談談植物在過濾中的作用，以及如何做到真正的不換水

注:這篇文章是朋友寫的，她心情不錯就拿出來分享了

應用在水族中的植物大致分為:

1.沉水植物：皇冠草等各種水草

2.浮水植物：睡蓮、水葫蘆、各種浮萍

3.挺水植物：梭魚草、蘆葦、菖蒲、紫芋、銅錢草等，水陸兩棲植物，河岸邊常見。

4.低等植物：硅藻、小球藻、青苔等各種藻類，無處不在。

以上都是水生植物。

5.陸生水培植物：其中比較喜愛濕土的，通過馴化生出氣根，但不是真正的水生。比如綠蘿。

一.植物在氮循環中的角色

在沒有植物存在的情況下：

異養細菌將蛋白質分解成氨基酸，氨基酸進一步分解成氨氮。

壓硝化菌將氨氮氧化成亞硝酸鹽。

硝化菌將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。

----有氧條件下，硝酸鹽累積，需要換水。

----缺氧條件下，反硝化菌將硝酸鹽還原成氮氣（參考「缺氧過濾」）。

在有植物的情況下，植物便會吸收硝酸鹽，僅此而已嗎？

並不是，植物不僅吸收硝酸鹽，也吸收氨氮、尿素，還有研究表明植物吸收氨基酸，而且對氨基酸對植物生長有更多益處。吸收比例因植物而異。

所以在氮循環中，植物除了將蛋白質分解成氨基酸沒有插一腳，其他的都包了，可以說它在源頭上搶了異養細菌、硝化細菌和反硝化細菌的飯碗。

二.植物衰老死亡導致的重複污染

植物在氮循環中作用如此大，是不是養一缸綠水就一勞永逸，事情沒那麼簡單。

因為水族箱中，大部分氮來源，不是糞便，而是死掉的植物。

植物也不是永生的，像藻類，對氮的吸收率非常高，但是死的也飛快，一死就把吸收的污染物質全數返還給水體。因此雖然藻類的吸收率高，但是整體去污能力低下。浮萍和水草也是如此，這些植物都需要把它們控制在生長期，因為當他們過了生長期，就會在吸污的同時衰老排污。為防止這一點，需經常修剪過於茂盛的水草的老葉。修剪植物=換水，可以這麼說。對於藻類，不能修剪，那就加入濾食性動物、底棲動物來吃掉藻類，控制數量就可以降低藻類對水的污染。

這是水下植物，對於挺水植物和陸生植物，就沒有這個重複污染的問題。因為它們的葉子是在水上的。

三.光照不足植物大量消耗溶氧

在夜晚或光照不足的情況下，如果是沉水植物、低等植物，那麼將會消耗大量溶氧進行呼吸作用，對其他生物造成危害。這是為什麼江河湖泊出現水華（綠水），會導致一夜之間，大量魚類浮屍。（所以不要迷戀綠水，這是水質污染嚴重的表現）

葉子露出水面的植物：挺水植物、浮水植物、陸生水培植物耗氧小得多

四.挺水植物和陸生水培植物的區別

陸生水培植物，魚菜共生里很多，生菜、番茄這些，它們的核心，是解決缺氧的問題。因為水培植物會消耗水中的氧，而當氧不足的情況下，會無氧呼吸產生酒精，導致爛根。

挺水植物和陸生植物最大的區別是，它具有從葉子向根莖輸送氧氣，並從根系分泌氧的能力（根系泌氧ROL）。這是水生植物在長期水體缺氧的情況下進化出來的。在根系周圍形成富氧區，用來保護根系。這也是為什麼水生植物根部在淤泥中而不腐爛，而陸生植物最多只能在濕潤但是「透氣」的土壤中生長。

雖然挺水和陸生水培植物一樣可以吸收水中的污染物，但水培植物搶奪了其他細菌的溶氧，溶氧是大部分過濾的限制因素，研究表明，不同溶氧量下，氨氮代謝速度差別巨大。所以總體上，水培植物的過濾能力約=0。 五.挺水植物的優點

