缫丝废水农业综合利用工程试验研究

本义通过对缫丝废水按藕→养鱼,空心莲子草→莽白→慈姑,空心莲子草→茭白→慈姑→藕等三种农业综合利用方式的试验研究,论述了缫丝废水的农业综合利用是切实可行的,并研究了水生植物的品种、气温、田块分隔与否对废水净化效果的影响。     

水生植物压滤液厌氧发酵条件试验

以沉水植物伊乐藻(Elodeanuttalli)和微齿眼子菜(Potamogetonmaackianus)以及挺水植物喜旱莲子草(Al ternantheraphiloxeroides)的压滤液为发酵原料,在中温批量液态发酵条件下,研究厌氧污泥接种量和不同氮添加水平对产气能力的影响。结果表明:在发酵时间为10d,污泥接种量为200mL·L-1时,获得的产气量最大,为863.2mL,所产气体中甲烷含量为720～750mL·L-1,发酵液的CODCr最大去除率为90%。添加1g·kg-1尿素-氮可促进3种水生植物压滤液的发酵产气,使微齿眼子菜、伊乐藻和喜旱莲子草的压滤液发酵产气量分别提高2%,10%和30%,说明尿素-氮对喜旱莲子草压滤液发酵产气的促进最大。     

从上海市凤眼莲的生活史特征与繁殖策略探讨其控制对策

凤眼莲是上海地区水体中危害最严重的外来人侵种之一。通过对上海地区凤眼莲种群的连续监测，探究其生活史特征及其繁殖策略，结果表明，1）每年3～5月为凤眼莲的萌芽阶段，7月下旬为凤眼莲爆发起始时期，8～12月为凤眼莲爆发的高峰期，12月下旬凤眼莲开始枯萎死亡。但其腋芽能够存活越冬，是来年凤眼莲爆发的种源。2）上海地区凤眼莲主要以无性繁殖为主。导致该结果的内因是凤眼莲具有高的克隆生长潜力，外因是上海市水体富营养化严重。3）河道内其它水生植物的广泛分布是凤眼莲固着生长的主要机制，这些植物主要为：喜旱莲子草、菰、芦苇、牛筋草和千金子等。有鉴于此，根据上海市凤眼莲的生活史特征和繁殖策略，提出其综合防治对策为：1）最佳的打捞时期为12月至翌年6月，以去处种源为目标；2）清理河道内及堤岸上的水生杂草；3）开展生物防治的研究；4）加强与周边省份的协调合作。     

喜旱莲子草入侵群落主要物种生态位和种间联结研究

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)是中国危害最严重的入侵物种之一,为有效评估和预测入侵植物喜旱莲子草的危害程度,以喜旱莲子草入侵群落为研究对象,在野外调查的基础上,基于2×2列联表,测定生态位宽度、生态位相似性指数、生态位重叠指数,应用方差比率法(R_v)、χ~2检验、匹配系数Ochiai(I_O)和贡献定律法,对群落中17个主要物种进行生态位、种间联结和群落稳定性分析,以期为喜旱莲子草植物群落的管理提供参考依据。结果表明,(1)群落中共发现草本植物18科38属41种,其中喜旱莲子草的重要值(I_V=18.06)和生态位宽度(B_L=0.80,BS=3.78)最大,占显著优势地位并且与多数物种产生较高的生态位重叠,禾本科(Amaranthaceae)植物狗牙根(Cynodon dactylon)、双穗雀稗(Paspalum paspaloides)、马唐(Digitaria sanguinalis)的优势地位次之。(2)群落整体呈现不显著负联结(R_v=0.92,W=45.82),关联性不显著的种对占95.24%,大部分物种间的联系并不紧密;喜旱莲子草与13个主要物种呈不同程度的负关联,这与其入侵性有关;与双穗雀稗、狗牙根、马唐存在高生态位重叠且紧密正关联,上述种对可能有相似的资源偏好而共存一定时期,另一方面说明其对喜旱莲子草的侵入有一定抵抗性。(3)模型方程与直线方程的交点坐标为(37.62,62.38),目前群落处于非稳定状态,大多数物种趋于独立,但主要物种存在一定的资源争夺。因此,建议考虑双穗雀稗、狗牙根和马唐用于喜旱莲子草群落入侵初期以及清除后的植被恢复。     

