关键词：植物营养；肥料；教改
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0184-03
课程实习是课程教学的重要组成部分，是课堂教学的自然延伸和有益补充[1]。但课程实习又不同于课堂教学，教学目的、内容及形式等均有自身的特殊之处[2]。尽管不同的课程有不同的实习设计，但总的目标是一致的。就是通过设计不同的实习活动，使学生将课堂上学习的理论知识与实际生产联系起来，加深对理论知识的了解，提高分析及解决现实问题的能力，同时也能间接培养学生的社会沟通能力、增强团队精神等，从而起到提高综合素质的作用[3-5]。我国学生一般理论知识丰富，但实践能力特别是动手能力较差[6]。鉴于此，国家和教育行政主管部门要求高等学校深化教学改革，大力推行素质教育[7]，培养具有创新精神和实践能力的综合人才[8]。因此应加倍重视实践教学，使学生在实践过程中逐步培养起以研究的眼光去观察事物，逐渐形成创新意识和创新思维[9]。实践教学主要通过室内实验和野外实习两方面来实现[10]。野外实习更加贴近生产实际，更加贴近社会需要，更能培养学生的综合素质。通过野外实习，不仅能增加学生见识，使理论与实际相结合，还能建立和加强学生与潜在用人单位的联系，有利于全面锻炼和提高学生综合素质[12]。
《植物营养学》是农学、园艺、农业资源与环境等专业的专业基础课。是研究植物对营养物质的吸收、运输、转化和利用的规律及植物与环境之间营养物质和能量交换的科学[13]。由植物营养生理，肥料性质与合理施用三部分构成[14]。该课程以《植物营养原理》为理论基础，通过合理的施肥措施和植物营养特性遗传改良技术，达到培肥土壤、提高作物产量、改良作物品质的目的。《植物营养学》课程既强调理论知识，又介绍实际应用技术，从而培养学生综合运用植物营养理论解决农业生产实际问题的能力[15]。整个《植物营养学》课程包括基础理论知识、常用实验技术和校内外实习3部分内容。其中实习是既依附于理论教学，又具有相对的独立性。实习不但可以克服单纯从书本上、黑板上和实验室里学习专业课的弊端，还可以让学生在教师的指导下进行多方面的实践活动，这对于学生了解生产实际，理论联系实践，提高学生专业素养，增强学生的专业意识和社会责任感等方面都具有十分重要的意义[16]。从同行反应的情况看，《植物营养学》实习还存在不少问题。例如：实习流于形式，有的实习是以组织学生参观学习、观看相关视频资料为主，学生基本处于被动学习状态，难以提起学习的兴趣；实习时间安排不尽合理；学生对实习重视不够；政策支持力度不够，学校对一周的实习只算10个课时的工作量，远远不能与老师实际付出的劳动量想匹配[16]；实习经费不足及校外实习安全问题[11]，等。
笔者从2014年开始讲授园艺专业《植物营养学》课程，为了充分达到课程实习部分的教学目标，避免出现上述不良状况。笔者进行了精心的安排，以下是一些具体做法，现提出来与教师同行就行讨论。
一、实习前精心选择实习内容，周密准备
为了避免实习课程流于形式，取得实实在在的效果，我们进行了针对性较强的准备。第一，根据《植物营养学》的学科特点，结合本地实际农业生产情况，精心选择实习内容；二是联系校外实习单位，请从事实际生产的第一线技术人员进行讲解；三是做好实习前动员工作，讲清楚实习课程的目的、意义，要求学生认真对待实习活动，在实习过程中勤于动脑、动手，积极向实习讲解老师提问，做好笔记。宣布实习纪律，要求学生必须准时、尊敬实习接待单位的领导、员工，听从安排，不得擅自活动，不得损花折草，保持良好形象。同时告诫学生，违反纪律者将视严重程度扣一定的分数，再三提醒学生注意安全。最后对实习活动及安排做出详细的部署。
二、实习中精心组织
为了拓展学生的视野，增强见识，有效弥补《植物营养学》理论及实验课程的不足，我们组织了以下几项活动。
1.请一位《植物营养学》的老师做学术讲座，该老师有较强的植物营养学方面的学术素养，在国际刊物发表过多篇文章，也一直致力专业研究。做讲座的目的，就是要营造一定的学术氛围，同时开阔学生的眼界和知识面，初步了解利用理论知识联系实际情况的生动案例。讲座的内容，老师也作了精心的挑选，主要讲了肥料生产、不当施用所造成的污染的原理、实例及解决方法，这有效平衡了平时课堂授课主讲各种肥料有益的一面和可能产生的弊端，尽管课堂上也会讲到肥料造成污染、但往往会轻描谈写，一语带过，而且分散在各章节中，不系统。另外，也让学生了解实际生产中使用肥料的两面性，以及农业生产存在的实际问题及具体解决方法。
2.带领学生参观学校的天麻、蓝莓种植基地。天麻和蓝莓都是学校所在地――黔东南地区非常重视的特色作物，产业化程度较高，是非常好农林创业项目。这两种作物都有自己独特的营养获取方式和需求，比如蓝莓，适合生长在酸性土壤中，在施肥时需要尽量施酸性肥料，同时，蓝莓的根是真菌共生的，可以通过其共生菌来吸收营养。天麻的营养获取方式就更加复杂了，天麻种子必需依靠萌发菌提供营养后才能发芽，长出原球茎，长出的原球茎又必须与蜜环菌共生才能获得营养继续长大，而萌发菌和蜜环菌又需要在腐生的树枝上或者其他基质上才能生长。因此，栽培天麻必须先培养菌材。通过这两个实习项目让学生了解到作物获取营养方式的多种多样，提醒学生在以后工作中要实际情况实际处理，不可拘泥于固定的思维模式。
3.组织学生去凯里小高山参观考察，凯里小高山是黔东南州府所在地凯里市一座山峰，也是学校周围附近最高的山峰之一。之所以选择这个地方，因为黔东南、乃至贵州是典型的山地地形，该地的耕作制度有较强的地域代表性，我们在小高山给学生讲述了玉米和水稻不同生长发育时期营养需求，同时还给学生讲了一些水稻田沤肥的制作方式。水稻和玉米分别是贵州最有代表性的作物和大宗作物，分别为典型的旱地作物和典型的水田作物。通过这样的实习项目让学生将学习到的理论知识进一步与日常生产实际结合，与本地生产实际相结合。
4.带领学生去麻将县宣威镇参观现代农业种植示范基地，宣威镇地势缓和，是黔东南乃至贵州农业最发达的地方之一，这里有机农业非常发达，采摘旅游业十分旺盛，比如有机草莓采摘，有机蓝莓采摘等。我们具体参观有机草莓种植基地，但由于时间不在草莓生长季节，但是我们看到了大棚设施的综合利用，请基地技术人员介绍了有机草莓的种植管理，尤其是肥料供应。接着，参观大型的有机蓝莓基地，正是蓝莓挂果旺季，我们请技术人员介绍了蓝莓的有机种植方式。回到车上，笔者给学生算了一笔帐，1亩地种植蓝莓在300株左右，一株挂果5kg，按照最低市场价格，30元/公斤，一亩地一年的收入可达45000元，除去人工施肥成本20000元/亩，利润在25000元以上。宣威的蓝莓基地大都在100亩以上，蓝莓种植户年收入上百万元。由于我们是园艺专业，这让学生看到了自己的专业前景，变得兴奋起来。同时，通过这次参观，学生亲身体会了有机农业的基本营养供应模式，不施用化肥，不打农药。只施用农家肥，不仅改善了农村的生态环境，也培肥了土壤，种植出来的农产品在品质味道方面均佳。
5.带领学生参观了由台商投资的现代农业种植示范基地―灵谷田园，这是一家集农业科普、旅游、观光、采摘的大型农业观光示范项目。从某种意义上，代表了现代农业先进设施的综合运用。我们请技术人员进行讲解，特别提醒学生注意植物营养的供给方式，如肥料溶解在水中，直接通过管道精确施入土壤，这样既节省了人力，同时精确进行施肥。此外，我们还见到了各种各样的营养液体栽培，即无土栽培的各种呈现形式，让学生充分领略现代农业的营养供给方式，极大地增加了见识和开阔了眼界。
三、实习后要求认真总结
由于实习是集体活动，很大一部分内容是参观考察，学生本身需要亲自动手的环节不多。当然，学生大都表现的积极主动，在需要动手操作时总有人站出来，但以班干部居多。所以，学生的心得体会在很大程度上反应了他们的实习态度和收获。因此，我们要求学生必须认真进行总结，写好心得体会，相互之间不得抄袭，并作为考核的主要依据。从反馈的结果看来，确实有不少学生对这次实习目的、意义认识得非常到位，对具体实习项目有非常深刻的记忆和深入的思考。
总体而言，我们紧扣“植物营养”这个主题，通过多个实习活动从多方面增加了同学们植物营养学知识，起到了良好的效果，达到了预期的目标。凯里学院是贵州的一所地方性本科院校，近年来，学校响应国家对地方本科院校的总体要求，将办学目标定位于培养具有地方特色的应用型人才。学校主要为黔东南州、贵州省输送“够用、适用、管用”的合格毕业生，以满足地方生产一线的管理与技术推广的需要。因此，建议学校更加强调培养学生解决实际问题的能力，更加重视实习教学。
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一、日本的植物保护体系
植物保护(plantprotection)作为一个学科，其含义在不同的国家有着较大的差别，在我国植物保护一词广义上指通过各种途径保护植物免受一切不利因素的影响，而狭义上的植物保护仅针对病、虫、草、鼠等有害生物，即应用植物检疫、农业防治、物理防治、生物防治及化学防治等综合措施有效控制这些有害生物对农林业的危害，以保证农林业的健康生产。
