不同水生植物功能群组合对池塘养殖污染水体的修复效应

doi:10.3969/j.issn.1009-7791.2026.02.009

亚热带植物科学 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (2): 216-225.DOI: 10.3969/j.issn.1009-7791.2026.02.009

不同水生植物功能群组合对池塘养殖污染水体的修复效应

肖萤雪¹，郭思怡¹，谭晓瑶^1,2，朱倩¹，侯天烨¹，张郁婷¹，刘慧¹，周婷¹，符辉^1*

(1. 湖南农业大学环境与生态学院 / 洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室, 湖南长沙410128；2. 魅力小学，湖南长沙 410128)

收稿日期:2026-01-08 接受日期:2026-03-04 出版日期:2026-04-30 发布日期:2026-04-30
通讯作者: 符辉
基金资助:
国家自然科学基金面上项目（32471646）

Study on Remediation Effects of Different Aquatic Plant Functional Group Combinations on Polluted Pond Aquaculture Water

XIAO Ying-xue¹, GUO Si-yi¹, TAN Xiao-yao^1,2, ZHU Qian¹, HOU Tian-ye¹, ZHANG Yu-ting¹, LIU Hui¹, ZHOU Ting¹, FU Hui^1*

(1. College of Environment and Ecology, Hunan Agricultural University / Key Laboratory of Rural Ecosystem Health in Dongting Lake Area in Hunan Province, Changsha 410128, Hunan China; 2. Meili Primary School, Changsha 410128, Hunan China)

Received:2026-01-08 Accepted:2026-03-04 Online:2026-04-30 Published:2026-04-30
Contact: FU Hui

摘要/Abstract

摘要： 随着水产养殖业集约化发展，富营养化废水的排放已成为制约行业可持续发展的关键问题。本研究通过构建不同功能群组合的水生植物群落，系统评估其对鲫鱼养殖废水净化效率的影响，为养殖废水的生态修复提供科学依据和实践参考。实验选取沉水植物（伊乐藻、黑藻、金鱼藻）、漂浮植物（水空心菜、水葫芦、空心莲子草）和挺水植物（芦苇、茭草、香蒲）三类功能群，以富营养化鲫鱼养殖废水为实验基质，设置三种功能群组合处理（S：仅沉水植物；SF：沉水+漂浮植物；SFE：沉水+漂浮植物+挺水植物），监测关键水质指标（总氮（TN）、氨态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^–-N）、总磷（TP）、化学需氧量（COD））的动态变化。结果表明：TN和NH₄⁺-N的净化效果最佳的是SFE组合，净化率分别为97.16%和97.86%，净化效果排序为SFE＞SF＞S；NO₃^–-N的净化效果最佳的是SF组合，净化率为99.76%，净化效果排序为SF＞SFE＞S；TP 与 COD 的净化表现最优的为S组合，净化率分别为79.3%和58.52%，净化效果排序为S＞SF＞SFE。实验期间各处理的最高净化率为TN 97.16%、TP 79.30%、NO₃^–-N 99.54%、NH₄⁺-N 97.86%、COD 58.52%，整体来看，脱氮效果显著优于除磷与有机物降解。本研究揭示了水生植物功能群组合对养殖废水关键污染指标的差异化调控作用，为实际养殖水体的生态修复提供了可操作的技术路径。

