建立“水-草-畜”生态经济循环模式治理富营养水体的研究

李峥赫，刘信宝

（1.无锡狄邦文理学校，江苏 无锡 214125；
2.南京农业大学，南京 210095）

水是生命之源。我国淡水资源总量居世界第四，但人均淡水资源量仅为世界平均水平的1/4。随着我国经济的发展和现代化进程的加快，水体中污染物排放量日益增加，其中尤以氮、磷等营养物质和有机污染最为严重，时常引发赤潮、水华等现象，严重影响工农业生产和居民用水安全[1]。目前，富营养水体的治理措施很多，其中水生植物修复是一项工艺简单、成本低、生态环保的措施，但必须做好水生植物的后期处理，若处理不当，则会造成二次污染。如何将水生植物资源化是富营养水体植物修复的一个难题。随着我国畜牧业的快速发展，畜禽饲料，尤其是草食动物所需的优质牧草和饲料作物缺口越来越大，而进口紫花苜蓿干草和进口燕麦干草的价格居高不下，导致畜产品价格上涨，影响居民消费。必须为畜禽生产提供足够的、低成本的饲料资源，保证我国畜牧业可持续发展。水生植物可以吸收、利用引起水体富营养化的氮、磷等营养元素，从而治理富营养水体。通过合理的加工调制，将水生植物饲料化利用，满足畜禽生产需要，建立“水-草-畜”生态经济循环模式，有效治理富营养水体，弥补畜禽饲料资源缺口，最终实现生态治理与经济治理。

不同地区水体富营养化的成因有一定差异，但绝大多数由人类活动引起，人为干扰是水体富营养化的主要原因。河流和湖泊等水体接纳大量农业源、工业源和生活源污染物，包括氮、磷、有机物及无机盐等，最终形成富营养水体，引起藻类过度繁殖，导致水质变差，产生诸多不良后果。

1.1 农业源

近年来，我国城市化进程加快，农村劳动力短缺，种植业逐渐向规模化、标准化、机械化的方向转变。为减少人工成本，提高生产效率，农业生产大量施用化肥、农药，使大量氮磷在地下水位高和降水多的地区下渗、流失严重，导致水体富营养化。同时，畜禽养殖业快速发展，产生大量的粪便、废水和废气，在排放、堆存、处理及运输过程中，受降雨、渗漏等因素影响，粪便可能进入水体中而造成富营养化。畜禽养殖污染仍是当前需要重点解决的问题，要探索养殖业和生态环境并重发展的新途径，尽可能降低畜禽污染系数，更好地推动畜牧业的可持续发展[2]。另外，水产养殖业发展较快，大量饵料集中投喂导致饵料剩余，水产动物排泄大量粪便，加上水生植被利用不合理，最终引起水体富营养化。

1.2 工业源

加工制造业污水排放量较大，尤其是化工原料及化学制品制造业、农副产品加工业、造纸业以及纺织业等。目前仍有不少加工制造企业废水处理不到位或未经处理就排入水体中，使水体营养物质含量逐步升高，影响水质，导致水体富营养化。

1.3 生活源

目前，我国很多地区生活垃圾分类不到位，不少垃圾没有及时处理，露天堆放时间过长，其渗滤液污染地表水和地下水，造成水体污染。此外，部分地区雨污分流不彻底，尤其在雨季，雨污管道一体，导致污水处理不达标，或者雨污不处理直接排入河道，从而影响水体水质。

水体富营养化的成因复杂，涉及社会、经济、环境和气候等因素。因此，富营养水体治理是一个复杂的系统工程，需要做到“预防为主，防治结合”[3]。控制污染源是最有效、最经济的措施，但污染源涉及人为因素和自然因素，防治难度大。目前，常见的富营养水体治理方法有3种，即物理法、化学法和生物法。

2.1 物理法

若水体污染程度较轻、面积较小或相对封闭，可采用物理法进行净化，如换水、深层曝气、人工打捞、人工造流、引水以及底泥疏浚等。

2.2 化学法

若水体中污染物相对集中、浓度高，可施用化学试剂，使试剂与污染物发生反应，达到去除污染物的目的[4]。但是，因化学净化而死亡的藻类会产生二次污染，同时化学试剂或反应产物会对水生态系统产生或多或少的负面影响。因此，化学法常作为一种权宜方法使用。

2.3 生物法

生物法是指在水体中引入适宜的动物、植物或微生物来调控富营养成分，达到净化水体的作用。其中，水生植物生长快、生物量大，不仅能够显著降低水体中的氮、磷含量，还可以产氧、吸附沉积物，抑制藻类生长，提高水体自净能力，维持水体的生物多样性，保持水体生态平衡。

水生植物泛指能在水中生长的植物，如睡莲、空心莲子草、金鱼藻等，也包括用水培系统栽培的一些旱生植物，如多花黑麦草、毛曼陀罗等，其生长快速、耐湿性强。不同水生植物种类与组合对富营养水体的生态修复效果不同，可以根据水生植物的生长习性与环境条件需求，对不同成因的富营养水体进行净化。通常，根据生长习性和形态特征，水生植物分为4类，即挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物。水生植物的生长和分布受当地地理环境和气候条件的影响。

3.1 挺水植物

挺水植物有再力花、梭鱼草、荷花、芦苇、黄菖蒲和香蒲等。在修复富营养水体时，可以将挺水植物种植到水体与陆地的接壤区域，以增强光合作用，充分吸取水体中的营养物质，提高繁殖效率和生长速度。

