金門水生植物 wen chang -...

中華民國環境工程學會 2010 廢水處理技術研討會水生植物與水耕蔬菜攝取氮磷速率之研究

中華民國九十九年十一月十二、十三日

屏東縣國立屏東科技大學環境工程與科學系

1

水生植物與水耕蔬菜攝取氮磷速率之研究

摘要為了研究水生植物生長速率和氮磷含量，本研究在金門太湖和金沙、榮湖三

個水庫主要河道入口處，種植布袋蓮、水芙蓉、睡蓮三種水生生物和空心菜、青

芹和 A 菜三種水耕蔬菜。經過四個月左右的培植，測得這些水生植物的生長速率與生長之水溫和水質污染程度有關，污染越嚴重營養鹽濃度較高，生長速率越

快。從布袋蓮、水芙蓉、睡蓮到空心菜、青芹和 A 菜的生長速率依次為 0.054~0.076 day-1、0.04~0.13 day-1、0.093 day-1、0.036~0.045 day-1、0.011~0.033 day-1 和 0.038 day-1；倍增時間依次為 9~12 day、5~7 day、7 day、18~19 day、21~64 day 和 18 day。布袋蓮、水芙蓉氮的含量分別為 3%~4%間，磷的含量在 0.4%左右。植體夏季氮磷含量高於秋季，且有隨著水體氮磷濃度增加之趨勢。三種水耕蔬菜磷含量相差

不大，大約在 0.4%上下，斗門溪氮含量最低，大約在 1.5~2.1%間，小太湖、光前溪引水道氮含量在 3.4~4.2%之間。

關鍵字：布袋蓮、水芙蓉、水耕蔬菜、空心菜、生長曲線、植體氮磷含量

一、前言

台灣水庫營養鹽主要來自非點源污染，金門也不例外，尤其當金門污水下水

道普及率已高達 80％以上，在點源大部分已受控制的情況下，非點源污染就突顯出來。金門非點源污染主要來自農業的高粱田，高粱是高粱酒的主要原料，也

是金門最重要之經濟作物，不過金門土質屬於貧瘠之砂質土壤，不易吸附肥料，

遇雨容易隨雨水流至水庫，變成優養的主要禍首。為了減少優養，降低施肥量是

最有效的最佳管理作業 (BMP, Best Management Practices)，但會影響產量。其他去除雨水逕流氮磷的 BMP，對減少水庫優養鹽的功效非常有限。所以在水庫上種植當地優勢種之水生生物，利用其生長對營養鹽的吸收，以去除氮磷是最經濟

有效的方法。本文的目的是現場測試水生植物和水耕植物之生長速率及植體氮磷

含量，以供未來計算這兩類水生植物的收穫量及去除水中氮磷量之參考，進而規

劃水生植物對水庫水質改善之貢獻度。




2

二、文獻回顧

用水生植物淨化水質的研究非常多，常用的植物種類有挺水性、漂浮性、

浮葉性和沉水性植物。挺水植物有莎草、香蒲、美人焦等，漂浮性植物有水蘊草、

金魚藻、狐尾藻等，沉水性植物有浮萍、布袋蓮、水芙蓉等，本研究所使用的植

物是布袋蓮、水芙蓉、睡蓮、空心菜、青芹和 A 菜六種。以下文獻回顧就針對這六種植物。

水生植物藉由攝取吸收水中營養鹽而達到水質淨化的效果，因此不同水生

植物因種類、植物組織及生長季節不同，會有不同的淨化效果，即便同一種水生

植物，其對污染物之去除效果也會受到光照、水溫、溶氧、pH、營養鹽和風浪等條件的影響。除此之外，淨化效果也會與湖泊污染程度有關(Kivaisi, 2001; Moore et al., 1994)。當水中磷濃度提高，水生植物葉內無機磷的含量會逐漸增加，而行光合作用的葉綠素會隨磷含量的增加而減少，因此水中磷濃度過高或過

低都會產生不利之影響，以菱和睡蓮為例，最適宜之磷濃度分別為 0.1 mmol/L和 0.5 mmol/L(陳國祥等, 2002)。吳愛平等人(2005)於湖南湖北境內 11 個優養程度不一之湖泊，測定水生植物之營養鹽含量，發現氮磷含量以沉水植物為最高，

浮葉植物次之，挺水植物最低；從季節性變化來看，挺水植物之含水率與氮磷含

量從春季到秋季依次降低，沉水植物氮含量以春秋季高，夏季低，磷含量變化則

不規則；此外，因挺水植物只由根系吸收營養，其氮磷含量與湖泊優養程度無關，

而浮葉和沉水植物含量則與湖泊優養程度有關。Azcón 等人(2003)發現植物氮磷含量會先隨著湖水營養濃度上升而增加，而後在湖水高濃度之情況下，植體氮磷

含量反而下降。Greenway(1997)認為儘管大多數種類中葉之氮含量最高，根的磷含量最高，但是組織營養濃度在各植物各部分並沒有明顯的差異。陳秋夏等人

(2008)指出水生植物對氮磷的吸附與生物量有關，生物量越大(水生植物富集作用越大)對氮的吸附能力越大。Greenway 和 Woolley (1999)研究昆士蘭不同水力負荷(2×10-3~1.74 m/d)之濕地植物植體碳、氮、磷含量，結果如表 1 所列。