而日语中的“植物保护”一词，则是从植物生态、森林保护、生态环境调节、水利土壤改造、土壤植物营养等角度出发保护植物，防止种的灭绝，维持种的多样性，与有害生物防治有关的词汇是“植物防疫”。为此．日本政府专f1制定了“植物防疫法”，作为指导植物有害生物防治的根本法规，内容包括总则、国际植物检疫、国内植物检疫、紧急防治、指定有害动植物的防治、都道府县的防治、杂则，以及罚则等内容…。根据该法律，日本构建了一个。
由中央和地方、政府和民间系统构成的完整的植物保护体系。中央和政府层面有农林水产省消费与安全局下设的植物防疫课．主管全国植物防疫的行政管理工作，下设总务班、防治班(负责病虫害发生预测预报、防治指导、农林水产航空事业及病虫害防治技术的改进等)、国内检疫班(负责日本国内的植物检疫、病虫害的侵入警戒及经济防治等)、检疫计划班(负责国际植物防疫条约、植物检疫措施等国际标准的制定，病虫害危害度分析及调查研究等)、检疫业务班(负责与植物检疫有关的业务调整、进口植物检疫、植物防疫所的管理等)及专家组(负责与两国间进出口检疫条件协商有关的事务及出口植物的检疫)。通过对进出口植物的检查，发现病虫害及时取缔，对病虫害进行调查研究，根据植物防疫法有关规定．对病虫害发生及时预警，加强对药剂和防治的保障。
下设的植物防疫所主要承担进出口植物的检疫工作。而地方上，各都道府县均设有负责植物防疫的农林水产部(或农林部、农政部)及专门从事病虫害防治的病虫害防治所。目前日本全国共有病虫害防治所53个，平均人数在10人左右，其主要职责包括：病虫害预测预报，病虫害防治计划的制订．植物检疫，对基层市町村、农民和农民组织开展的病虫害防治工作进行指导和支持．农药试验示范、药效试验，指导农药正确使用，以及农药市场管理等。病虫害防治所业务经费由中央、地方共同承担．基本上各负担50％。此外，全国还有病虫害防治员4200多人，多由农协、农户和基层政府职员等兼任，接受病虫害防治所的业务指导，负责各市町村的植保工作并存防治所和农民之间起一个技术桥梁的作用。各都道府县的病虫害防治所还与当地的农业试验场、园艺试验场等科研单位、农业改良普及中心等农业团体合作设立“都道府县及市町村防治协议会”．制定整个都道府县的病虫防治实施方针。
日本病虫害防治的民间系统主要是农业协同组织．简称农协(JA)，类似于我国的合作社。该组织作为农民的合作组织，在组织农民从事农产品生产、加工、销售，向农民提供生产资料购买、金融、共济、技术经营指导等产前、产中、产后服务，促进农村城市化过程中发挥了积极作用。特别是在基层，农协在农业技术推广中发挥了重要作用。农协的设立上至全国．下至各市、町、村，形成了一个非常庞大的网络，触及面很广各农协几乎都设有营农指导员．作为活跃在农业生产第一线的技术普及员，以农协会员及其家属为对象，在生产、经营等方面给农民以指导．其指导范围涉及农业领域的方方面面，但以担任研究、制订农业生产与经营计划，指导农作物病虫害防治、推广新品种和新的作物栽培技术等为主，并为农家购置农机和设施提供咨询，在会计业务、税务知识方面提供指导和帮助：向农民提销信息和相关服务。可以说，农协营农指导员是植物保护知识的直接传授者，在日本的植物病虫害防治中起着非常重要的作用。
日本的植物保护工作本着测报先行、综合治理、安全用药、保护环境的原则开展，实现了由计算机网络技术、多媒体技术、专家咨询系统、远程咨询系统和远程诊断系统等现代技术构建的植物保护网络化，建立了JPP—NET植物防疫信息综合网，并适时进行大面积飞机喷洒防治。日本是世界上农药残留标准最严格的国家之一，对各种农药在每种栽培植物上的农药残留标准做出了严格的要求．乱用药、滥用药、使用违禁药物的现象很少。在病虫害的防治中，非常注重化学防治以外措施的应用，很好地体现了有害生物综合治理(IntegratedPestManagement，简称IPM)的理念。其农药的流通也严格按照国家的法律进行。农药企业生产的农药主要通过两条途径到达农民手中。其一为农协途径，即通过JA全国农业协同组合经其投资的经济联合会到达或直接到达各地的农协组织后销售给农民；其二为非农协途径，即依次通过农药批发商和零售商两个环节销售给农民。对农药的销售采取严格的许可制度。
二、日本植物保护人才的培养体系
日本的植物保护人才培养也分为研究生、本科生和专科生三个层次，其中本科生和研究生的培养由一些综合性的或农业高等院校进行，而专科生由设置在地方的农业大学校(2年制)完成。本文主要对本科生的培养加以介绍。植物保护一级学科下含植物病理、农业昆虫、杂草和农药学四个方向，目前我国植物保护专业的专业课程有《普通植物病理学》、《农业植物病理学》、《普通昆虫学》、《农业昆虫学》、《杂草学》和《植物化学保护学》6门课程，另有与四个方向有关的专业选修课多门．以青岛农业大学为例．共有《害虫生物防治》、《植物病害生物防治》、《昆虫生态与预测预报》、《植病流行学》、《植物免疫学》、《农药环境毒理学》、《农药毒理学》、《植物检疫》、《昆虫学研究法》、《植病研究法》、《农田杂草控制》、《昆虫生理学》、《农药残留与检测技术》、《资源昆虫学》、《昆虫病理学》、《菌物资源学》、《生物农药》、《农药加工技术》、《植物病毒病害及综合治理》、《分子生物学》、《农药施用方法与技巧》、《植物细菌病害及防治》、《植物线虫病害及防控技术》、《贮粮害虫》、《农螨学》等25门课程，其中前15门为专业限选课。
通过四年的学习，要求培养的学生同时掌握与三个方向有关的基础理论、专业知识和基本技能．具备敢于实践、不断探索和创新的意识，以及自我提高和创造性解决实际问题的能力，能够胜任与植物保护相关的各项工作。日本与我国不同．其大学均未设植物保护专业，植物保护人才的培养往往结合在农学专业里面。虽然能比较系统的学习与植物病、虫、草害有关的知识，但对农药知识的学习较少，农药相关人才的培养主要通过与化学及应用化学相关的专业来实现。以日本唯一的一所农业本科院校东京农业大学为例，其培养目标瞄准“次生代农业”(即对人类及环境友好型农业)，通过学习次生代农学理论与技术，培养能够应对粮食自给、食品安全、地球环境等问题的能力，在农业经营方面敢于挑战现有生产方法，围绕农业可持续生产能够对今后农业生产做出贡献的人才。根据需要在该专业内设置了农学与园艺两个培养方向，其中农学方向共设置课程103门(含毕业论文)，即必修课29门，任选课74门。
实习从大一开始，《农业实习》课程要求学生深入校办农场，体验食用作物-工艺作物、草地•饲料作物、果树、蔬菜、花卉及农机等领域的农业生产，领略农业生产的快乐与困难：大二开始以解决食品及病虫害问题为目的，通过《生物学实验》等掌握研究的方法；大．二开始进入研究室．与指导教师及研究生一起进行专门的研究l6。该方向的具体课程如下：
第一学年：有《作物生产学》、《土壤学》、《遗传学》、《育种学》、《植物病理学》、《昆虫学》、《园艺学》、《农业实习》、《农学原论》、《信息学基础》、《英语》、《共通演习》和《新生seminar}13门必修课及《健康福祉概论》、《心理学概论》、《艺术》、《日本国宪法》、《经济入f1》、《生物学》、《化学》、《数学》、《物理学》、《国际学习》、《英语听力》、《体育》、《基础生物》和《文章表现》24门任选课。
第二学年：有《生物学实验》、《农业实习》和《英语》3门必修课及《农业气象学》、《植物营养学》、《农作业系统论》、《资源植物论》、《食用作物学》、《工艺作物学》、《草地饲料作物学》、《植物育种学》、《植物工学》、《植物病原微生物学》、《昆虫分类学》、《环境科学》、《生物化学》、《动物福祉》、《植物生理生态学》、《生命伦理》、《文化人类学》、《现代社会的问题》、《国际关系思考》、《地学》、《英语会话》、《中国语》、《德语》、《法语》、《西班牙语》和《职业设计》等26门任选课。
第三学年：农学方向有《作物学实验》、《遗传育种学实验》、《植物病理学实验》、《昆虫学实验》、《作物学演习》、《遗传育种学演习》、《植物病理学演习》、《昆虫学演习》8门必修课及《实验计划法》、《杂草学》、《农产物市场论》、《植物防疫论》、《植物病原微生物学》、《昆虫生态学》、《昆虫机能利用学》、《动植物园论》、《生命科学》、《分子生物学》、《知识产权论》、《实用性生命有效利用》、《农业与生态系》、《农业经营学》、《植物生长调节论》、《民族植物学》、《自然再生技术论》、《地球环境政策论》、《科学与哲学》、{TOEIC英语》、《实习》及《商业礼仪}22门任选课。
第四学年：农学方向有《作物学演习》、《遗传育种学演习》、《植物病理学演习》、《昆虫学演习》、《毕业论文》5门必修课及《商业英语》和《科学英语》2门任选课。毕业后以就职者占多数，为67．1％，其次为攻读研究生占11．6％，自主创业者占6．7％，其他占14．6％。就职者中，以综合最多，技术次之，其他依次为营业、销售、服务、公务员及研究，分别占23．2％、17．9％、13．7％、7．9％、3．7％、3．2％和O．5％，其他24．1％。其中，就职最高的5个行业是零售业、服务业、食品加工业、批发业及教育，各占20．5％、15．2％、10．6％、9．3％和7_3％。根据学科发展与人才培养的需要，该校的农学方向还设置了作物生产与植物保护两个领域，前者下设作物学和遗传育种学，后者下设植物病理学和昆虫学各两个研究室，为学生的培养提供了保障。
