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user: 3. 结果与分析 3.1. 水生植物及不同组合对水体pH的影响 随着试验时间的延长，所有处理水体pH呈下降趋势(图1)。试验模拟污水初始pH为7.39。槐叶萍处理组pH在第11天时急剧下降，但随后时间均无显著性差异(p > 0.05)。在第46天时，空心菜 + 野荸荠和槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草两组合处理pH的下降幅度最大，从初始的7.39分别降至4.42和4.67。除了以上两组合外，其他处理在第36天时各处理水体pH均无显著差异，表明水体环境趋于稳定。 3.2. 水生植物及不同组合对水体污染物的去除效果 3.2.1. 水体中铵态氮和TN的去除效果 不同水生植物及组合处理后水体氨氮如图2所示。实验初期(第6天)水体氨氮含量受植物种类影响显著(p < 0.05)。所有处理中氨氮浓度最低值出现在第36天时，其中空心菜 + 野荸荠组合处理的氨氮浓度从140.85 mg/L降低至50 mg/L左右，去除率为64%，与其他处理相比呈现极显著差异(p < 0.01)。到了后期(46 d)不同种类植物对氨氮的净化效果无显著差异(除空心菜 + 野荸荠组合外)，而空白对照处理的氨氮浓度又上升为116.19 mg/L，显著高于植物处理组，表明通过植物的辅助修复可以对高浓度富营养水体的净化起到一定作用。总的来看，空心菜 + 野荸荠组合处理对氨氮的去除效果优于其它植物或组合。 图1. 水样中pH的变化 图2. 水体氨氮浓度的变化 水体TN浓度变化如图3所示，各种植物处理第6天时水体中的TN浓度显著低于起始浓度，但随着试验时间的推进，不同植物处理的水体中TN浓度均趋于较为平稳的水平。植物处理组合中，随时试验时间的延长，空心菜 + 野荸荠组合水体中TN浓度一直呈现显著下降的趋势，在第46天收获时TN浓度达到最低，即从起始的222 mg/L降到154.72 mg/L，去除率为30.3%，与其他处理呈现极显著差异(p < 0.01)。在最后收割时，所有植物处理组中的TN均略低于对照组。铜钱草和空心菜单种或组合处理对TN的去除效果明显优于另两种植物或组合。 3.2.2. 水体中TP的去除效果 如图4所示，在试验前期(第11天时)，除了铜钱草和空心菜以外，其他处理水体中TP浓度均显著下降。但在第16天时各个处理中TP浓度又有所回升。在第46天时，槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草组合处理的TP浓度最低，为14.33 mg/L，去除率为34.3%，并与其他处理或不同采样时间上呈现极显著差异(p < 0.01)；野荸荠处理的TP含量是18.65 mg/L，其去除率仅为14.4%。而空白对照水体中的TP的浓度变化幅度平稳。综合比较几种处理的TP去除效果，发现槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草和空心菜 + 野荸荠组合处理优于其他处理。 3.3. 水生植物生物量变化 在富营养化水体中，部分处理的植物的生长受到明显抑制，尤其是铜钱草和野荸荠。如表2所示，第一次收割时间为试验第11天，铜钱草处理和槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草组合生长较为缓慢。第二次收割时间为试验第36天，槐叶萍处理保持较好的生长状况，收割获得的生物量为36.2 g每盆。第三次收割时间为试验第46天，完全收获所有处理的植物。试验结束时，槐叶萍的生物量净增长率达到125%，槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草组合的净增长率次之，只有28%左右。 3.4. 不同水生植物体内氮、磷的含量及其吸收总量 不同水生植物有不同的生长特性，4种水生植物在水体净化过程中具有不同的氮、磷吸收能力。不同水生植物在种植46天后体内TN和TP含量见表3。四种供试植物初始TN和TP的浓度均较低，但 图3. 水体TN浓度的变化 图4. 水体中TP的变化 在高浓度的污水胁迫下，其茎叶部分的TN和TP含量均有所提高。槐叶萍、铜钱草和空心菜的茎叶部分干物质TN含量大约11.95~13.96 g/kg，而其TP含量大约是7.11~7.93 g/kg。野荸荠氮和磷含量最低，地上部分氮和磷分别是7.75~11.06 g/kg和3.1~5.4 g/kg，而根部氮和磷含量分别为4.2~8.02和3.3~5.18 g/kg。总的来看，四种水生植物的地上部分氮磷含量均大于根部分，表明氮磷能从根系向茎叶转移，有利于通过收获植物去除水体中的氮和磷。虽然在短时间内对这4种植物进行2次收割，但植物体内TN和TP含量都维持在一个较稳定的水平，表明槐叶萍、野荸荠和空心菜等水生植物对于营养元素氮磷都有非常好的持续吸收能力。值得一提的是，槐叶萍 + 野荸荠组合处理中，两种植物共同种植时促进了其茎叶部分TP的浓度。 