基本介紹
- 中文學名：紫根水葫蘆
- 界：植物界
- 門：被子植物門
- 綱：單子葉植物綱
- 目：鴨蹠草目
- 科：雨久花科
- 屬：鳳眼藍屬
簡介,研發原因,治理藍藻,潔淨水源,減少污染,
簡介
雲南省生態農業研究所所長那中元通過多年的艱苦探索，根據物種進化一物降一物的道理，培育出能強勢抑制住藍藻瘋長的新品種“紫根水葫蘆”，多年生浮水草本。葉柄基部帶膨大呈葫蘆狀的氣囊。蒴果卵形。作為豬飼料引種栽培，營養繁殖為主，通過匍匐枝與母株，分離的方式，快速擴散。
該品種的最大優勢是抑制葉片生長（葉片只有普通水葫蘆的十分之一）促進根系發達長達70公分左右，可長達九個月的時間根系不腐爛不發臭（可為水面輸送大量氧氣並吸附大量藍藻），根系以紫色為主白色為輔，和傳統水葫蘆有重大區別。從今年2月份到現在的多種多次實驗可以表明，“紫根水葫蘆”雖還有一系列問題急需深入研究，特別是以“紫根水葫蘆”為龍頭的多層次相對完整的新生物系統鏈有效組合實地試驗等研究。但可以肯定的是，“紫根水葫蘆”正確合理套用，就是我們培育用於快速淨化臭水、快速破壞藍藻“綠油漆”恢復正常向水內供光照及水錶氣氧交換，又能大量向水體供氧養活更多水生動物和水生植物建立和諧生態鏈的強勢生命龍頭種質群落。
紫根水葫蘆
紫根水葫蘆研發原因
八十年代初還可游泳的滇池海埂，多年來早已是臭不可聞，且越治理問題越多。藍藻更是一年盛過一年，周年可見浮面的“綠油漆”已成污染達更深層次高水平新系統的標誌。而藻類的再生產策略使其曾是稱霸地球年代最久遠的生物系統。其生物特性和生存策略決定了其成為滇池治理能否成功的最首要關鍵障礙。
過去的物理，化學、生物、機械治理方法都早已敗下陣來。即使新的任何方法，只要不能強有力地標本兼治，最終肯定也要敗下陣來。
因為藍藻可爆發性地產生，核心地內在實質是原生態系統平衡嚴重斷鏈。而相對較大尺度地水體生態系統，本身就存在相對較大地容余能力，只有這種容余能力長時間超過最大限度後，仍得不到修補，原生態系統才會崩潰。崩潰後的生態系統倘若仍遲遲沒有新的生態系統建立。具單一相對古老特性物種才會由彌補斷鏈開始而快速發展為另類生態替補系統。這種另類替補系統一旦稱霸，其相對極具強勢面的再生產策略就會成為治標永遠無法解決其本的死結。
反之，在上述條件下任何新生態系統想建立而治本，則又首先要能將原既有毒性又成氣候強勢的表征壓住，否則新生態系統連立足餘地都沒有，更何來談不僅戰勝強大對手之同時還要取而代之呢？
因此，生物治理成敗，首要就在於能否最快地建立一個新的，光能量有效促氧循環運動地，多生命群落和諧互助互補和諧地生物鏈。而最關鍵則在於能否有強勢物種群落為龍頭可在相對較大尺度範圍，首先能快速（小水體條件48-96小時）打破藍藻破壞正常生物鏈最大危害體現的“綠油漆”，且又能對其再生策略有所抑制，又能向水體提供更多的氧循環供大量水生動物（特別是能以藍藻為食的水生動物所需），和多層次生物系統群落的良好寓棲場所；在部分人工管理下，自身又幾乎不造成新污染。在自然界中，相對這么完美的強勢物種群落，至少是至今還沒有被發現，因此無從尋找來套用。