我国是人口大国，更是农业大国，用占世界8%的耕地养活着占世界21%的人口，土地是我们赖以生存的根本。然而这些年来，土地的质量每况愈下。化肥、农药等化学物质的大量使用，使土壤生态持续恶化。因此，农业部及时作出了化肥农药“双减”计划，以保证我国农业可持续发展。
西北农林科技大学资源环境学院植物营养学副研究员刘存寿用自己近20年的研究，为“双减”计划提供了理论依据和技术支持，开启了天然有机废弃物高效利用与植物自然营养配方时代。
探寻土壤的“病”因
为保持土壤肥力，肥料在农业产业中占据着重要的地位。“庄稼要好，肥料要饱”“春肥满筐，秋谷满仓”等谚语生动地描述了自古农家就认识到土壤培肥对农业生产的重要性。1840年德国化学家李比希提出的“矿物质营养理论”为化肥施用和化肥工业发展提供了理论依据，作物产量得以大幅度提高。但随着化肥施用量的持续增加和施用时期的延长，化肥的副作用日益突出。化肥效益下降、土壤环境恶化、农产品品质下降、作物抗性降低、农业面源污染和食品安全等一系列问题越来越严重，如果不能有效遏制，将会威胁人类生存。
关于化肥带来的副作用形成的原因，通常归结为化肥施用比例不合适、农民盲目施肥所导致，但刘存寿用他近20年的研究结果给出了不同的结论：即“无机化学肥料有悖于植物自然营养原理。”
回顾化学肥料施用历史，无论是化肥工业起步早的发达国家，还是起步晚的发展中国家，随着化肥施用量增加和施用时期延长，无一例外地相继出现化肥效率递减、土壤环境恶化、农产品品质下降、作物抗性降低和环境污染等化肥副作用，而且次序和形式完全一致。对此，其背后必然存在深层次原因。
1996年以来，刘存寿从森林自然土壤入手，先后进行了森林土壤转化过程、土壤中矿物元素种类比例及其与植物吸收的关系、土壤矿物元素赋存的化学形态及其与植物营养的关系、土壤水溶性腐殖酸的物质组成及其与植物营养的关系、培养土壤与自然土壤的差异性比较、自然植物营养原理的人工模拟与缺点改进等系统性研究，得到了以下重要结果：植物健康生长需要吸收多种矿物元素；矿物元素的有机配位化合物植物生物有效性更高；植物能够且必要吸收有机营养，有机营养是植物不可或缺的营养成分。
值得介绍的是，上述重要结论的获得与刘存寿独特的设计思路和研究方法息息相关。首先，人类农耕文明起源于自然物质的循环利用，持续发展几千年，现有化学肥料的副作用问题；完全自然营养循环的原始森林也不存在现代化学农业问题，故刘存寿选择从森林土壤营养循环入手研究；其次，土壤是岩石风化产物，其中必有多种矿物元素。刘存寿不仅从土壤水溶性腐殖酸中测定到多达38种矿物元素，而且通过测定多种植物中矿物元素种类，证明了土壤提供与植物吸收的一致性；再次，既然土壤中均有水溶性小分子有机物，这些不饱和烃类物质应该可以与矿物离子生成配合物。借用《中药配位化学》方法不仅证实了他的理论推理，进一步研究这种配位作用对植物营养的影响使其对化肥副作用成因有了更明确的认知；最具亮点的是，他首次完成了土壤水溶性腐殖酸物质组成测定工作。这不仅为有机肥料能够增强植物抗性（抗旱、寒、病、虫）找到了物质实证，也为德国化学家范泰耶尔的腐殖质营养理论和我国植物生理与植物营养学家孙羲的有机―无机营养理论提供了依据。
土壤水溶性腐殖酸一直以来被看成是一个“黑匣子”，我们能够感知其作用，但不知其物质组成，因此限制了对其科学利用。刘存寿组织植物营养、植物生理、生物化、仪器分析专家协同攻关，解决了这一难题，势必对植物营养学、肥料加工工艺产生深远影响。
“我们赖以生存的土壤病了”！刘存寿博士感叹道。“土壤是由土壤微生物、土壤有机物和土壤矿物构成的生命体。长期大量施用无机合成化学肥料，无论从营养种类还是化学形态上，均不能满足植物天然需求，同时破坏土壤生态，合成除草剂和杀菌剂频繁施用，使之雪上加霜。”病根就是人类违背了自然原理。
解决之道――仿生有机复合肥
“病根”虽然找到了，但人类不可能回到原始自然农业状态。正如许多学者感言：“化肥如此持续施用不得了，农业不可持续；不施用化肥了不得，会饿死人。”如何解决这一难题成为现代全社会关注的焦点。“再好的理论研究结果不能产生现实社会效益，仍然是废纸一张”，刘存寿就这么认为。因此，紧接着他便开始将理论研究结果技术化，转化成技术产品。
他研究发现，虽然水溶性小分子有机物对土壤肥力和植物营养具有承上启下的作用，但天然有机物转化率很低，因为土壤微生物的首要功能，就是“负责”清理垃圾――将有机废弃物转化成二氧化碳和水。如何高效利用天然有机物，成为技术化的巨大障碍。他认为，既然天然有机物是植物将二氧化碳和水的合成产物，微生物能够将其分解成二氧化碳和水，那么，微生物分解就是植物光合作用的逆反应，因而微生物分解原理可以用人工方法进行模拟。这种异想天开的想法通过向土壤微生物专家请教、查阅大量文献，经过5年一次次反复试验，他成功了！4小时之内使天然有机物完全液化成水溶性小分子活性物，速度是自然微生物的120倍，水溶碳转化率提高50倍。在此基础上，他将富含多种矿物元素的天然矿物同步活化，并使之与有机活性物生成配位化合物，种类与化学形态与森林土壤相一致，但总含量高出数倍。
为了弥补自然营养循环中植物大量营养元素不足的缺陷，他将无机大量营养元素按植物需要配入，控制条件促使其有机转化，使化学形态与自然一致，但含量大幅度提高。
随后，刘存寿在化工专家帮助下，设计出整套工艺将各项技术连接起来，形成全新的新型肥料生产工艺，该工艺已被陕西旺辰实业有限责任公司规模化实施。总投资1.2亿元人民币，年产60万吨仿生有机复合肥系列产品，现已进入试车调试，产品不久将面世。
该肥料之所以定名为仿生有机复合肥，首先是天然有机物降解模拟了土壤微生物降解原理，工厂化、精准化快速降解；其次肥料中矿物元素种类、元素化学形态、有机营养组分均依照自然土壤特性进行配置、加工，大量元素增加了含量，但化学形态与自然保持一致。
经过长达10年的多地、多作物肥效试验、示范、大面积应用，仿生有机复合肥在提高矿物养分利用率、增强作物抗性、抑制连作障碍和培肥土壤方面显现出良好的综合效应。氮素利用率提高1倍以上、磷素提高2倍；猕猴桃黄花、鸭梨“鸡爪病”、苹果腐烂病的连作障碍减轻40?85%；蔬菜发病显著减轻；土壤保水能力大幅度提高。
仿生有机复合肥是按照自然植物营养原理，采用现代技术加工的新型肥料。其保留了有机肥和化肥的全部优点，克服了两者的缺点，做到了高产与优质相统一、营养与抗性相统一、土壤利用与培肥相统一。
仿生有机复合肥的前景展望
2014年，农业部出台了《农业部关于打好农业面源污染防治攻坚战的实施意见》，确保到2020年实现“一控两减三基本”的目标。“一控”，即控制用水总量；“两减”，即化肥农药减量；“三基本”，即畜禽粪污、农膜、农作物秸秆基本得到资源化、综合循环再利用和无害化处理。这是政府通过农业产业部署为土地问题的解决提出的明确要求。而刘存寿的研究结果和技术化产品为农业部的政策目标提供了技术保障。
植物学实验探究式教学法综合性实验植物生物学是生物科学、生物技术、农学、园林等专业的基础必修课程之一，其教学分为理论教学和实验教学两部分，是一门实践性较强的课程。植物生物学实验教学的目的是使学生通过自己操作和显微镜观察，认知植物体的细胞、组织、器官的形态解剖结构，从而进一步对理论教学内容融会贯通，同时培养学生进行科学实验的方法和技能，培养学生严肃、严谨、严格、求实的科学态度和良好的实验素养，提高学生独立工作和分析解决问题的能力。因此，高质量的实验教学对于学生的综合素质培养及创新能力发展有重要作用。由于学时的压缩，人才培养目标转变，教学方法、教学手段亟待更新，植物生物学实验课程局限于验证理论课内容，一定程度上影响了植物学教学目标的实现。为促使教学内容精简，减轻学生学业负担，增强实验教学效果，本课程根据教学改革要求应用探究式教学法设计了综合性实验内容，以加深学生的分析问题和解决问题的综合能力。
一、探究式教学方法的特点
探究式教学法有美国著名认知心理学家杰罗姆.S.布鲁纳于20世纪50年代创立，是以发展学生创造性思维能力为主要目的，以学科的基本结构为内容，让学生自己去发现，学会如何学习的一种教学方法。探究式教学法法应用于教学过程中，要求教师在教学中不仅要向学生传授学科的基本知识，还要培养学生探究问题的态度及独立解决问题的能力，引导学生对提出的问题进行思考，通过自身的力量得出结论。探究式教学法注重发挥学生的主动性，注意培养学生的智能和探究精神，主张教会学生学习方法，因而备受关注，被誉为最重要的教学方法之一。探究式教学法在植物生物学实验教学中的运用，对于充分体现教学中学生的地位和自主性，充分体现现代教育以学生为中心，以人为本的教学理念，充分调动学生的积极性，挖掘学生自主学习潜力具有积极的作用。
二、探究式教学模式在植物学实验课的应用
通过实践，本人在植物学实验教学中，对部分实验内容实施了探究式教学法，在实验操作过程中，学生自己根据实验步骤，选择实验材料进行显微观察。遇到课堂或教材中未涉及到的问题，依靠查阅资料并结合所学理论知识进行解决。实验过程包括资料查阅、实验步骤完善、方法选择及实验报告的完成。本文以“植物根、茎、叶的形态与解剖”为具体案例，说明探究式教学模式在植物学实验课的应用。