Table 2 Biomass of different plants after 46 days’ treatment (g/pot 处理 初始鲜重 收割1 收割2 收割3 收割总量 净增长率 槐叶萍 39.7 27.6 36.2 25.5 89.3 125% 铜钱草 71.1 3.21 30.5 26.2 59.9 −15.7% 空心菜 48.1 22.4 7.96 21.8 52.1 8.44% 野荸荠 67.2 10.2 - 52.4 62.5 −6.91% 槐叶萍 + 野荸荠 120 9.68 13.6 92.0 115 −4.20% 铜钱草 + 野荸荠 149 18.1 - 86.3 104 −25.1% 空心菜 + 野荸荠 128 20.8 14.7 113.9 149 16.4% 槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草 87.4 8.33 18.9 97.8 125 27.9% 表2. 不同植物组合生物量在46天内的变化(g/pot，鲜重) 注：收割1为试验第11天收割，收割2为试验第36天收割，收割3为试验第46天收割。 Table 3 TN and TP content of plants in different plant combinations (g/kg， dw 处理 第一次收割 第二次收割 第三次收割 初始 茎叶浓度 茎叶浓度 茎叶浓度 根部浓度 茎叶浓度 根部浓度 TP TN TP TN TP TN TP TN TP TN TP TN 槐叶萍 7.13 12.6 11.2 13.0 14.7 8.76 - - 1.43 6.08 - - 铜钱草 7.11 13.0 7.73 9.39 8.17 12.7 5.42 6.64 0.81 7.51 1.91 4.95 空心菜 7.93 12.6 7.44 10.2 6.54 7.50 6.75 8.21 0.53 13.1 0.03 3.16 野荸荠 1.35 4.95 - - 3.10 8.73 5.18 4.42 0.95 5.73 0.60 3.42 槐叶萍 + 野荸荠(槐叶萍) 11.2 13.7 7.44 13.6 14.7 22.2 - - - - - - 槐叶萍 + 野荸荠(野荸荠) 2.24 6.70 - - 5.20 11.1 3.30 5.73 - - - - 铜钱草 + 野荸荠(铜钱草) 7.06 12.6 11.3 11.6 13.2 7.42 - - - - 铜钱草 + 野荸荠(野荸荠) 1.79 5.84 - - 5.40 9.21 4.84 4.20 - - - - 空心菜 + 野荸荠(空心菜) 7.50 13.9 9.46 8.55 9.84 6.95 8.03 - - - - 空心菜 + 野荸荠(野荸荠) 1.93 7.43 - - 5.12 8.39 3.37 4.92 - - - - 槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草(槐叶萍) 8.46 12.0 14.5 12.7 12.9 15.9 - - - - - - 槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草(野荸荠) 1.14 5.84 - - 4.47 7.75 4.44 8.02 - - - - 槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草(铜钱草) 7.32 13.4 - - 5.00 5.12 8.91 5.98 - - - - 表3. 不同植物组合TN和TP含量(g/kg，干重) 植物对污染物的吸收总量取决于体内污染物的含量和生物量。四种植物及其组合对污水中TN、TP的吸收能力见表4和表5。在第一次收割(第11天)时，空心菜 + 野荸荠处理收割提取得到的TN量最高，为22.4 mg/pot，与其他处理呈现极显著差异(p < 0.01)。其他植物组合如槐叶萍 + 野荸荠处理和空心菜 + 野荸荠处理所提取吸收的TN总量也相对较高。从表6中可以看到，第一次收割(第11天)时，菜心菜 + 野荸荠处理中收割提取得到TP总量最多，均为22.1 mg/pot，与其他处理呈现差异极显著(p < 0.01)。第二次收割(第36天)时，槐叶萍处理收割得到14.2 mg的TP总量，与其他处理呈差异显著(p < 0.05)。第三次收割(第46天)时，空心菜 + 野荸荠处理收割得到最高的TP吸收总量，分别为32.5 mg、37.7 mg和36.9 mg，与其他处理呈差异显著(p < 0.05)。空心菜 + 野荸荠处理中收割得到的TP的总量最高，达到55.7 mg，与其他处理差异极显著(p < 0.01)。 