挺水植物葉子在水上，不會消耗水體溶氧，光合作用時，可以根部泌氧，這是天然的純氧氣泵，可以增加水體溶氧，促進好氧微生物代謝，挺水植物龐大的根系也是天然的物理濾網和細菌附著面，在根區附近形成好氧、缺氧微環境，適宜於不同類型微生物的生長活動。吸附重金屬。研究表明挺水植物根系會分泌有機物促進微生物代謝，降低COD（化學需氧量）。另外挺水植物也可以在淺水區為水生動物、鳥類、兩棲動物提供棲息、繁殖的場所，豐富生物多樣性，增加生態系統穩定性，也有景觀作用。

挺水植物在人工濕地改善城市污染水體、改善土壤含氧量方面有很多應用了，基本不會選用其他植物。

挺水植物用於大型水體的凈水可行，用於家庭小水體是否可行？需要多少數量的植物才能不換水？這有待驗證，因為不同的光照條件、不同的飼養環境、氣候都有影響，不過可以肯定的是，挺水植物要比水培植物（綠蘿富貴竹之類魚菜共生的非水生蔬菜）要強很多，在原有過濾基礎上，添加挺水植物，是可以提升水質的（理論上）。 六.根部泌氧的決定因素

挺水植物根系泌氧的速度，有兩個因素決定，一是根系的大小，根莖型優於根須型，根孔隙度決定氧氣釋放量。二是地上部生物量，生物量決定光合作用產生的氧氣量。因此像澤苔、梭魚草、美人蕉、紫芋這樣較大型的根莖型挺水植物，泌氧效率較高，同時相輔相成去污能力也強。

七.植物軟化硬水以及補充微量元素

水的硬度由溶解於水中的鈣、鎂鹽類構成，硬水會對魚類造成傷害。

而鈣、鎂是植物所需元素中的中量元素。植物對鈣的吸收僅次於鉀，鈣是細胞膜的重要組成部分。鎂的主要功能是作為葉綠素的中心原子，缺鎂的情況下導致植物失綠。

植物可以通過吸收鈣鎂離子，防止水質過硬，但是當他能做到這點時候，便會同時出現其他微量元素匱乏症，這時候需要添加微量元素。

魚菜共生說的，養魚不換水、種菜不施肥，後面一句是有前提的，只是不施氮磷肥，除非是含微量元素配方的魚飼料，否則最後都會缺微量元素的，尤其是螯合鐵。

八.如何做到不換水

換水主要目的有兩個，一是降低硝酸鹽/氨氮/亞硝酸鹽濃度，二是降低硬度。

這兩個目的植物都能做到。但是需要相匹配的數量。

1.選用生長速度快的水生植物，推薦使用挺水植物，不要使用水培陸生植物。

2.平衡餵食量和植物的數量。使輸入營養=植物生長量，如何觀測是否平衡，觀察水是否變綠，水變綠說明植物競爭力不足，加入濾食性動物控制藻類數量；水保持不綠，說明植物已經滿足當前營養量。

3.定期修剪植物老葉，注意：植物的生長速度=過濾能力，滿缸水草的植物過濾能力=0。挺水植物不需要修剪，但是繁殖過密時需要減密。

4.添加微量元素。通過觀察植物是否發黃等癥狀，添加相對應的微量元素。

5.充足的光照。

簡單說就是兩點，足夠的生長旺盛的水生植物+防止水生植物溶解腐爛葉。

九.本土39種挺水植物去污能力（僅作參考）

表1不分次序，表2是脫氮脫磷速度（1平方該植物1年內吸收的氮或磷總量）排行。

如果要尋找挺水植物，最好的方法，是去當地的河岸、溪流野采，那些是最適合當地氣候的挺水植物。

參考文獻：

1）三十九種觀賞挺水植物應用於人工浮島水質凈化潛力的比較_鄭潔敏

2）挺水植物在生態園林中的應用_王正超

3）11種濕地植物在污染水體中的生長特性及對水質凈化作用研究_李麗

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