利用水葫芦生物修复技术治理富营养化湖泊，已经取得明显成效^{[1, 2, 3, 4]}。“滇池水葫芦治理污染试验性工程”的实践显示：2011年，滇池草海控制性种养水葫芦555.5 hm²，约占草海面积的52%，草海水体总氮（TN）、总磷（TP）由2010年的11.14 mg·L^-1和0.61 mg·L^-1，下降至2011年的6.11 mg·L^-1和0.24 mg·L^-1，同比降低了45.2%和60.7%；2012年，滇池外海控制性种养水葫芦555.6 hm²，集中于外海北部蓝藻富集的重污染区域，外海水体TN浓度由2011年的2.82 mg·L^-1下降至2012年的2.13 mg·L^-1，同比降低了24.5%，TP浓度则与往年基本持平，优于地表Ⅴ类水标准^[5]。

据工程实践结果可知，利用水葫芦对富营养化湖泊进行生态修复，能有效降低水体氮磷浓度，改善湖泊水质；但也有专家质疑，虽然通过机械化打捞装备，可将水葫芦植株带出湖泊水体，但在水葫芦种养期间，其根系脱落物进入水体，腐烂后氮、磷等物质释放，将对湖泊水体造成“二次污染”。对于这一问题的相关研究，尚未见报道；据此，课题组开展了水葫芦根系脱落物收集试验，以监测水葫芦生长期间，其根系脱落物鲜重、干重及其氮磷含量，分析与评价水葫芦根系脱落物对湖泊水质是否存在显著的负面影响。 1 材料与方法 1.1 试验材料与地点

试验植物为水葫芦（Eichhornia crassipes，雨久花科凤眼蓝属，多年生漂浮性草本植物），取自滇池草海水葫芦规模化种养围栏内（25°1′11.76″N，102°39′50.58″E）。试验地点在滇池草海南部临近老干鱼塘堤坝的外草海水域（24°58′3.13″N，102°38′46.43″E）。 1.2 试验设计

在长期定位试验的滇池草海水葫芦控制性种养围栏内（图 1），利用PVC管和塑料网片制作1 m×1 m的网框，网框内水葫芦初始放养量为4.00 kg·m^-2，设置4个平行，其中3个平行用于监测水葫芦生物量（鲜重）与干重，并收集根系脱落物以测定脱落物鲜重、干重及其氮磷含量，1个平行用于采集少量水葫芦植株样品测定植株氮磷含量，另外设置2个空白，网框内不放养水葫芦，用于收集水体自然产生的沉积物。初始放养时间是2013年5月15日，于6—11月，每隔30 d（每月15号）采样1次。

图 1 滇池草海水葫芦控制性种养围栏 Figure 1 Man-made fence for control cultivation of water hyacinth in Caohai of Dianchi Lake

图选项

水葫芦植株生物量（鲜重）将其从水中捞起放在筛网上，直至无滴水时称重而得。水葫芦植株、根系脱落物及沉积物的干物质含量，称取鲜重，用烘箱烘干后，称取干重，计算可得；水葫芦植株、根系脱落物及沉积物的干物质全氮，采用混合催化剂硫酸消化凯式滴定法测定；水葫芦植株、根系脱落物及沉积物的干物质全磷，采用硫酸高氯酸消煮钼锑抗比色法测定。 1.4 数据处理与计算方法

试验数据取3个平行样品的平均值，由平均值±标准差表示，统计处理采用Excel 2003。对于不同时期内水葫芦植株干物质氮磷含量和生长速率的显著性差异分析，采用软件SPSS 13.0的独立样本T检验。

水葫芦干重利用以下公式计算：

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水葫芦植株、根系脱落物及沉积物的氮磷含量利用以下公式计算：

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水葫芦的生长速率利用以下公式计算：

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如图 2所示，2013年5月中旬，水葫芦初始放养量为4.00 kg·m^-2，6—11月，水葫芦生物量（鲜重）持续增加，11月15日达到23.50 kg·m^-2，累计增加19.50 kg·m^-2。水葫芦干重初始值为196.00 g·m^-2，6—11月，水葫芦干重随着生物量的增加也持续增加，11月15日达到1 334.80 g·m^-2，累计增加1 138.80 g·m^-2。

图 2 试验期间水葫芦生物量（鲜重）和干重变化 Figure 2 Changes of biomass （fresh weight） and dry weight of water hyacinth during experiment

图选项

如图 3所示，2013年6—8月，水葫芦根系脱落物鲜重相对较低，分别为125.00、190.00、135.00 g·m^-2，平均值为150.00 g·m^-2，可能是水葫芦处于幼苗及旺盛生长期，根系相对较少，根系脱落物也较少。9月滇池流域气温仍然较高，水葫芦仍在快速生长，使得生物量累积较大，根系较多且老根也随之增多，从9月份开始，水葫芦根系脱落物开始增加。9—11月，根系脱落物鲜重相对较高，分别为320.00、290.00、445.00 g·m^-2，平均值为351.67 g·m^-2。与鲜重的变化情况类似，2013年6—8月，根系脱落物干重相对较低，平均值为1.85 g·m^-2，9—11月，根系脱落物干重相对较高，平均值为6.11 g·m^-2。

图 3 试验期间水葫芦根系脱落物鲜重和干重 Figure 3 Changes of fresh weight and dry weight of root exfoliation during experiment

