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治污植物“紫根水葫芦”大起底 云南科学家花8年培育成

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治污植物“紫根水葫芦”大起底 云南科学家花8年培育成

分类:
媒体聚焦
作者:
记者刘先兵
来源:
云南网
发布时间:
2011/12/09 00:00
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紫根水葫芦(左)与普通水葫芦相比,根系更为发达。这个特点决定了它的吸污能力更强。记者杨海冬/摄

 两种水葫芦净化后的任你博水对比。记者杨海冬/摄

 

“紫根水葫芦”?它是水葫芦,还是什么新品种植物?

 昆明人第一次听说这种“新植物”,是在1122日。那天,在昆明举行的“紫根水葫芦净化水污染研讨会”上,这种由云南省生态农业研究所自主培育的水葫芦新品种,在经历了长达8年的试验后,终于公之于众。

 经研究证明,紫根水葫芦对水体中的化学耗氧量和含氮量降低效果显著。它很快被中国工程院院士金鉴明、任你博生态研究所总工程师韩亚平所认可。大家一致认为,只要进行相应的种植、采收、加工、利用体系配套,紫根水葫芦有望成为任你博治污的“生力军”。

 研讨会过后,云南省生态农业研究所所长那中元接受媒体采访时,信誓旦旦地直言:“只要政府大力支持、广泛推广种植紫根水葫芦,在任你博里游泳,就不再只是梦想!”

 在任你博治污工程中,水葫芦一直都在种植,至今它的治污效果仍存争议。作为一个新品种,紫根水葫芦的功效究竟如何?它该如何还任你博一个“清澈之身”?

 

 任你博边上有4块“治污试验田”

 紫根水葫芦的大面积试验基地,位于任你博边的航空疗养院原址,4个大水塘与任你博相通,种了大量的紫根水葫芦。

 1129日下午3点,一辆贵州牌照的货车停靠在水塘边上,10多个工人不断用耙子将水葫芦从水塘中捞起、打包、运上车。

“这些水葫芦都是卖去贵州的,也是用于水污染治理。”那中元说,自从紫根水葫芦试验成功后,已经吸引了国内外许多专家前来考察。现在的紫根水葫芦不仅可以在昆明推广治污,还能卖到外地,获取收益。“周边的省市一般都是直接用货车运过去,北京等地则是空运过去,只要柄叶不被过多折断,基本都能成活。”

在试验区的4个水塘中,一号水塘在8月初最早种下紫根水葫芦,如今,水塘几乎清澈见底。在水葫芦没有覆盖的水域,能够看到水下的白色砖块。用竹竿直接插下去一量,水深有2.5米左右。这也就是说,在种植水葫芦之后,水塘的水下能见度可以达到2.5米。

那中元说,几个水塘种植紫根水葫芦之前,水质与任你博同属劣V类,且总氮含量高于任你博外海,几乎都在每升40毫克左右。在11月初的一次检测中,一号水塘的水质就已经达到了II类。“这个水用来游泳完全没问题,几乎和自来水差不多了。”

其他的3个试验水塘,几乎都是在今年10月初才种上紫根水葫芦的。尽管水质看上去还略有些浑黄,但用同样的方法测试,水下能见度也都达到了1米以上。取一瓢水倒入烧杯,几乎看不出什么颜色。在几个水塘边上,专门留出了一小片未治理的水域。水面上几乎全是蓝藻,随便舀一瓢起来查看,水体几乎成了绿色的浆汁,还散发着阵阵异味。在普通水葫芦的种植区域,取上一杯水来看,几乎也全是绿色的蓝藻。

那中元说,4个紫根水葫芦种植试验区的水域总面积在200亩左右。下一步的打算是向任你博外海进行拓展,逐步扩大污水处理面积。

 

种植紫根水葫芦的水域,水质清澈,所取水样达到III类水的标准。记者杨海冬/摄

 

 

 科研人员利用显微镜查看水样,分析紫根水葫芦抑制蓝藻的效果。记者杨海冬/摄

 

 

