维普资讯 http://www.cqvip.com 农业环境保护２００２，２１（５）：４３６—４３８ Ａｇｒｏ—ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ 高羊茅在净化养鱼废水的适应性研究 邵志鹏，苗香雯，崔绍荣 （浙江大学农业生物环境工程研究所，浙江杭州３１００２９） 摘要：在温室中采用盆培、浮植和土培３种种植方式，观察研究了高羊茅在养鱼废水中的适应能力及净化效果。结果 表明，陆地草高羊茅（Ｆｅｓｔｕｃａ ｏｒｕｎｄｉｎａｃｅａ Ｓｃｈｒｅｂ．）在净化养鱼废水中，表现氧自由基水平升高，但与逆境有关的脯氨酸 水平亦增加，表明植株抗逆性上升。高羊茅在净化养鱼废水中生长的适应性由强至弱依次为盆培、浮植和土培。 关键词：高羊茅；净化；废水；适应性 中图分类号：Ｘ８３５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—０２６７（２００２）０５—０４３６—０３ Ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｆｅｓｔｕｃａ Ａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ Ｓｃｈｒｅｂ ｉｎ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ Ｆｉｓｈ Ｐｏｎｄ ＳＨＡＯ Ｚｈｉ—ｐｅｎｇ，ＭＩＡＯ Ｘｉａｎｇ—ｗｅｎ，ＣＵＩ Ｓｈａｏ—ｒｏｎｇ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｂｉｏ—Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｕｒ ｔｅｓｔ ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｅｓｔｕｃａ ａｒｕａｄｉｎａｃｅａ Ｓｃｈｒｅｂ ｉｎ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｆｉｓｈ ｐｏｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｆｒｅｅ ｒａｄｉｃａｌ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｒａｌｉｎｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ａｄｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｔｉｓｓｕｅ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｌｓｏ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ａｄｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｗａｇｅ ｆｒｏｍ ｆｉｓｈ ｐｏｎｄ ｗｉｔｈ ａｎ ｏｒｄｅｒ ｆｒｏｍ ｐｏｔ，ｆｌｏａｔ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｅｓｔｕｃａ ａｍｎｄｉｎ￣ｅａ Ｓｃｈｒｅｂ；ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ 随着高密度水产养殖业的快速发展，大量的有机 富营养化废水的处理越来越受到社会的关注。