研究所最大的優勢就是挖掘自然物種可能的潛性功能，並使之在不斷激發高層次光能效率和抗逆水平工作的條件下，使之潛性功能強化，甚至成為一種新的生命基礎重要機制，從而把一般一年生作物培育成可多年生高效特殊作物新種質。如可在昆明自然越冬的再生水稻、再生棉花、再生西紅柿、再生甜高粱等及在北方可生產套用的超級玉米、超級甜高粱、已有重大突破的超級大豆、超級紅薯、超級馬鈴薯等。
治理藍藻
中國是土地、能源、水三大資源匱乏的國家。水污染從多角度層次加劇了水資源匱乏，藍藻水華，更是水污染嚴重惡性循環的禍首標誌，加劇了水危機，甚至導致豐水區出現嚴重水質性缺水，“退縮戰略”不僅沒能解決1/5農民飲用砷、氟超標及苦鹹水難題，反而使更多農村、城市飲用水源質量下降。污水灌溉又加劇溫室效應，藍藻水華還加速寶貴的淡水騰發。從氧化促生物能量高效轉化利用看，沒有藍藻便不可能有今天的人類。是人類自己把早退出歷史主角若干億年相安藍藻變成禍害，因此，人類不可能消滅藍藻，只能適度強化自然規律控制藍藻重為相安。藍藻在水體N、P含量分別高於100和10μg/L生長就不受營養限制；即使貧營養水體藍藻仍可利用泥層豐富的營養鹽保持生長所需爆發水華；而藍藻不僅和所有光合生物一樣，少量養分即可產生大量有機物，而且具極低光補償點和很高光飽和點，為其在水體內惡性循環優先自提供部分養分保障和競爭優勢；條件適合，藍藻繁殖速度很快，一旦爆發很難不再發生，對生態破壞極大。
物競天擇使藍藻退出歷史主角，面源污染後截污等外治理藍藻污染，雖然也有一定作用，但與深層自然規律同一性較差，因此與治理內源污染相比，可見表相轟轟烈烈，但治理綜合效價比較低，對污染的土壤、空氣治理無意義，若與藍藻動態自平衡能力相比，難有快速實效意義。污水灌溉農田還使溫室效應大幅度增加，截污治水往往使成本外攤在良田、能源、空氣上，所以多年來藍藻沒治住，越來越多的水域甚至飲用水源又在不斷爆發藍藻。
潔淨水源
過去人們把水花生、水浮蓮、水葫蘆“三水”植物當作重要的水生飼料資源加以發展，而做為飼料引進的傳統水葫蘆隨水污染嚴重而瘋長，優勢減少負作用加劇，過去人們都把水葫蘆對水體的污染髮臭歸結為根、柄葉腐爛，但太湖07、08兩年大面積治理套用，定點多次檢測發現，其減少水中多種污染物效果明顯，但同時又明顯消耗水中溶氧，甚至使水中溶氧趨於零，自淨能力也趨於零，水內生物系統無從循環，加速惡變，這才是普通水葫蘆雙刃劍負效的主要根源。雲南省生態農業研究所培植的巨紫根水葫蘆具有克制藻類的化感作用，可以治理水污染。巨紫根水葫蘆的根系發達平均長70cm左右，有的甚至超過1m，在長達一年的時間裡不腐爛、不發臭。紫根水葫蘆不僅能快速吸附多種藍藻、營養鹽及部分工業重金屬等。還能加水中溶氧，抑制藍藻生長。其根是做纖維板的原材料。
在太湖馬山檀溪灣湖畔水域培育放養，紫根水葫蘆一個多月後，原來每升達到5億個藍藻的湖水的能見度就達到了1.5m。2010年10月，在無錫惠山鎮龍頭河投放巨紫根水葫蘆20多天后，水質明顯改善半年後再投放其他水生植物與動物，水體形成一個自然生態系統，達到了優於三類水質的標準。另外一個案例是：太湖華藏浜的藻類生物量原來為每升16954萬個，投放巨紫根水葫蘆21天后，藻類數量降到每升243萬個，去除率達98.5%。
