灌渠水葫芦危害、资源化及治理措施研究

苏 甜 管升明 谢亨旺 刘方平 廖 伟,3*

(1.江西省灌溉试验中心站/江西省农业高效节水与面源污染防治重点实验室，南昌 330201；2.江西省赣抚平原水利工程管理局，南昌 330000；3.中国环境科学研究院 环境基准与风险评估国家重点实验室, 北京 100012))

水葫芦学名凤眼莲(EichhorniacrassipesSolms)，原产于南美洲，属百合目雨久花科凤眼蓝属。水葫芦以无性繁殖为主，最适生长温度为25～32℃，当气温高于39℃时会影响其生长[1]。水葫芦具有极强的繁殖能力和环境适应能力，能够作为优势物种占据在河道、渠道和水库等水流缓慢的水域中。20世纪50年代水葫芦作为畜牧饲料引入我国后，迅速成为我国首批最危险的16种外来入侵物种之一。如何防止水葫芦大规模繁殖，并进行资源化利用，成为植物学、生态学、环境科学、经济学等多个学科领域学者关注的研究热点。

当前，对水葫芦的研究热点主要集中在控制生长规模和资源化利用上。控制水葫芦大规模生长的主要手段是物理打捞、化学抑制和生物操纵。一方面充分利用季节变换，加强水葫芦的生长监管，尽量将水葫芦控制在大规模繁殖扩大初期；另一方面开发适宜小流域的水葫芦打捞工具，加强水网连通，干扰水葫芦适宜大规模生长的环境条件。资源化利用以开发水葫芦饲料、水葫芦相关产业为主，从根本上降低水葫芦处置的经济成本。

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国外大型仪器设备的管理和共享机制背后有相关的法律法规支撑，如美国《联邦政府采购法》等，不同的法律法规适用于不同的共享模式，保证所有过程都有章可循，有法可依。目前我国正在大力推进依法治国，而在大型仪器设备管理及共享方面还缺少相关法律法规，没有以法律形式确立开放共享的理念，管理上缺乏可操作性。

赣抚平原灌区位于江西省赣江和抚河下游，横跨3个地市，不仅是江南最大的引水灌溉工程，更是鄱阳湖平原区最重要的粮仓[2]。2015年以来，水葫芦在赣抚平原灌区主要供水和排水渠道大量爆发，拥堵输、排水渠道，破坏农业水系生物多样性，严重影响灌区灌溉、防洪、排涝和环境供水等综合功能的发挥。为解决赣抚平原灌区水葫芦成灾等问题，本文通过探讨水葫芦的生长、危害、防治和资源化利用等，结合当前赣抚平原灌渠的实践经验，为农业输水灌渠的水葫芦防护和治理提供一些思路和科学基础。

1 水葫芦的分布和监管

1.1 水葫芦的分布

选取2016年4～2018年4月在我院神经内科就诊的具有抑郁、焦虑的帕金森病患者90例作为研究对象，随机将其分为两组。研究对象均已被确诊。其中，研究组女23例，男22例，年龄50～80岁，平均年龄65.78岁；参照组女20例，男25例，年龄51～82岁，平均年龄66.58岁。研究对象及其家属在研究前均已知情并同意参与调查。

图1 主要地区水葫芦风险地区分布图

灌区水葫芦的泛滥，影响了灌区灌溉功能的发挥。水草阻挡在闸门取水口，影响取水和计量[17]。水葫芦的大量聚集可降低渠道的输水能力，限制水体流动，阻断航道，从而直接影响灌溉期间农业用水保障，影响行洪排泄和航运。水葫芦大量覆盖在水面上，改变了灌区水生动植物优势种群，不利于生态系统稳定性。而水葫芦腐烂后，消耗大量的溶解氧，造成水体中生物死亡，使水体发臭，进一步加剧水体富营养化程度。

1.2 水葫芦的监管

外来植物入侵是当前全世界面临的生态与环境问题，因此对外来植物进行长时间的监测、预警与治理清除尤为重要[7]。利用现代化信息科技来探索和研究水葫芦的分布格局和动态特征，可为制定出预警管理措施提供依据。实时监管水葫芦的生长，也为科学制定水葫芦防治对策提供重要的依据。雷达探测技术和遥感技术是目前最为成熟和应用最为广泛的水葫芦监管技术。

