那中元：紫根水葫芦将有望破解滇池生态危机

    在滇池的湖面上，经常可见那片片荡漾的绿油漆般的蓝藻，每到蓝藻暴发的季节，鱼虾常常大片死亡，留在湖面上白花花一片。蓝藻具有极强繁殖能力、对水环境会造成重大破坏已是有目共诸，我国各地为了治理蓝藻污染，不计代价采用多种方法防止藻患，但除藻效果都不是很理想，其中一些地区引进水葫芦治理还造成水体的二次污染。

    滇池面临重大生态危机

    2011年5月，在蓝藻危机下，昆明市政府决定在滇池广种水葫芦以吸附水中的氮磷及蓝藻，然后采收上岸，达到治污效果，虽然蓝藻危机初步得到解决，截至2011年10月30日，监测数据显示，滇池水质总磷、总氮与同年同期相比下降55%以上。但是，水葫芦的引进却引起另一场灾难，目前，滇池有几十公里的尚未打捞起来的水葫芦，它们正在大面积失控，远远看去，这些水葫芦更像是一片大草原。

    2011年底，十余名云南省政协委员联名上书云南省委、省政府：水葫芦治滇危急！水葫芦成熟后，如果不及时打捞，就会因死亡而烂在水里，造成对水的二次污染。虽然，目前的打捞工作仍在紧张进行，但数千亩还没来得及采收的水葫芦正在枯萎、沉降，慢慢腐烂。这些经历对于云南人来说有些似曾相识，上世纪90年代，云南就曾暴发过水葫芦灾害，如今，像是十年轮回般，人们担心多年前水葫芦失控的噩梦卷土重来。

    水葫芦治理水污染，是以毒攻毒还是以毒易毒？这引起社会的广泛关注。

    实际上，普通水葫芦是“净污之王”还是“污染祸首”的争议，都不是空穴来风，均来自其实践中的有限作用和无法回避的二次污染问题。有一点无可回避的是，水葫芦作为一种外来物种的入侵，对原有的生态系统会造成重大破坏，而滇池目前就面临水葫芦带来的重大生态危机。

    云南生态农业研究所所长那中元介绍，水葫芦其小根、长柄、大叶的形态，和其适合条件极快速生长所需相应吸收转化富营养物的选择性净化机制导致的有限作用，因此无论是在开放水域还是封闭水域，即便是在普通水葫芦适宜发挥作用条件下，虽比所有水生植物都可明显改善水质，但从未有过将污染水净化至Ⅱ类Ⅲ类水的成功案例；

    那中元说，有限比速率必致的长期覆盖、耗氧又导致二次污染的负效互作就必然破坏生态平衡，可见的是大量死鱼无虾，不可见的是沉水植物及相关生态系统的破坏；过快生长的大生物量又成为打捞处置单一资源化的负担。 “在藻型化污染水域，普通水葫芦阻风浪、增CO2造成适宜条件，会极大地促进蓝藻快速生长而更严重污染，甚至出现严重水华吃死普通水葫芦事例。”

    滇池主要是藻型化水污染，这是一种富营养污染为基础的生态演替型污染，这种污染基本破坏了水体原有多种生态系统，可不断形成内源恶性循环，过去十几年昆明市政府投入几十亿的资金通过化学、物理、工程等治理方法均以失败告终，水葫芦的再度引进也被看作是一种无奈之举，但没想到，旧污未除，新污杀到。

    那中元认为：这类的污染治理陷入了四大概念理论误区和三大技术瓶颈难题。“1.把有生命可内源恶性循环污染的蓝藻，等同于无生命的富营养污染简单累加可逆。2.把复杂的生态系统演替性的藻型化，简单归结为单一的水体富营养结果。3.无视底泥蓄污生态良循环利用“库” 效应，随生态系统演替为“源”效应的复杂变化效应关系。4.把水体均质特性和水动力加剧的共同污染扩散相对有限比速率作用的有限比面积无限扩大化。”针对这四大误区，在治理模式上也存在着三大技术瓶颈难题是：1.没有快速过渡性微、小生态演替为主的内源源头高比速率制服蓝藻水华的创新技术。2.没有无二次污染的高比速率持续削减富营养等污染物为Ⅲ类Ⅱ类水质的创新技术。3.没有使水体快速变清生态系统快速进入可良循环恢复的创新平台技术。

    那中元认为，这种日益凸显严重并恶性互作的生态矛盾若不能从各自源头治好而得到有效解决，二三十年后必将渐进甚至达到生态大系统崩溃临界点。

   蓝藻遇到了新克星

    如何有效地解决蓝藻污染，滇池的实践再度证明至少引进水葫芦是一次失败之举，尽管这个“以毒易毒”的教训在全国多个地区已经上演。那中元认为，有效防止藻患，必须有强势种群，在自然条件下快速抑制蓝藻，快速去除富营养物和重金属，进行水体自净，恢复重建水体生态系统。

    在实验室和不同水域多次试验后，那中元惊喜地发现，紫根水葫芦在治理因蓝藻泛滥而引起的水体严重污染上有极大潜力。紫根水葫芦是针对普通水葫芦的不足和缺陷而研究改进成功的中国自主创新。水葫芦和紫根葫芦紫根水葫芦两者差不多，但是，他们的形态和功能却大大不同。

