-1、鸢尾2.424 mg·L-1。香菇草对总磷的降解作用最好，水芹菜与粉花狐尾藻相当。

2.2 大田湿地测试结果

大田湿地测试结果表明，与美人蕉湿地相比，水芹菜湿地的CODcr下降了29.21%，NH4-N下降了48.944%，总氮下降了49.85%，总磷下降了35.81%(表2)。说明水芹菜对降低污水中的氮类污染作用较好。

表2 大田测试结果统计表 mg·L-1

3 小结

供试植物对CODcr的净化效果为水芹菜>香菇草>粉花狐尾藻>鸢尾>对照>美人蕉，对氨氮的净化效果为香菇草>粉花狐尾藻>水芹菜>美人蕉>对照>鸢尾，对总氮的净化效果为香菇草>水芹菜>粉花狐尾藻>对照>美人蕉>鸢尾，对总磷的净化效果为香菇草>水芹菜>粉花狐尾藻>美人蕉>对照>鸢尾。

杂交水芹菜四季常绿，四季都有净化功能和景观效果，可以不断地把营养盐从水体中移出；而且生长非常茂盛，产量高，兼具社会效益、环境效益和经济效益，是一种很有推广应用价值的水生植物。