水葫芦的生态效应及利用

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1、水葫芦的生态效应及利用摘要：水葫芦作为一种外来物种进入我国，广泛放养于我国南方乡村河塘，其繁 殖能力极强，造成生物入侵。它导致航道阻塞、水产品的产量和质量下降、水体 生物多样性被破坏、水体污染等诸多负效应。本文就水葫芦的生物学特点、生态 效应、防治措施及其利用进行综述，宜因地制宜，综合治理，利用其有利方面， 使水葫芦化废为宝，从根本上解决水葫芦蔓延与危害的途径，找出经济合理的防 治和利用措施，提高水葫芦资源化利用的可行性，以期达到较高的生态效益和经 济效益。关键词：水葫芦 生物入侵 生态效应 资源化利用水葫芦，又名凤眼莲、洋水仙、水生风信子等，属雨久花科凤眼莲属的多 年生漂浮水生草本植物。水葫

2、芦是目前世界上危害最严重的多年生杂草之一，原 产南美的墨西哥。1901 年作为花卉引人我国，20世纪五六十年代的粮食极度短 缺时期，水葫芦广泛放养于南方乡村河塘，作为猪饲料推广种植，也用于喂养家 禽等，后逸为野生。目前,水葫芦已广泛分布于我国华北、华东、华中和华南的 大部分省市, 其中尤以广东、云南、江苏、浙江、福建、四川、湖南、湖北和河 南南部为重。近10年来，工业化使江河湖泊水质恶化，水体富营养化程度提高， 水葫芦迅速蔓延，泛滥成灾。据统计, 每年水葫芦灾害使中国蒙受802100亿元的 直接经济损失, 其中仅治理费用一项就高达5到10 亿元人民币。水葫芦有利有 弊，因此我们有必要研究水葫芦

3、的相关性质，为水葫芦的彻底有效资源化利用， 实现变废为宝提供参考。1 水葫芦的特点1.1 水葫芦的发生特点1.1.1 水葫芦的生物学特点水葫芦繁殖能力极强,它既能进行有性繁殖，又能进行无性繁殖，其中以无 性繁殖为主。水葫芦无性繁殖通过匍匐茎增殖，在条件允许的情况下平均每5d 产生1棵新株, 按照这个速度计算, 1 株水葫芦1 年之内经过繁殖就可以达到 104亿株，可以铺满140 hm2的水面，鲜质量可达280001。水葫芦也能开花结子 进行有性繁殖，一支花序能结300粒种子。种子的寿命为520年，种子成熟后 长成新植株，因此水葫芦的数量呈几何级数增长。1.1.2 水葫芦的生态适应特点 水葫芦喜

4、群生，往往形成单一的优势群落。其适应性强,喜高温湿润气候, 适宜在静水或缓慢流动的水面生长，耐荫蔽，在微弱的光照下就能生长；对水质 肥瘦要求不严；水葫芦的生长对水中的养分和pH值的要求不高，但如水中盐分含 量超过0.06%时即死亡。最适合的生长条件为pH值为7,磷含量20ppm ,并有足够的 氮,最适宜温度为28C30C。1.2 水葫芦的生物入侵特点1.2.1 强大的繁殖能力 强大的繁殖特性、生态适应性和竞争力水葫芦兼有有性和无性两种繁殖方式, 水库、湖泊、池塘、沟渠、流速缓慢的河道等是其最为适宜的生态环境,也常在 稻田繁殖而成为害草,南方交错纵横的水网也成为水葫芦传播的有利途径。水葫 芦具有

5、耐碱性、耐肥、抗污染力强、天敌少、抗病力强等生长特性,在较宽幅的 生态环境中易成为优势种群,具有强大的入侵能力。1.2.2 较宽的生态位 水葫芦的广布性和适应性都是比较强的。水面和泥地均可生长,对气候条件要求也不严格，它的生长最低气温13C,最适气温20-35C,只要气温不低于5C, 水面不结冰就可安全越冬, 如遇连续数日寒霜天气, 茎叶虽然受冻枯萎, 但水中的 潜伏芽仍然活着。福建沿海和两广地区几乎可全年生长，长江流域也可生长9个 月左右。2 水葫芦的生态效应2.1 正面生态效应2.1.1 植株营养丰富 水葫芦植株营养丰富, 是良好的动物饲料。水葫芦营养很丰富,含有十分丰富的蛋白质、氨基酸、