3.2 浮叶植物

浮叶植物有睡莲、田字苹、莼菜、荇菜和水鳖等。浮叶植物叶浮于水面，根长在水底土中，适宜在较浅的水体中生长，常用于人工湿地的生态修复。浮叶植物能够吸收水体中营养物质，吸收沉积于水底土壤的营养物质，并能为水生物提供庇荫，限制藻类植物生长，具有较强的水体净化效果。

3.3 漂浮植物

漂浮植物有凤眼莲、满江红、大漂、菱和浮萍等。漂浮植物繁殖快，可以吸收水体中营养物质，但是它可以在较短的时间内占据其他水生植物的生长空间，阻隔水体和外界的阳光、空气交换，降低氧气的溶解，影响水生态系统的进一步发展。

3.4 沉水植物

沉水植物有金鱼藻、狐尾藻、黑藻和苦草等。沉水植物是水环境的重要组成部分，可以将营养物质储存速度控制在一定时间内，确保营养物质输入和输出平衡，促进大部分水生物的稳定生长。适宜净化水体的沉水植物的叶片、表皮以及根系要具有较强的吸收能力，以有效降低水体营养物质含量，提高水体净化效果。

2021年，自然资源部、农业农村部等部门发布《关于严格耕地用途管制有关问题的通知》，要求严格落实永久基本农田特殊保护制度，永久基本农田不得转为林地、草地、园地等其他农用地。《江苏省第三次国土调查主要数据公报》显示，江苏省耕地面积为6 148.39万亩，其中，永久基本农田为5 880万亩，约占95.63%。当前，江苏省实施最严格的耕地保护制度，以确保藏粮于地。

江苏省湿地资源丰富，江河、湖泊、沼泽等自然湿地众多，占江苏省面积的17.0%。除去水稻田外，人工湿地还包括水库和人工淡水鱼塘，面积较大[5]。江苏省处在亚热带和暖温带的气候过渡地带，雨热同季，光热充沛，年平均气温介于13.6～16.1 ℃，植物生长期长。因此，在江苏省，水生植物具有广阔的生长基础和较高的生产潜力。

水生植物易于栽培、生长速度快、产量高、营养丰富，其干物质粗蛋白质含量与紫花苜蓿相当，粗纤维含量低于紫花苜蓿，而钙、磷含量高于紫花苜蓿，可作为优质的饲料资源。生产实践证明，水花生、水葫芦、大漂和绿萍等水生植物不仅可以为猪、牛、羊、鸡、鸭等提供优质的青饲料，还可用作鱼、蟹等水产动物的饵料，用途广泛。对于湿地面积大、气候条件适宜的地区，取草于水，加大水生饲料作物生产将成为饲料开发的一个重要途径。结合水生植物在富营养水体生态修复中的作用和水生植物的饲料化利用，建立“水-草-畜”生态经济循环模式，在修复水体的同时做到饲料化利用，既减少了二次污染，又为畜牧业健康持续发展提供了保证，具有重要的生产实践意义。

5.1 鲜饲

多数水生饲料都可鲜喂。根据不同的饲喂对象，将其洗净铡短饲用或直接饲喂。鲜饲法具有省工、省时、喂饲方便、适口性好、养分不损失等优点。但是，其水分含量高，能值低，要控制饲喂量，补饲精料，以满足畜禽营养需要。同时，水体中的寄生虫容易附着在水生植物的根系或植株上，若长期饲喂水生饲料，要定时驱虫，以保证畜禽的健康。

5.2 晒制干草

水生饲料干制品的粗蛋白含量为20%左右，饲喂其干制品是解决畜禽蛋白质营养不足的重要途径。但水生饲料含水量在95%以上，晒制干草难度大，耗时长，易腐烂。因此，水生饲料自然干燥少，可采用人工干燥法，即利用鼓风机或人工加温等方法加工出干制品，优点是干燥时间短，干制品色泽较好，并可保持青饲料的养分不受或少受损失。但人工干燥耗费能源多，加工成本大。因此，水生饲料晒制干草虽可行，但生产中少见。

5.3 青贮

青贮是把新鲜的水生饲料置于窖、袋等内，然后踩紧密封，利用乳酸菌活动，将葡萄糖转化为乳酸，使青贮料的pH降至4.0左右，可抑制水生饲料内酶活性和微生物活动，使水生饲料长时间保存，缓解饲草生产季节性和畜禽生产饲料需求连续性的矛盾。青贮不仅能保持水生饲料的养分，还可使水生饲料质地鲜嫩，带有酸香味，亦可杀灭水生饲料所携带的一些寄生虫。然而，高水分含量的水生饲料直接青贮难度大，一般需要经凋萎或晾晒数天，使水分含量降低，水分含量为65%～75%时才适宜进行青贮。这一过程耗费时间长，容易受降雨等不良天气影响。

5.4 打浆

水生植物调制干草或青贮饲料的难度大。而将水生饲料洗净打浆，与玉米、豆粕等精料混匀，不论生喂或熟喂，均可提高其适口性和消化率。水生植物水分含量高，质地柔软，易粉碎打浆，可采用管道运输，使其与精料混合均匀，这是畜禽规模化生产、标准化生产的有效措施。

近年来，饲料原料价格上升快，畜禽养殖成本高，导致畜禽产品价格居高不下，影响居民生活水平。同时，粮食安全是我国经济社会发展的战略性目标，耕地保护使得用于生产饲料原料的土地面积有限，很难从耕地中获得足够饲料。因此，要结合富营养水体的水生植物修复，合理将水生植物饲料化开发，“取草于水，种养结合”，弥补饲料资源缺口，促进富营养水体治理，形成“水-草-畜”生态经济循环模式。