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水生观赏植物不同种植组合对富营养化水体的净化效果

迟明宏 刘敏 徐迎春 金奇江 王小文 王彦杰

迟明宏, 刘敏, 徐迎春, 金奇江, 王小文, 王彦杰. 水生观赏植物不同种植组合对富营养化水体的净化效果[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446
引用本文: 迟明宏, 刘敏, 徐迎春, 金奇江, 王小文, 王彦杰. 水生观赏植物不同种植组合对富营养化水体的净化效果[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446
CHI Minghong, LIU Min, XU Yingchun, JIN Qijiang, WANG Xiaowen, WANG Yanjie. Purification effects of different combinations of ornamental aquatic plants on eutrophic water[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446
Citation: CHI Minghong, LIU Min, XU Yingchun, JIN Qijiang, WANG Xiaowen, WANG Yanjie. Purification effects of different combinations of ornamental aquatic plants on eutrophic water[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446

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水生观赏植物不同种植组合对富营养化水体的净化效果

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(U1803104, U2003113);中央高校基本科研业务费资源专项(KYZ202107, KYZ202204);南京农业大学三亚研究院引导资金面上项目(NAUSY-MS04)
详细信息
    作者简介: 迟明宏(ORCID: 0000-0002-3755-335X),从事园林植物应用研究。E-mail: 3323952029@qq.com
    通信作者: 王彦杰(ORCID:0000-0002-4582-9213),副教授,从事植物修复技术与水生态修复研究。E-mail: zjjwyj@njau.edu.cn
  • 中图分类号: X173

Purification effects of different combinations of ornamental aquatic plants on eutrophic water

  • 摘要:   目的  以适应性较强的挺水、浮水、沉水等观赏植物为试材,研究不同组合的水生观赏植物对不同质量浓度富营养化水体的净化效果。  方法  从2020年4月下旬开始,以挺水植物千屈菜Lythrum salicaria、黄菖蒲Iris pseudacorus、水葱Scirpus validus,浮水植物荇菜Nymphoides peltatum、睡莲 Nymphaea tetragon,沉水植物金鱼藻Ceratophyllum demersum进行不同种植组合处理,比较这些组合处理植物在低、中、高3种不同质量浓度(3种实验水体的总磷、总氮、氨态氮、化学需氧量分别为:2.00、0.20、0.67、20.00 mg·L−1;10.00、1.00、3.34、50.00 mg·L−1;20.00、2.00、6.67、100.00 mg·L−1)的富营养化水体中的生长情况以及去除总磷、总氮、氨氮及降低化学需氧量等的水体净化效果。  结果  ①总体来看,水葱在低质量浓度富营养化水体中长势较好,而千屈菜、黄菖蒲在中、高质量浓度处理下比低质量浓度处理下长势好;荇菜长势快,优于睡莲,但可能会影响组合配植植物的生长,而金鱼藻在与荇菜组合时长势弱于与睡莲组合。②总磷去除效果:在低质量浓度处理中,水葱+睡莲+金鱼藻组在前期对富营养水体总磷去除能力较强,去除率达47.57%;黄菖蒲+睡莲+金鱼藻的组合在后期净化效果最好,35 d时最高总磷去除率达74.59%;高质量浓度处理中,黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组与水葱+睡莲+金鱼藻均有较好的去除效果。③总氮去除效果:在低质量浓度处理中,水葱所在的2个植物组合去除效果较好,总氮去除率均在30.00%以上;中质量浓度处理中,水葱+睡莲+金鱼藻组效果较好;黄菖蒲+睡莲+金鱼藻在低、中、高3种质量浓度处理中都有不错的净化效果。④氨氮去除效果:在低质量浓度处理中,水葱+荇菜+金鱼藻组去除氨氮效果最好,去除率达14.03%;中质量浓度处理中,千屈菜+睡莲+金鱼藻组净化效果最好,最高去除率达4.09%;高质量浓度处理中,黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组和水葱+睡莲+金鱼藻组综合净化效果最好。⑤化学需氧量去除效果:在低质量浓度处理中,水葱+睡莲+金鱼藻组去除化学需氧量综合净化效果最好,去除率达108.33%;黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组在低、中、高3种质量浓度处理下都有良好的净化效果,去除率分别为115.00%、46.00%、41.50%。  结论  结合各组合的景观应用价值分析,最终得出黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组在不同质量浓度富营养化水体中均有良好的净化效果,且具有较高的景观应用价值,是最佳的种植组合。图4表6参25
  • 图  1  挺水植物株高相对增长量