1.改变实验课堂教学模式，确定学生在本实验中的主体地位
在指导学生进行植物根、茎、叶观察的实验时，实验前引导学生思考，显微镜下观察的细胞结构与教材中所示是否相同？不同植物的形态解剖结构与它们所处环境有何关系？植物的结构如何与功能相适应？该实验不仅考虑到植物各营养器官之间结构，同时也增加了不同生境下各植物营养器官特征的比较。实验内容涉及到3个不同章节的内容，要求学生不仅要掌握营养器官和解剖结构特征，也要对不同器官之间的同源结构的异同进行分析比较，并要求分析不同生境下的植物的营养器官的结构与功能的如何调统一，这些结果需要依靠学生自己分析才能得出。另外，由于实验要求将植物的营养器官的结构特征进行比较，增强学生综合分析问题的能力，从而加深对理论课知识的理解和掌握。用不同材料进行实验，对比不同的实验结果。鼓励学生积极主动的思考问题，培养学生的动脑动手和探索研究的能力，对不同的观察材料产生的问题，进行具体分析，并且激发了学生发现、归纳问题的兴趣，有利于创新意识的形成。
2.重组和优化实验结构，培育学生的科研能力
以培养学生发现问题解决问题的能力为目的，综合了显微镜观察方法、生物绘图法、装片制作方法，培养学生对知识的综合应用和实际操作能力，极大的激发了学习兴趣，锻炼了学生的动手能力和操作技能，提高学生的综合素质。植物营养器官根茎叶形态结构观察以往是3个单元的实验，经过精简，突出根、茎、叶内部结构的观察。对于一些课外可以完成的实验内容安排学生在课外利用课余时间进行观察，如植物营养器官根茎叶的外形特征观察等内容留给学生课外观察记录。如此既突出重点有综合了实验内容，有利于比较对照观察，加深了学生对植物的整体认识。
3.运用现代化实验教学手段，优化组合不同教学媒体
传统的植物学实验教学方法多以学生看片，教师答疑的方法进行，学生数量多，实验课堂时间短等成为限制因素，教师答疑过程往往顾此失彼，费时费力，教学效果参差不齐。现代教学媒体与传统教学媒体合理结合使用，显微数码互动教学系统与传统的学生看片老师答疑相结合。使用互动教学系统解决了教师学生一对多的传统教学问题，教师通过互动系统的教师端的屏幕监看学生端的实验观察内容，并对学生在实验过程中的问题已远程指导和远程控制方式进行指导，直观地辅导学生实验观察过程中的薄弱环节。改变了以往教师一对多辅导的辛劳，缩短了答疑学生的轮候时间，有效提高了单位时间内辅导教学的授课质量。通过互动系统的监控功能，还可以保证每位同学都能认真有效地完成实验内容。
三、结语
本实验项目面向生物技术、生物制药和中医学等专业学生实施，每学期约120人。在对植物学实验课程进行的一年多的改革和实践中发现，通过探究式实验教学法大大提高了学生进行实验的主动性和积极性，动手能力、分析和解决问题的能力，协作和合作能力得到明显改善，也培养了学生综合运用现代化科技教学设备的能力，学生的综合素质和创新意识得到了明显提高。同时，探究式教学法促进了教师的理论水平的提供和科研工作的开展，证明了探究式教学方法在我校植物学实验中应用的可行性并取得了良好的效果。
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【论文摘要】：水稻稻瘟病已经渐渐成为影响水稻产收的三大重要病害之一，也是限制水稻高产稳产的主要因素。文章从硅提高水稻对稻瘟病抗性的生理机制进行综述。对降低农产品农药残留、发展可持续农业具有十分重要的理论和实际指导意义。
1. 研究背景
稻瘟病又称稻热病、火烧病、叩头瘟，是由子囊菌Magnaporthe grisea（Hebert）Barr［无性世代为Pyricularia grisea（Cook）Sacc.］引起的一种病害。该病广泛分布于水稻栽培的国家和地区，是严重危害水稻生产的三大病害之一，也是限制水稻高产稳产的主要因素，分布遍及世界各产稻区。中国南自海南岛，西起新疆、西藏，东至台湾，凡有水稻栽培的地方都有发生，稻瘟病年发生面积平均在380万hm2以上，稻谷年损失数亿公斤。病害流行年份一般减产10％～20％，严重的减产达40％～50％，局部的可致颗粒无收。而现代农业日益依赖于品种大量单一化种植，使遗传多样性遭受损失，加重了病害流行的潜在威胁。
防治稻瘟病主要措施是化学防治和培育抗病品种。化学防治既增加了成本又因为长期使用农药，使病原物的抗药性日趋严重，农药用量越来越大，效果越来越差，导致稻米中的农药残留严重超标，危及到农产品质量安全和人类的身体健康。同时造成了土壤墒情下降和环境污染，破坏农田生态系统，影响环境安全，不利于农业生产的可持续发展。培育抗病品种被认为是最经济、有效的措施，但由于稻瘟病菌生理小种的复杂性和高度变异，一个抗病品种育成后往往推广3-5 年就因为产生新的优势小种而丧失抗性，特别是含有单个主效抗病基因的品种更是如此。由于目前对抗性基因的运作机制还不是很清楚，要培育出具有广谱性和持久性的抗病品种还非常困难。因此，寻求新的防治水稻稻瘟病的方法或途径，有着十分重要的实际意义。
目前对于硅抗稻瘟病的机制还不很清楚，近15 年来，对硅增强作物抗病性的作用机理研究已成为国际上植物营养生理、逆境营养生理研究的热点之一，也是植物营养学与植物病理学两大学科相互交叉、相互渗透的边缘课题。研究硅抗稻瘟病的生理生化尤其是分子生物学机制对于拓展植物营养学的研究范畴、加强边缘学科的交叉与渗透具有十分重要的理论意义。如能提供确切的证据证明硅对植物的必需性，则对于植物营养学、植物科学和整个生物学领域均具有重要的科学意义和推动作用。硅的抗病机制的研究已引起越来越多的科学家的关注。比如，2005 年 美国密西根大学植物病理系Hammerschmidt 教授在植物病理学经典刊物 " Physiological and Molecular Plant Pathology"发表了题为" Silicon and plant defense: the evidence continues to mount"的编者按，该文综述了硅与植物抗病性的最新研究进展并认为在生物化学与分子水平上揭示硅的抗病机理的重要性和迫切性。另一方面，本研究对于指导农业生产中如何施用硅肥提高植物自身抗病能力，少用或不用农药以提高人类食物安全性、降低农药在食物链和环境中的残留具有重要的实际意义。研究成果可以开拓硅肥利用的新途径，有利于帮助制定病害综合防治的措施和环境管理的策略，具有重大的理论意义和实际意义。
2. 国内外研究现状分析
自1926 年美国加州大学Sommer S. L.率先提出硅是水稻良好生长所必需的元素之后，许多学者一直致力于证明其为植物必需元素的工作。但由于硅无处不在，很难创造植物生长的无硅环境，因此迄今为止人们尚无法证明硅是植物生长的必需元素。其主要原因是缺乏直接的证据证明硅是植物体内必需成分或代谢产物分子的一部分。但是，硅显著促进植物的生长、提高植物的抗病性已是不争的事实。进入1990 年代，著名科学家、美国科学院院士Epstein E.教授曾两度撰文强调了硅在植物生物学尤其在提高植物抗逆性方面的重要作用，并指出营养液配方中遗漏硅这一元素是不正常的。根据Epstein and Bloom (2003)的必需营养元素的最新定义，硅属于必需营养元素。
硅能提高植物抗病性已是不争的事实，但其机理仍不清楚。过去长期以来一直认为，沉积在表皮细胞壁、乳突体或染病部位的硅起到了机械或物理屏障作用。Rodrigues 等人 （2001）的研究表明，施用硅肥显著降低水稻鞘枯萎病的发病率。Seebold 等 (2001)进一步定量化研究了硅对水稻叶瘟病的影响。他们证实，随着硅的用量的增加，孵化期延长，形成孢子的病斑数、病斑大小和病斑伸长速率、发病叶面积和单位病斑的孢子数降低。病斑大小和单位病斑的孢子数降低了30-45%，单位叶片的孢子数和发病叶面积在最大硅用量的处理中显著下降。形成孢子的病斑数下降表明了单位接种成功感染的变少。此外，随着硅用量从0 增加到10 t/ha，总病斑从0.018 降低为0.005 mm2 表明，硅在稻瘟病菌侵入表皮细胞之前或之后很快就发挥了作用，显示对病菌侵入的阻碍作用，一种在其它病理系统中所观测到的相似作用模式。这一发现表明，硅或许形成一种物理障碍以阻止真菌侵入或具有其它抗性机理。
Rodrigues 等（2005）首次在分子水平上研究了硅的抗病机制。研究表明，硅增强了对感稻瘟病的水稻M201与抗病密切相关的PR-1，过氧化物酶的转录水平，尤其是在接种60 小时后。然而，Rodrigues等（2005）的结果的可信度不够高，仍需要在严格实验条件下进行验证，因为论文在设计与方法上存在以下缺陷：首先该研究采用了基质（泥炭）培养，其中含有硅，因此不加硅的处理实际上是低硅处理；其次硅处理采用钢铁厂的高炉水淬渣，而这种硅源除了可提供有效硅外，含有大量的钙、镁、硫和其它各种植物必需的微量元素如Mn，Zn，Fe，Cu，Mo 等。因此，高炉水淬渣的抗病效果实际上不是完全由硅引起的，不能排除其它元素的作用，抗病相关酶在转录水平上的差异也不能完全归功于Si，需要在水培条件下采用单硅酸验证硅抗病的分子机制。