表 1 沉水、漂浮植物的 P、N 及 C 含量(Greenway and Woolley, 1999)

Whole plant, mg/g Macrophyte type P N C Submerged macrophytes

Ceratophyllum demersum-hornwort 10.3±2.5 27.0±6.3 384±24 Potamogeton pectinalis 4(n=1) 29.3(n=1) 385(n=1)

Free floating macrophytes, mg/g Azolla spp. Water fern 7.4±0.6 40.0±4.0 421±3 Duckweed (Spirodela: Wolffia) 10.5±2.9 39.6±10.3 389±34 Monocharia cyaneab 7.7±3.1 20.9±9.0 345±21 Pistia stratiotea-water lettucea 7.5±2.0 30.0±7.4 320±32 Salvinia molesta-water ferna 6.2±1.8 29.0±4 366±52

在選用適合之水生植物進行水質淨化前，需先了解其適合之生長環境。布袋

蓮生長最適溫度為 25~30 ℃，當溫度降至 10 ℃，生產力趨近零；若連續低溫，布袋蓮將會死亡( Reddy 和 Sutton, 1984)。布袋蓮在環境適當下以走莖繁殖方式迅速繁衍，11~18 日即可繁殖一倍，主要受光照強度及溫度影響，其次是水質之




3

營養分；布袋蓮種子休眠期長達 15 年，可度過低溫等惡劣環境(徐玉標, 1984; 張文亮和徐玉標, 1979; 蔣永正和蔣慕琰, 2005)。水芙蓉生育適溫為 20~30℃(李松柏, 2005)。睡蓮須全日照的環境，喜溫暖、流緩、底富含有機質的淺水域，生育水溫至少 23℃以上為佳(張錦興等, 2000)。空心菜性喜高溫多溼，生育適溫26~32℃，35℃以上成長快，容易老化；15℃以下生育不良，亦容易老化，播種後約 20~35 天皆可採收(吳昭其, 1987; 薛聰賢, 2000)。

用水生植物淨化水質的研究很多，除了應用在減輕湖庫優養程度外，也應用

於對污水放流水之再淨化、直接種植或引取污染嚴重的河水進行水質淨化。孟春

等人(2007)研究蕹菜，在曝氣、進流水 COD 濃度為 1300 mg/L 條件下，COD 降解率達 90%以上，而進流水 COD 濃度為 2600 mg/L 時，COD 最大處理能力達10.6 g/L/d；蕹菜對有機與無機氨氮之降解率達分別為 73 和 94%。程天行等人(2008)在水力停留時間為 24 小時下，空心菜、油麥菜、黑麥菜、串葉松香菜對城市河水中的 TN、TP、NH3-N、COD 去除率分別為 16 % ~ 25 %、14 % ~ 21 %、22 % ~40 %、21 % ~ 28 %。由文輝等人(2000)用麗娃河水為種植水，水停留時間為 30 天，水蕹菜(4~10 月)對 TN、NO3-N、NH3-N 和 TP 的去除率依次為 81、90、88 和 71 %，水芹菜(11~3 月)依次為 83 %、87 %、86 %、和 95 %；每天每公斤(鮮重)水蕹菜可去除水中 TN、NO3-N、NH3-N 和 TP 依次為 26.5、16.7、8.3 和 3.2 mg，水芹菜依次為 24.、13.3、11.3 和 2.7 mg。三、實驗材料與方法 1.研究場址

因本計畫是金門環保局贊助，所以場址選在山外溪注入小太湖前、斗門溪

注入金沙水庫前和流入榮湖的引水道三處，如圖 1 所示。

台灣海峽

圖 1 研究場址位置圖

2.實驗設備與方法

布袋蓮與水芙蓉框養在 1.2 m×1.2 m ×0.1 m 木框內，每個木框分成 2 個 1.2




4

m×0.6 m 的小框，做為 2 重複實驗之用，如照片 1。斗門溪與山外溪兩個實驗地點各設三組木框，一框純以布袋蓮為主，一框純以水芙蓉為主，另一框則混

種布袋蓮及水芙蓉，每個木框均種植 16 株植體，也就是每小框各 8 株。由實驗場附近選取種苗，每株布袋蓮選擇 5 葉齡為主，株高為 8~13 公分；水芙蓉選擇直徑約 4 公分，約 5~6 葉，平均鮮重 8 g/株。實驗初期每 7 天測一次重量，到中期植物生長穩定後每 14 天採樣一次，晚期植物開始衰減時，則 7 天採樣一次。每次採樣測定植物溼重、株數、種植水域之 pH、DO、導電度、水溫、氣溫，並取水樣以低溫宅配寄回位於台灣本島的實驗室分析總磷、正磷、凱氏