Table 4 Total uptake of TN in different combinations of plants after 46 days’ treatment (mg/pot 处理 第一次收割(11 d) 第二次收割(36 d) 第三次收割(46 d) 提取总量 槐叶萍 6.77 ± 1.45cd 16.6 ± 2.98a 10.6 ± 1.52de 26.1 ± 1.61bc 铜钱草 3.06 ± 0.95d 13.3 ± 3.17a 16.9 ± 10.0de −5.41 ± 12.4d 空心菜 17.1 ± 1.99ab 3.80 ± 0.99b 7.10 ± 3.02e 7.43 ± 3.89cd 野荸荠 7.14 ± 2.21bcd - 49.2 ± 9.85bc 47.9 ± 10.0a 槐叶萍 + 野荸荠 11.3 ± 3.27bcd 5.80 ± 1.43b 68.4 ± 15.9a 54.6 ± 15.5a 铜钱草 + 野荸荠 15.8 ± 4.77b - 45.1 ± 3.89bc 10.7 ± 4.59c 空心菜 + 野荸荠 22.4 ± 3.23a 5.81 ± 2.03b 36.5 ± 12.9cd 24.0 ± 10.1bc 槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草 10.1 ± 3.46bc 6.74 ± 0.69b 49.9 ± 8.97bc 39.3 ± 12.7ab 表4. 水生植物及其不同组合在46天内的总氮提取总量( mg/pot，干重) Table 5 Total uptake of TP in different combinations of plants after 46 days’ treatment (mg/pot， dw 处理 第一次收割(11 d) 第二次收割(36 d) 第三次收割(46 d) 提取总量 槐叶萍 4.17 ± 1.79b 14.2 ± 2.98a 11.9 ± 1.02b 28.4 ± 1.29c 铜钱草 1.65 ± 0.50c 11.6 ± 3.17a 10.5 ± 5.10b 25.9 ± 8.00c 空心菜 10.7 ± 1.42a 3.09 ± 0.99b 6.60 ± 2.84c 21.1 ± 3.50c 野荸荠 1.94 ± 0.58c - 30.3 ± 5.77ab 28.5 ± 6.06c 槐叶萍 + 野荸荠 6.24 ± 2.21bc 4.95 ± 1.43b 32.5 ± 3.19a 41.7 ± 4.81b 铜钱草 + 野荸荠 5.48 ± 2.48bc - 30.8 ± 8.68ab 28.1 ± 7.37d 空心菜 + 野荸荠 10.2 ± 1.97a 5.61 ± 2.03b 36.9 ± 11.0a 55.7 ± 10.6a 槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草 4.27 ± 1.98b 7.65 ± 0.69ab 24.7 ± 1.97ab 33.5 ± 1.73bc 表5. 不同植物组合46天内TP提取总量(mg/pot，干重) Table 6 Removal rates of pollutants after 46 days’ treatment and reduction rates of plant absorptio 处理 去除率 削减贡献率 TN 氨氮 TP TN TP 槐叶萍 12.2%bc 48.9%b 16.0%bc 2.19% 14.2% 铜钱草 18.0%b 40.3%b 10.1%c 0.00% 8.30% 空心菜 17.3%b 49.9%b 10.6%c 0.62% 8.76% 野荸荠 13.2%bc 34.9%c 8.49%c 5.03% 6.70% 槐叶萍 + 野荸荠 12.7%bc 31.5%c 9.34%c 5.85% 7.55% 铜钱草 + 野荸荠 18.9%b 48.7%b 8.68%c 0.85% 6.88% 空心菜 + 野荸荠 30.3%a 80.9%a 21.9%b 1.55% 20.1% 槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草 14.0%bc 36.8%c 35.4%a 3.95% 33.7% 空白对照 10.5%c 21.3%b 7.33%c 表6. 试验46天内污水中TN、TP和氨氮的去除率和植物吸收作用的削减贡献率 3.5. 水生植物及不同组合对水体污染物的去除率和削减贡献率 由表6可知，4种水生植物及其组合对模拟污水TN、TP、氨氮的去除率高于对照组，空心菜 + 野荸荠组合TN去除率和氨氮率、槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草组合TP去除率，分别为30.3%、80.9%和35.4%，显著优于其他多种水生植物处理组。单一处理组中槐叶萍对水体TN的去除率最弱，野荸荠对水体总磷和氨氮的去除率最低。通过植物吸收作用对水体中污染物的削减贡献率见表6。结果显示，槐叶萍 + 野荸荠组合的吸收作用对污水TN的削减贡献率最高，但仅为5.8%；而对TP的削减贡献率最高的是槐叶萍 + 野荸荠 + 铜钱草组合(33.67%)。水生植物对水体TP削减贡献率高于TN的削减贡献率。