    Figure  1  Relative growth in height of water-retaining plants

    图  2  挺水植物分枝/叶片相对增长量

    Figure  2  Relative growth of aquatic plant branches/leaves

    图  3  浮水植物叶片相对增长量

    Figure  3  Relative growth of leaves of floating water plants

    图  4  沉水植物生物量相对增长量

    Figure  4  Relative growth of submerged plant biomass

    图  5  不同质量浓度富营养水体中总磷的变化

    Figure  5  Changes of TP content under different eutrophication concentrations

    图  6  不同质量浓度富营养水体中总氮的变化

    Figure  6  Changes of TN content under different eutrophication concentrations

    图  7  不同质量浓度富营养水体中的氨氮的变化

    Figure  7  Changes of NH3-N content under different eutrophication concentrations

    图  8  不同质量浓度富营养下的化学需氧量质量浓度变化

    Figure  8  Changes of COD content under different eutrophication concentrations

    表  1  植物种植组合处理

    Table  1.   Planting combination treatment

    编号种植组合
    对照组(ck) 无植物
    QXJ 千屈菜+荇菜+金鱼藻
    QSJ 千屈菜+睡莲+金鱼藻
    HXJ 黄菖蒲+荇菜+金鱼藻
    HSJ 黄菖蒲+睡莲+金鱼藻
    SXJ 水葱+荇菜+金鱼藻
    SSJ 水葱+睡莲+金鱼藻
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    表  2  水体参数

    Table  2.   Parameters of the test water

    富营养
    化程度
    总氮/
    (mg·L-1)
    总磷/
    (mg·L-1)
    氨氮/
    (mg·L-1)
    化学需氧量/
    (mg·L-1)
    2.000.200.6720.00
    10.001.003.3450.00
    20.002.006.67100.00
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    表  3  不同质量浓度富营养处理下不同水生植物组合对水体总磷的去除率

    Table  3.   Removal of TP from water bodies by different aquatic plant combinations under different eutrophic concentration treatments

    富营养化程度天数/d不同植物种植组合处理对总磷的去除率/%
    QXJQSJHXJHSJSXJSSJ
    7 0.00±1.88 ab 0.35±2.20 ab −4.90±0.30 b 5.85±4.83 a −46.04±2.66 c 12.53±4.43 a
    14 36.06±0.94 ab 32.80±2.72 b 40.78±0.76 ab 33.76±0.06 b 3.83±3.99 c 47.57±3.76 a
    21 34.53±6.23 a 26.86±4.73 a 37.60±9.64 a 49.87±3.91 a 42.59±4.36 a 36.83±0.94 a
    28 81.13±1.45 a 64.28±5.05 b 61.39±2.88 bc 74.59±2.21 ab 72.89±1.76 ab 49.15±0.92 c
    35 16.10±1.33 b 42.93±6.68 a 31.05±3.45 ab 42.93±2.17 a 34.50±2.30 a 33.75±5.53 a
    7 4.37±0.69 a 1.53±2.62 a 2.76±1.59 a 1.38±2..42 a 0.92±0.92 a 4.30±0.61 a
    14 26.47±1.57 a 27.16±0.79 a 22.71±4.93 a 26.24±1.86 a 20.56±4.82 a 20.95±4.09 a
    21 9.21±1.36 a 12.43±1.16 a 6.91±1.33 a 11.66±0.81 a 11.05±1.46 a 11.74±1.47 a
    28 20.34±0.58 a 19.53±1.53 a 21.03±0.59 a 21.71±0.23 a 18.93±0.94 a 19.59±1.85 a
    35 8.06±1.21 a 8.42±1.12 a 3.96±0.68 ab 8.52±0.23 a 2.15±1.34 b 7.37±0.99 a
    7 4.45±0.41 a 6.22±0.13 a 4.83±0.72 a 5.06±0.80 a 5.99±0.27 a 4.95±1.35 a
    14 6.98±0.27 a 7.21±0.13 a 6.98±0.46 a 4.99±0.31 b 6.98±0.03 a 6.29±0.13 ab
    21 10.97±0.44 a 10.97±0.48 a 7.37±0.76 bc 10.13±1.07 ab 9.94±0.83 ab 6.14±0.01 c
    28 12.20±0.62 a 12.50±0.31 a 10.66±0.67 a 10.36±1.38 a 10.66±1.31 a 12.04±1.77 a
    35 9.30±0.60 ab 7.60±1.74 b 11.59±0.15 ab 12.20±0.70 a 7.75±1.01 b 12.35±0.81 a
      说明:同行平均值后不同小写字母表示同一时间不同植物组合对总磷的去除率差异显著(P<0.05)
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    表  4  不同质量浓度富营养处理下不同水生植物组合对水体总氮的去除率