    第一，它的柄短叶小，总高仅为普通水葫芦的1/4～1/7，但根系十分发达，根多且长，根毛多，根系最长可达1米以上，比普通水葫芦的根多出三四倍，根与柄叶比生物量比普通水葫芦高出20余倍。第二，紫根水葫芦种植25天后，原根微生物量增加为新根的250～1500倍。第三，紫根水葫芦对污染物的净化以根面效应削减回归为主，生长转化为辅，同等水域打捞生物量大幅减少。第四，在总氮超过100mg/L的条件下，紫根水葫芦生长未见明显受抑，Ⅱ类水中也能较正常生长。第五，紫根水葫芦具有快速持续削减总氮、总磷、COD等能力。

    与普通水葫芦相比，紫根水葫芦有两方面的优势。一方面，紫根水葫芦叶片小，使水体透光性加强，利于水体溶解氧的生成与保持。同时，根系发达可迅速把蓝藻吸附到根系周围。另一方面，在生物诱导调控的作用下，紫根水葫芦抗逆性大大增强，根系所分泌的化感物质在最高浓度梯度范围内将吸附在根部的蓝藻迅速抑制，并被微生物等快速降解成紫根水葫芦生长的营养物质。此外，紫根水葫芦根系一年内基本不腐烂，叶片枯死根系仍可保持3～4个月以上的抑藻作用。

    云南生态农业研究所提供的研究结果表明：紫根水葫芦根系与微生物有机互作的根面效应大大加强，可迅速使滇池劣Ⅴ类水达到Ⅲ类、Ⅱ类水质；紫根水葫芦可快速降解蓝藻，使底泥回归良性循环。紫根水葫芦完成治理任务后，打捞上岸，将其根部晒干，制成干根粉，再次投放水体，能快速高效吸附水体中有毒有害重金属。目前，这项研究已取得突破性进展:据测试，每公斤干根粉最多可吸附131克铅、80克镉、8.6克砷、180克锰。

   紫根治污水体清澈进入良循环

    2009年8月上旬，云南省生态农业研究所先后两次在滇池水域近岸西华湿地两个临时隔离塘投放紫根水葫芦。3～4天后，蓝藻全部被吸附到紫根水葫芦根上，水质明显变清，水体溶氧量逐步增高，水中异味消除，富营养物逐渐减少。采用紫根水葫芦治理后的池水小鱼、小虾清晰可见，可达到瓢舀小虾的高生态密度，并已保持超过两年。

    滇池大坝旁有20亩废置10年的鱼塘，蓝藻每年大量发生，同时又有大量死亡。2009年9月中旬，云南生态农业研究所向鱼塘投放紫根水葫芦后，仅14天，水体开始变清，蓝藻去除率达到95％～99％。直到现在，鱼塘除交换区水域外，99％的水面仍无蓝藻。

    此外，紫根水葫芦治理蓝藻在江苏无锡市进行了多点应用。北京温榆河昌平段一条小型支流沟渠实验段采用紫根水葫芦净化污水、西太www.gesep.com节能湖(滆湖)休闲度假区采用紫根水葫芦治理蓝藻等示范项目，都取得了明显成效.目前，发改委、科技部及中国科学院、中国环境科学院等相关研究院所专家联合赴滇池调研，院士专家们对利用紫根水葫芦净化水体污染的效果均表认可。

    因紫根水葫芦治污成效明显，被列入2011年国家863课题实施的研究治理项目，在昆明海埂公园、原昆明航空疗养院等地组织实施。在海埂公园和航空疗养院200多亩水域进行示范，无交换水体均达到Ⅲ类水质，核心治理区水质已达Ⅱ类，水体清澈见底最深处2.5-4米，成效显著，得到了相关部门及广大市民的一致认可。

    在国家重大科研863项目支持下，紫根水葫芦又有了新的进展。紫根水葫芦不仅控藻速率又有所提高，控藻活性周期时限也明显增长，原先实验10月中旬控藻能力就开始明显下降，现在11月10日的实验控藻速度还可与原先相媲美。

    2009年以来的多次实践证明，紫根水葫芦有吸附、抑制、降解蓝藻作用，快速消灭各种污染程度的蓝藻水华一般需要4～20天，降解后的蓝藻基本上不能再恢复生长，一些彻底治理水域已保持数年无蓝藻发生。

    记者曾多次采访由云南省生态农业研究所培育的植物新种，并对紫根水葫芦的投放点进行考察，发现这些试验区域，紫根水葫芦生机勃勃，水体清澈见底，偶有鱼虾游动，而过去为劣Ⅴ类的水质在经过紫根水葫芦治理的短短3个月，池里水质已达到Ⅱ类。

    好技术难以推广

    这项技术的艰辛或许只有那中元才清楚，保护滇池一汪清水是他和绝大多数有良知昆明人的夙愿。在滇池治理试过物理、化学、工程等方法后，那中元却一直在尝试着用采用生物技术治理蓝藻污染的水体。在潜心研究的4年中，那中元运用中医理论方法，以中草药为原料，经过700多次反复试验，创造出“生物诱导剂”(GPIT)，即“作物基因表型诱导调控表达技术”，用以开发生物潜能，而紫根水葫芦正是通过反复的试验，将普通水葫芦经生物诱导调控而形成。