机械滤 以防土壤被水冲掉）、盆培（两层无纺布铺在长方平底 的育苗盘上，育苗盘下再铺两层无纺布，用于养鱼废 清固然有其净化快、效率高等优点，但其能耗、水耗、 投资和管理等方面存在的问题也不容忽视…，植物特 别是高等植物在处理污水方面有着广阔的前景【１、ｍ】。陆 地草高羊茅具有生长迅速、耐热、耐涝、抗寒和抗病等 优点，在亚热带和温带冬季低温地区，是解决高等水 生植物净化污水时不能有效运转难题的新途径［ｓｌ；与 水的过滤，保湿）以及浮植（两层无纺布铺在厚１．０ ｃｍ 平整泡沫板上，板上孔间距５．０ ｃｍ，孔中载有小的育 苗钵，钵中填满岩棉，用于吸水）。播种采用人工撒播， 高羊茅播量为３０ ｇ・ｍ一，种子播种在盆培和浮植的 无纺布上。鱼池长１．８８ ｍ，宽１．５２ ｍ，深１．５ ｍ，池中 水深１ ｍ。水槽长７．０ ｍ，宽０．５９ ｍ，深０．３０ ｍ，坡度 大多数冷季型草坪草相比，高羊茅更耐盐碱（尤其在 有浇灌的条件下）。高羊茅耐土壤潮湿，也可忍受较长 时间的水淹 １。本试验采用３种种植方式，旨在探讨 １％。污水泵流量６ ｍ ・ｈ～，工作时间每次１０ ｍｉｎ。鱼 池中罗非鱼１２０条。试验期间鱼池养鱼废水常规指标 （平均值）为：ＢＯＤ５ ３．６８±１．６５ ｍｇ・Ｌ～，ＣＯＤｃ １３．６８±２．７３ ｍｇ・Ｌ～，固体悬浮物７．５４±３．２９ ｍｇ・ Ｌ～，ｐＨ ７．２５±０．２，氨态氮０．６３±０．３８ ｍｇ・Ｌ～，亚 其生长的适应性，为高羊茅净化有机富营养废水提供 合理的净化模式及理论依据。 １材料与方法 １．１供试材料与种植方式 硝态氮１．６８±１．２１ ｍｇ・Ｌ～。本试验在浙江大学农 业生物环境工程研究所玻璃温室中进行（图１）。 各种处理的高羊茅在各自所处的环境条件下抽 水频率一致，生长周期已达一年，在进行本试验后各 种处理抽水频率则不一致，而处理Ｅ、Ｆ本来均为浮 植，在试验前８ ｄ将处理Ｆ中的水排干。 １．２氧自由基的测定 供试的高羊茅品种为斗牛士（Ｍａｔ口ｄｏｒ Ｔａｌｌ Ｆｅｓ— ｃｕｅ）。３种种植方式：土培（土培草下铺设两层无纺布， 收稿日期：２００１—１０—１６ 作者简介：邵志鹏（１９７１一），男，湖北省浠水县人，博士生，主要从事植 物环境工程研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２１卷第５期 农 业 环 境 保 护 ４３７ 第１６ ｄ后变化平稳，且第３２ ｄ的含量极显著低于对 照。上述结果说明，在土培中，虽然氧自由基在某些阶 段明显高于对照，但丙二醛的含量却基本上低于对 照。两种处理的氧自由基变化出现很大程度的相似， 而丙二醛的含量除第３２ ｄ出现极显著差异，其它均 相互接近。说明在土培中，高羊茅没有因抽水的次数 （一水流方向；ＣＫ：对照草，露天种植；Ａ：抽水１次・ｄ 的 土培草；Ｂ：抽水０．５次・ｄ 的土培草；ｃ：抽水２４次・ｄ 增多而导致膜脂过氧化加剧，相反从整体上比较，水 流次数增加，膜脂过氧化程度减弱。 ２．Ｉ．２盆培 的盆培草；Ｄ：抽水２次・ｄ～．的盆培草；Ｅ：抽水２４次・ｄ 的浮植草；Ｆ：抽水２次・ｄ 的无水浮植草） 图１鱼草共生循环系统流程图 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｓｙｍｂｉｏｓｉｓ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓｈ ｆａｎｄ ｇｒａｚｉｎｇ 盆培中，两种处理的氧自由基水平除第１６ ｄ与对 照接近，其它各时期均极显著高于对照，而对照在整 个试验期间一直保持较低的水平。