关于水葫芦的危害及综合利用研究进展

关于水葫芦的危害及综合利用研究进展
摘要水葫芦传入我国约有50 年的时间,但是它疯狂的生长却导致了严重的后果。

一旦有适合水葫芦生长的条件,它便迅速的繁殖而成为该地区优势物种而抑制其他物种的生长,造成该地区物种的单一性,引起严重的生态入侵;水葫芦在河道的生长还给交通航运带来不便。

近几年来，人们也渐渐认识到水葫芦是完美水质净化者。

同时，水葫芦也可作为畜禽及鱼类的饲料、作为栽培草菇和沼气的原料。

为了对水葫芦有一全面的了解,文章对水葫芦的生态习性、引进历史、利用、危害以及防治对策做了叙述。

本文将从水葫芦与污水治理、水葫芦与能源、水葫芦与微生物等方面介绍水葫芦的研究进展。

关键词水葫芦，危害，利用研究进展
1水葫芦简介
中文学名：凤眼莲
拉丁学名：Eichhornia crassipes
别称：水葫芦、凤眼蓝、水葫芦苗、水浮莲
界：植物界
科：雨久花科
属：凤眼莲属
分布区域：原产巴西，见于我国华北、华东、华中和
华南地区
生态习性：文献显示，除了被垃圾渗滤污水毒害致死的个别报道外，水葫芦几乎在任何污水中都生长良好、繁殖旺盛。

不仅如此，它还可以富集各种污染物质：从生活废水中的有机污染物，到工业废水中的重金属、稀土元素，到农田汇入的农药污染物，水葫芦几乎是来者不拒，一一吸纳。

这几乎是一个完美的水质净化者，除了一个缺点：它只负责将污染物收集起来，但是并不负责将所有污染物降解掉。

毒素依然存在，只不过转移了地点[1]。

2水葫芦引进历史
二十世纪七十年代，为了解决饲养生猪饲料不足，从国外引进了一种繁殖力极强的水上浮生植物——水浮莲（学名水葫芦）。

如今这种浮生植物已经泛滥成灾，被称为“绿色污染元凶”。

据监测了解，一株水浮莲以每8个月繁殖6万新株的速度泛滥成灾。

目前水葫芦广泛分布于我国广东、云南、江苏、浙江、四川、湖南、湖北、福建等省,而且还继续快速向周边地区蔓延、扩散。

我国一些重要水域,如滇池、太湖、武汉东湖、长江和珠江的入江水系和黄浦江等都出现水葫芦泛滥成灾的情景,江河入海口到处漂浮着冲积下来的水葫芦[2]。

3水葫芦的危害
3.1 生物入侵,造成生态破坏
水葫芦的繁殖能力极其旺盛,一旦有适合它生长的环境,它便快速生长,并成为当地的优势物种,抑制或影响其他物种的生长,破坏生态多样性,极易造成该地区生态恶化,物种单一[3 ] 。

生物圈也存在着平衡,由于各物种之间的相互作用、相互抑制,致使生物圈总是保持着动态平衡;生物圈的这种平衡对抵御外界条件的不良影响发挥着积极的作用。

当有不良的外界因素来临时,这个生物圈就可能在扼制不良因素的基础之上达到一个新的
平衡。

水葫芦的入侵打破以至摧毁该地区原来的平衡,而建立了一个水葫芦占绝大多数的侵略性的平衡;这个平衡的建立不仅使现在的平衡更加的脆弱而且更为严重的是它破坏了生态的多样性,使一些物种在该地发生灭绝。

近年来云南滇池被水葫芦所困扰,1 000 hm2 的水面上全部生长着水葫芦,其覆盖率近100 %。

20 世纪60 年代以前,滇池主要水生植物有16 种,水生动物68 种,但到了80 年代,16 种水生植物已经难觅踪影,68 种原生鱼种已有38 种濒临灭绝[ 4 ]。

当水葫芦繁殖很旺盛时,常能将水面染成绿色,当大量繁殖可以掩盖整个水面,影响大气与水中气体交换、降低光线对水体穿透力,影响水底生物增长,增加水体CO2 浓度,不仅造成生态危害还降低水产品产量和品质[5 ] 。

3.2 堵塞河道,影响水运,引发水灾
从上游漂流下来的水葫芦在上海和宁波发生过严重堵塞河道的情况,有的地方水葫芦的密集度甚至达到了可以承受人在上面行走的地步,致使航运一度瘫痪。

