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摘要[目的] 研究3种不同基质对苦草净化水质效果的影响程度。[方法] 通过静态模拟试验，对苦草在不同基质材料（磨石、碎石和鹅卵石）下净化水体中的NH3N、TP、CODMn和改善水体DO的效果及其生物量变化进行研究。[结果] 采用磨石时，苦草对水体中NH3N、TP、CODMn的去除效果较好，去除率分别达到了94.45%、94.31%和68.97%。在试验第18 天和第35 天时，基质组的水体中DO浓度均高于对照组。其中，第18 天时苦草+磨石的水体中DO浓度较高，最高达到了14.04 mg/L；第35 d天时苦草+鹅卵石的水体中DO浓度较高，可达到13.52 mg/L，明显高于苦草对照组的12.72 mg/L。各基质组的生物量也均高于对照组，其中鹅卵石组生物量增量最大，达到了4.841 g，其次是磨石，最后是碎石。[结论] 该研究表明基质是影响沉水植物的环境因素之一，能一定程度地提高沉水植物的净水效果。
关键词基质；苦草；水质净化效果；生物量
中图分类号S181.3文献标识码
A文章编号0517-6611（2014）36-13001-04
Abstract [Objective] The research aimed to determine the effect of different substrates on the water purification abilities of Vallisneria natans.[Method] V. natans was planted in three substrates such as millstone， macadam and cobblestone for 45 days. During the growth， NH3N， TP， CODMn ， dissolved oxygen （DO） and the change of biomass was determined.[Result] The results showed that the water purification effect for NH3N， TP， CODMn of V. natans in the millstone is higher than in the other two substrates and the removal efficiency reach 94.45%， 94.31% and 68.97%， respectively. Whether on the 18th day or on the 35th day， the concentration of DO in the water under three different substrates is higher than the control group. On the 18th day， for the DO improvement effects of V. natans under three different substrates， millstone rank first， in which the maximum DO concentration reach 14.04 mg/L. On the 35th day， the concentration of DO in the cobblestone rank first and the maximum DO concentration reach 13.52 mg/L. The biomass of different substrates is all higher than the control group and the biomass increment of cobblestone rank first， in which the maximum biomass increment reach 4.841 g， followed by millstone and macadam.[Conclusion] This study proved that substrate which is one of environmental factors can improve the water purification effect of submerged plants.
Key words Substrates； Vallisneria natans； Water purification effects； Biomass