综上所述，硅抗稻瘟病的机制十分复杂，很不明确。由于硅在水稻表皮中能形成硅化细胞，增强水稻植株的机械强度，长期以来，硅增强水稻对稻瘟病的抗性一直作为硅的"物理或机械屏障"抗病机制的有力证据。但目前大量的研究结果对该假说产生了强有力的挑战。同时，对大小麦和双子叶植物（如黄瓜）的研究表明，硅通过在感病的植株体内产生一系列的生化防卫机制来增强植株的抗性，抑制病菌的发展。
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关键词:富营养化;再力花;光合生理响应;叶绿素荧光特性
中图分类号:S688 文献标识码:A
文章编号:1674-0432(2010)-05-0074-3
对富营养化水生生态系统进行生态修复和重建是当今水环境研究领域的热点。富营养化原因是水体中氮磷等营养盐浓度的升高,直接导致的后果是藻类的爆发性增长。现今一般采用物理、化学、生物的方法对富营养化水体进行处理以分离水中的固体污染物并降低水中的有机污染物和营养物质(主要为氮、磷化合物),从而减轻对环境的污染。而有关湿地植物的研究也成为整个系统构建的关键,主要涉及植物的筛选、逆境生理生态、氮磷去除效果和机理等方面。其中,植物的光合作用是植物生长繁殖和净化污水的能量来源,其叶绿素荧光动力学作为测定叶片光合功能快速、无损伤的技术在植物逆境生理生态学中得到广泛应用。
再力花(Thalia dealbata)为竹芋科再力花属植物,原产美洲热带,为多年挺水常绿草本,观赏价值极高,在我国的长江流域以南地区广泛栽培。目前,有关再力花的研究主要集中在引种栽培、驯化、适应性评价等方面,有关其对不同污染程度水体的光合响应的研究鲜有报道。本研究通过测定栽植于不同类型污染水体中再力花植株的光和色素含量和叶绿素荧光参数,探讨水体污染对再力花光合作用的抑制机理,为不同类型污染水体的适生水生植物筛选提供理论依据。
一、材料与方法
(一)植物材料及处理
2009年6月从杭州景天水生植物基地购买长势相似经过露地四个多月生长的再力花植株40株(植株苗高40cm左右),一般每个营养繁殖体带有2-3个芽。植株经过去土洗净后置于高23cm,直径30cm的塑料桶内进行适应性生长;桶内基质为经去离子水洗涤的沙石,每桶沙石12cm厚,结合分株进行种植;种植时将营养繁殖体栽种在容器的正中央,栽植深度约在8cm左右,栽种后适应性生长培养15天,期间用营养水(霍格兰氏营养液)浇灌,使水位维持在高出基质8cm水平。
本试验选用的试验用富营养化水体取自学生公寓生活污水(T1表示),污水处理厂的城市污水原液 (T2表示),临安丝织厂排污口污水(T3表示)和清水(CK)。T1、T2、T3三种不同浓度的富营养化污水的Bod含量分别为0.65mg/L,15.78mg/L,4.93mg/L;TN含量分别为40.52mg/L,2.96mg/L,5.75mg/L;TP含量分别为2.75mg/L,0.22mg/L,1.38mg/L。
经适应性培养后的植株分成四组,每组植株10株,四组植株去营养液后倒入三种浓度的富营养化水体和清水,每隔5d检查1次水位情况,如发现水位低于基质8cm即开始补相应的实验用水。通过检测一定停留时间后(40d,20d)污水中水生植物对各富营养化污水胁迫下植物的生理生态指标,分析在不同富营养化水体中三种植物生理生态指标的变化。
(二)气体交换参数测定
利用LI-6400便携式光合测定分析仪(美国Li-COR公司生产)进行测定。测定部位:在植株第二片完全展开叶的中部进行测定(此时的叶片尚未下披)。测定时间在9: 00-11: 00进行,重复3次。测定时, CO2浓度控制在380μmol・mol-1,温度25℃,相对湿度70%,光合有效辐射(PAR)控制在l000μmol・m-2s-1,测定净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)等气体交换参数。此外,对水分利用效率(WUE)=Pn/Tr。表观光能利用效率(LUEapp)=Pn/PAR,表观CO2利用效率=Pn/Ci进行考察。
(三)叶绿素荧光参数的测定
使用超便携式调制叶绿素荧光仪MINI-PAM(WALZ,德国)测定叶绿素荧光参数,使用调制荧光成像系统IMAGING-PAM(WALZ,德国)测定叶绿素荧光成像。
测定均选择早上9:00-11:00测定适时荧光(Ft)和快速光响应曲线,测定适时荧光(Ft)当晚8:00-9:00测定最小荧光产量(Fo)、最大荧光产量(Fm),根据公式计算PSⅡ的最大量子产量(Fv/Fm)、有效量子产量(Fv’/Fm’)、光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)。其中,Fv/Fm=(Fm-Fo)/ Fm;Fv’/Fm’=(Fm’-Ft)/ Fm’;qP=(Fm’-Ft)/(Fm’-Fo);NPQ=(Fm -Fm’)/Fm’。最小荧光(Fo)、最大荧光产量(Fm) 、适时荧光(Ft)测定各处理重复8次,快速光响应曲线各处理重复5次。
(四)叶绿素含量的测定
采用浸提法用752紫外分光光度计(中国上海棱光生产)测定叶片单位鲜重的叶绿素、类胡萝卜素含量,用于叶绿素提取的叶片作为测定光合指标的叶片。
(五)统计分析
数据统计分析和绘图采用MicrosoftExcel和SPSS17.0软件结合进行。
二、结果与分析
(一)不同浓度富营养化水体对再力花叶绿素的影响
不同浓度富营养化污水显著影响再力花的光合色素。T3的光合色素含量最高,与T1以及T2均有显著差异(表1)。叶绿素a中T3分别高出T1的35.0%和T2的32.9%;叶绿素b中T3分别高出T1的68.3%和T2的52.6%。T1、T2和T3的叶绿素a/b分别为4.05、3.72、3.24。
表1:不同浓度富营养化水体对再力花期光合生理特性影响的分析结果
注:FW表示鲜质量条件下测量值 T1:表示学生公寓生活污水; T2:污水处理厂的城市污水; T3:表示临安丝织厂排污口污水; CK:表示清水;F0:初始荧光;ETR:电子传递速率;Fv/Fm:PSII最大光化学效率;F’v/F’m: PSII有效光化学量子产量:光化学荧光猝灭系数;NPQ:非光化学猝灭系数。
(二)不同浓度富营养化水体对再力花气体交换参数的影响
从表1可以看出, 不同浓度富营养化污水能显著影响再力花的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)。再力花的净光合速率Pn变化趋势为:T2>T1>T3,T2与T3有显著性差异,T2比T3高24%,与T1也有差异比T1高22.2%,而T1与T3有显著差异,T1较T3高24.3%。不同浓度富营养化污水条件下再力花的Tr,T3均大于T1和T2,且T2和T3与 T1之间差异显著,而T2与T3无显著差异。与Tr不同的是,胞间CO2浓度Ci却表现为T3的平均值最大,比T1和T2分别高50.4%和48.9%,且处理之间存在显著差异(表1)。不同浓度富营养化污水对再力花的Gs无显著影响,其变化趋势为:T2>T1>T3,T2略高于T1,上升幅度仅为3.8%,比T3高8%。
(三)不同浓度富营养化污水对再力花资源利用效率的影响
从表1可以看出,不同浓度富营养化污水能显著影响再力花的水分利用效率(WUE)、CO2利用效率(CUE)和光能利用效率(LUE)。不同浓度富营养化污水对再力花水分利用效率(WUE)的影响显著,T3的WUE最低,T3与T1和T2之间有极显著差异,T1与T2差异不显著。再力花的表观光能利用效率(LUE)变化趋势为T2>T1>T3,T3与T1和T2之间有显著差异, T1和T2比T3高18.75和46.1%(表1)。T3所表观CO2利用效率(CUE)最低,且与T1和T2之间有显著差异,T1和T2比T3高86.9%和204.3%。
(四)不同浓度富营养化污水对再力花叶绿素荧光参数的影响
1.再力花叶片F0变化。如图1A,不同浓度富营养化污水均能显著影响再力花叶片初始荧光(F0),T2的F0最高,与T1和CK之间存在显著差异,T2与T3之间差异不明显。
2.再力花叶片Fv/Fm、Fv’/Fm’的变化。从图1可以知道, 不同浓度富营养化水体对再力花叶片中PSII最大光化学效率(Fv/Fm)的影响显著CK、T1、T2、T3都存在显著性差异;CK的PSII有效光化学量子产量(Fv’/Fm’)最高,T3、T2、T1有所降低,但CK、T1、T2、T3都不存在显著性差异。
3.再力花叶片ETR的变化。再力花叶片的电子传递速率(ETR)在不同浓度富营养化污水条件下受到一定的影响(如图1C),T1的ETR最低,比CK低69.4%,T2比CK低18.8%,T3比CK高4.5%,且T2、T3之间不存在显著差异,与T1间存在显著性差异。
4.再力花叶片的qP和NPQ的变化。不同浓度富营养化水体影响了再力花叶片的光化学荧光猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ),从图1D可以看到,CK的qP最高,处理之间不存在显著差异,对NPQ而言,CK与T1、T2之间差异不显著与T3存在显著性差异。
图1:不同浓度富营养化水体对叶绿素荧光参数的影响(平均值±标准误)
