水葫芦防治及综合利用的研究进展

水葫芦防治及综合利用的研究进展摘要:在治理水葫芦的同时应充分考虑水葫芦的资源化利用,水葫芦对于水质有很好的净化作用,可以吸收和吸附氮、磷和重金属,分泌物可以抑制水体中藻类的生长;利用水葫芦来养殖蚯蚓和栽培蘑菇;水葫芦还可以食用和药用,含有的纤维素造纸和制成工艺品;发酵制沼气,每克干水葫芦的产气量约为0·344 L,将水葫芦与动物粪便混合发酵,利用沼气发电,沼液和沼渣制成有机肥等。

在大规模因地制宜地利用水葫芦的同时,将水葫芦这个水中有害植物变废为宝。

关键词:外来生物;水葫芦;防治；综合利用;变废为宝1水葫芦的生物学特性1.1 基本简介水葫芦（Water Hyacinth），又名凤眼莲、水浮莲、布袋莲、凤眼蓝。

属雨久花科凤眼莲属。

原产南美，1901年为了解决饲养生猪饲料不足被引入中国，水葫芦的繁殖速度极快，它以每周繁殖一倍的速度滋生，在中国南部水域广为生长，成为外来物种侵害的典型代表之一。

它属多年生宿根浮水草本植物。

浮水或生于泥土中，生于河水、池塘、池沼、水田或小溪流中，因它多浮于水面生长，又叫水浮莲。

又因其在根与叶之间有一像葫芦状的大气泡又称水葫芦。

凤眼莲茎叶悬垂于水上，蘖枝匍匐于水面。

花为多棱喇叭状，花色艳丽美观。

叶色翠绿偏深。

叶全缘，光滑有质感。

须根发达，分蘖繁殖快，管理粗放，是美化环境、净化水质的良好植物。

但是水葫芦繁殖能力很强，就是因为太强了，覆盖在整个湖面，使得水中的其他植物不能进行光合作用，而水中的动物没有得到充分的空气与食物，不能够维持水中的生态平衡。

甚至有时会堵塞水道。

1.2 形态特征凤眼莲因每叶有泡囊承担叶花的重量悬浮于水面生长，其须根发达，靠根毛吸收养分，主根（肉根）分蘖下一代。

叶单生，叶片基本为荷叶状，叶顶端微凹，圆形略扁；秆（茎）灰色，泡囊稍带点红色，嫩根为白色，老根偏黑色；花为浅蓝色，呈多棱喇叭，花瓣上生有黄色斑点，看上去像凤眼，也像孔雀羽翎尾端的花点，非常耀眼、靓丽。

【1】多年浮水草本。

须根发达且悬垂水中。

单叶丛生于短缩茎的基部，每株6～12叶片，叶卵圆形，叶面光滑；叶柄中下部有膨胀如葫芦状的气囊基部具削状苞片。

花茎单生，穗状花序，又6～12花朵，花被6裂，紫蓝色，上又1枚裂片较大，中央有鲜黄色的斑点。

花两性，雄蕊6枚，雌蕊1枚，花柱细长，子房上位。

2 水葫芦的分布与入侵及危害2.1水葫芦的分布【2】水葫芦是多年生水草，原产于南美洲亚马逊河流域，我国见于华北、华东、华中和华南的19个省（自治区、直辖市）。

1884年，它作为观赏植物被带到美国的一个园艺博览会上，当时被预言为“美化世界的淡紫色花冠”，并从此迅速开始了它的走向世界之旅。

放眼世界，水葫芦已经广泛分布于北美、非洲、亚洲、大洋洲和欧洲的至少62个国家。

2.2入侵情况及危害水葫芦原产于南美，在原产地巴西由于受生物天敌的控制，仅以一种观赏性种群零散分布于水体，1844年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠”【3】。

自此以后，水葫芦被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家造成危害，在北纬40（葡萄牙）至南纬（新西兰）之间的大部分热带、亚热带地区均在分布，并形成患害。

由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌（虽然有多种野生、家养动物以其茎叶为食，但取食量较小，与其庞大的生长量相比毫无影响），在我国南方江河湖泊中发展迅速，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。