目前，部分地区的城市河流出现了富营养化、水质严重恶化等环境问题。水生植物修复技术操作简单、经济，在水体原位修复中扮演重要角色[1-2]。而沉水植物具有改善水体溶解氧、水下光照强度等优势，是水生生态系统中的重要组成部分[3-4]。研究表明，沉水植物对营养盐（氮、磷）、有机物、重金属等污染物都有一定净化能力[5-8]，对部分浮游生物也有较好的抑制效果[9]。然而，沉水植物的生长和水质净化效果受到多种环境因子影响，如水温、光照、营养盐、CO2等[10-18]。其中，基质是沉水植物根系的固着基础，是沉水植物生长、繁殖等的基本条件，是重要的环境影响因素之一。李垒等[19]、陈开宁等[20]、董百丽等[21]研究了不同底质或改良后的底质对不同沉水植物生长的影响。谢贻发等[22]还研究了不同基质对苦草的生长和形态特征的影响。然而，基质不仅能固定沉水植物，而且是沉水植物的营养来源，还能为微生物提供庇护场所。有关基质条件对沉水植物生长、繁殖的研究较多，而基质对沉水植物的水质净化能力的影响研究较少。为此，笔者通过研究不同基质对苦草净水能力的影响，为基质的筛选提供参考。
1材料与方法
1.1试验材料 苦草和基质均在重庆江北区望海花市购置，购回后，将其分株、洗净，随后将其整体置于盛有清水的塑料桶中预培养、备用。基质材料包括磨石、鹅卵石、人工碎石，各基质材料的物理性质见表1。购回后洗净，烘干备用。试验培养容器为上口径34 cm，下口径27 cm，高35 cm的塑料桶，容积为20 L；上口径20 cm，下口径14 cm，高7 cm的塑料篮。
1.4测定项目及方法
试验开始后，每隔5 d从各试验桶中取出水样进行测定。测定水体中的NH3N、TP、CODMn指标。NH3N采用纳氏试剂分光光度法，TP采用钼酸铵分光光度法，COD采用高锰酸盐指数法。2013年11月7日（阴天）和2013年11月24日（晴天）的11：00～18：00，每隔1 h分别对4组的DO浓度进行测定。DO浓度用HQ30d便携式溶氧仪直接测定。试验结束后，用滤纸吸干苦草表面的水，测定各试验组中沉水植物的鲜重。
42卷36期钱珍余等不同基质对苦草净化水质效果的影响
2结果与分析
2.1不同基质对苦草净化水体NH3N的影响
氨氮（无机氮）是水生植物生长、繁殖不可或缺的营养之一，沉水植物可直接通过吸收作用去除氨氮。同时，微生物的硝化、反硝化作用也是沉水植物净化氨氮的主要机制之一[23]。
图1显示了不同基质下（磨石、鹅卵石、碎石、无基质），苦草对水体中的氨氮净化效果的动态变化。由图1可以看出，前期磨石和鹅卵石都对苦草的水质净化能力有提高作用，碎石对苦草的水质净化效果改善不佳。各组均在试验的第30天时，去除效果达到最好。随后，由于气温逐步降低，部分植物出现了枯黄腐烂现象，各组试验水体中NH3N浓度呈上升趋势。随着苦草逐渐适应环境，各组试验水体中NH3N浓度又都呈平稳的趋势下降。其中，磨石对苦草的水质净化能力改善效果相对较好，试验第30天时，其水体中NH3N浓度为0.087 mg/L，去除率达到了95.07%。而对照桶的NH3N浓度为0.191 mg/L，NH3N的去除率为8919%。后期，鹅卵石组水体中氨氮的浓度起伏较大，原因可能是鹅卵石中释放出部分氨氮[24]。试验结束时，磨石组、鹅卵石组和碎石组对NH3N的去除率分别达到了9445%、9389%和93.66%，均高于对照组的92.30%。
2.2不同基质对苦草净化水体TP的影响
水生植物对磷的去除主要通过植物吸收以及植物与聚磷菌等微生物协同完成[25]，而基质不仅能起到固定沉水植物的作用和截留污染物的作用，更为重要的是它能为微生物提供较为稳定的附着空间，因此基质对水体中磷的去除具有重要意义。
图2是苦草在不同基质条件下对总磷的净化效果动态变化。由图2可以看出试验初期TP浓度下降较快，中期由于气温等原因，部分试验组中的总磷浓度出现了小幅上升，后期可能由于水样中总磷浓度较低，各试验组的总磷浓度呈平缓趋势下降。磨石对苦草的TP净化效果提高最大，试验结束时水体中的总磷浓度为0.021 mg/L，去除率达到了9431%。其次是碎石，试验结束时总磷浓度为0.025 mg/L，其对总磷的去除率达到了93.22%。最后是鹅卵石，试验结束时总磷浓度为0.052 mg/L，去除率为85.91%，略高于对照桶的总磷去除率（84.82%）。以上结果表明，各种基质对苦草水质总磷净化能力的改善效果依次为：磨石>碎石>鹅卵石。
2.3不同基质对苦草净化水体CODMn的影响
水生植物主要通过本身的吸收作用、微生物的降解作用、基质的物理作用以及三者的协同作用等达到去除有机污染物的目的[26]。
由于冬季苦草的生长势减缓，导致其输氧和光合释氧能力逐渐降低[27]，微生物所需氧量供应不足，并且随着温度下降微生物活性降低，因此CODMn去除效果也随之降低。
图3为在不同基质条件下，苦草对水体中CODMn的净化效果动态变化。从图中可以看出，磨石组中苦草对CODMn的净化效果较好，试验结束时，水体中的CODMn浓度为3.313 mg/L，去除率为68.97%。其次是碎石组，试验结束时，水体中的CODMn浓度为3.636 mg/L，去除率为65.95%。鹅卵石组与对照组中，苦草对CODMn净化趋势差异不明显，试验结束时水体中的CODMn浓度分别为3.798 mg/L和4.024 mg/L，去除率分别为64.43%和62.31%。上述结果表明，磨石对苦草水质CODMn净化能力改善效果较好。