氮、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、SS、COD 等水質。植體濕重則是從水中撈起植株，在空中靜置 5 分鐘後秤重。植株從水中採得後，將根部泥沙洗淨，並將植株上的水分擦乾或壓乾，裝入夾鏈袋後以低溫宅配寄回實驗室分析氮磷等成

分。光前溪引水道之睡蓮為當地原生植物，水道寬約為 4 m 左右(依水深會有

些微的變化)，用麻繩圍成長 5.5 m 之實驗場，如照片 2。因睡蓮為浮葉著根性植物，無法即時測定溼重，故先紀錄面積，再以單位面積溼重進行換算，經多

次測定其單位面積溼重為 3.1 kg/m2。

照片 1 山外溪和斗門溪實驗之木框

照片 2 光前溪引水道睡蓮之實驗場址

水耕蔬菜是用福田板(材質為 HDPE)做為浮島基盤，如照片 3 和照片 4。

每個福田板尺寸 20 cm× 42 cm，可種 8 株植物，每組用 12 塊(3×4)組合。空心菜、青芹、A 菜用種子育苗一段時間去除育苗土壤後，種在神奇杯 (高 8 cm直徑 6 cm) 內放在浮板上如照片 3 和照片 4。每週秤濕重，方法是從浮板同時取出株體和神奇杯，空中靜置 5 分鐘後秤重。其他植體氮磷分析與水質分析項目與方法，和前面布袋蓮實驗相同。

照片 3 水耕植物之福田板和神奇杯

照片 4 水耕蔬菜之浮板




5

3.水質與植體氮磷分析方法 (1)水質分析方法：各項水質均依據環保署檢驗所公告之標準方法分析。 (2)植體含水率與氮磷含量

含水率：先將植株以自來水洗淨，再以試劑水清洗一次後靜置空中 5 分鐘，秤其溼重(Aoi and Hayashi, 1996)。接著將植株根、莖、葉分開剪碎並分別置於坩鍋內，以 70 ℃乾燥 72 小時後秤其乾重(DeBusk et al., 1995)，扣掉坩鍋重後，即為各部位(即根、莖、葉)之乾重，相加後即為總乾重，與溼重相減後除以溼重即得含水率。植體氮磷含量：分析方法是參考自農委會畜產試驗所之植物氮磷分析方法。

前置步驟同含水率，將各部位(即根、莖、葉)以 70 ℃乾燥 72 小時後，各秤取0.1 g，做二重複試驗。將秤好之植體放入消化管內並加入 10 mL 的濃硫酸，另取二支消化管只加入 10 mL 的濃硫酸作空白測試，以消化爐分 210 ℃、240 ℃、280 ℃、360 ℃四段升溫，前三段溫度各消化半小時，360 ℃消化 1 個半小時，共消化 3 小時。消化後，消化管液體會呈黑褐色，取出消化管放置在鐵架上冷卻，約 20 分鐘後加入 3 mL 之 H2O2，再放回消化爐加熱 10 分鐘，如未成透明液體，再重覆此動作直到變成透明液體。將消化好的液體加入二

段水稀釋並定量至適當體積，以水樣分析方法來測定氮與磷濃度，換算即可

得知每克植體乾重的氮磷含量。

四、實驗結果與討論 1.生長曲線 (1)布袋蓮與水芙蓉

生長實驗時間是從 2007 年 8 月 1 日至 2008 年 1 月，實驗過程中因部分實驗場受破壞，觀測生長時間長短不一，最長為 139 天。若以單位面積鮮重(wwt kg/m2)作為生長量之變化依據，布袋蓮和水芙蓉之生長變化曲線如圖 2 到圖 5所示，圖 2 與圖 3 是兩種浮水植物在不同水質的山外溪(污染度較高)和金沙溪單獨生長之曲線，圖 4 和圖 5 是布袋蓮和水芙蓉混種讓其互相競爭的生長曲線。由生長曲線圖可看出，兩種水生植物生長過程可大致分為植株密度增加

期、生長期、最高單株鮮重期(密度衰減期)和衰減變動期等四期，研究顯示植株密度增加期主要特徵在於植株密度之增加比鮮重快，因此在這個時期的單株

鮮重較小；生長期之特徵為鮮重增加速度比植株密度快，此時期單株鮮重開始

快速增加；在最高單株鮮重期(密度衰減期)，植株密度開始衰減，但植體鮮重仍持續增加，因此達到最大單株鮮重；衰減變動期是指鮮重和植株密度同時衰

減，單株鮮重變化可能上升、下降或維持不變，端看當時鮮重和植株密度衰減

速率之差異。本研究現地實驗顯示之布袋蓮和水芙蓉四個生長時期，與 Madsen (1993)提出布袋蓮生長分有入侵期(invasion)、入殖期(colonization)、過渡期(transition)和成熟期(mature)等四個時期類似。本研究發現布袋蓮和水芙蓉在植株密度增加期時有略為不同之處，布袋蓮在生長之第一個禮拜會先增加鮮重而