图选项

据表 1中水葫芦生物量计算可知，5—9月的水葫芦生长速率为128 g·m^-2·d^-1，远高于10—11月的生长速率70 g·m^-2·d^-1，两者之间存在显著差异（P>0.05）。试验期间，水葫芦生物量（鲜重）增加值为19.50 kg·m^-2，干重增加值为1 138.80 g·m^-2。水葫芦干物质氮含量在2.67%～2.97%之间变化，干物质磷含量在0.20%～0.26%之间变化。采用SPSS的独立T检验，对比分析5—9月和10—11月的水葫芦植株干物质氮磷含量，两者之间无显著性差异（P＜0.05）。试验结束时，水葫芦植株含氮量增加值为30.35 g·m^-2，植株含磷量增加值为2.96 g·m^-2。

表 1 水葫芦生物量（鲜重）与氮磷含量 Table 1 Biomass （fresh weight） and content of nitrogen and phosphorus of water hyacinth

表选项

如表 2所示，试验的6—11月，水葫芦根系脱落物鲜重累计为1 505.00 g·m^-2，占水葫芦植株鲜重增加值的7.72%。干物质含量在1.14%～1.83%之间变化，脱落物干重累计为23.87 g·m^-2，占水葫芦植株干重增加值的2.10%。脱落物的干物质氮含量约为3.17%，磷含量约为0.39%。试验结束时，根系脱落物含氮量为0.76 g·m^-2，占水葫芦植株含氮量增加值的2.50%；根系脱落物含磷量为0.09 g·m^-2，占水葫芦植株含磷量增加值的3.05%。

表 2 水葫芦根系脱落物鲜重与氮磷含量 Table 2 Fresh weight and content of nitrogen and phosphorus of root exfoliation

表选项

如表 3所示，试验的6—11月，空白处理沉积物鲜重合计为76.78 g·m^-2，干物质含量在1.09%～1.49%之间变化，沉积物干重累计为0.99 g·m^-2，干物质氮含量为1.88%，磷含量为0.20%。试验结束时，沉积物含氮量为0.02 g·m^-2，占水葫芦根系脱落物含氮量增加值的2.63%；沉积物含磷量为0.002 g·m^-2，占水葫芦根系脱落物含磷量增加值的2.22%。

表 3 空白处理沉积物鲜重与氮磷含量 Table 3 Fresh weight and content of nitrogen and phosphorus of sediment in blank treatment

表选项

5—9月份滇池流域气温较高，水葫芦快速生长扩繁，为旺盛生长期；10—11月，滇池流域气温逐渐降低，水葫芦生长缓慢，进入逐渐枯萎期。对表 1中5—9月和10—11月水葫芦干物质氮磷含量进行独立样本T检验，结果显示：水葫芦植株干物质氮磷含量在旺盛生产期与逐渐枯萎期，并无显著性差异（P＞0.05）。但值得注意的是，在这两个时间段内，水葫芦的生长速率存在明显差异（P＜0.05），5—9月份，水葫芦的生长速率高达128 g·m^-2·d^-1，而10—11月，水葫芦的生长速率仅为70 g·m^-2·d^-1。即水葫芦在旺盛生长期内生物量快速累积，从而高效富集水体氮磷；而水葫芦进入逐渐枯萎期，生物量累积速率也降低，富集水体氮磷能力也随之减弱。由此可知，旺盛生长期水葫芦对水体氮磷的净化效果明显优于逐渐枯萎期。因此，为了避免水葫芦枯萎之后，在水体腐烂分解，氮磷释放回到水体，必须在其枯萎之前及时打捞，方可保证水葫芦对富营养化水体氮磷等污染物的净化效果。

试验期间，水葫芦根系脱落物的鲜重仅占水葫芦鲜重增加值的7.72%，根系脱落物的干重仅占水葫芦干重增加值的2.10%，根系脱落物含氮量仅占水葫芦植株含氮量增加值的2.50%，根系脱落物含磷量仅占水葫芦植株含磷量增加值的3.05%。空白处理沉积物量很少，仅占根系脱落物鲜重的5.10%，其氮磷含量更是微乎其微。研究显示，水葫芦植株氮磷含量的增加值均为水葫芦生长过程中从富营养化水体带出的氮磷^{[6, 7]}；与水葫芦植株从水体带走的氮磷量相比，通过根系脱落而返回水体的氮磷量是很微小的部分，因此，人们所担心脱落物降解后的氮磷释放并不会对水质恶化造成严重影响，更不存在所谓的“二次污染”问题。

与其他生物治理方式相比，生态浮床技术一般采用高分子材料（如泡沫板）构建浮床^{[8, 9]}，耐久性相对较差，且泡沫易造成污染；而常见的人工湿地技术更适合于湖滨带修复^[10]，不适合富营养化湖泊氮磷污染物的直接提取。利用水葫芦生态修复技术治理富营养化湖泊之后，通过机械化打捞装置将水葫芦从水中采收上岸，可将水葫芦所吸收富集的氮磷等污染物质彻底带出水体，后续对所采收的水葫芦研发多种综合利用途径，例如生产有机肥、青贮饲料、沼气或栽培基质等^{[11, 12]}，完成富营养化水体氮磷污染物质的资源化利用，实现环境效益与经济效益的双赢。 4 结论

（1）虽然5—9月（旺盛生长期）和10—11月（逐渐枯萎期）的水葫芦植株干物质氮磷含量无显著差异，但是旺盛生长期内水葫芦的生长速率明显高于逐渐枯萎期，使得旺盛生长期内水葫芦对水体氮磷的净化效果明显优于逐渐枯萎期。

（2）水葫芦根系脱落物含氮量、含磷量仅占水葫芦植株含氮量、含磷量增加值的2.50%和3.05%，即与水葫芦植株从水体带走的氮磷量相比，随着根系脱落物降解释放而返回水体的氮磷量极少，不会对湖泊水质造成负面影响。