5.光合电子传递速率响应曲线。图2所示为不同处理下再力花的光响应曲线。曲线表明,在不同类型的污水处理下,表观电子传递速率的光响应曲线均受到影响。对照处理的最大表观量子传递速率为182.11,城市污水处理植株叶片的光响应曲线受到的影响最大,其最大传递速率仅为80.54;工业污水和生活污水处理的下降相对较少,分别为171.22和138.68。
图2:不同浓度富营养化水体对再力花电子传递速率的光响应曲线
三、讨论与结论
叶片光合色素含量是反映植物光合能力的一个重要指标,在光能的吸收、传递和转化中发挥着重要作用。环境因子的变化会引起叶绿素含量的变化,叶绿素含量因合成受阻而降低,进而引起光合性能的改变。本研究表明三种污水处理下再力花的叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量均显著低于对照组,这与污水胁迫下水生植物植物叶绿素含量下降的研究结果一致。说明在胁迫条件下植物的叶绿素合成受阻,光合机构受到损害。
已有研究表明,Fv/Fm不受物种的影响,非胁迫条件下,该参数变化极小,多数高等植物Fv/Fm约为0.83;当植物受到胁迫时,Fv/Fm会显著降低。从本实验的结果可知,CK的PSII的Fv/Fm为0.824,说明该植物没有受到生态因子的胁迫,而T1、T2、T3的Fv/Fm分别为0.664、0.604、0.645。与民等在陆生植物研究中发现Fv/Fm随温度光和重金属等因子的胁迫程度加重而降低相一致,说明外界胁迫对PSII反应造成了一定伤害且伤害程度为T2>T3>T1。
经对不同浓度富营养化污水处理的再力花的相应曲线比较,由于耐受强光能力强的植物具有较高的最大光合速率.与CK比较T1、T2、T3不耐强光,在较低的光强下其电子传递速率已达最大;而CK具有更广的光适应范围和较强的耐受强光能力。光响应曲线初始斜率反映了叶片捕光能力的高低,与叶片的吸光系数和PSⅡ对光能的利用能力有关。由曲线的初始斜率可知,不同浓度水体处理的再力花对光能利用能力有所不同。在光适应条件下, 光能利用能力为CK>T1>T3>T2。由于本文仅对每种水生植物部分成熟叶片的光合荧光特征进行了分析,而不同部位叶片具有异质性,可能无法代表整株植物的光合能力有待于进一步研究。
再力花在三种不同污水处理后,最大光量子传递速率(ETR)、FV/Fo值、FV/Fm值均呈现相同趋势,与对照相比,其受影响程度的大小基本为T2>T3>T1。说明污水作为一种胁迫源使得再力花植株的叶绿素荧光特性受到严重影响,其原初的光能转换效率及从Cha/b蛋白复合体LHCP到PSII的光能传递能力遭到损害,进而影响其光合能力。
在污水胁迫处理下,再力花的光化学猝灭系数和非光化学猝灭系数均变小,证明从PSII氧化侧向PSII反应中心的电子流动受到抑制,PSII的电子传递活性下降,其光量子传递效率也下降;而以热的形式耗散的光能部分亦变小,通过天线色素耗散的能量减少。
通过对再力花的叶绿素荧光参数分析可以看出,生活污水处理的植株受到的伤害相对较小,工业污水次之,城市污水最严重,其原因可能与城市污水中含有较高BOD含量使得再力花植株受到较为严重的环境胁迫。而以往研究表明再力花对生活污水的降解能力并不低于目前已在一些人工湿地应用的植株[8]。因此,从叶绿素荧光参数来看,在合适的人工湿地生态系统中选择再力花直接处理生活污水是可行的,其是否可以作为处理工业污水和城市污水的适宜植物需要进一步研究,包括其对水体富含的富营养成分与污染物的吸收富集作用及其抗逆性生理生态学研究。
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这个饱受争议的食谱出自中国科学院中国现代化研究中心日前的《中国现代化报告2012》。据报告的牵头人——中国现代化研究中心主任何传启研究员介绍，《报告》分析了世界上131个国家从1700年至目前的现代化进程，得出了2050年中国现代化水平的一个参考值。被热议的“长寿食谱”，出自“农业现代化研究”部分。
何传启研究员告诉记者，为了计算中国人均营养水平，他们对联合国粮农组织公布的营养统计数据进行了分析，借鉴了世界农业现代化和国家现代化的历史经验，并适度考虑中国人的特点，推导出了《报告》里的结论。其中包括三部分内容：
第一，推荐了健康长寿的人均每天营养标准。具体为，人均营养供应3300千卡，其中植物营养2300千卡，动物营养1000千卡，动物营养占30%；蛋白质100克，脂肪150克。根据年龄和性别差异，不同人的营养标准可以有所调整。
第二，推荐了健康长寿的参考食谱。植物性营养指标包括：六两粮食六两菜，半斤水果一两油（植物油）；动物性营养指标包括：四两肉食一斤奶，一两鸡蛋二两鱼。简单地说，六两粮食四两肉，六两蔬菜一两油（植物油），一两鸡蛋二两鱼，半斤水果一斤奶。不同家庭可以根据家庭结构，调整自己的食谱。
第三，参考世界营养学研究的最新成果、世界人均营养供应与生活质量（平均预期寿命）的研究结果，以及世界上平均寿命最长国家的经验值，将研究制定出《中国人营养指南》。
自20世纪60年代以后，中国湖泊富营养化不断加重，日益严重地影响着人们的生产和生活用水。湖泊富营养化，一方面，是由于大量的N和P等外源污染物的输入，另一方面，内源污染(包括水生生物死亡后腐烂分解)和湖泊底质污染物的释放也是导致水体富营养化的重要因素。沉水植物特殊的生态功能，使其在维护水域生态系统平衡、调控养殖水体水质、净化污染水体、生物防治湖泊富营养化等方面发挥着举足轻重的作用。与挺水植物相比，以沉水植物（如金鱼藻Ceratophyllumdemersum）为主的湿地群落能更有效地去除水体中氮磷等过剩营养物质[1]；而漂浮植物由于容易过度生长繁殖难以控制，从而在水体修复中应用较少；因此，沉水植物在生物修复工程和生态湿地建设中被广泛应用。王国样等[2]曾研究利用伊乐藻(ElodeaNuttallii)、金鱼藻(Ceratophfllumdemersum)、轮叶黑藻(Hydrillavarticillata)等水生植物组成的人工复合生态系统对太湖局部水域水质的净化作用。近年来，随着水域环境日趋恶化，沉水植物作为水体生态修复的重要水生植物之一，其吸收和分解释放营养物质的动态过程渐渐成为讨论和研究的热点。Koukoura等[3]`研究发现，水生植物的腐烂分解过程受到许多因素的影响，其中分解材料的性质，尤其是C/N被认为是主要影响因素；GodshalkandBarko[4]曾报道，水生植物分解过程中，水体中氨氮和磷的浓度升高；Pereira等[5]也发现，水生植物生物化学分解过程中消耗大量氧气，致使水体溶解氧水平降低；Gumbricht[6]曾指出，收割水生植物是1种从水体中去除营养物质（特别是磷）的有效途径。影响水生植物腐烂分解和内含营养物质释放的因素相当复杂，包括植物生理和环境多重因子的相互作用。一方面，水生植物本身的结构特征、生长阶段、化学组成（组织C∶N和纤维素含量）等因素对其分解速率和营养盐释放强度有重要影响，甚至同1种植物不同器官的分解情况也不尽相同[7]。另一方面，水体环境的温度[8]、pH值[9]、溶解氧水平[8]、光照强度[6]、微生物、附生藻类和浮游动植物[7]、波浪搅动[10]、流速以及水文条件[11]`等也是影响水生植物分解的重要因子。
本实验以上海地区常见5种沉水植物：轮叶黑藻（Hydrillavarticillata）、梅花藻（Batrachiumtrichophyllum）、苦草（Vallisneriaspiralis）、小茨藻（Najasminor）、金鱼藻（Ceratophyllumdemersum）为主要研究对象，测定了各种植物氮磷营养成分的含量；并设计好氧和低氧2种实验条件，模拟沉水植物的腐烂分解过程，分析了沉水植物死亡分解过程中氮磷等营养物质的释放强度，比较了2种实验条件下各种沉水植物释放氮磷等营养物质的动态过程，旨在定量揭示沉水植物死亡后对水域生态环境的影响程度，确定沉水植物收割的最佳时间和收割的数量，从而为沉水植物的生态功能研究及其在湖泊富营养化防治过程中管理模式的设计提供科学的理论依据。
2材料和方法
2.1沉水植物样品采集
实验用沉水植物样品于2006年10月采集自上海市青浦区淀山湖。
2.2分析方法
2.2.1沉水植物营养成分分析
含水量（%）测定：采用202-A型电子温控烘箱，105℃下杀青30min后调到60～70℃烘至恒重[12]。粗灰分（%）测定：使用SRTX-4-9型（配DRZ-4型温度控制仪）马福炉在500～600℃下灼烧至恒重。植物总氮（%）测定：采用FOSSKjeltec2300凯氏定氮仪[13]。植物总磷（%）测定：采用浓硫酸-高氯酸消解、钼锑抗分光光度法测定[14]。
2.2.2沉水植物在好氧和低氧状态下的分解