不增加株數，但是水芙蓉沒有此現象。因本研究在現地進行，難免出現無法預期之狀況而影響實驗結果。其中山




6

外溪水芙蓉和和混合競爭框中(圖 4)之水芙蓉在後期衰減時，其單株鮮重有明顯增加，可能是因為存活植體過少，秤重時因金門冬季風大造成誤差。圖 2到圖 5 中有些生長曲線不完整（如圖 2 的布袋蓮），沒有四個時期，是因為實驗過程中被破壞或被鴨子啃食或木框被風吹翻，無法繼續實驗所致。

生長量

(ww

t kg/

m2 )

0

5

10

15

20

日期

2007/9/1 2007/10/1 2007/11/1 2007/12/1 2008/1/1

生長天數(day)

0 20 40 60 80 100 120

布袋蓮觀測值水芙蓉觀測值模擬值

圖 2 山外溪布袋蓮和水芙蓉生長曲線

生長量

(ww

t kg/

m2 )

0

2

4

6

8

10

12

14

日期

2007/9/1 2007/10/1 2007/11/1 2007/12/1 2008/1/1

生長天數(day)

0 20 40 60 80 100 120


圖 4 山外溪混植之生長曲線

生長量

(ww

t kg/

m2 )

0

1

2

3

4

5

Sampling date

2007/9/1 2007/10/1 2007/11/1 2007/12/1 2008/1/1

生長天數(day)

0 20 40 60 80 100 120


圖 3 金沙溪布袋蓮和水芙蓉生長曲線生長量

(ww

t kg/

m2 )

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

日期

2007/9/1 2007/10/1 2007/11/1 2007/12/1 2008/1/1

生長天數(day)

0 20 40 60 80 100 120


圖 5 金沙溪混植之生長曲線 (2)睡蓮

實驗時間為 2007 年 9 月 11 日至 2008 年 1 月 9 日共 118 天。實驗開始之第一個禮拜，原本清除之空間即出現零星之睡蓮葉，而後持續生長至第 43 天(10 月 24 日)佈滿整個空間之 90 %以上為止睡蓮幾乎佔滿光前溪引水道 100 %之空間，因為實驗期間已進入秋季，達到最大生長量時，已是 10 月底，氣溫已經降低，睡蓮生長停止開始萎縮，如圖 6。

生長量

(ww

t kg/

m2 )

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

日期

2007/10/1 2007/11/1 2007/12/1 2008/1/1

生長天數(day)

0 20 40 60 80 100 120

睡蓮觀測值模擬值

圖 6 光前溪引水道睡蓮之生長曲線




7

(3)水耕蔬菜

小太湖實驗時間為 2008 年 3 月 12 日至 5 月 21 日，共 70 天；其餘種植地點斗門溪和光前引水道實驗時間均從 3 月 12 日至 7 月 2 日，共 112 天。三種水耕蔬菜生長趨勢如圖 7 所示。

水耕蔬菜實驗因 2008 年 1、2 月期間寒流來襲，育苗時間增長，故延至 3月 12 日開始種植，此時氣溫約 16~27℃，平均溫度為 23℃，此溫度對秋冬蔬菜如 A 菜(適溫 18~22 )℃ 及青芹(適溫 16~21 )℃ 來說已經過於暖和而不利生長，且對屬夏季蔬菜之空心菜(適溫 26~32 )℃ 初期而言溫度也不夠，因此所有的水耕蔬菜都有生長緩慢的現象，直到 6 月空心菜才有明顯生長，此時氣溫約 26~35℃，平均溫度為 31℃。青芹、A 菜和空心菜初期生長以小太湖生長最好(圖 7a)，光前引水道和斗門溪則一直到了 5 月底 6 月初左右，種植之空心菜才有明顯增長之現象(圖 7b、圖 7c)，且一旦開始快速生長後，其空心菜之單株鮮重就遠遠高過小太湖。

三種水耕蔬菜於 3 月 12 日至 5 月 21 日期間均以小太湖生長最好(圖 7d、圖 7e、圖 7f)。在小太湖，三種水耕蔬菜一開始以空心菜單株鮮重最高，生長至第 28 天(4 月 9 日)，青芹單株鮮重超越空心菜；第 35 天(4 月 16 日)A 菜葉片出現褐色，有開始老化的現象；第 39 天(4 月 20 日)，三種水耕蔬菜生長皆趨向平穩。根據現場觀察研判，小太湖實驗場址之湖面呈現綠色，顯示出藻