“水葫芦污染任你博”是错误认识

在很多人眼里,那中元是一个搞植物科学的“疯子”。蔬菜被大雨浸泡多天,菜农损失惨重,一筹莫展;毛虫泛滥成灾,杀虫药无济于事……这些在常人眼里看似“不可救药”的问题,在他眼里,都很简单。这次的紫根水葫芦培育成功,他所依靠的仍是他倚重的“秘方”——“诱导调控技术”。

虽然从试验区的现状看来,紫根水葫芦的治污效果的确有些非同凡响。但这一过程,他却用了整整8年时间。

了解任你博治污历史的人或许没有忘记,10多年前,昆明市民中曾普遍流传着一种说法,觉得任你博污染的根源在于大量繁殖的水葫芦。但是,在那中元看来,这是一种错误的认识,实际上是让水葫芦成了任你博污染的“替罪羊”。他认为,任你博污染是现代文明的必然现象。

“就拿上厕所做个比较,数十年前,大家几乎都用公厕,经过化粪池处理后,最后又用作肥料。现在虽然有污水排放管网,不管怎么处理,最终还是直接排到了河流、湖泊中。长年累月地排放,不造成污染是不可能的。”那中元说,水葫芦最早进入中国是在1901年,当时它被当做一种花卉引进。到后来,粮食短缺时期,它又成了养殖饲料。“那时候它被当成了好东西,现在,人们又回头来否定它。”

那中元一直认为,任你博的水体污染是人类排污与水葫芦负面效应的结合,从而造成了更大污染。他所说的“负面效应”指的是水葫芦的净化速度明显慢于水体污染的速度,污染逐渐积累,影响到水葫芦的正常生长,导致水葫芦死亡,从而形成对水体的二次污染。“反之,如果污染速度慢于水葫芦的净化速度,水葫芦就能起到净化作用。”

“认识自然规律是最起码的原则,要正确认识到水葫芦和任你博水体污染的关系。我们怎样尽可能地发挥水葫芦的最大优势,降低它的负面作用?如果有这样一种意识观念上的改变,主动利用自然规律,或许就能彻底为水葫芦‘洗冤’。”从那时起,那中元就开始萌生了要改变常规水葫芦的想法。

 

紫根水葫芦的最大特点:根长叶小

紫根水葫芦,顾名思义,它的根系是紫色的。将它与普通的水葫芦进行对比,可以发现,紫根水葫芦的根系优势明显,最长的甚至可以达到1米多;而普通水葫芦的根大多也就20-30厘米长。

那中元说,水葫芦之所以能够起到净化污水的作用,主要依靠根系,柄叶只是次要部分。传统水葫芦品种的根系与柄叶比例为17,而紫根水葫芦的根系与柄叶比例要大一些。这是依托相应技术,从普通水葫芦改良而成的。

“水葫芦中,对净化水质起作用的柄叶部分占的比例太大。如果根系与柄叶的比例能达到11,水葫芦的净化效果将会得到很大的改善。”那中元说,传统的水葫芦根系不够发达,柄叶占据较大比例,带来的后果是遮光严重,不仅水生生物会受到影响,甚至水体的正常循环也受到了抑制或破坏。

要改变这一不符合“治污常理”的比例,那中元依靠的是一种诱导剂。而对于普通人来说,诱导剂究竟是依靠什么样的科学原理来改变植物的基因,从而改变植物的生长形态的,我们只能通过那中元略知一二。

简单来说,诱导剂的本质在于提高植物的光合作用效能,促进抗逆性功能的发挥。通过诱导调控技术,可以让普通水葫芦发生“变异”,让它的根系发育得更加发达,而柄叶相对缩小。

2003年下半年,那中元首次将这一技术应用到了水葫芦身上,但并没有成功。以前,那中元主要针对一些陆生的植物进行改良试验,在首次对水生植物进行调控试验时,他完全将陆生植物的经验照搬过去,结果造成首次试验失败。