凤眼莲主要在中国南方分布；由于北方河流有冻结期，凤眼莲无法在自然状态下生存。

但近年来随着全球变暖和它的自然选择进化，其危害区有向北拓展的趋势。

目前，我国有这种水葫芦184万吨，其中，为了防止水葫芦的危害加强，政府投资数亿元捕捉水葫芦，捕捉出了60多万吨。

由于水葫芦的入侵改变了当地水体的各种理化性质,影响了当地的生物多样性;孳生蚊蝇;由于水葫芦的疯长,堵塞了河道,给航运、发电、灌溉等造成了很大影响【4】。

3 水葫芦的防治目前在水葫芦治理中，国内多采用人工打捞和化学药剂防治，但防除效果并不理想，不能取得持效，而且滥用化学除草剂容易产生新一轮的环境污染。

实际上水葫芦自由生长的真正原因在于水体富营养化，减少环境的污染是控制水葫芦生长较为有效的措施。

因此，严格控制生活污水和工业废水的有序排放，必要时须经水处理再准排放，从源头上防止水葫芦的泛滥【5】。

3.1 机械搅灭法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。

3.2 打捞水葫芦虽然这种方法费时、费力、费财，但它是目前解决水葫芦问题的主要方法和途径。

3.3 生物治理生物防治是国际上目前治理水葫芦的主要方法，生物防治具有防效持久、成本低廉、对环境安全等优点，已成为世界上治理水葫芦最为成功的方法。

与人工和化学防治相比，生物控制水葫芦虽然速度较慢，但防治效果有较强的持久性。

水葫芦象甲是国际上最早也是最为成功地控制水葫芦的天敌昆虫，到目前为止，已有美国、澳大利亚、泰国等 2 8 个国家和地区引进该虫，绝大多数获得成功。

从释放水葫芦象甲到获得 80% 的控制效果一般需要3～6 年。

1995 年，中国农业科学院从美国和阿根廷引进了两种专食性天敌昆虫水葫芦象甲(Neochetinaeichhorniae和N. bruchi)，有效地控制了已释放地区的水葫芦生长[6]。

据对23 个科46 种植物分别利用幼虫和成虫进行的选择性和非选择性食性测定表明水葫芦象甲只能在水葫芦上完成发育，只取食水葫芦，不取食其它任何植物[7]。

水葫芦象甲的整个发育史都能影响水葫芦，成虫取食叶子，而成虫象甲产卵时钻入水葫芦茎部从而使得部分茎部腐烂坏死。

蛹在水葫芦根部做茧，消耗养分，控制根部生长。

象甲对水葫芦重量控制平均为54.3%，株高控制为42.4%，根长控制为19.2%，叶片控制为 10.6%，植株分蘖控制率达 32%[8]。

水葫芦象甲控制水葫芦是通过根、茎、叶多渠道同时作用，达到了生态平衡，是较好的方法。

此外，根据生物控制原理，利用河蟹的杂食性和喜食性，能有效控制水葫芦的生长。

每年 4~5 月份水温达到 15℃时，水葫芦将开始繁殖。

这时利用河蟹对水葫芦新根、新茎的喜食性，在水葫芦较多的池塘投放一定量的扣蟹或大眼幼体，影响水葫芦营养的吸收和分蘖，也能有效控制水葫芦的疯长[9]。

3.4 化学防治水葫芦的化学治理具有效果迅速的特点。

有些除草剂对水葫芦的生长具有很好的抑制效果。

如克芜踪具有十分明显的杀草作用，药后20~35d 所有供试植株死亡；草甘膦的杀草作用缓慢，处理的植株无新分枝、无开化，根长和叶片数也明显降低，药后 35d 所有植株死亡；36%草甘·氯磺可溶性粉剂4500~5250g/hm2剂量能有效防除水葫芦，药后 2 8 d，其株防效和鲜重防效均在93%以上[10]；41% Bioforce水剂100倍液防除河道中水葫芦效果很好[11]。