    Table  4.   Removal of TN from water bodies by different aquatic plant combinations under different eutrophic concentration treatments

    富营养化程度天数/d不同植物种植组合处理对总氮的去除率/%
    QXJQSJHXJHSJSXJSSJ
    7 0.44±2.06 a −0.83±0.74 a −0.78±1.15 a 9.75±4.14 a 2.08±0.93 a 2.19±1.30 a
    14 2.62±1.18 a 0.34±3.95 a 1.90±1.19 a 6.23±3.33 a 6.04±2.71 a 8.79±6.38 a
    21 1.36±1.81 a 2.33±1.22 a 1.39±0.98 a −2.42±2.48 a 1.50±1.29 a 2.53±2.74 a
    28 3.64±0.13 a 11.40±2.49 a 11.63±11.62 a −10.00±2.60 a 0.25±2.02 a 11.62±6.19 a
    35 12.05±4.07 d 16.93±2.62 cd 22.10±1.04 bcd 24.95±1.41 bc 47.33±1.99 a 30.90±0.17 b
    7 0.40±0.06 a 0.67±0.35 a −0.05±0.41 a 1.15±1.30 a −0.42±0.39 a −0.66±0.60 a
    14 0.24±0.30 a 0.30±0.41 a 0.94±0.18 a 0.59±0.21 a 2.10±1.04 a 0.60±0.34 a
    21 0.28±0.23 a 0.13±0.27 a 0.40±0.17 a 0.55±0.10 a 0.11±0.35 a 0.32±0.23 a
    28 8.43±0.63 a 9.44±0.77 a 12.58±3.92 a 13.66±0.84 a 9.44±0.12 a 10.51±1.26 a
    35 2.15±0.56 bc 2.67±0.44 bc 0.79±0.08 c 3.36±0.24 abc 3.43±0.56 ab 5.59±0.94 a
    7 0.23±0.27 a −0.58±0.21 a −0.48±0.22 a −0.11±0.04 a −0.13±0.10 a −0.05±0.22 a
    14 0.41±0.12 ab −0.06±0.06 c 0.67±0.00 a 0.71±0.04 a 0.15±0.11 bc 0.48±0.08 ab
    21 0.22±0.40 a −0.17±0.15 a 0.33±0.10 a 0.05±0.13 a 0.20±0.11 a 0.24±0.22 a
    28 1.29±0.13 a 1.20±0.05 a 1.08±0.06 a 1.27±0.05 a 1.29±0.09 a 1.23±0.05 a
    35 2.59±0.06 b 2.85±0.04 b 2.78±0.09 b 3.47±0.24 a 2.76±0.09 b 2.60±0.12 b
      说明:同行平均值后不同小写字母表示同一时间不同植物组合对总氮的去除率差异显著(P<0.05)
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    表  5  不同质量浓度富营养处理下不同水生植物组合对水体氨氮的去除率

    Table  5.   Removal of NH3-N from water bodies by different aquatic plant combinations under different eutrophic concentration treatments