類大量繁殖，與水耕蔬菜競爭營養鹽，而抑制水生蔬菜之生長，可見小太湖

於夏天優養化嚴重時期並不適合種植水耕蔬菜，除非進行大面積種植，遮蔽

光線以抑制藻類生長才能增加水耕蔬菜的競爭力。第 56 天(5 月 4 日)大部分青芹開花，花明顯抽高；此時已進入氣溫為 30 ℃之季節，A 菜即開始陸續枯死。

光前溪引水道之 A 菜於第一個禮拜生長較好(圖 7f)，其後便開始衰減，而青芹亦是三處實驗場址中生長最差者(圖 7e)，表示在同樣不利於 A 菜和青芹生長之溫度下，光前溪引水道之環境條件最不適合 A 菜和青芹生長。光前溪到了 5 月底(第 77 天)空心菜開始明顯增長(圖 7d)，且單株鮮重遠遠超過小太湖空心菜之單株鮮重，因為光前溪自五月起氣溫幾乎為 25℃以上，且水中氮磷濃度在 6 月初有明顯增高，研判光前溪空心菜明顯增長的現象與與氣溫與水質有關。

斗門溪於 6 月初(第 81 天)空心菜有明顯增長之現象(圖 7d)，青芹亦開始有明顯成長(圖 7e)；第 91 天(6 月 11 日)青芹開花；第 102 天(6 月 22 日)發現空心菜有被蟲蛀之現象。




8

生長

量(w

wt g

/pla

nt)

0

10

20

30

40

50

60

70

日期

2008/3/17 2008/4/7 2008/4/28 2008/5/19 2008/6/9 2008/6/30

空心菜青芹A菜

生長

量(w

wt g

/pla

nt)

0

100

200

300

400空心菜青芹A菜

生長

量(w

wt g

/pla

nt)

0

100

200

300

400

生長天數(day)

0 20 40 60 80 100

空心菜青芹A菜

(a)

(b)

(c)

生長量

(ww

t g/p

lant

)

0

100

200

300

400

日期

2008/3/17 2008/4/7 2008/4/28 2008/5/19 2008/6/9 2008/6/30

小太湖光前溪斗門溪

生長量

(ww

t g/p

lant

)

0

10

20

30

40

50

60

70小太湖光前溪斗門溪

生長量

(ww

t g/p

lant

)

0

5

10

15

20

25

30

生長天數(day)

0 20 40 60 80 100

小太湖光前溪斗門溪

(d)

(e)

(f)

圖 7 水耕蔬菜生長趨勢圖 (a、b、c 分別為小太湖、光前溪引水道和斗門溪之三種水耕蔬菜生長趨勢圖；d、e、f 分別為空心菜、青芹和 A 菜於三處地點之生長趨勢圖)

2.水生植物生長與水質之關係

植物生長最重要之影響因子是季節，再來是溫度和水質。實驗場址在實驗

期間之水質列於表 2 和表 3。山外溪受家庭污水污染較嚴重，植物肥料成分較高，各種植物生長比金沙溪和光前溪之植物好(圖 7)。除此之外，因肥份充足，種植於山外溪之布袋蓮和水芙蓉可明顯分辨出四種生長時期，但種植於金沙溪

則難以分辨出四種時期，尤其是水芙蓉無法分辨出生長期和最高單株鮮重期

(密度衰減期)。因本研究為野外調查實驗，環境因子無法任意變動，表 2 和表 3 所列出之

各水生植物生長條件均為本研究有限環境條件下所得出，即使如此，本研究結

果仍大致與文獻值相符。在文獻上，張文亮和徐玉標(1979)指出布袋蓮最適溫度為 28~30℃、正磷 0.01 mg/L 以上、導電度 400~1000 μS/cm、pH 為 4.0~9.0；




9

蔣永正和蔣慕琰(2005)亦指出布袋蓮生長最適溫度 14~29℃、總磷(TP)介於0.1~5.0 mg/L、導電度 400~1000 μS/cm、pH 為 7.0；徐玉標(1984)說明 N/P 為1~53，布袋蓮均能繁殖；孟春等人(2007)指出空心菜最適生長 pH 為 6.0~8.0；陳國祥等人(2002)研究指出睡蓮最適磷濃度為 0.5 mmol/L。

表 2 水生植物(布袋蓮、水芙蓉和睡蓮)實驗場址之水質資料

地點生長日期 pH DO (mg/L) 導電度

(μS/cm)水溫

( )℃NH3-N(mg/L)

TKN(mg/L)

TN (mg/L)

TP (μg/L)