此外,水葫芦还危及到水厂的安全生产、水泵吸入水葫芦将造成滤池堵塞、自来水厂停产,对城乡饮用水供水造成危害。

3.3 为血吸虫和脑炎流感等病菌提供了滋生地，滋生蚊蝇，为蚊子的幼虫提供了呼吸和繁殖的机会。

3.4 破坏饮水资源
由于造成堵塞，水体不能自由流动，各种污染源如重金属元素及其对人体危害的其它微量元素不能有效清除，人直接或间接吸纳到有污染的水源。

3. 5 水源损失
水浮莲覆盖水面也加大了水的蒸发量，比敞开水面的蒸发量高出8～10倍，造成水源损失。

3.6对水源采水点的淡水水质的影响
大量的水浮莲覆盖水面会使水的PH值降低；CO2浓度增高；水的嗅值、浓度、色度增高；水中的酸度也增加，使水资源的使用价值大大降低，直至不能饮用。

4水葫芦的治理
现在，已经出现多种治理水葫芦的方法，物理方法有用化学除草剂杀死水葫芦，生物方法有引入水葫芦天敌水葫芦象甲控制水葫芦。

中国农业科学院生物防治研究所的丁建清教授采用化学除草剂与水葫芦象甲综合控制水葫芦的生长，取得了理想的效果[6]。

也有学者坚持认为只要减少化肥等造成水体富营养化的物质的使用和排放，水葫芦过度繁殖现象自然就会消失。

5水葫芦的利用
5.1水葫芦在农业中的利用
5.1.1畜禽饲料
水葫芦作为饲料原材料有很大的利用价值,其营养成分和所含氨基酸种类可以参考表1 ,2[7][8]。

某些地区直接捞取水葫芦切碎后,投入鱼塘喂鱼或饲养鸡鸭。

但是直接投喂畜禽的做法也存在许多弊端。

因水葫芦生长的适应性太强,吃剩的残枝如不经妥善处理,仍可生长造成二次危害。

另外,水葫芦植株体内含水量高达90% ,纤维也较短,直接饲用并非适宜[9]。

一般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[10]。

将水葫芦切碎好氧发酵时,水分保持在80%～85%时则青贮饲料质量最好,此时粗蛋白质含量达到10183%,粗脂肪为7173 %[7]。

庄益芬等[11]研究了不同添加剂对水葫芦青贮饲料品质的影响,试验设对照组、添加绿汁发酵液、蔗糖、甲酸、四蚁酸铵、绿汁发酵液+
蔗糖共计6 个处理。

结果表明,各种添加剂均不同程度地改善了青贮饲料的品质,其中以添加绿汁发酵液+ 蔗糖的效果最佳。

[7]
将水葫芦打成浆或经过糖化后投喂草食性鱼类,不但草食性鱼类增产,而且可带动肥水鱼鲶、鳙的增产;用其浆汁培育鱼苗比用大草沤肥法减少鱼体的疾病。

其原因可能是由于水葫芦根须发达,有较强的吸肥能力,能吸收大量有害的氨态氮、二氧化碳及某些有机分解物,可稳定和净化水质,减少鱼类病害及预防泛池[12]。

此外,在养蟹的池塘中移入适量水葫芦等水草可减少惊吓,平衡池塘生态环境,达到增产的效果。

5.2水葫芦在能源中的利用
5.2.1固体燃料
a.干料焚烧。

将水葫芦晒干后直接焚烧,在能源比较紧缺的地方这是处置水葫芦快而又有效的方式。

b.制作木炭。

水葫芦在适宜条件下繁殖生长极快，1hm2水面每年产水葫芦干重139.5t。

水葫芦含有大量纤维素，经高温分解和碳化后可制得木炭但质量不高。

水葫芦晒干后可以作为干体燃料，若压成块球状燃烧值可与木炭相媲美。

5.2.2液体燃料
由于纤维素是生物质能源化中主要的利用物质,木质素则为能源化利用后剩余残渣的主要成分。

水葫芦纤维素含量高于木屑和甘蔗屑,而木质素的含量低于木屑和甘蔗屑,这表明水葫芦在生物质能源化的过程中,可利用的纤维素高于木屑和甘蔗屑,而剩余的残渣少于木屑和甘蔗屑。

所以水葫芦经过晾晒或降低含水率后,具备了生物质能源转化的条件[4] 。

采用水解和发酵技术可以生产液体燃料乙醇[13]。

5.2.3气体燃料
厌氧硝化法是指在断绝与空气接触的条件下,依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用,对有机物进行生化降解的过程。