入侵种喜旱莲子草对土壤养分的表型可塑性反应

对外来入侵种喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides（Mart．）Griseb．）在不同土壤氮养分处理中的表型可塑性反应进行了研究。结果表明：土壤中氮养分水平对喜旱莲子草克隆生长有显著影响，如分枝强度、苇节长度随氮含量升高均有不同程度的增加；氮养分最高的处理中根系生物量投资最小，而茎、叶生物量投资最大，对照处理中则表现山根冠比最大。研究结果表明，在不同土壤养分条件下，喜旱莲子草不同表型结构有可能同时对环境选择作出反应，在种群生存与维持、生长、繁殖等功能方面实现种群个体各器官生物量投资的优化配置来适应多样化的环境，以增强其入侵能力，     

喜旱莲子草在中国的入侵机理及其生物防治

喜旱莲子草为全球性恶性杂草,也是中国生物多样性国家报告中首批9种重要外来入侵植物之一.本文综述了喜旱莲子草的起源、分布以及在我国的传播扩散和危害,并分析了入侵机制.鉴于这是我国生物防治外来杂草最成功的项目,还介绍了利用昆虫天敌生物防治的过程、实践和经验,讨论了存在的问题及应对策略. 参60     

2,4-D二甲胺盐对莲草直胸跳甲生存和繁殖的影响

为探究除草剂在防治喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)的过程中对其天敌昆虫的影响,采用不同浓度的2,4-D二甲胺盐浸叶处理的喜旱莲子草饲喂莲草直胸跳甲,连续饲喂7d后,考察了莲草直胸跳甲的繁殖、存活和发育情况。结果表明,2,4-D二甲胺盐可显著降低莲草直胸跳甲成虫的取食量,且抑制作用随药剂浓度升高和取食时间延长而显著增强;较高浓度(1.72～3.44g·L~(-1))的2,4-D二甲胺盐还会导致莲草直胸跳甲雌成虫存活率和产卵量的明显降低,卵孵化率、幼虫存活率和蛹羽化率也显著降低。可见,高浓度(1.72～3.44g·L~(-1))的2,4-D二甲胺盐对莲草直胸跳甲的生长发育和繁殖有显著不利影响,在防治喜旱莲子草时,应将2,4-D二甲胺盐的施用浓度控制在0.22～0.86g·L~(-1)内。     

从净化含银废水的水生植物残体中提取和回收白银

本文介绍了从凤眼莲等水生植物体中回收废水中白银的方法.第一种方法是将植物残体直接打捞、晒干、灰化、HNO_3浸取,氯化法沉淀直至火法冶炼(加入碳酸钠和硼砂)出银;第二种方法是将植物残体全部集中,晒干,最后由贵稀金属提炼厂专门处理.根据上述方法已成功地从净化含银废水的水生植物残体中提炼和回收白银561.7g.     

垂直流-水平潜流复合人工湿地深度处理电镀废水的效果

采用垂直流-水平潜流复合人工湿地对金华清湖电镀厂排放的电镀废水尾水进行深度处理,研究复合人工湿地对电镀废水的深度净化效果,并对复合人工湿地在低(30 cm·d-1)、高(55 cm·d-1)水力负荷条件下的去除效果进行对比试验,探讨水力负荷对复合人工湿地处理能力的影响.复合人工湿地主要由调节池、垂直流人工湿地、水平潜流人工湿地和集水池四部分组成,电镀厂化学沉淀处理后的尾水先经一级垂直流人工湿地的基质和植物根系的过滤、吸附作用,刺激微生物活性,再流入水平潜流人工湿地完成二级处理,依靠植物、微生物、基质三者的联合作用从而使电镀废水得到深度净化.其中,垂直流人工湿地种植凤眼莲(Eichhornia crassipes)、稗草(Echinochloa crusgalli)和空心莲子草(Herba Alternantherae)3种水生植物,潜流人工湿地种植藨草(Scirpus triqueter)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)、芦苇(Phragmites communis)、千屈菜(Lythrum salicaria)和美人蕉(Canna indica)5种水生植物.结果表明,复合人工湿地对电镀废水的净化效果非常显著,对Zn、Cu、Cr、Mn四种重金属和COD具有很高的去除率,处理后Zn、Cu、Cr、Mn和COD的质量分数分别为15.9%、12.4%、15.2%、28.5%和32.9%.其中,Cu、Mn和COD出水符合<污水综合排放标准>(GB8978-1996)一级标准,而Zn、Cr虽有很高的去除率,但并未达到标准.研究同样表明,复合人工湿地对电镀废水的去除效率存在一个最适宜的处理时间,过短和过长的处理时间都不利于污染物的去除.低、高水力负荷对比试验研究表明,水力负荷对COD的去除效果影响较大,对Zn、Cu、Cr、Mn的影响较小;在高水力负荷条件下,复合人工湿地对Zn、Cu、Cr、Mn四种重金属仍然具有很高的去除率,其质量分数分别降到32.3%、27.7%、30.8%、43.2%.     

