人工浮床栽培植物生长特性及吸收氮磷能力研究

摘要

农村水污染问题日益成为全球所面临的最热点环境问题之一,同时也成为国内外农村水污染治理的难题。生物浮岛技术是采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术,是一种经济有效的、可行的绿色方法。本文针对仙洪新农村试验区水污染问题,以水芹(Oenanthe javanica)、满天星(Gypsophila sp.)、中华万年青(Rohdeajaponica)、富贵竹(Dracaena sanderiana)、大叶栀子(Gardenia jasminoides Var.Grandiflora)、小叶栀子(Gardenia jasminoides Var.prostrata)和垂柳(Salix babylonica)为研究对象,比较研究了7种植物生长特性与植物吸收氮磷能力,同时对生物浮岛工程的费效进行了分析。研究结果丰富了生物浮岛技术知识,探索了农村水环境治理的新模式,为人工浮床技术在农村地区的推广应用提供了相应的理论依据和成熟的工程技术支持。主要研究内容和结果如下:
　　 ①受试植物生长特性
　　 从载体设计、植物遴选、栽培方式等方面进行生物浮岛工艺设计,通过对7种受试植物生长特性的研究,结果表明,各种植物经过约130天的驯化适应,表现出不同的生长特性,水芹、满天星、垂柳、小叶栀子、中华万年青、富贵竹和大叶栀子的成活率接近100％,但中华万年青、富贵竹和大叶栀子长势不好,适应性差。7中存活植物株高净增在1.9～19.3 cm之间,依次是:垂柳＞水芹＞小叶栀子＞满天星＞大叶栀子＞富贵竹＞中华万年青;根长净增量在1.9～10.9 cm之间,呈现出水芹＞满天星＞垂柳＞小叶栀子＞万年青＞富贵竹＞大叶栀子的变化情况。
　　 从生物量上看,7种植物鲜重在124.6～1030.6 g·m-2之间,依次是:垂柳＞水芹＞满天星＞富贵竹＞小叶栀子＞万年青＞大叶栀子:干物质生物量在33.7～307.1 g·m-2之间,呈现垂柳＞满天星＞水芹＞富贵竹＞大叶栀子＞小叶栀子＞万年青的变化趋势。研究还表明,水上部分净增生物量超过50％的植株有万年青、大叶栀子、水芹、小叶栀子和垂柳,水面上部和水面下部生物量之间存在显著的线性关系(R＞0.875),可以通过收割植物把水中氮磷带离水面。
　　 ②植物吸收氮磷能力与净化水量
　　 通过对7种存活植物体内氮磷含量的测定,研究植物吸收氮磷能力与净化水量,结果表明,7种植物体内氮含量在15.31～23.15 g·kg-1之间,水芹＞富贵竹＞满天星＞小叶栀子＞垂柳＞万年青＞大叶栀子;全株植物磷含量在1.07～1.89 g.kg-1之间,万年青＞小叶栀子＞水芹＞大叶栀子＞满天星＞垂柳＞富贵竹;同时植物各器官氮磷含量分布规律也各不一致。7种植物体内的氮、磷累积量分别在0.51～4.48 g·m-2和0.062～0.331 g·m-2之间,大小依次为垂柳＞满天星＞水芹＞富贵竹＞大(小)叶栀子＞万年青。研究还表明,7种植物氮磷积累量与生物量的线性相关性好(R＞0.964),生物量可以反应氮磷积累量。
　　 在净化水量上,7种植物每平方米浮床的净化水量在1.03～8.95 m3之间(以总氮计),呈现垂柳＞满天星＞水芹＞富贵竹＞小叶栀子＞大叶栀子＞万年青的变化规律;以总磷计的净化水量在0.62～3.31 m3之间,呈现垂柳＞满天星＞水芹＞富贵竹＞大叶栀子＞小叶栀子＞万年青的变化趋势。垂柳、满天星和水芹对脱氮除磷有较好的效果,可作为首选浮岛工程植物。
　　 ③生物浮岛工程费效分析
　　 比较分析生物浮岛与二级污水处理工艺的工程费用,结果表明,生物浮岛技术在基建投资和运行成本上均优于二级污水处理工艺,具有极高的环境经济价值、资源价值和社会价值,在我国尤其在农村地区具有广阔的推广运用前景。