武汉一家生物公司利用水葫芦制成无毒的生物胶黏剂，广泛用于复合地板中[28]。水葫芦的纤维含量高，菲律宾等地把水葫芦作为原料，制作具有耐揉、耐湿的包装纸、写字纸及卫生纸[15]。用经过特殊加工的水葫芦编制成的各种家具及装饰品，不仅成本低于藤制和木制家具，而且不含甲醛，价格也不贵[29]。水葫芦还可以入药，可治疗尿路结石、尿路感染、感冒发热、疮痈肿毒等[30]。

除了对营养盐的吸收，水葫芦还可以吸收水体中的锌、镉、汞、砷等重金属[21]。大量的研究证明了水葫芦对污水的净化能力都优于其他的水生植物。湖泊、河流、水库等大型水体，利用水葫芦进行水质净化的工程巨大，在规划、设计、实施和后期打捞及处理等方面面临着众多困难及挑战。目前利用水葫芦修复水体多停留在试验阶段，未进行大规模的水生态修复利用[22]。

在 130 ℃条件下分别对带壳、不带壳松籽烘焙10、20、30、40 min，种籽衣多酚含量测定结果如图1所示。与未烘焙种籽衣相比，种籽衣经过不同条件烘焙后总多酚含量呈现不同程度的损失。其中，带壳烘焙种籽衣在10 min总多酚含量降到最低，继续烘焙总多酚含量又会上升随后再继续下降；不带壳烘焙的种籽衣总多酚含量在30 min时下降到最低，继续烘焙总多酚含量上升。

水葫芦对氮、磷及重金属等有较强的吸收能力[14]，植株随着水流漂浮至远处水域，可能影响当地的元素循环。其分泌物可能对人和动物的身体健康产生威胁。水葫芦在景区和养殖水域进行大量繁殖，会影响景观环境和养殖产量，造成一定的经济损失。此外大量的水葫芦枯萎腐败后产生恶臭，影响了周围居民的生活环境。大量的水葫芦堆积和扩散对灌区的生产及灌区人民的生活造成了巨大的影响。每年当地政府都要花费大量的人力和金钱对其进行打捞处理，对当地的经济造成了重大的损失。

2 水葫芦的危害

2.1 破坏生态平衡

水葫芦的入侵会打破当地生物原有的食物链结构和种群结构，甚至影响当地物种的物质循环和营养结构，危害当地生物的多样性和生态平衡[12]。近些年，浙江温州、云南滇池、福建莆田等部分水域己经出现水葫芦全覆盖，其他水生物种锐减等现象[13]。

现代生活中，随着摩天大楼的拔节增高，越来越多人出行需要乘坐电梯，电梯成为垂直交通的必然途径，同时也成为考量市民和乘客文明程度的一把标尺。电梯，确实是一条风景线。美化乘梯环境，加强电梯安全监管工作，排队礼让，确保电梯安全运行，愿每位乘梯者都成为“电梯风景”中文明和谐的元素！

对刀误差△T，如图1因是铣多孔，铣孔尺寸为φ5F7±0.020铣刀尺寸为φ5±0.03mm，尺寸40±0.1mm的对刀误差均为铣刀与导向槽的最大间隙。

2.2 恶化生态环境

灌区水葫芦的分布受多重因素影响。水文、降水、闸门开闭、泵站启用等因素，对水葫芦预警的及时性、准确性均可产生至关重要的作用。因此针对灌区水葫芦的监管，除使用上述技术外，也要与环保部门、水文部门、水务机构等互相配合，促进水葫芦的综合监管和治理。同时加强与上游区域的协作，及时掌握灌区内上、中、下游水葫芦的污染情况。建立信息共享渠道，上游获得的预警信息及时分享给下游区域，便于资源调配和工作落实。