分别称取约50g[(50.95±0.87)g]经0℃冰冻处理至将死状态的沉水植物，截成5cm左右小段，放入装有5L经曝气2d的自来水(曝气水的各项初始水质指标为T=25.7±0.3℃，DO=6.05±0.16mg/L，pH=(8.0±0.1)，NH3-N=(0.1613±0.0348)mg/L，NO2-N=(0.1273±0.0164)mg/L，NO3-N=(1.1531±0.0591)mg/L，TN=(1.3298±0.0244)mg/L，活性磷（SOP）=(0.0163±0.0017)mg/L，可溶性总磷酸盐（TDP）=(0.0428±0.0043)mg/L，TP=(0.0589±0.0107)mg/L，CODMn=(8.4618±0.2943)mg/L)的筒状玻璃瓶(Φ=150mm，h=450mm)中，置于光线明亮但非直接照射的试验台上，在室温25～27℃的条件下，进行沉水植物释放营养物质的实验。实验分为2组，1组用充气泵进行24h充气，保持好氧状态（DO>3.5mg/L），另一组密闭保持低氧状态（DO<3.5mg/L）[8]。分别在实验的第2、4、6、8、10、13、15、17、20、22、24、27和29天从瓶中取出混合均匀的一定量水样进行水质化学分析，测定指标包括总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐指数（CODMn）、活性磷（SOP）、可溶性总磷酸盐（TDP）、氨氮（NH3-N）、亚硝态氮（NO2-N）和硝态氮（NO3-N）。测定方法参照《水和废水监测分析方法(第四版)》[14]。
2.2.3沉水植物死亡分解过程中氮磷等营养物质的释放强度`rn[10][mg（/g•d)]。计算公式如下：()/()1110rCCVVmtninnni=∑=式中，n——取样次数；Cn——第`n`次取样时水中氮磷营养物质的浓度，mg/L；Cn-1——第`n-1`次取样时水中氮磷营养物质的浓度，mg/L；V0——沉水植物分解释放实验添加水的初始体积，V0=5L；Vi——第`i`次取水样的体积，L；m——沉水植物样品的质量，g；t——分解时间，d。
2.2.4统计分析
沉水植物死亡分解过程中，氮磷等营养物质的释放强度与植物营养成分含量之间的相关性分析采用`SPSS(Version11.5forWindows)统计软件。3结果与讨论
3.1营养成分分析
5`种沉水植物的营养成分分析结果见表`1。如表`1`所示，5`种沉水植物的含水量差异较小，变化范围`91.05%～95.59%。粗灰分含量以梅花藻最高（24.00±1.31）%，小茨藻最低（15.06±1.80）%。金鱼藻的总氮和总磷含量都列居第一，分别为（4.07±0.22）%`和（0.99±0.09）%。梅花藻含氮量最低（2.18±0.13）%，轮叶黑藻含磷量最低（0.25±0.02）%。
3.25`种沉水植物在死亡分解过程中释放总氮、总磷和有机物（CODMn）的平均强度
5`种沉水植物在好氧和低氧条件下死亡分解释放总氮、总磷和有机物（CODMn）的平均强度如图`1`所示。由图`1`可见，沉水植物死亡分解过程中，好氧状态`TN`的平均释放强度是低氧状态的`2～6`倍（见图`1a）。好氧状态下`TN`的平均释放强度由高到低排列为：金鱼藻>苦草>轮叶黑藻>小茨藻>梅花藻；低氧状态：金鱼藻>苦草>小茨藻>轮叶黑藻>梅花藻。5`种沉水植物死亡分解过程中`TP`的释放强度，好氧和低氧状态的变化趋势基本一致，TP`的释放强度值差异不明显（见图`1b）。2`种状态下`TP`的平均释放强度由高到低排列均为：轮叶黑藻>金鱼藻>苦草>小茨藻>梅花藻。5种沉水植物死亡分解过程中有机物的释放强度总体上比总氮和总磷高（见图1c）。好氧状态下有机物的平均释放强度由高到低排列为：轮叶黑藻>梅花藻>苦草>金鱼藻>小茨藻；低氧状态：梅花藻>轮叶黑藻>苦草>小茨藻>金鱼藻。总的来说，沉水植物对磷的释放较氮快，一般在10d左右释放完毕；而总氮的释放需要28～30d左右；有机物的释放需要20d左右。由此可以确定沉水植物的最佳收割时间为死亡后1周之内，以防止营养物质大量释放对水体造成二次污染。
3.3沉水植物氮磷营养物质的释放强度与植物营养成分含量之间的相关性分析
氮磷营养物质的平均释放强度与沉水植物营养成分含量的相关性分析结果见表2。由表2可见，在好氧状态下，沉水植物分解过程中亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和可溶性总磷酸盐的平均释放强度与植物总氮含量呈显著正相关（p<0.05）；氨氮的平均释放强度同植物总磷含量亦呈显著正相关（p<0.05）。在低氧分解条件下，亚硝酸盐氮的平均释放强度和总氮含量、硝酸盐氮的平均释放强度和总磷含量分别呈显著正相关（p<0.05）；此外，有机物（以CODMn表示）的平均释放强度与植物总磷含量呈极显著负相关（p<0.01）。实验表明，金鱼藻的氮和磷含量最高，相应地，它在好氧分解过程中释放NH3-N[0.0020mg/（g•d）]、NO2-N[0.0002mg/（g•d）]和NO3-N[0.0244mg/（g•d）]的平均强度就最高，在低氧分解过程中释放NO2-N[0.0008mg/（g•d）]和NO3-N[-0.0004mg（/g•d）]的平均强度最高，而有机物[0.0070mg（/g•d）]的平均释放强度就最低。同样，5种沉水植物中，梅花藻含氮量最低，它在好氧状态下释放NO2-N[-0.0003mg（/g•d）]、NO3-N[0.0056mg（/g•d）]和`TDP[0.0010mg/（g•d）]的平均强度相应最低，在低氧状态下释放NO2-N[-0.0003mg/（g•d）]的平均强度也最低。
4结果讨论
【关键词】富营养化；水华；危害；控制措施；生物方法
0 前言
我国是一个发展中国家，地大物博人口众多，人均资源匮乏，又处在经济高速发展时期，对资源的需求日益增多。怎样处理好资源，环境，发展之间的关系成为我们面临的一大课题，各国相继提出了可持续发展。随着工业的不断发展，以及农药化肥和含磷洗涤剂的大量使用，湖泊水体富营养化越来越严重。我国的淡水资源原本就非常短缺，肆虐的水体富营养化，又使这种短缺现象雪上加霜。同时给脆弱的生态环境带来沉重一击，破坏了生物的多样性，很多珍贵物种濒临灭绝，现今物种的灭绝速度远远超过工业革命以前。赤潮或水华（Red tide or Bloom）在全球范围内频繁出现是环境污染程度加深的直接反映。我国在1933年到1979年的46年中仅发生过12次赤潮，而1990年到1994年的5年中就发生了139次赤潮，污染灾害日趋严重，主要湖泊富营养化问题突出。因此，水体富营养化要引起高度重视。
1 形成机理
关于富营养化的成因，目前国际上有两种理论：生命周期理论和食物链理论。生命周期理论是近年来普遍为人们所接受的一种理论。它认为，含磷和氮的化合物过多排入水体，破坏了原有的生态平衡， 引起藻类大量繁殖，过多地消耗了水中的氧，使鱼类、浮游生物缺氧死亡，它们的尸体腐烂又造成水质污染。根据生命周期理论，氮、磷的过量排放是造成富营养化的根本原因，藻类是富营养化的主体，它的生长速度直接影响水质的状态[1]。食物链理是荷兰科学家马丁・肖顿于1997年6月在“磷酸盐技术研讨会”上提出的，认为自然水域中存在水生食物链，如果浮游生物的数量减少或捕食能力降低，将使水藻生长量超过消耗量，平衡被打破，造成水体富营养化。这说明氮、磷等营养负荷的增加不是导致富营养化的唯一原因，影响浮游生物捕食能力的农药、杀虫剂等有机污染物也可能导致水体富营养化。此外，二氧化碳等温室气体排放导致全球气候变暖，气温升高，一方面，加速了湖泊退化和土壤干旱的进程，另一方面，显著提高了水生生物的初级生产率，被认为是浮游生物短时间内大量暴发而造成水体富营养化的机制之一[2]。
2 水体富营养化的原因
2.1 自然因素
随着时间的推移和环境的变化，湖泊一方面从天然降水中吸收氮、磷等营养物质另一方面因地表土壤的侵蚀和淋溶，使大量的营养元素进人湖内，湖泊水体的肥力增加，大量的浮游植物和其他水生植物生长繁殖，为草食性的甲壳纲动物、昆虫和鱼类提供了丰富的食料。当这些动植物死亡后，它们的机体沉积在湖底，积累形成底泥沉积物。残存的动植物残体不断分解，由此释放出的营养物质又被新的生物体所吸收。因此，富营养化是天然水体普遍存在的现象。但是在没有人为因素影响的水体中，富营养化的进程是非常缓慢的，即使生态系统不够完善，仍需至少几百年才能出现。一旦水体出现富营养化现象，要恢复往往是极其困难的。这一结果往往导致湖泊、沼泽草原一森林的变迁过程。
2.2 人为因素
大气污染：由于汽车尾气等排放了一些含氮化合物，不仅会造成酸雨，环境污染，而且使雨水中含有更多的氮，从而增加了水体的氮含量。生态环境的破坏：由于人类对生态环境的干预日益明显，而且影响日益增大。对环境排放的废弃物超过了环境的自净能力。当生态系统被破坏了以后，就会丧失自净能力。工业废水：工业废水主要是指工业生产过程中产生的，其中畜产品加工、钢铁、化工、制药造纸、印染等行业的废水中氮和磷的含量都相当高。近年来，工业排放的废水逐年递增。但由于技术与资金的原因，大部分工业废水只经简单处理甚至未经任何处理就直接排人江河等水体中，许多废水中所含的氮、磷等物质也就不断地在水体中累积了下来。生活污水：人们在日常生活中也产生了大量的生活污水，每年全国生活污水排放达亿，超过工业废水排放量。生活污水中含有大量富含氮、磷的有机物。化肥、农药的使用：现代农业生产中大量使用化肥、农药，人类在享受它们带来农业丰收的同时，在很大程度上污染了环境。农药、化肥在土壤中残留，同时不断地被淋溶到周围环境中去，特别是水体中，其中所含的氮、磷就导致了水体富营养化。