    那中元说：“紫根水葫芦是针对普通水葫芦的不足和缺陷而研究改进成功的中国自主创新，是开创性继承中华五千年文明科学理念的可应用典范之一。”

    不仅如此，紫根水葫芦的技术原理很早就攻克了解决资源性缺水难题的基础，沈阳军区65447部队连续六年应用“生物诱导剂”(GPIT)节省土施N、P、K一半以上，节省农药80%以上，耐旱耐涝、土质肉眼可见好转，增产8%-10%以上，2011年11月7日已获得中国人民解放军总后勤部一等奖，获奖证书号为2011-1-1-1。

    那中元说：“与紫根水葫芦一样，沈阳军区所采用的技术也是安全无害地诱导调控使作物深层的共性潜性机制适时有所表达，从源头既解决面源污染使土壤自修复良循环保水保肥，又能最大限度地让水资源开源和节流,是中国科学的系列重大原创。”

    尽管这些技术已经在各个方面取得了飞速的发展，但是它却是“养在深闺无人知”，与转基因家喻户晓相比，它更是籍籍无名。

    那中元说，转基因技术是泊来的表面科学但支离破碎，它根本不可能共性解决中国农业和水资源重大系列难题，而这项技术已多次证明在农业上存在巨大的可行性，却缺乏资金、仪器和政策的支持。“我们作为民营研究机构，现在最需要的是相关部门立项给予规模应用的资金支持，同时也需要给予进一步深入研究的仪器设备支持。”

    那中元特别强调，不能高瞻远瞩看到并自主创新有效解决中国土地和水资源短缺难题所产生的恶性循环，三十年后中国将进入巨大的生态灾难爆发互作期，中华民族将难以健康生存，更无法持续发展。这绝不是杞人忧天。打开十年前2002年《田野》杂志第一期发表的文章《用新途径解决北部干旱难题可能要重新讨论南水北调目的及相关经济生态问题》，文中所担忧的困扰南水北调的重大问题都已被实践验证，但解决的途径却并未得到支持。十年来我们一直继续为攻克中华民族健康生存和可持续发展的最大难题——耕地和水资源短缺并恶性循环——进行着艰苦地探索和研究，并取得了一系列中国自主创新的重大成果，包括解决中国水质性缺水的污水治理和农业解决资源性缺水所需的粮、棉、油（大豆）等多种抗逆高产新种质，如果我们能看到耕地和水资源恶性循环正在发生并继续扩张的严重后果，任何一个有良知的中国人都应该支持为解决这些难题的努力奋斗，做为国家层面，更应该把这种中国的自主重大创新解决中华民族的健康生存和可持续发展的相关能动战略策略作为国家的重大基本国策而给予应有的支持。

    “我们需要得到国家明确下达每年治好水污染比例目标的政策支持。我希望能够在滇池争取更大的水域进行示范工程，把水质提升到Ⅲ类，可供人们游泳，是他长久的期盼。”“国家863项目和省科技厅、省发改委所支持的应用研究使水质净化提升到Ⅱ类的重大革命进展，将为滇池十五亿方水解决昆明生活饮用水的良循环开创了新途径，也为全中国的水资源良循环奠定了技术基础。”土生土长的云南人那中元说起当前滇池的治理困境，总会有种深深的痛楚。

    2011年11月22日，国家863项目“紫根水葫芦净化水污染综合技术研讨会”在昆明召开。来自环境保护部、中国生物多样性保护与绿色发展基金会、云南省九大湖泊水污染防治办公室、云南省环保厅、昆明市政府、中国科学院昆明植物研究所、滇池生态研究所、云南生态农业研究所等单位的领导和专家，结合现场考察和相关报告数据，对紫根水葫芦技术治理滇池蓝藻所取得的成效给予了充分肯定。

    中国生物多样性保护与绿色发展基金会专家委员会主任金鉴明院士对如何扩大加快利用紫根水葫芦净化水体综合技术治污提出了5方面的意见:1、深入研究紫根水葫芦去除蓝藻的机理，如紫根水葫芦根系维管束化效应与光合效应等。2、对产业化进程不同模式做深入研究。3、找出产业化的延伸链和资源化的新途径。4、建议2012年召开国家级的紫根水葫芦净化污染综合技术鉴定会。同时加快此项技术的推广速度。5、做好原始创新技术的进一步提升，首先在本省、全国做好此项技术的引领和推广。建议加快滇池水污染防治动态检测体系、排放预警体系、突发事件应急体系、综合管理体系、综合配套治理技术体系等五大体系建设，在构建五大体系建设过程中应用此项技术。

　　胡昭广认为，在做好滇池污染治理示范工程外，还要做好北京、江苏、湖北、贵州等地的示范工作，及时总结不同区域的应用实践经验，做好数据分析整理和技术推广的准备工作。（责任编辑：王丽）2012年03月01日

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