将水葫芦厌氧硝化处理产气是目前研究的热点,在解决水葫芦出路问题的同时,还可以获得环境友好型的清洁能源以及优质的有机肥料O 沼渣,符合环保循环经济的要求。

目前厌氧产沼气常用的接种物有新鲜牛粪、老沼气池的沼渣、腐败河泥或城市污水处理厂的硝化污泥等[14]。

一般将水葫芦与其他畜禽粪便或人粪尿混合发酵,因粪便可以为水葫芦发酵提供更多微生物数量,更丰富的生物多样性以及更多的养分,可增加水葫芦的产气量与产气效率。

5.3栽培草菇
张祖堂等(1997)用含20%水葫芦的培养料栽培草菇,每10m2可比对照组增产鲜菇1. 2 kg ,经济效益比增22.2元;用量40%处理的,分别比增0.7kg和27.0元;用量60%处理的,虽减
产0.3kg,但经济效益仍比增24.2元,同时缓解了公害问题。

5.4制备肥料
水葫芦中氮磷钾养分含量很高如表3,且植株易腐烂,可切碎直接施于田中耕翻入土。

也可与其他有机物料混合堆制有机肥料,或直接利用其干粉作为有机肥料或土壤改良剂,或将干水葫芦燃烧后的灰分作为肥料使用。

表3 水葫芦常量元素、微量元素含量[15]
水葫芦含有十分丰富的蛋白质、氨基酸(包括人类生存所需又不能自身制造的8 种氨基酸)、胡萝卜素、总黄酮和微量元素,完全可用作食品、饮料添加剂,还可精加工提炼成保健品、药品,极具食用和药用价值。

武汉一家企业用其研制开发出人用的饮料,口感好,通过了国家权威部门的检测,获准批量上市[16]。

6小结
水葫芦十分喜肥,水层养分含量高时,则植株高大,根系较短,开花少,繁殖快而产量高,水葫芦在河道的中下游快速生长就是最好的证明。

固然,我们不能否认水葫芦的繁殖能力不一般。

但是,我们认为即使水葫芦的繁殖能力再强,如果没有很适合它生长的环境,它也不可能在我国如此猖獗;而最适它的生存环境就是人类在工业化的过程中创造的。

保护环境应是我们首当其冲的任务。

水葫芦利用的前景广阔,在其解决水葫芦出路问题的同时,又可获得可观的清洁燃料能源和高蛋白含量的动物饲料。

目前,有关水葫芦的利用主要集中在产生甲烷气体和生产饲料方面。

由于水葫芦中的木质素、纤维素含量高,难于降解,所以产气时提升产气量和甲烷浓度是当前的主要技术难题。

在生产饲料方面,由于水葫芦的蛋白含量相对偏低,动物的适口性较差;而且水葫芦有含水率高、挥发性固体含量低的特点,使得炭化、焚烧、气化和固化成型技术不是热值太低就是成本太高,技术推广受到了限制。

如何降低水葫芦的含水率,对其进行一定的物化或生化预处理,再进行厌氧消化提高水葫芦的能源转化率也是今后研究方向。

参考文献：
[1]/view/6750.htm?reforce=%B7%EF%D1%DB%C1%AB
[2]孙小燕,丁洪.水葫芦的综合利用与防治技术[J ].农业环境与展,2004(5):35O38.
[3]丘山.水葫芦和紫茎泽兰的启示—话说外来植物入侵[J].农药市场信息,2003,(7):24.
[4]沈农夫.封杀外来植物生态入侵刻不容缓[J].人与自然,2002,(12):54255.
[5]万咸涛.汉江水葫芦大面积水域出现对水环境影晌分析[J].城市环境,2002,16 (1):27230.
[6]丁建清，王韧，付卫东，陈志群.水葫芦的综合防治研究.杂草生物防治及检疫.
[7]余有成.水葫芦的营养成分及青贮方法[J].畜产研究,1988(2):38O41.
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[10]国家海洋局第三海洋研究所.利用新技术将水葫芦变成新的饲料来源[J].福建农业
科技,2005(2):60O60.
[11]庄益芬,张文昌,张丽,等.添加剂对水葫芦青贮品质的影响[J].中国农学通报,2007,23(9):32O35
[12]谢伟.凤眼莲养鱼及其效益研究[J].淡水渔业,2000,30(9):25227.
[13]刘欣萍.浅谈水葫芦治理与利用[J].中国环境管理,2004(4):60O62.
[14]陈小华,朱洪光.农作物秸秆产沼气研究进展与展望[J].农业工程学报,2007,23(3):279O283.
[15]郎咏梅,刘勃,季华东,等.水葫芦在污水处理中的应用[J].节能与环保,2006(12):33O35.
[16]孙小燕,丁洪.水葫芦的综合利用与防治技术[J].农业环境与发展,2004(5):35O38.。