在丙二醛含量的变 化中，对照与两种处理的含量均逐渐升高，于第３２ ｄ 采用王爱国等 的方法。 １．３丙二醛的测定 达到最大值。其中处理ｃ在试验期间均低于对照，且 在第１６ ｄ和３２ ｄ出现极显著差异，而处理Ｄ在第２４ ｄ前均高于对照，之后开始逐渐低于对照，并且处理Ｃ 均低于处理Ｄ。说明在盆培中，氧自由基的升高不一 定就导致膜脂过氧化加剧，相反随着流水次数增多， 高羊茅叶的细胞膜脂过氧化程度并未随之增强（图 ２）。 ２．Ｉ．３浮植 参照赵世杰等 的方法。 １．４脯氨酸的测定 参考张殿忠等１ 的方法。 １．５蛋白质含量的测定 采用朱广廉等 的方法。 ２结果分析 ２．１种植方式对高羊茅植株中自由基的产生水平与 丙二醛含量变化的比较 ２．１．１土培 由图２可知，在浮植中，对照与两种处理的氧自 由基水平在试验开始１６ ｄ前维持较低的水平，然后 急剧上升。对照与处理Ｅ在第２４ ｄ出现一个最大值， 由图２可见，对照与两种处理的氧自由基呈峰形 变化，均于第２４ ｄ达到最大值。试验初期，两种处理 的氧自由基水平均极显著地高于对照，此外，除峰值 而处理Ｆ则持续上升。处理Ｅ、Ｆ分别于第１６ ｄ、２４ ｄ 前与对照的水平相接近，随后均极显著地高于对照。 丙二醛含量的变化均呈峰形变化，试验开始时两种处 理的丙二醛含量明显高于对照，随后与对照水平相接 近。而两种处理的丙二醛含量呈现极为相似的变化， 时明显高于对照，其它各时期则与对照水平相接近。 在丙二醛变化中，处理Ｂ与对照的变化相似，除在第 １６ ｄ极显著低于对照，其它时期则与对照含量接近， 且均于第３２ ｄ达到最大值，其值为６．Ｏｌ－４－０．３０ ｎｍｏｌ・ｇ Ｆｗ，约为试验初期含量的２倍。处理Ａ于 土培 醐０．９ 丑Ｏ．７ 皿０．５ ０．３ Ｏ．１ ｂ．ｂ 但在试验期间，处理Ｅ的丙二醛含量均低于处理Ｆ。 上述结果表明，在浮植中，两种处理的氧自由基在后 期高于对照，但氧自由基升高并不导致膜脂氧化增 盆培 浮植 ＝－：＝Ｏ－Ｃ Ｋ １．７５ ｏ－Ｃ －１．２５ ０．７５ ……． 童 — Ｏ．２５ ５．５ ４．５ ３．５ ： ： 玉 蓉４．５ １ ３．５ ２．５ ２．５ 维普资讯 http://www.cqvip.com ４３８ 邵志鹏等：高羊茅在净化养鱼废水的适应性研究 ２００２年１０月 强。流水的次数增多，细胞膜脂过氧化程度不会随之 加剧。 茅对多水的环境具有良好的抗逆性和适应性。 从有效净化有机废水的角度来考虑３种处理Ａ、 Ｃ和Ｅ条件下草的生长适应性，可以由图４得知。从 ２．２三种种植方式中的自由基与丙二醛含量变化的 比较 丙二醛的含量能初步判断３种种植方式草的生长适 应性可能依次是盆培、土培和浮植，但是高羊茅土培 三种处理均可促进氧自由基的水平，尤其是第 １６ ｄ后的处理Ｃ、Ｅ。而在三种处理中，Ａ、Ｅ在第２４ ｄ 方式每天循环至多一次，否则因水槽坡度影响导致土 壤积水过多，使根系生长不良，严重时会发生根部腐 烂，所以土培种植方式不能满足于高密度养鱼净化的 需要。浮植高羊茅随时间延长会发生叶黄现象，但如 果少量水后一、二个星期叶片会转绿，而盆培则一直 保持正常生长状态，这可能与泡沫板下部植物根系长 时间淹没于水中有关。总之，从高密度养鱼角度考虑， 高羊茅净化养鱼废水的适应性大致依次为盆培、浮植 和土培。 与对照差异显著，随后三种处理相互问呈现极显著的 差异。而在丙二醛的含量变化中，除试验开始时Ｅ处 理的丙二醛含量明显高于对照，其它时期三种处理则 大致上低于对照数值。