    富营养化程度天数/d不同植物种植组合处理对氨氮的去除率/%
    QXJQSJHXJHSJSXJSSJ
    7 −1.49±4.80 a −4.98±5.87 a −9.70±3.02 a −0.75±3.88 a −8.96±5.24 a −7.96±7.77 a
    14 1.50±0.43 a −38.06±4.31 d −13.43±0.43 c −3.73±1.72 ab −12.69±1.72 bc 0.75±0.00 a
    21 21.89±0.86 b 21.89±1.72 b 20.40±0.86 b 30.35±1.79 a 31.34±1.99 a 33.08±1.29 a
    28 11.19±15.08 ab 29.85±6.03 a −15.67±1.29 b 31.34±2.59 a 38.06±7.32 a 18.66±1.29 ab
    35 10.65±0.28 ab 7.66±1.75 b 11.74±1.04 ab 7.56±1.42 b 14.03±1.29 a 9.48±0.73 ab
    7 −2.69±0.46 a 1.10±0.87 a −1.05±1.12 a −0.90±1.04 a −0.60±1.38 a −2.84±0.09 a
    14 1.40±0.17 a 0.30±0.10 a 0.10±1.90 ab 0.65±0.09 a −0.40±0.35 ab −1.00±0.17 b
    21 2.30±0.53 a 4.09±0.36 a 3.44±0.61 a 1.20±0.35 ab 2.20±1.21 a −1.35±0.09 b
    28 0.00±0.17 a 0.15±1.30 a 0.75±0.78 a −0.60±0.52 a 0.20±1.15 a 1.00±0.40 a
    35 0.91±0.03 bc 1.68±0.10 ab 0.67±0.29 bc 0.61±0.22 c 1.50±0.25 abc 2.27±0.29 a
    7 2.60±0.40 a 1.40±0.80 a 1.45±0.35 a 2.65±0.17 a 0.70±1.08 a 0.30±0.13 a
    14 3.42±0.87 a 2.82±0.56 a 3.87±0.22 a 3.82±0.09 a 3.37±0.69 a 2.17±0.61 a
    21 1.15±1.00 a 0.60±1.15 a −0.75±1.73 a 0.75±0.94 a 1.25±0.53 a −0.97±1.34 a
    28 0.65±0.48 ab 0.12±0.87 ab −0.37±1.04 b 2.70±0.13 ab 2.32±0.43 ab 3.07±0.61 a
    35 0.66±0.01 c 0.95±0.08 b 1.08±0.04 ab 1.19±0.03 a 1.04±0.06 ab 1.08±0.02 ab
      说明:同行平均值后不同小写字母表示同一时间不同植物组合对氨氮的去除率差异显著(P<0.05)
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    表  6  不同质量浓度富营养处理下不同水生植物组合对水体化学需氧量的去除率

    Table  6.   Removal of COD from water bodies by different aquatic plant combinations under different eutrophic concentration treatments

    富营养化程度天数/d不同植物种植组合处理对化学需氧量的去除率/%
    QXJQSJHXJHSJSXJSSJ
    725.00±5.00 ab6.67±9.28 ab−16.67±23.15 b−1.67±12.02 ab−13.33±11.67 b50.00±10.41 a
    14−41.67±3.33 a−47.50±10.10 ab−78.33±23.33 b−10.00±10.00 a−25.00±22.55 a−3.33±6.01 a
    2157.50±15.28 a52.50±11.55 a27.50±25.98 a69.17±3.33 a37.50±7.64 a54.17±8.33 a
    2860.00±7.22 a30.83±12.02 a−0.83±30.05 a25.83±4.41 a45.83±16.91 a59.17±10.93 a
    3512.50±7.22 b−6.67±4.41 b−7.50±10.10 b115.00±8.67 a105.00±0.00 a108.33±16.07 a
    710.00±6.11 a14.67±2.40 a9.33±0.67 a2.00±16.17 a16.00±9.24 a−4.00±7.57 a
    1437.33±5.21 a4.67±8.33 ab−14.33±9.81 b13.33±6.36 ab5.33±13.28 ab−10.00±7.06 b
    216.00±5.29 a2.00±5.03 a4.00±12.70 a6.00±4.62 a16.00±5.29 a−13.00±0.58 a
    28−7.33±9.96 a3.33±11.39 a4.67±10.67 a7.33±0.67 a4.67±6.96 a10.00±8.00 a
    3541.33±3.46 ab36.00±6.36 ab19.33±3.46 b46.00±2.91 a43.33±7.02 a34.67±2.91 ab
    711.67±2.85 ab9.67±2.91 b15.67±2.19 ab25.33±1.76 a17.00±2.31 ab11.33±4.67 b
    14−8.00±5.51 a−6.33±2.85 a3.00±3.61 a−5.33±4.84 a−5.33±5.55 a−4.00±1.00 a
    211.33±6.96 a11.00±3.76 a13.33±1.20 a10.00±1.20 a7.33±9.02 a13.33±3.38 a
    2811.00±3.46 a5.50±2.02 a15.00±1.15 a14.00±4.16 a10.00±4.04 a10.67±4.81 a
    3527.00±0.58 c36.00±1.15 b41.33±0.88 a41.50±0.29 a19.00±0.58 d6.00±0.58 e
      说明:同行平均值后不同小写字母表示同一时间不同植物组合对化学需氧量去除率差异显著(P<0.05)
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-05
  • 录用日期:  2022-11-20
  • 修回日期:  2022-11-16