6、胡萝卜素和微量元素。水葫芦干中含糖44.8%，粗蛋白质 18.8%，灰分16%。其常、微量元素含量如表1所示。2.1.2 净化污水水葫芦是水质净化的能手。在适宜条件下，水葫芦能从污水中除去镉、铅、 汞、银、钴、锶等重金属元素。此外它还能吸收硝基苯、萘、多环芳烃、三肼等 多种有毒物质，对石油废水中的有机污染物清除率可达95 %以上,而且还会而且 还会向周围环境分泌杀菌因子，令腐生菌、大肠杆菌的数量大大降低。利用水葫 芦净化污水是一种低成本、节约能源、效益较高的简易方法。2.2 负面生态效应2.2.1 阻塞河道, 影响航运漂浮的水葫芦随水流一起运动,本身具有液固两相流的特性。水葫芦的存在 大大增加

7、了水流的阻力,一方面消耗水流的部分能量,另一方面增加了湿周长度, 增大了阻力,从而降低了河道的行洪能力。水葫芦大面积覆盖着河道和湖泊水面, 大量植株在水面漂浮堆积在一起,严重堵塞航道,对航运造成不良影响。航道长满 水葫芦,过往船只只得缓慢前行;被水葫芦包围的杂物极有可能将船只的螺旋桨 缠住,对航运安全构成严重威胁。另外，水葫芦大面积覆盖很多河道和湖泊水面, 影响水渠排灌。2.2.2 影响水产品的产量和质量水葫芦大量繁殖时可以掩盖整个水面,一方面影响大气与水中气体的交换、 降低光线对水体的穿透力，影响水底生物增长。另一方面还使得水中pH值和溶 解氧浓度降低,CO2浓度增加，破坏了水下生物的食物链

8、，降低水产品的品质和 产量。2.2.3 减少水体生物多样性由于水葫芦覆盖水面， 形成优势物种， 压制了浮游生物的生长， 剥夺了其 它水生物种的生存权。水葫芦的快速生长需要消耗大量水分和水中氧气，使得水 中pH值和溶解氧浓度降低，水中CO2浓度增高，使水体变黑变臭，水生动植物大 量死亡，水质加速恶化；在水葫芦入侵并泛滥成灾的淡水域，形成优势物种时， 会降低光线对水体的穿透能力，影响水底生物生长，生物多样性遭到严重的破坏， 一些本地水生物种几乎濒临灭绝。水葫芦大量繁殖， 形成单一群落后， 破坏了水体 的生物多样性，造成生态平衡失调，以致酿成灾害。2.2.4 污染饮水资源水葫芦大量覆盖水面，降低了水

9、体的含氧量和pH值，对水质产生不良影响， 为蚊类等害虫提供适宜的滋生场所，加剧了生物污染和病菌传播，污染供水水源 及水环境，破坏水生生态系统， 甚至威胁周围居民和牲畜生活用水。2.2.5 影响人体健康水葫芦富集重金属之后， 污染物质经过食物链各级生物的放大作用不断积累， 其结果不仅危害鱼类、水禽和牲畜， 而且最终还会危及于人。对收集后的水葫芦， 目前最常用的方法是将其收集后作为垃圾填埋， 这样会产生大量的垃圾渗滤液 造成危害，垃圾渗滤液在渗滤途径中会溶解其他更具危害性的污染物而污染地下 水等。另外，生长水葫芦的水源周围农民取水灌溉蔬菜，蔬菜的质量也受到影响，污染物质经过食物链各级生物的放大作用

10、不断累积,最终还会危及到人。3 水葫芦的利用3.1 处理污水水葫芦惊人的增殖速度造就了它超强的净化水质本领,庞大的须根不断地吸 收水中的污染物。水葫芦对有机氯农药的富集作用也很强，在水温2628 C时， 水葫芦植株体内六六六的含量可为周围水环境中的6.5倍。利用水葫芦这一特点， 湿地中用水葫芦处理废水是解决目前水资源缺乏的一条重要途径，它与传统的污 水处理方法相比，具有能耗低、易管理、无二次污染的优点。它还有抑制有害藻 类繁殖滋生的本领，在富营养化水体中水葫芦的生长速度更快，能大量吸收水体 中的营养成分而净化污水。3.2 水葫芦饮料及饲料水葫芦含有十分丰富的蛋白质、氨基酸、胡萝卜素和微量元素。

11、将水葫芦干 燥后碾制成粉; 或者通过应用微生物工程和采用固体发酵技术, 提高水葫芦蛋 白质含量, 开发出以水葫芦为原料、营养价值高、口味佳的微生物饲料产品;从 中提取营养素 , 加工提炼食品、保健品、药品，实现变废为宝。3.3 种植蘑菇水葫芦含有比较丰富的纤维素、蛋白质、脂肪及灰分。研究表明水葫芦用量 占培养料20%80%之间，基本不影响草菇菌丝的正常生长，可以部分替代稻草 进行草菇栽培或替代粪草栽培姬松茸，张祖堂等就利用水葫芦代替部分稻草栽培 草菇，既可增加菇农的经济收入，又可拓展为食用菌原料来源。3.4 沼气资源 水葫芦是一种良好的沼气发酵原料，一年连续多次采收，鲜草产量可达37.575万