水生美人蕉(Canna glauca)与铜钱草(Hydrocotyle vulgaris)的光合特性及其对氮磷去除效果研究

为了探讨沟渠水生植物的光合特性及其氮磷去除效果,为水生植物应用于沟渠污染水体的生态修复及物种选择提供理论依据,以生态沟渠水生美人蕉与铜钱草两种水生植物为试验材料,在晴天采用便携式CID-340光合仪测定了净光合速率(Pn)等生理生态指标(光合有效辐射(PAR),气孔导度(Gs),胞间CO_2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)),并测定了沟渠水体的氮磷含量。结果表明:水生美人蕉和铜钱草在自然条件下叶片净光合速率日变化均呈双峰曲线,中午光合"午休"现象明显;水生美人蕉叶片净光合速率日均值大于铜钱草,其净光合速率受气孔导度的影响也最大,而铜钱草净光合速率则受光合有效辐射和气孔导度的影响较大;另外,水生美人蕉和铜钱草的净光合速率与沟渠总氮的去除效果呈显著正相关,而与总磷去除效果无显著正相关,因此,净光合速率可作为净化沟渠水体植物选择的重要依据之一。且由于水生美人蕉总氮的去除率与铜钱草相比有较大提高,可作为净化沟渠水体的优选植物,因此研究沟渠水生植物的光合特性对氮磷去除效果具有重要意义。     

植物对养殖废水中总磷的去除效果研究

为了了解三种常见植物对养殖废水中总磷(TP)的去除能力,通过模拟实验系统地研究了芦苇、凤眼莲、蕹菜对养殖废水中TP的去除效果.结果表明:三种供试植物对养殖废水中TP的去除效果大小为:芦苇-凤眼莲植物组合芦苇-蕹菜植物组合凤眼莲蕹菜芦苇.在处理15 d后,供试的三种植物对养殖废水中总磷的去除率在58%~91.25%之间,而对照组为37%~62.5%,供试植物对养殖废水中总磷有较强的去除效果.图5,表3,参9.     

淇河河南段的水生植物区系及沉水植物群落特征

淇河是海河流域漳卫河水系卫河最大支流,是河南省特有名贵优质鱼类——淇河鲫(Qihecruciancarp Carassiusauratus)的原产地.于2014-2015年对淇河河南段12个样点水生植物区系和沉水植物群落特征开展了4次研究.共发现常见水生植物物种49种,隶属25科42属,其中沉水植物12种,漂浮植物3种,浮叶植物1种,挺水植物10种,湿生植物23种.区系分析发现河南段水生植被呈隐域性和热带向北温带过渡的亚热带特征,植物种属以世界分布属为主,其次是北温带分布属和泛热带分布属,分别占总数的45.24%、19.04%和16.67%;这42属水生植物共有中国种子植物所占15个地理分布区类型中的8个,缺少7个.喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和水鳖(Hydrocharis dubia)分布广泛,局部堵塞罗玉村河道;沉水植物群落以轮藻(Chara vulgaris)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、穿叶眼子菜(Potamogeton perfoliatus)、菹草(Potamogeton crispus)为优势种,几乎分布在各个样点,但在污染较重(盘石头水库出口和石河岸村)或受工程影响较大河段(王洞村和大来店村)种类组成较单一,群落结构较简单.总之,淇河河南段水生植物群落结构不合理、地理成分复杂程度偏低且具明显隐域性.淇河河南段水生植物保护与恢复迫在眉睫,这对保护该河段水环境质量和淇河鲫野生资源尤为重要.(图3表4参46附图1附表1)     