2.3 影响生产生活

水葫芦具有极强的繁殖能力，大量的水葫芦堆积可影响水利设施的排洪泄洪，遇暴雨或洪水时可能引发溢流和决堤。从运输方面来讲，大量的水葫芦会阻塞航道，影响航道的正常运行。水葫芦的大量繁殖，甚至会影响水电站的正常运行。从居民生活方面来说，水葫芦分泌物中含有的毒素会影响水质，进而影响人类的饮水安全。河源县新丰江水库受到大量的水葫芦影响，影响了多地区的饮水安全[15]。

2.4 对灌区的不良影响

目前赣抚平原灌区水葫芦的分布形态包括以下4种：零星污染 (水葫芦少量且散布于水面)、块状污染(水葫芦已呈聚集状，但相互存在一定间距)、带状污染 (水葫芦已呈聚集状，且连续分布)、满浜污染 (水葫芦大量聚集、连续分布，且污染面积已超过河道面宽2/3以上)[16]。

赣抚平原灌区的水主要来自于抚河，抚河故道是抚河的分支，也是赣抚平原灌区水资源的重要“净化池”和调蓄区，但有研究[6]发现水葫芦作为优势物种覆盖了河道的多个区域。通过实地调查，研究人员发现赣抚平原灌区内的水葫芦多集中于干渠和支渠的中下游，有些区域的水葫芦则大量堆积在分洪闸、节制闸附近，严重影响了渠道的水质和功能。

以上的种种危害表明，水葫芦的泛滥对赣抚平原灌区作为南昌市城南片区备用水源进行保护及灌区现代化建设非常不利，对水葫芦进行资源化利用显得尤为必要。

3 水葫芦的资源化

3.1 净化水质

水葫芦耐污能力强，对生长环境要求较低，对富营养化的水体有较强的净化能力，具有吸收净化、富集浓缩、吸附沉降等作用。张志勇等[18]研究表明，水葫芦等漂浮植物因具有较高的生长速率和对光照、溶氧、营养盐等具有较强的竞争能力，以及较强的分蘖能力，使得它在短期内能够比其他水生植物积累更多的氮、磷等营养盐，可以从水体中带走更多的营养盐从而实现污染水体的生态治理。刘国锋等[19-20]利用水葫芦研究了天湖竺山湖的水体治理，水葫芦的种植水、活体和干体不同部位的甲醇和丙酮提取物均对铜绿微囊藻产生一定抑制作用。而铜绿微囊藻是引起淡水水华的主要蓝藻之一。

杨静学等[10]对比研究了多源卫星遥感数据和水色遥感技术，发现多源卫星遥感数据能够更好地实现对目标区域的监察，良好地满足了库区水葫芦覆盖情况的时空动态变化监察的要求。蒋明等[11]利用序列遥感影像技术，实现了滇池水葫芦面积解译提取和蔓延区域的空间分布确定。

3.2 制作饲料与肥料

人工或机械打捞上来的水葫芦，可通过各种技术实现资源利用。水葫芦含有大量的粗蛋白、脂肪、纤维素、营养盐等，其粗蛋白含量高达12.07%，可成为优质的反刍类畜禽饲料[23]。水葫芦对氮磷等营养盐吸收能力强，但却不具备对营养盐的降解能力，因此富含丰富的氮、磷，可加工为优质的有机肥和复合肥料。罗佳等人[24]研究发现水葫芦与猪粪混合制备的有机肥，施用后能够有效提高农作物产量。微生物处理后的水葫芦可生产单细胞蛋白，可使其转化为动物饲料或者食品添加剂[15]。

3.3 充当能源燃料

水葫芦在厌氧条件下可产生沼气。查国君等人[25]则采用了固液分离技术对水葫芦的发酵进行处理，解决了单相发酵中水葫芦体积膨胀、出料难和两相消化耗水量大的问题，将汁和渣分别进行厌氧消化，沼渣可以作为有机肥还田，实现了水葫芦的有效利用。刘茂玲[26]通过使用水葫芦微波稀酸水解液驯化树干毕赤酵母和嗜栽管囊酵母的混合酵母菌，显著提高了水葫芦产乙醇的产量。2018年的研究发现经过微生物预处理的水葫芦与未处理的水葫芦相比，更能在较短时间内提高沼气产量[27]。