关键词: 水生植物, 功能群落组合, 净化效果

Abstract: With the rapid expansion of aquaculture, the discharge of nutrient-rich wastewater has emerged as a significant impediment to the industry's sustainable growth. This study systematically investigated the wastewater purification capabilities of aquatic plant communities with varying functional group compositions. By assessing their effectiveness in treating crucian carp culture effluent, we aimed to provide a scientific foundation and practical guidance for the ecological remediation of aquaculture wastewater. The experiment utilized three distinct plant functional groups: submerged plants (e.g., Elodea nuttallii, Hydrilla verticillata, Ceratophyllum demersum), floating plants (e.g., Ipomoea aquatica, Eichhornia crassipes, Alternanthera philoxeroides), and emergent plants (e.g., Phragmites australis, Zizania latifolia, Typha orientalis). Three treatment combinations were established using crucian carp culture wastewater as the substrate: S (submerged plants only), SF (submerged+floating plants), and SFE (submerged+floating+emergent plants). Key water quality parameters, including total nitrogen (TN), ammonium nitrogen (NH₄⁺-N), nitrate nitrogen (NO₃^–-N), total phosphorus (TP), and chemical oxygen demand (COD), were monitored over time. The results indicated that the SFE combination achieved the highest purification rates for TN (97.16%) and NH₄⁺-N (97.86%), demonstrating a purification hierarchy of SFE＞SF＞S. The SF combination proved most effective for NO₃^–-N removal, with a purification rate of 99.76%, followed by SF＞SFE＞S. The S combination yielded the best results for TP (79.3%) and COD (58.52%) purification, with an order of S＞ SF＞SFE. Across all treatments, peak purification rates were observed at 97.16% for TN, 79.30% for TP, 99.54% for NO₃^–-N, 97.86% for NH₄⁺-N, and 58.52% for COD. Overall, nitrogen removal was markedly more efficient than phosphorus removal and organic matter degradation. This research highlights the differential impacts of aquatic plant functional group combinations on crucial pollution indicators in aquaculture wastewater and offers a practical technical solution for the ecological restoration of actual aquaculture systems.

Key words: aquatic plant, functional groups combinations, purification efficiency

中图分类号:

Q948

肖萤雪, 郭思怡, 谭晓瑶, 朱倩, 侯天烨, 张郁婷, 刘慧, 周婷, 符辉. 不同水生植物功能群组合对池塘养殖污染水体的修复效应[J]. 亚热带植物科学, 2026, 55(2): 216-225.

XIAO Ying-xue, GUO Si-yi, TAN Xiao-yao, ZHU Qian, HOU Tian-ye, ZHANG Yu-ting, LIU Hui, ZHOU Ting, FU Hui. Study on Remediation Effects of Different Aquatic Plant Functional Group Combinations on Polluted Pond Aquaculture Water[J]. Subtropical Plant Science, 2026, 55(2): 216-225.

参考文献

[1] 唱彤, 郦建强, 陈文学, 郭旭宁, 刘为锋, 李云玲, 吴凤燕. 湖泊生态系统修复理论与技术研究进展[J]. 水科学进展, 2024, 35(6): 1005–1020.

[2] Vörösmarty C J, McIntyre P B, Gessner M O, Dudgeon D, Davies P M. Global threats to human water security and river biodiversity [J]. Nature, 2010, 467(7315): 555–561.

[3] 王钰钦, 郑尧, 钱信宇, 杨晓曦, 陈家长, 吴伟. 中国水产养殖尾水污染现状及净化技术研究进展[J]. 农学学报, 2022, 12(3): 65–70.

[4] Hu F, Ye J, Wang B, Zhang W, Chen P, Yuan Z, Xu Z. Transformation of dissolved organic matter during aquaculture wastewater treatment: Insights into the biological toxicity, spectral indices and molecular signatures [J]. Water Research, 2025, 283: 123834.

[5] 中华人民共和国生态环境部. 地方水产养殖业水污染物排放控制标准制定技术导则: HJ 1217—2023[S]. 北京: 中国环境科学出版社.

[6] Lu B, Xu Z, Li J, Chai X. Removal of water nutrients by different aquatic plant species: An alternative way to remediate polluted rural rivers [J]. Ecological Engineering, 2018, 110: 18–26.

[7] Yu W, Wang L, Ma X, Li J, Li Z, Wang H, Li D, Fan S, Liu C, Yu D. Restoration of submerged vegetation modulates microbial communities to decrease nitrogen and phosphorus loads in sediment-water systems [J]. Water Research, 2025, 269: 122835.