為了強化其光電效率和抗逆性，從而增強高功效的根系，減少其低效而負作用明顯的柄葉，雲南省生態農業研究所以那中元為首的科研團隊根據在農作物上二十多年研究並已成功的“抗逆高光效” 理論技術，經過三年努力，於2007年培育成功了新種質“巨（紫）根小柄葉NaS水葫蘆”。該種水葫蘆根為紫色、根毛粗，柄葉長僅10公分，根長就可達70公分以上，可長達1年不腐爛、不發臭，根與柄葉生物質乾重比可達（3~4）∶1，比普通水葫蘆1∶7提高了近二十倍；形態的巨變使功能有了質的飛躍，能快速把彌散和水華藍藻吸附至根上並逐漸降解吸收，分泌物有季節性殺滅藍藻現象，對有毒重金屬也有極快的吸附能力，比普通水葫蘆大量減少蒸騰，抗風浪能力增強，又基本不會瘋長和有性繁殖。
特別是不消耗水中溶氧，反而可隨光、溫增加而增加水中溶解氧含量，雲南省生態農業研究所在元江基地種植水葫蘆兩年的試驗池，2009年2月18日16∶30檢測，溶解氧可達8.8，在昆的試驗同時間，溶解氧可達8.3。進一步套用好調控技術，溶解氧還有增加餘地，因此，合理管理適時移出水葫蘆做無污染無廢物綜合利用，不僅不會污染水體，還提高水的自淨能力和為生態系統恢復良循環奠定最根本的基礎。藍藻及水華治理從此有了濃縮自然規律精華有機互作的直接強勢競爭抑控又兼釜底抽薪和可速建強勢良循環系統，使其能重歸相安的多層次生態強勢陣營。新種質水葫蘆關鍵功能的突破，就可以把解決水污染難題從內在因素有機聯繫起來。
1．依靠根系快速吸附並逐步降解吸收藍藻，及根系分泌物強抑制甚至季節性可殺死藍藻等新特性，可直接快速去除藍藻水華的多重危害，又可從水體內源直接吸移各種污染物，為無害藻類浮游植物等多樣性恢復、沉水植物恢復或重新種植生長提供條件，根系提高水體溶氧量，而不是耗掉溶氧，能為浮遊動物、魚、底棲動物恢復提供棲息地和條件。只要管理認真到位，對藍藻及水華首先強勢吸附抑制，再加生長條件限制、競爭壓力、濾食、牧食壓力等，從而使直接快速有效治理藍藻及水體內源污染的同時，使水生態系統修復並良循環提供了新平台。
2．小柄葉、近水生長及抗逆特性，就為大幅減少蒸騰節水創造了可能。若其騰發量可比蒸發量減少10%左右，不僅對豐水地區的水可持續利用具有重大功能，對乾旱、半乾旱地區就更是重大福音，對控CO2也是重大貢獻。
3．強大的根系生命力吸附功能的延續，就是乾根粉再利用於飲用水快速除砷等重金屬完全可行，控氟等也應可行，這將是最簡捷、快速、有效、幾乎無成本解決農村約1/5飲水難題的最好方法。水葫蘆還可多用途合理利用，即使做能源沼氣，也是產氣最快、最多、最好的原料。只要科學管理，絕不會泛濫成災。
減少污染
源頭治理，就是用中國獨創的“抗逆高光效”理論技術，如籽種簡單處理和相應的潔淨葉面施肥技術為平台，啟動作物內因可能動效應性措施為主，把生物與環境互作有機聯繫，提高光合效率、提高葉面亮度暨反照率的抗、避蟲性和高根面效應抗逆性，使土壤良循環增強蓄供肥、水能力而農作物節肥、節能、節水、節省農藥而無污染。真正奠定生物和系統有機互作的內因為主，外因促進內因有效快速治理土、水、氣污染，並保證治好一片，就能內、外和諧地鞏固一片。