12、kg/hm2，可为沼气提供大量原料，缓解沼气原料的不足，经发酵可 生产沼气0.344L/g,相当于猪粪的产气量。同样重量的干水葫芦与麦秆、玉米秆、 向日葵秆和猪粪相比，干水葫芦所产的沼气量最多。浙江同仁沼气发电站先将水 葫芦与畜禽粪便混合在一起发酵, 生产出沼气, 然后将沼气与柴油输入油气混 合发电机进行发电。水葫芦可以改善原料的碳氮比例,提高沼气产量。3.5 制作家具用经过特殊加工的水葫芦编制成的各种新型的环保家具及装饰品，不仅成本 低于藤制和土制家具，而且不含甲酫，价格也不贵。经过处理后的水葫芦家具还 能将室内多种有害气体分解成水和二氧化碳，起到净化环境的作用。3.6 制成胶黏剂将水葫芦的

13、纤维用作天然橡胶的填料, 所得橡胶产品的强度和模数增加, 张力下降,但产品的耐磨损强度低于掺混其他化合物的橡胶。武汉一家生物公司 利用水葫芦制成无毒的生物胶黏剂，广泛用于复合地板中。这项专利技术吸引了 众多企业的关注。3.7 土壤添加剂美国宇宙技术实验室已证明水葫芦能吸收大量的矿物质及养料每吨鲜水葫 芦的肥效相当11.5kg的硫酸铵,4.5kg过磷酸钙,2.2kg硫酸钾，经堆沤的肥料养 分比农家肥多3倍。经研究还表明：水葫芦的根有一种潜在的真菌, 能和其它植 物组成共生关系, 这对于植物吸收利用非溶性磷酸盐有重要作用。4 水葫芦的治理对策4.1 制定相应法律法规和政策水葫芦作为一种外来物种，要

14、防止外来生物入侵, 就必须对外来物种的引进 立法, 从法制高度重视和管理生物入侵问题。从立法现状看, 针对外来入侵物种 的法规和条例还存在许多盲点和不足, 这与我国面临的生物安全严峻形势很不 相称, 所以有必要从生态安全的视角来考虑制定专门的法律法规, 并完善各部 门的配套条例, 同时严肃执法。4.2 人工防治水葫芦人工防治主要是采取机械打捞，对水葫芦危害较大的水面，可以使用 相关机械将水葫芦搅灭打碎，扩大水体的光照面积，加快水体的流动，确保养殖、 捕捞及航运顺利进行。另外，还可以人工打捞水葫芦，它是目前解决水葫芦问题 的主要方法和途径。4.3 生物防治生物防治是指谨慎地利用寄生范围较为专一的

15、植食性动物或病原微生物将 水葫芦种群控制在经济上、生态上、美学上可以充许的水平。生物防治效果持久、 成本低廉，对环境安全。利用水葫芦的天敌，水葫芦象甲虫、水葫芦螨、水葫芦 盲蝽等控制其生长速度，减少水葫芦的数量。但生物防治有一定的生态风险性， 应注意防止对本地其他物种造成危害。5 结语5.1 水葫芦作为害草之一，根据水葫芦的组成和生物学特性，最大的开发利用其 有利方面，一旦形成产业,将消耗大量的水葫芦,也会吸引更多人去打捞水葫芦, 从而可能根除因水葫芦过多而破坏生态平衡的后患,真正的体现出变废为宝。5.2 我们在引进类似水葫芦这样外来物种时，更应加强防范意识。必须高度关注 外来物种在引进和推广

16、中所可能引发的生态安全问题。从法制高度重视生物入侵 问题，成立相关的统一管理协调组织，采取各种有效措施，防止外来物种的入侵。 同时，要注意保护环境，减少水域富营养化，维护水体生态系统的平衡，走可持 续发展的道路。任何以破坏环境为代价来获得眼前利益的做法，其结果将是得不 偿失的。参考文献1 刘念江.吴莉宇.水葫芦防治方法研究进展J.热带农业科 学,2006,26(5):66-70.2 吴虹玥，包维楷，王安等外来物种水葫芦的生态环境效应J.长江流域 资源与环境, 2004,13(1): 40-463 严国安， 任南， 李益键. 环境因素对凤眼莲生长及净化作用的影响. 环境 科学与技术， 1997， 64( 1):2-54 郑再就.水葫芦的危害及在污水处理中的应用J.水利科技,2006(1):51-52