单用化学除草剂防除水葫芦，应注意水葫芦枯死后下沉，使河道淤积及二次污染问题。

3.5综合治理由于水葫芦繁殖能力极强，因此单独应用生物、化学或机械防除都难以取得快速、持续的控制效果。

所以对水葫芦的防治，目前国际上多采用综合治理的方法，将生物和化学防治协调配合。

美国、澳大利亚、印度、南非等国分别配合使用 2,4- 滴、农达和水葫芦象甲(Neochetina eichhorniae Warner)，都取得了一定的成功。

中国农业科学院生物防治研究所的丁建清等研究认为使用正常量的 1/10 农达制剂，既不杀伤水葫芦象甲，又能为象甲保留一定数量的食料，从而发挥生物和化学防治的优势，达到快速、有效、持续而低廉的控制目的[12-14]。

4 水葫芦的资源化利用4·1 观赏价值水葫芦的花为蓝紫色,花瓣中间的图案很象传说中凤凰的眼睛。

叶片翠绿,叶柄基部膨大成葫芦状,整株漂浮于水中生长,作为水中盆景,具有观赏价值、美化环境。

20世纪初,水葫芦作为观赏植物而引入到我国台湾,而早在19世纪60年代,水葫芦就曾作为观赏植物从南美引进到美国路易斯安那洲新奥尔良。

4·2 水葫芦发酵制沼气水葫芦含有纤维素、木质素,是一种良好的发酵底物。

每1 g干水葫芦的产气量约为0·344 L,比相同质量下的麦秆、向日葵杆要高,与猪粪产气量相当。

我国南方地区水葫芦的生物量十分巨大,这为沼气发酵提供了充足的原料。

但单一用水葫芦发酵产沼气,降解率很低,而且发酵周期长,将水葫芦与牛粪以7∶3的比例混合后进行发酵,水葫芦的降解率可38%提高到43%。

利用水葫芦产沼气再利用沼气发电,可为缓解缺电矛盾提供新的思路[15]。

4.3 变光秃尾矿为绿洲浙江西部山区利用水葫芦，使光秃尾矿变为绿洲。

在每年的梅雨季节来临之前，将水葫芦挤压脱水袋装后运往矿区，铺设在尾矿低洼处。

由于水葫芦生命力极强，在合适的水环境下即生长，覆盖在尾矿面上，使尾矿披上了绿装。

这样既保持了水量不流失，又能腐蚀碎岩面、风化造就新土层，还净化了空气，改善和调节了当地的气候和生态环境[16]。

4·4 栽培食用菌水葫芦含有比较丰富的纤维素、蛋白质、脂肪,同时,作为食用菌的栽培基质与稻草相比具有以下优点:①更适合的碳氮比,水葫芦中的碳氮比为24∶3,稻草中的为53∶5;②较低的木质素含量:水葫芦中的木质素含量为9%,稻草中为17%[17]。

4·5 作动物饲料水葫芦含粗蛋白质2·38%,粗脂肪0·27%,粗纤维0·91%,无氮浸出物3·7%。

以单位面积产量计算,水葫芦生产的蛋白质比大豆还高6~10倍,将水葫芦加工后掺入牛饲料中,其所含的蛋白质和无机成分可与棉籽粉和大豆粉相媲美[18]。

将水葫芦切碎堆积后施于鱼塘中,能使浮游生物大量繁殖,因此,它也是很好的鱼饲料来源。

4·6 净化水质水葫芦对水体的净化作用十分明显,巴西和美国的研究表明,同样的2个池塘,栽种水葫芦池塘中的BOD去除率比未栽种的提高20%。

水葫芦对水体中氮、磷等营养元素的吸收同样很迅速。

研究表明,利用水葫芦净化养牛场污水31 d,可使氮含量下降91·7%,磷含量下降98·5%。

北京动物园的废水净化实验同样取得很好的效果,在实验过程中总氮和总磷分别下降58%和38%。

水葫芦对水体中重金属的吸收也很明显,一般每kg水葫芦(干重) 24 h就可以吸收净化铜135·09 mg、锌436·58 mg、镍50·29 mg、镉89·14 mg[19]。

水葫芦可以很好地吸附电镀废水中的重金属,净化水质。

4·7 食用和药用研究发现水葫芦是一种可供食用的植物。