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3.4 其他应用

刘婕等[8]使用雷达技术对水葫芦进行在线监测的研究，发现雷达探测技术应用于水葫芦在线监测是可行的，对于不同电磁特性的目标探测物能够有效区分。探测雷达探测性能与目标属性以及目标探测物凸出水面高度有关，与水面齐平及水下部分目标探测物无法识别。凌小佳等[9]采用雷达探测技术，研究了水浮植物雷达对水葫芦目标标识能力、探测范围以及距离、面积、速度测量性能。

第一，训练学生掌握知识的灵活性，培养直觉思维的能力。教师在英语教学过程中，不但要教授语言知识，也应在教材不要求教学生音标的情况下，灵活适量地根据小学生的年龄、年级特点介绍一些简单的读音规则。小学生对汉语拼音比较熟悉，而英语单词中有一部分可借助汉语拼音的直呼特点，帮助学生识记、拼读单词。比如∶教学fish、window、pen、big等词时，就可如此进行教学。学生在大脑中形成一种直觉思维，为英语语言思维模式奠定基础。还可以利用多媒体打破学科界线，拓展学生的知识面，介绍有关西方的传统习惯、风土人情、文化背景等知识。这样会有助于学生简缩思维的过程，依据某些线索迅速作出直觉思维，培养创新思维能力。

4 水葫芦的治理措施

4.1 物理措施

物理措施是指利用人工或者机械等工具对水葫芦进行收集处理的一种方式。目前主要采取人工打捞及机械收割，同时设置一些围栏等阻止其扩散。优点是安全快速，可在短期内控制水葫芦的繁殖和扩散；缺点是劳动强度大，存在安全隐患，成本高，治标不治本，捞上来的水葫芦处理困难。此方法多用于中小型的水域，具有一定的局限性。

2014年长江科学院研发了水力一体治漂浮排，并投入使用[31- 32]。该技术的关键是实现过程栏截和引导，依靠浮排拦截从上游冲刷下来的漂浮物，利用自身的水力和河流水力将漂浮物导向浮排内侧，再由清漂工人和船舶打捞上岸，进行集中处理。水力一体综合治漂浮排新装置实现了“拦漂、导漂、清漂”，并且改变了传统单一、被动清漂方式，降低了清漂成本，提高了清漂效率。

水葫芦含水量达90%以上，晒干也只能将其含水量降低至72%[33]。打捞上来的水葫芦如何进行脱水处理也是当前面临的难题之一。国外有人设计了烘干设备来研究水葫芦的脱水问题，但成本高难以大规模应用[34]。杜静等[35]比较了不同挤压方式的脱水效果，并对水葫芦粉碎粗细程度、挤压筛孔孔径等工艺参数进行了筛选，以期能够获得最佳的脱水参数，来为水葫芦后续的资源利用化提供基础依据。江西省地质工程(集团)公司于2018年申请了水葫芦的粉碎脱水设备的专利，作为市政处理水葫芦的用具。

北纬40°到南纬45°之间大部分地区的水热条件都符合水葫芦生长[3]。水葫芦主要集中分布在我国南部和东南地区，以珠江流域、长江中下游流域和东南沿海的水葫芦爆发最为严重[4]。陈璐等[5]结合各地区的水热等气候特征，采用GARP和ENFA模型对水葫芦在我国的适合生长区进行预测，研究得出江西、福建、两广等省份水葫芦分布最多，也是水葫芦入侵风险等级最高的几个省份，见图1[5]。江西省内沟塘、渠道、水库、湖泊众多，水质条件适中，加上夏季适宜的气温，为水葫芦大规模生长提供了天然场所。

针对灌区的主河道和干渠，可采用溢油栏控制水葫芦，防止其进入渠首和支渠。重要水工建筑前加装油栏，或利用固定的支架降低水葫芦对水位探头的影响；及时打捞，主河道购买大型打捞船，干渠、支渠组装小型打捞船；非必要期间，调节水位水流对水葫芦急性冲刷，集中收集处理。渠道底泥疏浚是去除水生植物的最直接，也是最环保的方式之一[36]。因此还可以在渠道断水(11月中下旬)后对底泥进行疏浚，清除水葫芦种子，干扰其越冬。