水生植物对二级处理水中氮,磷的净化

本试验采用水生植物作为对二级处理水中氮、磷去除的方法,在静水中经过3d凤眼莲净化,全N的去除率为79—95％,P为58.9％;经红萍净化,全N的去除率为38.5—66.6％,P为0;水体自然净化(主要是自生的藻类),全N的去除率为9.4—55.1％,P为34％。在流动的水中经过5d风眼莲净化,全N去除率为90％以上,P为97.3％,pH为7.2(原为7.5),浊度为1.0(原为9.0以上).研究表明,水生植物有明显改善水质的功能.此法具有成本低,耗能少、操作管理简便等优点.     

富营养化水体生态修复技术中凤眼莲与磷素的互作机制

为进一步完善富营养水体生态修复技术体系,提升除磷效能,从磷素对水体富营养化进程的贡献展开分析,指出磷素是制约浮游藻类生长的关键因素,并分析了凤眼莲Eichhornia crassipes与磷素的互相作用机制,即磷素对凤眼莲植株生理性状具有影响,而凤眼莲对磷的吸收同化作用又促成了除磷目标。研究显示:随着水中可获取磷浓度的升高,凤眼莲吸收的磷素更多地分配在茎叶部分。水体磷浓度过高,将激发凤眼莲对磷素的超累积性;水环境中磷素缺乏,凸显出凤眼莲的根部形态可塑性。水体氮磷浓度比(N/P)为2.5~5时凤眼莲可获得最大生物产量。凤眼莲对可溶性反应磷具有极优的净化效果;在藻华爆发期间,凤眼莲能通过密集根系捕获飘移的蓝藻,并吸收利用藻细胞衰亡所释放的磷素。在工程实践中,需统筹考量磷去除效果与去除速率,在高污染负荷的情况下,应优先考虑去除速率;当水再生作为饮用水源时,应优先考虑去除效果。凤眼莲生态修复工程设计须遵循先后次序:(1)最终水质目标;(2)生物产量;(3)植株品质。最终水质目标及营养去除与营养负荷水平密切相关。在大型湖泊和水库实践应用中,须先控制外源磷负荷,再逐步削减内源磷负荷。利用凤眼莲深度净化污水处理厂尾水,或在高负荷的入河、湖口处种养凤眼莲,可减轻外源磷负荷;在蓝藻积累和衰亡的背风区域种养凤眼莲,以吸收蓝藻释放的营养,从而减轻内源磷负荷。     

不同水生植物的除氮效率及对生物脱氮过程的调节作用

选取漂浮植物凤眼莲(Eichhornia crassipes)和大薸(Pistia stratiotes)、浮叶植物乌菱(Trapa bicornis)和沉水植物轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)4种不同类型水生植物为供试植物,构建富营养化水体净化系统,在植物生长初期(6—7月)、快速生长期(7—8月)和缓慢生长期(9月)研究其吸收富集氮的能力、去除水体中氮的效率及对水体生物脱氮过程的影响。结果表明,4种水生植物去除水体氨氮、硝态氮、总氮的效率有所差异,凤眼莲、大薸在3个生长阶段对上覆水中各种形态氮的去除效率均较高,对氮的富集能力也较强,轮叶黑藻去除水体中氮的效率最低。快速生长期各类植物净化水体氮的速率最快,其次是生长初期。4种植物体内富集氮能力从大到小依次为凤眼莲、大薸、乌菱和轮叶黑藻,种植沉水植物的水体生物脱氮气体N2和N2O的释放通量以及气体释放总量明显高于其他类型水生植物。     