PO43--P (μg/L) TN/TP

2007/8/8 ~2008/1/9 6.3~9.0 5.8±2.2 448±63 24±6 0.7±0.5 2.5±0.9 3.0±0.9 293±148 51±87 12±7山外溪樣本數(n) 19 19 19 19 16 16 16 16 16 16 2007/8/23 ~2008/1/9 5.4~8.6 5.1±1.6 509±29 22±6 0.3±0.1 1.2±0.4 1.6±0.5 126±46 6±13 16±12金沙溪樣本數(n) 17 17 17 17 14 14 14 14 14 14 2007/9/11 ~2008/1/9 5.6~8.4 4.1±1.0 590±41 20±5 0.3±0.1 1.0±0.3 3.3±1.9 112±95 23±13 43±32光前溪樣本數(n) 14 14 14 14 11 11 11 11 11 11

表 3 水耕蔬菜(空心菜、青芹和 A 菜)實驗場址之水質資料

地點生長日期 pH DO (mg/L) 導電度

(μS/cm)水溫

( )℃NH3-N(mg/L)

TKN(mg/L)

TN (mg/L)

TP (μg/L)

PO43--P (μg/L) TN/TP

2008/3/12 ~2008/5/18 7.0~10.0 14.8±5.1 559±43 23±3 0.8±0.7 4.6±1.3 5.0±1.2 360±133 28±33 15±7小太湖樣本數(n) 20 20 20 20 10 10 10 10 10 10 2008/3/12 ~2008/7/2 6.0~8.5 7.0±2.4 863±181 25±5 0.3±0.2 1.6±0.5 1.9±0.7 125±88 37±53 19±9斗門溪樣本數(n) 33 33 33 33 17 17 17 17 17 17 2008/3/12 ~2008/7/2 6.0~9.6 6.4±3.0 602±67 25±4 0.3±0.4 1.5±0.7 1.8±0.9 117±47 39±29 19±14光前溪樣本數(n) 33 33 33 33 17 17 17 17 17 17

3.布袋蓮和水芙蓉之生長速率

水生植物之生長速率常以對數生長期之生長速率表示，對數生長期生物量

與時間之關係適用下式表示: dw/dt=μw (1)

積分可得： ln(w/w0)= μt (2)

上兩式中，w0 和 w 分別為植物最初及生長時間 t 日之生物量，M/L2: μ是生長速率，1/day (Kurano and Miyachi, 2005)，生長速率與植株密度有很高的相關性(Reddy and Debusk, 1984)。當生長到初始生物量之兩倍的時間，即 w=2w0 稱為倍增時間(doubling time)，由(2)式可得生長速率(μ)和倍增時間之關係如下：

D = 0.693/μ (3) (3)式 D 為倍增時間，day。本實驗將水生植物快速生長時間的鮮重(kg/m2)代入(2)式，其斜率即為生長速率(μ, day-1)。布袋蓮和水芙蓉之生長速率和倍增時間如表 4 所列，生長在光前溪引水道睡蓮的生長率為 0.095 day-1，倍增時間為 7 day。由




10

表 4 可看出山外溪水生植物之生長速率比金沙溪水生植物大，表示種植在山外溪的布袋蓮和水芙蓉僅需較短的時間，其生物量即可增加一倍，生長較為快

速。三種水耕蔬菜之生長速率列於表 5，植物的生長除溫度與季節之影響外，與水質受污染的程度有關，污染較嚴重河水氮磷濃度較高，生長速率較快。山

外溪和小太湖污染比金沙溪、斗門溪嚴重，生長速度比較快。由圖 7 可看出 A菜因生長季節不對，除了山外溪還可以長以外，其他兩溪長得不好，所以在表

6 沒有求其生長速率。

表 4 布袋蓮和水芙蓉在山外溪、金沙溪之生長速率(以 e 為底) 實驗地點山外溪金沙溪植物種類布袋蓮水芙蓉布袋蓮水芙蓉

生長速率,day-1 0.076 0.137 0.054 0.042 倍增時間,day 9 5 13 17

表 5 空心菜、青芹和 A 菜在小太湖、光前溪和斗門溪之生長速率(以 e 為底)

小太湖光前溪斗門溪植物種類空心菜青芹 A 菜空心菜青芹 A 菜空心菜青芹 A 菜

生長速率,day-1 0.045 0.033 0.038 0.036 0.011 - 0.037 - - 倍增時間,day 18 21 18 19 64 - 19 - -

本研究除了研究水生物的生長速率外，也嘗試用 Michaelis-Menten 反應動力

方程式探討最大生長速率(μmax)和半飽和常數(Ks)，但因數據不夠多，求得兩常數可靠度不足，所以在本處不列出。 4. 水生植物植體含水率與氮磷含量 (1)含水率