就当前赣抚平原灌区水葫芦泛滥状况而言，除了加固和升级改良水葫芦的围栏设施，还需要通过升级改造其他设备如打捞船、脱水设备等，以此对灌区的水葫芦进行治理和管控，加强应急、预警措施的建设和监管力度。同时加大水葫芦危害性的宣传力度，提高人民群众的防治意识和积极性，出台相应的管理措施，从多方面多角度对灌区水葫芦进行综合防治。

2020年8月，赣抚平原灌区一干站开展了水葫芦的清理工作，投入人次达30多人，共打捞水葫芦180余吨，见图2。

外来僧侣如何在译语文化场域中产生广泛影响，促进佛教场域的建构？外来译者与佛典原本的紧密关系为其积累了资本。佛教初入中国，由外来僧侣口诵经义。随着佛教场域的建构，信众的增加，对原本的求真渴望愈加强烈。一些外来僧侣自西域或天竺带来佛典，并译经、讲经，如昙无谶、曼陀罗、真谛皆携本东来。（汤用彤 2016：291）佛典的权威性为外来僧侣积累了资本，利于建构其权威身份。

图2 灌区水葫芦治理的实践措施

4.2 化学控制

化学控制主要是利用除草剂喷洒在水葫芦上以达到根除的目的。目前我国南方常用农达(Roundup)来防治水葫芦[37]。采用如克无踪、草甘膦、农达等农药和化学药品，但费用较高，会污染水环境，杀死其他水生生物，效果无法持久,并且无法杀死种子，而且会对其天敌象甲等昆虫产生危害。Lugo等[38]发现施用除草剂除水葫芦后，直接导致了浮游植物的死亡，同时增加了浮游动物的死亡率，导致其种群密度下降。此外，化学试剂虽然低毒，但是其污染水源，通过饮用水和食物链传播，威胁人的身体健康。

4.3 生物防治

生物防治是指利用水葫芦的天敌如象甲、芦螟蛾、叶螨等和真菌建立种群，取食或寄生在水葫芦上，从而抑制水葫芦种群的生长。早期国内外的多项研究表明象甲是水葫芦的天敌，对其有专一的寄生性，可用于水葫芦的生物防治，但该方法可持续性差[39]。此外，还可以使用致病菌和化感作用等[40]方法对其进行生物防治。马樱丹在水中可逐渐释放水杨酸和两个三萜内酯类化感物质，抑制水葫芦的生长[41-42]。此类方法适合面积小的水域，而在水流较急的河流中并不易操作。

此外，有些国家和地区还使用水葫芦来进行养鱼、养蟹等[43]，以实现水葫芦的有效控制。生物方法是全世界研究的热点，但治理成效慢、周期长。

4.4 综合措施

综合上述几种措施，在加强监管的同时融合物理、化学和生物措施，根据水葫芦的生长特点、区域的气候条件以及湖泊河流等不同的地形水流状况进行打捞和清理，必要时使用特定的除草剂，释放象甲等天敌，发挥不同防治方法的作用，实现短期处理和长期治理。同时还可以根据水葫芦的生长特点进行人为干扰。研究[10]发现在水葫芦生长初期和11月中下旬到12月中旬对水葫芦进行人为干扰，可以破坏幼株的生长和越冬存活率。

5 目前存在的问题及展望

水葫芦的各方面研究已经取得不少进展和成果，关于其治理措施也展开了多种研究，对其资源利用和应用也有了很多的认识。但相关研究多集中于湖泊、河流、水库等水域，关于农业灌区水葫芦的研究较少。赣抚平原灌区作为江西省重要的水利工程之一，近些年为水葫芦的治理投入了大量的人力和财力。而单一的物理措施并不能够有效地防治水葫芦。

依据灌区范围内河流、渠道等地段地形的不同，可开展针对性的治理。如水闸前，密度大、流速较大、障碍物较多的地段，可使用物理措施。在水葫芦覆盖范围大但密度小、多为静态分布的地段，使用物理措施比较费时费力，可尝试采取生物措施及综合防治。