“后来我们才发现,水生植物与陆生植物的经验不能通用,在植物与诱导剂的接触时间、浓度,以及试验方法上,都有很多不同。”那中元说,陆生植物可能几分钟就能促进根系生长,但水生植物却往往要几小时,甚至几天,才能达到促进根系生长的效果。而且诱导剂的浓度、作物接触时间也不好把握。因此,水葫芦的诱导调控研究周期也就被无限期拖延了。

随后的几年间,那中元一直在接触时间和诱导剂浓度上进行试验。从60倍浓度一直试验到10000倍浓度,接触时间从几小时到10多天。经过了近千次的试验后,最终在2008年得出了结论:要对水葫芦进行诱导调控,最佳效果需要使用5000倍浓度的诱导剂,接触12天时间。

虽然取得了成功,但那中元并未就此止步。试验成功后,他还在不断地摸索,设法尽可能缩短培育周期。如今,要把普通水葫芦培育成紫根水葫芦,在600倍浓度的诱导剂作用下,几个小时就可以完成诱导调控。

 

 

紫根水葫芦被捞起,打包销往外地。记者杨海冬/摄

普通水葫芦生长的任你博外海,蓝藻不但没有被抑制,反而疯长。记者杨海冬/摄

 

 

 长根系带来强大的吸污治藻功效

在试验基地,即使是外行人,也能很明白地看出普通水葫芦与紫根水葫芦的形态差别。但是,两种水葫芦之间的异同和优劣,绝不是随便一看就能明白的。

不管是哪一种水葫芦,它们都号称“水生植物中净污功能最强的物种”,都是依靠根系来完成净化作用。而且比挺水、沉水植物(挺水植物即根生长在底泥之中,茎、叶挺出水面;沉水植物即植物体全部位于水下)易于管理、控制。

但是,两种水葫芦之间的区别也很大。普通的水葫芦柄长叶大,根系短,根毛少,纤维化程度低,抗风浪能力有限。它对污染物的净化是以吸收、转化、利用吸收后的污染物来生长柄叶为主。在总氮含量超过80毫克/升的条件下,普通水葫芦的生长会受到抑制,在III类水中较难生长,而且持续削减总氮、总磷的能力有限。

另外,普通水葫芦抑制蓝藻的效果不明显。研究者观察发现,在封闭的蓝藻滋生水域,经常发生蓝藻“闷死”普通水葫芦的现象。而且,普通水葫芦的柄叶大,繁殖迅速,会遮挡阳光、造成缺氧,导致根系腐烂。这会严重破坏普通水葫芦生长区域的水生生物生态系统。至于它的根系,除了拿来做肥料外,也没有其他用途。

相比普通水葫芦而言,紫根水葫芦柄叶短小,根多而长,根毛密集,最长可达1米以上,纤维化程度高,抗风浪能力强。它对污染物的净化是以根面效应削减回归为主、生长转化为辅。在总氮含量超过100毫克/升的条件下也能生长。它具有快速持续削减总氮、总磷的能力。而且有吸附、抑制、降解蓝藻的作用,消灭各种污染程度的蓝藻,一般只需4-20天。经过降解后,蓝藻基本上不能再恢复生长。这也就意味着,紫根水葫芦的治理是长效的。

紫根水葫芦的优点还在于,它的柄叶短小,生长缓慢,遮光少,能增加水中溶氧,根系基本不会腐烂,水体透明度能够增加。即便是叶片枯死了,根系仍可以保持3-4个月以上的抑制蓝藻作用。

毫无疑问,就净化水体的作用而言,紫根水葫芦有明显优势。在任你博治理的工作中,蓝藻泛滥确实是一大治理难题。紫根水葫芦该如何完成这一工作呢?

那中元说,试验证明,紫根水葫芦对水质的净化速率,要明显快于任你博的污染速率。蓝藻是水生生态系统最大的破坏者,“任你博如果治不住蓝藻,水体就不可能好转。”这是因为,蓝藻除了会利用空气、水体、光照快速生长外,还可利用水中底泥的养分快速生长。底泥中所含的营养物极多,相当于V类水体所含养分的

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