随着工业和社会的快速发展，污水的大量排放使我国许多湖泊水库严重富营养化，生态环境破坏严重。在治理富营养化水体的许多措施中，利用水生植物吸收营养物质，并通过收获植物带走营养物质是一种简单、高效、低成本的方法。
水生植物根系可以吸收水体中的N、P等物质，贮存于植物细胞中，并通过木质化作用，使其成为植物的组成部分。人工湿地是利用湿地中基质、湿地植物和微生物之间的相互作用，通过一系列物理、化学以及生物途径来净化污水，是处理污水的一种重要方式。湿地植物是人工湿地处理的核心部分，研究发现，不同湿地植物对N、P的去除效果有很大差别，不同植物对各污染物净化效率也不一样。植物生长具有一定的季节周期性，地上和地下部分相互促进、相互制约，在不期具有不同的生长重心，即植物的生长侧重点会随着植物的生长周期而发生改变。要想对污染水体取得较好的净化效果，需要对不同湿地植物的生长特性及其对污染水体的影响进行研究。
笔者通过室内模拟试验，选取石菖蒲、水芹、香蒲3种典型的湿地植物为研究对象，在静水条件下对NH4+-N、NO3--N、TN、TP等指标的变化进行分析，对3种植物的N、P吸收和水质净化能力进行比较，以期找出对富营养化水体具有良好净化效果的优选湿地植物，为人工湿地污水处理系统的构建和管理提供科学依据。
1、材料与方法
1.1 试验材料
试验所用的石菖蒲、水芹、香蒲3种水生植物采自徐州工程学院校园人工湖。根据不同水生植物特性，选取植株生长较好的3种植物幼苗进行培养。试验时选取根系发达、植株成熟、长势基本一致的植物放入圆台形塑料水桶（桶口直径52cm、桶底直径46cm、桶高70cm），自来水中驯化一周。
1.2 试验设计
试验设在宽敞通风、自然光照充足的实验室内。培养液主要用改良的Hoagland’s稀释液，培养液配方见表1。
将培养液加入驯化一周的植物系统中。试验水样体积均为20L，且桶底铺设5cm厚的细沙。每种植物设置3组平行试验，设置不含水生植物，只含细沙的处理为对照组。试验期间通过加蒸馏水来补充采样以及蒸发所消耗的水样。试验周期为18d，每3d分别测定水中NH4+-N、NO3--N、TN、TP的浓度以及3种植株的株高和根长。
1.3 监测项目
试验水体的水质指标监测参考国家环境保护局《水和废水监测分析方法》（第四版）进行，监测项目主要有NH4+-N、NO3--N、TN、TP等。NH4+-N监测方法采用纳氏试剂分光光度法；NO3--N监测方法采用紫外分光光度法；TN监测方法采用硫酸钾氧化-紫外分光光度法；TP监测方法采用钼酸铵分光光度法。
2、结果与分析
通过试验得到了3种湿地植物的生理指标变化及其在污染水体中NH4+-N、NO3--N、TN、TP的浓度变化情况。
2.1 不同湿地植物在污染水体中的生长情况
试验期间3种不同湿地植物均能正常生长，每株植物均有新叶长出，叶片变大，颜色鲜艳，植株普遍长高，其中水芹已经开花。
2.1.1 不同湿地植物株高变化情况
不同湿地植物株高变化情况见图1。
由图1可知，3种植物的株高在污水中较试验前均有变化。株高增长率高低依次为石菖蒲（30.8%）>香蒲（22.8%）>水芹（18.79%）。3种植物均在10d左右增长快，在第12d后水芹和香蒲株高增长率逐渐趋于平缓，但石菖蒲仍处于增长阶段。由于植物生理衰亡原因，水芹株高增长率后期呈现下降趋势。由于在实验室中受光照等其他因素的影响，3种植物均呈现不同程度的徒长趋势，香蒲和石菖蒲的茎杆出现细长易折现象。石菖蒲在整个试验阶段生长正常，不断有侧芽发出，出叶快。
2.1.2 不同湿地植物根长变化情况
不同湿地植物根长变化情况见图2。
由图2可知，3种植物的根长均有明显变化，石菖蒲的根长增长率大，为93.8%；为香蒲（65.0%）；根长增长率小的是水芹（29.5%）。在试验前9d，3种植物根长变化大，9d后根长增长率趋于平缓，与植物株高的增长趋势基本一致。后期石菖蒲和香蒲仍有增长趋势。
2.2 不同湿地植物对污染水体的净化效果
2.2.1 不同湿地植物对水体中NH4+-N的影响
不同湿地植物对水体中NH4+-N的影响见图3。
由图3可知，石菖蒲、香蒲、水芹对水中NH4+-N的终去除效果基本一致，对照组对水体中NH4+-N的去除率也很高，NH4+-N去除率大小依次为石菖蒲（71.2%）＞水芹（66.4%）＞香蒲（63.8%）＞对照（51.6%）。这是因为水体中的氨氮少部分通过植物吸收挥发作用而去除，大部分则是通过强硝化作用的连续反应而去除。图中可看出在前3d水体中NH4+-N下降不明显，3～12dNH4+-N下降迅速，因为植物光合作用，硝化细菌生长迅速，硝化作用增强。
2.2.2 不同湿地植物对水体中NO3--N的影响
不同湿地植物对水体中NO3--N的影响见图4。
由图4可知，在试验前期NO3--N浓度下降缓慢，后期有逐渐下降的趋势。这是由于前期硝化作用占主导地位，NO3--N被转化成NO2--N，后期反硝化作用占主导地位，NO3--N或NO2--N被还原成N2逸出水体进入大气。图中明显看出3种植物中石菖蒲的去除效果明显高于其他两种植物，对照组对水中NO3--N去除率低。NO3--N去除率依次为石菖蒲（81.6%）>水芹（71.9%）>香蒲（69.1%）>对照（41.6%）。
2.2.3 不同湿地植物对水体中TN去除的影响