各種水生生物植體含水率分析結果如表 6 和表 7。布袋蓮、水芙蓉和睡蓮植體含水率很高，在 92~94%間；水生蔬菜含水率稍微低一點，在 92~93%間。

表 6 水生植物之含水率

地點種類平均含水率(%) 標準差個數(n)布袋蓮 93.5 3.6 10 水芙蓉 93.3 1.4 11

布袋蓮(競爭) 93.9 1.2 12 山外溪

水芙蓉(競爭) 94.0 1.1 9 布袋蓮 93.6 0.8 9 水芙蓉 93.0 1.1 8

布袋蓮(競爭) 93.9 1.0 8 金沙溪

水芙蓉(競爭) 92.8 2.0 8 光前溪引水道睡蓮 91.9 1.4 7




11

表 7 水耕蔬菜之含水率與氮磷含量(乾基) 地點種類含水率(%) 氮含量(%) 磷含量(%)

青芹 92.8 3.65 0.42 A 菜 90.8 3.98 0.40 小太湖

空心菜 91.8 3.86 0.47 青芹 92.2 4.26 0.42 A 菜 90.0 2.60 0.44

光前溪引水道

空心菜 89.8 3.37 0.41 青芹 93.0 1.44 0.41 A 菜 91.7 1.56 0.34 斗門溪

空心菜 91.5 2.14 0.36 (2)氮磷含量

本研究各種水生生物植體氮磷含量分析結果如表 8 至表 9。山外溪的布袋蓮和水芙蓉夏季氮含量略高於金沙溪，分別為 3.44 %和 3.28 %；磷含量和秋季之氮含量則與金沙溪沒有明顯差異。夏季氮磷含量皆有高於秋季的趨勢。

由表 8 和表 9 得知，光前溪引水道睡蓮氮和磷含量分別為 4.51 %和 0.74 %，皆高於布袋蓮及水芙蓉之氮磷含量。小太湖、光前溪引水道和斗門溪之水耕

蔬菜磷含量相差不大，大約在 0.4%上下；氮含量則有些微差異，斗門溪水生植物之氮含量最低，大約在 1.5~2.1%間，小太湖、光前溪引水道則在 3.4~4.2%之間。

表 8 布袋蓮、水芙蓉和睡蓮植體氮含量(乾基)

山外溪金沙溪光前溪

布袋蓮水芙蓉布袋蓮(競爭) 水芙蓉

(競爭) 布袋蓮水芙蓉布袋蓮

(競爭)水芙蓉 (競爭)

睡蓮

夏季(%) 3.44 3.28 3.62 3.16 2.62 2.88 2.46 3.07 -

標準差(夏) 0.79 1.27 0.76 0.42 0.98 0.07 1.03 0.33 -

個數(夏) 5 3 5 4 4 3 4 3 -

秋季(%) 1.89 2.21 2.05 2.26 1.86 2.40 1.99 2.46 4.53

標準差(秋) 0.46 0.53 0.67 - 0.26 0.16 0.31 0.25 0.87

個數(秋) 4 5 6 1 4 2 3 3 7

總平均(%) 2.75 2.61 2.76 2.98 2.24 2.69 2.26 2.76 4.53




12

表 9 布袋蓮、水芙蓉和睡蓮植體磷含量(乾基) 山外溪金沙溪光前溪

布袋蓮水芙蓉布袋蓮(競爭)

水芙蓉

(競爭) 布袋蓮水芙蓉布袋蓮 (競爭)

水芙蓉 (競爭) 睡蓮

夏季(%) 0.71 0.69 0.82 - 0.65 0.59 0.73 0.78 -

標準差(夏) 0.07 0.26 0.14 0.14 0.18 0.15 0.18 0.11 -

個數(夏) 5 5 5 4 4 4 4 4 -

秋季(%) 0.35 0.37 0.36 - 0.35 0.42 0.35 0.41 0.74

標準差(秋) 0.06 0.03 0.02 - 0.04 0.09 0.02 0.14 0.14 個數(秋) 4 5 5 - 4 2 3 3 7

總平均 (%) 0.55 0.62 0.57 0.71 0.52 0.53 0.57 0.62 0.74 五、結論

1. 布袋蓮和水芙蓉之生長量變化，可分為植株密度增加期、生長期、最高單株鮮

重期(密度衰減期)和衰減變動期。植株密度增加期主要特徵是密度之增加比鮮重快，單株鮮重最小；生長期鮮重增加速度比植株密度快，單株鮮重開始增加；

在最高單株鮮重期(密度衰減期)，植株密度開始衰減，植體鮮重仍持續增加，單株鮮重最大；衰減變動期是鮮重和植株密度同時衰減，單株鮮重變化可能上

升、下降或維持不變，端看當時環境條件為何而影響鮮重和植株密度衰減速率。 2. 在本實驗的環境條件下，水生植物的生長速率與生長之水溫和水質污染程度有

關，污染越嚴重營養鹽濃度較高，生長速率越快。 3. 本研究在金門污染嚴重之溪流現地種植布袋蓮、水芙蓉及睡蓮三種水生植物、

以及空心菜、青芹和 A 菜三種水耕蔬菜，得到的生長速率依次為 0.054~0.076 day-1、0.04~0.13 day-1、0.093 day-1、0.036~0.045 day-1、0.011~0.033 day-1 和 0.038 day-1；倍增時間則依次為 9~12 day、5~7 day、7 day、18~19 day、21~64 day和 18 day。