处理Ｃ的丙二醛含量明显低 于其它各处理和对照。说明无论在何种种植方式中， 氧自由基的水平均升高，而膜脂过氧化却被抑制。 ２．３脯氨酸的含量变化 脯氨酸的变化规律可分为两大类，处理Ａ、Ｅ变 化剧烈，于第２４ ｄ出现最大值，而对照与处理Ｂ、Ｃ在 试验期间保持相对较低的水平。其中对照在试验开始 虽然各处理的氧自由基水平高低大致可为处理 ｃ＞Ｅ＞Ａ，而脯氨酸水平则依次为处理Ｅ＞ｃ＞Ａ，可 能其它的氧清除系统不一而导致三种处理的膜脂过 氧化程度有别。然而，在间隙供水的环境条件下，活性 氧清除系统有待进一步证实。 参考文献： ［１】彭清涛．植物在环境污染治理中的应用［Ｊ］．环境保护，１９９８， 时含量最多，随后缓慢地下降，而其它处理基本上在 第１６ ｄ后均高于对照的水平。上述结果说明，处理可 促进高羊茅叶中的脯氨酸含量。而试验中处理Ａ高 于处理Ｂ则说明随着流水的次数增多，脯氨酸含量 增加。 ３讨论 高羊茅是陆地性草，虽然具有广泛的适应性、耐 ｆ２ｌ：２４—２７． ［２１王爱国，罗广华．植物的超氧物自由基与羟胺反应的定量关系［Ｊ】． 植物生理学通讯，１９９０，（６）：５５—５７． 旱和耐涝等优点，但它毕竟是陆地生草坪草，不适宜 长期生长在多水的环境中。但如果经常间隙的有水流 过，或者如无土栽培中的浅流式水培，植物根系能得 ［３】赵世杰，许长成，邹琦，等．植物组织中丙二醛测定方法的改进 ［Ｊ】．植物生理学通讯，１９９４，３０（３）：２０７—２１０． ［４】张殿忠，汪沛洪，赵会贤．测定小麦叶片游离脯氨酸含量的方法 ［Ｊ】．植物生理学通讯，１９９０，（４）：６２—６５． 到充足的氧气供给，只要其它的理化条件如水温、ｐＨ 值、营养等能满足植物的生长需要，植物仍能良好地 生长。通常在利用人工湿地净化有机废水时，一般选 用水生植物，但陆生植物同样可以发挥重要作用¨１。 ［５】朱广廉，钟诲文，张爱琴．植物生理学试验【Ｍ】．北京：北京大学出 版社，１９９０．１２６—１３０． ［６】吴平，陈昆松．植物分子生理学进展［Ｍ】．杭州：浙江大学出版 社，２０００．２１１—２１２． 本试验中，高羊茅３种种植方式一年四季均能正 常生长，其中盆培高羊茅的相邻育苗盘底部根系结为 一［７】文一波．发展适合中国国情的城市污水处理技术［Ｊ】．环境保护， １９９９，（５）：２６—２７． ［８】戴全裕，陈钊．多花黑麦草对啤酒废水净化功能的研究［Ｊ】．应 个整体，而浮植高羊茅的根系则完全布满泡沫板下 用生态学报，１９９３，４（３）：３３４—３３７． 部，大量根系穿透泡沫板。由于高羊茅是典型的陆生 植物，在多水的逆境影响下，植株的氧自由基水平高 ［９】韩烈保，杨碚，邓菊芬．草坪草种及其品种［Ｍ】．北京：中国林业 出版社，１９９９．９０． ［１Ｏ】Ｓｕｈａｓ Ｒ Ｇｈａｔｅ，Ｇａｒｙ Ｊ Ｂｕｒｔｌｅ，Ｇｅｏｒｇｅ Ｖｅｌｌｉｄｉｓ，Ｇ Ｌａｒｒｙ Ｎｅｗｔｏｎ．Ｅｌ＇－ 于正常环境下生长的植株，但是植物的自生的防御系 统，如对自由基清除具有积极意义的脯氨酸 表现出 较高的水平。植株的ＭＤＡ低于对照水平，这表明高羊 ｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｇｒａｓｓ ｓｔｒｉｐｓ ｔｏ ｉｆｌｔｅｒ ｃａｔｉｆｓｈ（Ｉｃｔａｌｕｒｕｓ ｐｕｎｃｔａｔｕｓ）ｐｏｎｄ ｅ用ｕｅｎｔ［Ｊ】．Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９７，（６）：１４９—１５９．