水生观赏植物不同种植组合对富营养化水体的净化效果

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(U1803104, U2003113);中央高校基本科研业务费资源专项(KYZ202107, KYZ202204);南京农业大学三亚研究院引导资金面上项目(NAUSY-MS04)
    作者简介:

    迟明宏(ORCID: 0000-0002-3755-335X),从事园林植物应用研究。E-mail: 3323952029@qq.com

    通信作者: 王彦杰(ORCID:0000-0002-4582-9213),副教授,从事植物修复技术与水生态修复研究。E-mail: zjjwyj@njau.edu.cn
  • 中图分类号: X173

摘要:   目的  以适应性较强的挺水、浮水、沉水等观赏植物为试材,研究不同组合的水生观赏植物对不同质量浓度富营养化水体的净化效果。  方法  从2020年4月下旬开始,以挺水植物千屈菜Lythrum salicaria、黄菖蒲Iris pseudacorus、水葱Scirpus validus,浮水植物荇菜Nymphoides peltatum、睡莲 Nymphaea tetragon,沉水植物金鱼藻Ceratophyllum demersum进行不同种植组合处理,比较这些组合处理植物在低、中、高3种不同质量浓度(3种实验水体的总磷、总氮、氨态氮、化学需氧量分别为:2.00、0.20、0.67、20.00 mg·L−1;10.00、1.00、3.34、50.00 mg·L−1;20.00、2.00、6.67、100.00 mg·L−1)的富营养化水体中的生长情况以及去除总磷、总氮、氨氮及降低化学需氧量等的水体净化效果。  结果  ①总体来看,水葱在低质量浓度富营养化水体中长势较好,而千屈菜、黄菖蒲在中、高质量浓度处理下比低质量浓度处理下长势好;荇菜长势快,优于睡莲,但可能会影响组合配植植物的生长,而金鱼藻在与荇菜组合时长势弱于与睡莲组合。②总磷去除效果:在低质量浓度处理中,水葱+睡莲+金鱼藻组在前期对富营养水体总磷去除能力较强,去除率达47.57%;黄菖蒲+睡莲+金鱼藻的组合在后期净化效果最好,35 d时最高总磷去除率达74.59%;高质量浓度处理中,黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组与水葱+睡莲+金鱼藻均有较好的去除效果。③总氮去除效果:在低质量浓度处理中,水葱所在的2个植物组合去除效果较好,总氮去除率均在30.00%以上;中质量浓度处理中,水葱+睡莲+金鱼藻组效果较好;黄菖蒲+睡莲+金鱼藻在低、中、高3种质量浓度处理中都有不错的净化效果。④氨氮去除效果:在低质量浓度处理中,水葱+荇菜+金鱼藻组去除氨氮效果最好,去除率达14.03%;中质量浓度处理中,千屈菜+睡莲+金鱼藻组净化效果最好,最高去除率达4.09%;高质量浓度处理中,黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组和水葱+睡莲+金鱼藻组综合净化效果最好。⑤化学需氧量去除效果:在低质量浓度处理中,水葱+睡莲+金鱼藻组去除化学需氧量综合净化效果最好,去除率达108.33%;黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组在低、中、高3种质量浓度处理下都有良好的净化效果,去除率分别为115.00%、46.00%、41.50%。  结论  结合各组合的景观应用价值分析,最终得出黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组在不同质量浓度富营养化水体中均有良好的净化效果,且具有较高的景观应用价值,是最佳的种植组合。图4表6参25

English Abstract

迟明宏, 刘敏, 徐迎春, 金奇江, 王小文, 王彦杰. 水生观赏植物不同种植组合对富营养化水体的净化效果[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446
引用本文: 迟明宏, 刘敏, 徐迎春, 金奇江, 王小文, 王彦杰. 水生观赏植物不同种植组合对富营养化水体的净化效果[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446
CHI Minghong, LIU Min, XU Yingchun, JIN Qijiang, WANG Xiaowen, WANG Yanjie. Purification effects of different combinations of ornamental aquatic plants on eutrophic water[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446
Citation: CHI Minghong, LIU Min, XU Yingchun, JIN Qijiang, WANG Xiaowen, WANG Yanjie. Purification effects of different combinations of ornamental aquatic plants on eutrophic water[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446

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