关于洗涤剂能否引起水富营养化争议较多。以前大多数报道认为含磷的洗衣粉严重地污染了水体，是造成水体富营养化的一个重要原因。但最近有一些报道认为：洗衣粉禁磷对控制水体富营养化作用不大，即便是通过污水处理达到对点源的全面控制，可能也不会让这一令人烦恼的现象立刻消失，这是因为地表水体中还有近2/3的磷负荷来自于非点源等污染源[3]，然而，无论是西方国家长达20年的实践经验，还是我国目前面临的现状显示，使用无磷洗衣粉并不能有效解决令人烦恼的“水华”或“赤潮”问题。无磷洗衣粉对遏制水体富营养化作用并不十分明显[4]。
水体发生富营养化现象时，随着藻类及浮游生物种类和数量的不同，水体反映出不同的颜色，一般由占优势的浮游生物的颜色决定，如蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种富营养化现象发生在江河湖泊叫做“水华”，发生在海洋叫做“赤潮”。在富营养化水体中，由于大量氮、磷植物营养物质排入水体提供了充足的养料保证，某些藻类甚至还会释放出一些有毒物质使鱼类中毒死亡。此外由于死亡藻类分解时会放出CH4、H2S等气体，使海水变得腥臭难闻。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把生物所需的氮、磷等营养物质释放到水中，供新的一代藻类等生物利用。因此，水体富营养化后，即使切断外界营养物质的来源，也很难自净和恢复到正常水平。多数学者认为氮、磷等营养物质浓度升高，是藻类大量繁殖的原因，其中又以磷为关键因素。影响藻类生长的物理、化学和生物因素（如阳光、营养盐类、季节变化、水温、pH值，以及生物本身的相互关系）是极为复杂的。因此，很难预测藻类生长的趋势，也难以定出表示富营养化的指标。目前一般采用的指标是：水体中氮含量超过0.2-0.3ppm，生化需氧量大于10ppm，磷含量大于0.01-0.02ppm，pH值7-9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个，表征藻类数量的叶绿素a含量大于10μmg/L。
3 水体富营养化的危害
富营养化产生的自由漂浮植物造成的代表性问题有妨碍航运、阻塞入水口、形成缺氧水体以及死亡残体恶化水质。水葫芦虽然并不特别易于聚集，但繁殖快速，形成巨大的植物体从而阻碍航运。它们各自漂浮并聚集在入水口从而阻塞了入水口。此外，它们还阻碍了水下的光合作用。富营养化水体被普遍认为是劣质水体，其危害巨大，影响深远，主要表现在以下几个方面[5]。
3.1 破坏生态系统
富营养化破坏水生生态平衡，使有机物生长速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄。一旦发生富营养化，正常的生态平衡将被破坏，导致水生生物的稳定性和多样性降低，大型水生植物群落将随着富营养化程度的加剧逐渐消失。同时，异常增殖的藻类分泌大量生物毒素，不仅威胁水生生物的生存，而且对人体健康也构成威胁，如缺氧条件下被还原为具有致癌性一些赤潮生物微原甲藻、裸甲藻等能产生对人体毒性很大的麻痹性贝毒邪，当人误饮误食后，会引起病变甚至死亡。
3.2 恶化水源水质
富营养化会影响水体的水质，会造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡。同时，因为水体富营养化，富营养化水体中大量生长繁殖的蓝、绿藻在水体表面形成一层绿色浮渣，使水质变得浑浊，透明度明显降低。致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，也会中毒致病。成本富营养化水体作为供水水源时，会给净水厂的正常运行带来一系列问题，如增加水处理难度和增加水处理费用、降低处理效果和产水率等。
3.3 影响人们生活
在富营养化的水体中，蓝、绿藻大量繁殖，水体色度增加，水质浑浊，透明度降低，并散发出腥臭味，污染环境，大大降低水体在现代城市生态系统中的重要功能，丧失其应有的美学价值，影响人们生活、娱乐、休闲。水同时，恶化的水体质量和感官性状，还会对渔业等生物资源和风景湖泊等旅游资源的开发利用产生不利影响，使其经济效益大大降低。与此同时，水体富营养化还可加速水体淤积，降低江河湖泊蓄水能力，导致洪涝灾害。
4 控制措施
4.1 对于没有污染的水域，为防止水体富营养化要采取以下措施：
定期进行水体污染源调查。根据水源污染的类型进行定期调查，要实地观察，收集排污资料，并且将污水排放口的水样委托当地卫生防疫或环保部门进行分析，并将调查结果整理成文字材料，预测污染发展的趋势。加强水源上游水质监测。水源污染防治是一项关系人民身体健康的民心工程，对已影响水源水质的污染源一定要依法治理。
4.2 对于水体富营养化的水域：
富营养化的治理是水污染处理中最为复杂和困难的问题。这是因为：一是，污染源的复杂性，导致水质富营养化的氮、磷营养物质，既有天然源，又有人为源；既有外源性，又有内源性。这就给控制污染源带来了困难。二是，营养物质去除的高难度，至今还没有任何单一的生物学、化学和物理措施能够彻底去除废水的氮、磷营养物质。通常的二级生化处理方法只能去除30-50%的氮、磷。大部分措施都是基于控制外源性营养物质输入，减少内源性营养物质负荷。绝大多数水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的，应该着重减少或者截断外部营养物质的输入。减少内源性营养物负荷，有效地控制湖泊内部磷富集，应视不同情况，采用不同的方法。
1）工程性措施：包括挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等。挖掘底泥，可减少以致消除潜在性内部污染源；深层曝气，可定期或不定期采取人为湖底深层曝气而补充氧，使水与底泥界面之间不出现厌氧层，经常保持有氧状态，有利于抑制底泥磷释放。此外，在有条件的地方，用含磷和氮浓度低的水注入湖泊，可起到稀释营养物质浓度的作用。
2）化学方法：这是一类包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻的方法，例如有许多种阳离子可以使磷有效地从水溶液中沉淀出来，其中最有价值的是价格比较便宜的铁、铝和钙，它们都能与磷酸盐生成不溶性沉淀物而沉降下来。其最大缺点就是引入了新的化合物，而且该法的试剂消耗量大，运行费用高，产生大量无用且易造成二次污染的化学污泥。因此在水环境大规模控磷的情况下，化学沉淀法很难满足实际应用的需要。存在的问题：流程复杂，建设费用及运行费用高，沉淀池易释放磷，应及时排泥。[6]另外还有报道使用杀藻剂，杀藻剂将藻杀死后，水藻腐烂分解仍旧会释放出磷，因此，应该将被杀死的藻类及时捞出，或者再投加适当的化学药品，将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降。
3）物理性吸附。杨景等人用粉煤灰来处理富营养化水体在一定程度上可以解决富营养化水体中磷的污染问题。通过研究粉煤灰的吸附特性，探讨了利用粉煤灰吸附处理富营养化水体中磷的可行性。粉煤灰能够很好地吸附富营养化水体中的磷，去除率最高达99.44%，但是粉煤灰的吸附作用受吸附时间、pH值以及废水的初始磷含量的影响较大。但是直接用粉煤灰来处理会造成河底淤泥增多，阻塞河道等问题，建议将粉煤灰制成一定形状的颗粒物，如多孔陶粒等投加到湖底，既可以达到除磷的效果，又可以在吸附饱和后将其打捞，用作其他材料。[7]
4）生物性措施：利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。
5）人工湿地技术：由天然湿地发展而来，是由特定的介质按一定比例设计的填料，如土壤、砂或砾石等，特定的植物去污性能好、成活率高、耐水渍性强、生长期长、美观且有经济价值的水生或湿生植物所组成的复杂、独特的生态系统。它改变了湿地的传统形态，通过科学的设计和改造，用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对水体的净化。汤显强研究小组选择页岩作为小型人工湿地填料，采用芦苇、石菖蒲、千屈菜、美人蕉、黄花鸢尾、香蒲和水葱去除富营养化津河水体中的氮磷。综合比较7种植物氮磷去除性能表明：水葱、香蒲和芦苇可选择作为北方人工湿地氮磷去除植物.[8]包先明研究小组研究太湖常见种植沉水植物在五里湖未扰动底泥上生长情况及其对沉积物磷化学形态的影响。结果表明，由于沉水植物生长过程使水体的pH、Eh以及藻类含量的变化，使铁磷、有机磷等主要化学形态磷的释放得到明显的控制，同时沉水植物的生长使沉积物中总磷水平也有明显的降低[9]。余先旭采用了SBR除磷工艺，该工艺一般不用设二沉池和污泥回流系统，占地较少，建设运行费低，除磷效果好，去除率可达90%以上，缺点是运行管理技术含量高[1]。
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