[8] 王亚琼, 薛培英, 耿丽平, 陈苗苗, 孙洪欣, 王殿武, 冯宇佳, 王晓美. 白洋淀沉积物–沉水植物–水系统氮、磷分布特征[J]. 水土保持学报, 2017, 31(3): 304–309.

[9] 丁睿. 穗花狐尾藻对微咸水域的生态适应及在湿地恢复中的应用[D]. 上海: 华东师范大学硕士学位论文, 2023.

[10] 张永春. 再生水回用于城市景观水体的基础研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学硕士学位论文, 2013.

[11] 侯庆杰, 裴海燕, 胡文容. XP1菌株强化湿地植物脱氮及其对根际微生物的影响[J]. 环境科学研究, 2011, 24(8): 857–864.

[12] Hu J, Yu H, Li Y, Wang J, Lv T, Liu C, Yu D. Variation in resource allocation strategies and environmental driving factors for different life‐forms of aquatic plants in cold temperate zones [J]. Journal of Ecology, 2021, 109(8): 3046–3059.

[13] 刘伸伸, 张震, 何金铃, 马友华, 胡宏祥, 张春格. 水生植物对氮磷及重金属污染水体的净化作用[J]. 浙江农林大学学报, 2016, 33(5): 910–919.

[14] 白国梁, 许伟翔, 张聪, 侯雨坤, 范垚城, 吴志刚, 李涛, 吴振斌, 张义. 水生植物修复受污染水体的应用研究[J]. 农业现代化研究, 2025, 46(2): 351–365.

[15] 刘足根, 张萌, 李雄清, 卢龙, 徐军. 沉水–挺水植物镶嵌组合的水体氮磷去除效果研究[J]. 长江流域资源与环境, 2015, 24(S1): 171–181.

[16] 国家环境保护总局. 地表水环境质量标准[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2002.

[17] 张倩妮, 陈永华, 杨皓然, 陈明利, 柳俊. 29种水生植物对农村生活污水净化能力研究[J]. 农业资源与环境学报, 2019, 36(3): 392–402.

[18] 种云霄, 胡洪营, 钱易. 大型水生植物在水污染治理中的应用研究进展[J]. 环境污染治理技术与设备, 2003(2): 36–40.

[19] 郭萧, 叶许春, 赵安娜, 柯凡, 李文朝. 梯级河滩湿地模型对受污染河水氮磷和CODCr的净化效果[J]. 生态环境学报, 2010, 19(7): 1710–1714.

[20] 张惠, 汪鹏合, 张文娟, 左杰, 邹祥旭, 季军, 安树青, 赵德华. 利用不同物候期水生植物配置提高浮床人工湿地的除氮效果[J]. 湖泊科学, 2017, 29(3): 575–584.

[21] 张泽西, 刘佳凯, 张振明, 张明祥. 种植不同植物及其组合的人工浮岛对水中氮、磷的去除效果比较[J]. 湿地科学, 2018, 16(2): 273–278.

[22] 潘军标, 王栋, 王趁义, 黄添浩, 李锡成. 碱蓬对富营养化海水养殖水体中氮磷的去除研究[J]. 环境保护科学, 2018, 44(2): 37–41.

[23] 江福英, 陈昕, 罗安程. 几种植物在模拟污水处理湿地中根际微生物功能群特征的研究[J]. 农业环境科学学报, 2010, 29(4): 764–768.

[24] 梁奇奇, 沈耀良, 吴鹏, 陆爽君, 徐乐中. 植物种类与水力负荷对人工湿地去除污染物的交互作用[J]. 环境工程学报, 2016, 10(6): 2975–2980.

[25] 郑可祯, 潘永春, 佘冬立, 黄艺华, 赵君涵, 孙枭沁, 王洪德. 水生植物促进反硝化并抑制氨挥发：Meta分析[J]. 应用生态学报, 2025, 36(11): 3397–3407.