4. 水生植物植體氮磷含量有隨著水體氮磷濃度成正比之趨勢，因此山外溪的布袋蓮和水芙蓉夏季氮含量略高於金沙溪。光前溪引水道睡蓮氮含量和磷含量分別

為 4.51 %和 0.74 %，皆高於布袋蓮與水芙蓉之氮磷含量。三種水生植物之夏季氮磷含量均有高於秋季氮磷含量之趨勢。

5. 水耕蔬菜磷含量在小太湖、光前溪引水道和斗門溪之差異不大，大約在 0.4%上下，氮含量則有些微差異，斗門溪水生植物之氮含量為最低，大約在 1.5~2.1%間，小太湖、光前溪引水道 3.4~4.2%間。

誌謝

本研究之所以能順利完成，承蒙金門縣政府環保局前楊代局長鈞任在經費之

贊助，及該局工作人員與江士豪先生的協助；在實驗場的建置承蒙金門縣政府工

務局許局長鴻志及該局人員的協助，筆者在此僅致最大之謝意。




13

參考資料

1. Kivaisi, A. K. "The potential for constructed wetlands for wastewater treatment

and reuse in developing countries: a review". Ecological Engineering, 16(4), pp. 545-560 (2001).

2. Moore, B., Lafer, J. and Funk, W. "Influence of aquatic macrophytes on phosphorus and sediment porewater chemistry in a freshwater wetland ". Aquatic Botany, 49(2-3), pp. 137-148 (1994).

3. 陳國祥、劉雙、王娜、邵志廣、施國新，"磷對水生植物菱及睡蓮葉生理活性的影響 "，南京師大學報(自然科學版)，25(1)，pp. 71-77 (2002)。

4. Reddy, K. R. and Sutton, D. L. "Waterhyacinths for Water Quality Improvement and Biomass Production". Journal of Environmental Quality, 13(1), pp. 1-8, 1984.

5. 吳愛平、吳世凱、倪采意，"長江中游淺水湖泊水生植物氮磷含量與水柱營養的關係"，水生生物學報，29(4)，pp. 406-412 (2005)。

6. Azcón, R., Ambrosano, E. and Charest, C. "Nutrient acquisition in mycorrhizal lettuce plants under different phosphorus and nitrogen concentration ". Plant Science, 165(5), pp. 1137-1145 (2003).

7. Greenway, M. "Nutrient content of wetland plants in constructed wetlands receiving municipal effluent in tropical Australia". Water Science and Technology, 35(5), pp. 135-142 (1997).

8. 陳秋夏、鄭堅、金川、周庄、陳雷、周泰來、唐建軍，"水生植物對 N、P 的富集作用研究"，江西農業大學學報，30(3)，pp. 437-442 (2008)。

9. Greenway, M. and Woolley, A. "Constructed wetlands in Queensland: Performance efficiency and nutrient bioaccumulation". Ecological engineering, 12(1-2), pp. 39-55 (1999).

10.徐玉標，"臺灣布袋蓮之分布及其與水質相關之研究調查"，農業工程學報，30，pp. 30-40 (1984)。

11.張文亮、徐玉標，"布袋蓮之生態、防除與利用"，農業工程學報，25，pp. 102-113 (1979)。

12.蔣永正、蔣慕琰，"臺灣布袋蓮(Eichhornia crassipes)之生育特性及生長季節性變化"，植物保護學會會刊，47(4)，pp. 337-347 (2005)。

13.李松柏，"台灣水生植物地圖"，晨星出版有限公司 (2005)。 14.張錦興、林棟樑、楊藹華、蔡承良、王仕賢，"睡蓮栽培與利用"，台南區農

業改良場技術專刊，10，pp. 1-14 (2000)。 15.吳昭其，"臺灣的蔬菜"，渡假出版社 (1987)。 16.薛聰賢，"台灣蔬果實用百科"，農學社總經銷 (2000)。 17.孟春、石賢愛、陳劍鋒、柯秀興、郭養浩，"陸生植物蕹菜用於有機廢水的生

態治理研究"，中國生態農業學報，15(5)， pp. 160-162 (2007)。 18.程天行、鄭向勇、嚴立、陳琳、陳志才、黃蓉、孔海南，"幾種經濟植物水培

淨化都市河水的研究"，中國生態農業學報，16(2)，pp. 415-419 (2008)。 19.由文輝、劉淑媛和錢曉燕，"水生經濟植物凈化受污染水體研究"，華東師範

大學學報，1，p. 99～102 (2000)。

金門水生植物 wen chang -...

Documents