人工景观生态湖滨净化带植物的遴选

对水生植物处理生活污水的效果等展开了一些初步的研究。利用盆栽试验,比较了香蒲、美人蕉等8种水生植物的净化效果,所选的8种植物对污水均有不同程度的去除效果。挺水植物对污水的净化效果和耐污能力均优于沉水植物。利用水生植物处理生活污水,5 d的停留时间可以使污水达到较好的去除效果。挺水植物中美人蕉和水竹对污水的净化效果比香蒲和灯心草更好;沉水植物中伊乐藻的净化效果最好。植物对污水的净化效率有明显的季节差异,冬季污水净化效率低于夏秋两季,沉水植物在不同季节脱氮除磷效果有显著的差异。     

凤眼莲的容量对净化、利用的影响

本文叙述了凤眼莲的种群密度与生长之间的关系。求出了凤眼莲种群增长的内禀自然增长率、容量以及凤眼莲高产的最佳种群密度,为以凤眼莲为主的污水资源化生态工程的高效净化提供了科学依据和措施。     

污染水体生态治理工程中凤眼莲对水质变化的生长响应

在三级串联凤眼莲(Eichhornia crassipes)净化塘深度处理生活污水处理厂尾水的生态工程中,通过监测各级净化塘内凤眼莲的生物量、株高、根长、植株氮磷含量等指标变化,分析各指标与水体总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度的相关性,探讨凤眼莲对水质变化的生长响应,以期为表观判断水质改善效果和明确凤眼莲在污染水体生态修复工程的适宜规模配置提供理论依据。结果表明:净化塘水体氮磷浓度显著影响凤眼莲生长,且与植株相关生长指标具有显著相关性(P0.05);一级、二级和三级净化塘内水体TN和TP质量浓度依次降低,凤眼莲生物量及茎叶生物量、生长速率、株高、叶片SPAD值、凤眼莲茎叶和根系的氮磷含量均逐级减小,而根系生物量、根冠比和根长均逐级增加;凤眼莲茎叶生物量及其所含氮磷量均高于根系,故茎叶富集水体氮磷能力强于根系;当水体TN平均质量浓度分别为7.94、4.03和2.79 mg·L~(-1),TP平均质量浓度分别为0.22、0.15和0.12 mg·L~(-1)时,凤眼莲单位面积平均生物量分别为23.09、16.73和12.87 kg·m~(-2),累积富集氮量分别为27.44、17.59和11.04 g·m~(-2),磷量分别为2.57、1.53和0.93 g·m~(-2)。综合分析,凤眼莲生物量及其分布格局、株高、根长等生长特征表现出的差异显示了其在不同水质条件下的响应策略,水体中较高的氮磷浓度更有利于促进凤眼莲生长发育及增强其富集氮磷能力。在该研究的条件下生活污水尾水的深度净化工程,仍可承载更高的尾水处理量和污染负荷量,同时通过减少生态工程的规模配置也可确保出水水质。     

凤眼莲的容量对净化、利用的影响

本文叙述了凤眼莲的种群密度与生长之间的关系，求出了凤眼莲种群增长的内禀自然增长率，容量以及凤眼莲高产的最佳和群密度，为以凤眼莲为主的污水资源化生态工程的高效净化提供了科学依据和措施。     

不同水生植物配置对河涌污水的净化效果

研究不同配置的挺水植物组合对河涌污水污染物的净化效果,为在河涌污水治理上构建有效的人工湿地植物处理系统提供依据。选择10种净化能力较强的挺水植物,组成6种不同配置的挺水植物组合,采用无土栽培的方式模拟人工湿地的环境进行静态培养试验,测定出不同水生植物组合及在不同污水的停留时间（HRT）下对河涌污水污染物的去除率。6种不同配置的水生植物组合在HRT为5 d时对NH4＋-N、TN、TP、CODCr、BOD5的去除率（平均去除率分别为98.2%、81.2%、91.3%、71.8%、79.4%）均较高;以组合1：香根草Vetiveria zizanioides＋风车草Cyperus alternifolius＋美人蕉Canna indica＋菖蒲Acorus calamus＋再力花Thalia dealbata的处理效果为最佳。不同水生植物系统对污水的净化效率取决于HRT,当HRT从1～5 d时,NH4＋-N、TN、TP去除率每天的增幅均逐渐增加,当HRT从5～7 d时,NH4＋-N、TN、TP去除率每天的增幅却均迅速下降;说明3种不同配置的水生植物系统对河涌污水NH4＋-N、TN、TP的净化效率均以HRT为5 d时最高。