[26] 李菲菲, 褚淑祎, 崔灵周, 肖继波. 沉水植物生长和腐解对富营养化水体氮磷的影响机制研究进展[J]. 生态科学, 2018, 37(4): 225–230.

[27] 李敦海, 史龙新, 李根保, 王高鸿, 陈武雄, 刘永定. 漂浮植物水鳖对沉水植物黑藻生长及它们对水质的影响作用[J]. 环境科学与管理, 2007(12): 54–58.

[28] 莫锦英, 田义超, 王家乐, 杜金泽, 张强, 张亚丽, 陶进, 林俊良. 基于机器学习的茅尾海及近岸养殖池水体COD遥感反演[J]. 海洋学报, 2025, 47(5): 128–140.

[29] 常素云, 吴涛, 赵静静. 不同沉水植物组配对北大港水库水体净化效果的影响[J]. 环境工程学报, 2016, 10(1): 439–444.

[30] 韩元, 刘玲, 蔡然, 朱晓磊, 张永瑾, 董超园. 挺水植物浮岛水质净化模拟[J]. 2024, 18(1): 197–208.

[31] 田勇. 论植物过滤系统在城市河流景观中的作用[J]. 中南林业科技大学学报, 2013, 33(10): 130–134.

[32] 罗敏, 黄佳芳, 刘育秀, 仝川. 根系活动对湿地植物根际铁异化还原的影响及机制研究进展[J]. 生态学报, 2017, 37(1): 156–166.

[33] 李华歆, 殷春雨, 杨国梁, 蔡颖, 黄晓龙, 李宽意, 关保华. 不同功能型沉水植物对溶解氧影响及环境效应[J]. 水生生物学报, 2024, 48(2): 232–241.

[34] Carpenter S R. Eutrophication of aquatic ecosystems: Bistability and soil phosphorus [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2005, 102(29): 10002–10005.

[35] 冯端, 高晓晶, 陈利娜, 张鑫, 张国城, 杨艳, 马立学. 化学需氧量和总有机碳在水质在线监测中的比较[J]. 中国环境监测, 2021, 37(6): 200–205.

[36] Wu S, Xie P, Wang S, Zhou Q. Changes in the patterns of inorganic nitrogen and TN/TP ratio and the associated mechanism of biological regulation in the shallow lakes of the middle and lower reaches of the Yangtze River [J]. Science in China Series D, 2006, 49(S1): 126–134.

[37] Zumft W G. Cell biology and molecular basis of denitrification [J]. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 1997, 61(4): 533–616.

编辑推荐

Metrics

闽ICP备11008787号-5　

不同水生植物功能群组合对池塘养殖污染水体的修复效应

Study on Remediation Effects of Different Aquatic Plant Functional Group Combinations on Polluted Pond Aquaculture Water

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 6

编辑推荐

Metrics

[1]	廖宇，蔡国俊，周婷，董正，陈瑶琪，袁桂香，彭熙，符辉. 伴生种对食肉植物黄花狸藻生长的影响[J]. 亚热带植物科学, 2025, 54(3): 308-317.
[2]	刘阿梅, 李子俊, 田代科. IWGS国际睡莲新品种竞赛发展状况及获奖品种特征分析[J]. 亚热带植物科学, 2025, 54(2): 220-228.
[3]	胡喻华. 中国大陆水生植物新逸生种——红菊花草[J]. 亚热带植物科学, 2018, 47(03): 264-265.
[4]	谢钦铭,孔江红. 水生植物在渔业生态养殖中的开发应用(综述)[J]. 亚热带植物科学, 2015, 44(02): 175-180.
[5]	陈小洁,李凤玉,郝雅宾. 两种水生植物对抗生素污染水体的修复作用[J]. 亚热带植物科学, 2012, 41(04): 1-7.
[6]	林培勋. 厦门地区水生植物资源及其在园林绿化中的应用[J]. 亚热带植物科学, 2004, 33(03): 55-58.