1．水內源治污綜合利用及相關難題能解決，同理的“抗逆高光效土壤自修復良循環”相關技術，大量減少農藥60~70%以上，當年減少土施化肥30%，第二年減40%，第三年減50%以上，而不但能增產、提高品質，還能節省灌溉用水10~20%也成為可能，從而使徑流和地下水少、無污染、循環利用均成為可能。
2．有效減少N流失和農業NO2污染節省能源的重要源頭另一措施，就是不讓耕地季節性裸露，即使不種莊稼也補貼籽種種好綠肥或採取其他覆蓋措施。
不抓面源污染的源頭內因系統治理，不抓藍藻污染的系統內直接治理和水內生態系統同時修復及綜合利用，再投巨資也是“退縮戰略”的不同翻版和生態成本外攤的短期行為，對解決中國水危機不僅難有實際效果，實質只是延時為產生雪崩效應累積條件。
四、那中元的GPIT生物工程技術，從理論到相關技術，再到相關多種新種質培育成功的系列自主創新突破，已經在世界一個多世紀的藍藻治理難題中找到了關鍵突破和相關套用突破，這些技術成果若能和源頭治理面源污染共同儘快轉化為生產力，年可減少農藥、化肥用量及土壤自修復良循環節水、特別是還可為最適用，低、無成本的控制溫室效應拯救地球工程等都將有重大貢獻，急需在定量研究和部分相關機理研究中深化，從而儘快完成不同生態條件下穩定、有效的規模化套用研究及示範，為大規模有效套用加快速度，使其成為緩解中國水危機、土壤危機、能源危機和拯救地球工程貢獻應有的源頭自主創新科技力量，需要國家給予資助重點攻關研究、示範與推廣，為從根本上治理水體污染做出貢獻。
巨紫根水葫蘆吸收主要污染物基本數據，最大吸收量充分吸收可達水質標準：
單簇最大吸收N量約為14/8×1000=1750mg； 不低於三類
單簇最大吸收P量約為1.2/8×1000=150mg； 不低於二類
單簇最大吸收As量約為55mg； 一類
單簇最大吸收藍藻量約為800萬-1000萬個；
吸收最快時間為24-48小時（不計投放之初24小時的生物適應時段）；
充分吸收時間約為7-10天左右；
淨化一立方水需紫根水葫蘆的用量與淨化緩流水用量不同，淨化緩流水請告知流速、流量（河面寬、深）、河長即可折算一般淨化所需水葫蘆用量。流水在水葫蘆覆蓋面積下徑流時間不得低於三天，即可達到。所達到的最大吸附量的60-80%，若停留時間延長，吸附量還能緩慢地進一步提高。
淨化效率與總量在相對靜態水時為投放面積×效率×時間，但在淨化相對動態緩流水時水體為水流速的動態變數。但投放面積的長度與需要淨化水接觸的有效時間不變，需淨化水從流至到流離水葫蘆覆蓋時時間不能低於三天（即變動態接觸折合為靜態接觸）。因此淨化緩流水所需的水葫蘆1次性投入要高於靜態水，但可持續利用時間（即單株近飽和累積吸收量基本相同）也遠長於靜態水時間，吸收相同量富營養物所用水葫蘆量相同。
如果純粹淨化生活富營養物污水水葫蘆直接可做飼料和藥用及深加工保健品。若淨化混合富營養物污水有毒物重金屬不超標可做肥料利用。有風險混合污水淨化則只能做為工業深加工利用，但工業利用必須達到相當規模才可能有利用價值，如澳大利亞環保公司就可利用紫根水葫蘆發酵後的廢渣做纖維板，公司願為我們提供相關技術，只要前期政府支持並大規模種養紫根水葫蘆淨化水質和控制藍藻，願投資纖維板廠一半的資金（大約一個億人民幣）。只有作為工業加工利用並產生贏利模式，項目才可能做到政府一次性投入政策支持，企業長久有效運作。