2.4不同基质对两种沉水植物提高水体DO的影响
沉水植物通过吸收空气及水体中的CO2进行光合作用生成O2，从而增加水体中的溶解氧。而沉水植物的产氧量的影响因素包括光照强度、水温、pH、CO2以及植物自身生理状况等[28]。因此，在相同试验环境条件下，水体中的DO浓度可间接地反映沉水植物的生理生长状况。
图4显示了试验第18天苦草在各基质中和无基质条件下，对水体中DO改善效果的动态变化。试验期间，天气阴，水温为16.0～17.5 ℃。从图4中可以看出各基质组的水体中DO浓度均高于对照组。其中，从14：00到18：00，磨石组中DO浓度相对其他试验组较高，最大浓度达到了14.04 mg/L。虽然是阴天，但期间风量较大，且水温较为适宜，使得各试验组中DO浓度较高且变动较大。
为10.8～11.8 ℃。由于光照强度的增大，苦草的光合作用增强，使得各试验组的水体中DO浓度呈现上升趋势。各基质组的水体中的DO浓度都不同程度地高于对照桶。其中，从12：00到18：00，鹅卵石组的DO浓度最大，最大DO浓度达到了13.52 mg/L，原因可能是鹅卵石组中的苦草生长势最好。
可能是由于水温、光强与水温的交互作用[29]、苦草的生理及生长状况等因素的影响，从而使得同一时段，阴天各试验组水体中的DO浓度高于晴天的。 2.5不同基质对苦草生物量的影响
基质对于沉水植物能起到固定的基础作用，使得沉水植物处于较为稳定的环境中生长，而受风、浪等环境因素的影响较小，从而促进沉水植物的生长、发育和繁殖。
在不同基质条件下，苦草的生物量变化情况见表3。在不同基质条件下，苦草的生物量都有所增加。其中，鹅卵石组的苦草生物量增加最大，增加幅度也是最大的，达到了9.67%。对照组的苦草由于生长状况不佳，部分叶片出现枯黄腐烂现象，生物量增加最小。由此证明，基质的存在更有利于苦草的生长。磨石的生物量增加幅度虽然小于鹅卵石，但是其对苦草净水效果提高却最大，由此说明磨石能有效促进苦草净化水体中的污染物。
3结论
（1）不同的基质（磨石、鹅卵石、碎石）均能不同程度地提高苦草对水体中NH3N、TP、CODMn的净化效果，且磨石组对NH3N、TP、CODMn的水质净化效果较好。
（2）试验第18天和试验第35天各试验组（磨石、鹅卵石、碎石）的水体中DO浓度改善效果均好于苦草对照组。
（3）苦草在各基质组中的生物量均高于对照组的，基质的存在能促进苦草的生长、发育等，并且能一定程度地提高苦草的净水能力。
4讨论
基质是沉水植物生长、繁殖、净化水质的重要影响因子之一。基质不仅能为植物的生长提供稳定的固着基础，而且可能为参与水体净化的重要成员——微生物提供必要的生存空间，以提高沉水植物净化水质的效率。不同的基质有不同的物理特性，如孔隙率、空隙率等，导致它们的污染吸附能力、为微生物提供的空间能力等不同，从而使得不同基质对沉水植物的水体净化能力的改善效果有所不同。李金中等[30]研究发现页岩、陶粒、麦饭石和砾石的物理性质各不相同，它们对水体的净化能力也各不相同。王颖等[31]也研究发现植物+基质组对受污水体的净化效果比基质组、植物组和空白组都好。程南宁等[32]研究发现建筑砂、普通壤土、棕毛基质等不同基质对沉水植物净水效果的改善能力各不相同。
在上述研究结果的基础上，研究了在不同基质条件下（磨石、鹅卵石、碎石、无基质），苦草对苦溪河河水水质NH3N、TP、CODMn和DO的改善效果。在为期45 d的试验研究结束时，磨石对改善苦草净化水质NH3N、TP和CODMn均有较好效果，去除率分别为94.45%、94.31%和68.97%。碎石组对苦草净化水质NH3N、TP和CODMn也有一定改善作用，去除率分别为93.66%、93.22%和65.95%，部分仅次于磨石。最后是鹅卵石，对NH3N、TP和CODMn的去除率为93.89%、85.91%和64.43%。试验前期，各试验组水体中的NH3N、TP和CODMn浓度下降较快，原因可能是苦草的吸收、基质吸附、微生物降解和污染物自身沉降等的作用。在试验中期，各试验组水体的水质都出现了一定程度的波动，该现象主要出现在试验第30天以后，其中最为明显的就是鹅卵石组对NH3N和CODMn的去除效果，其去除率从试验第30天的9479%和58.38%降低到了试验第35天的85.80%和5489%。其原因可能是气温的下降影响了苦草的自身生理及生长、微生物活性等或者可能是基质释放出部分NH3N和CODMn。同时，可以看出各试验组的苦草对低温环境的适应能力较强（该结果与王阳阳等[33]的研究结果一致），使得试验后期各试验组水体中的NH3N、TP和CODMn浓度呈平稳下降趋势。
研究结果显示，试验中各基质组水体中的DO浓度均高于对照组。上述结果表明，虽然苦草的光合产氧量受水温、光照强度等因素的影响，但是基质的存在能一定程度地提高苦草的产氧量，原因可能是基质的存在能促进苦草的生长、发育。各基质组的生物量也均高于对照组，该试验结果也证明了上述结论。其中，虽然苦草在磨石组的生物量不及在鹅卵石组的大，但是磨石组对NH3N、TP和CODMn的去除率却是最高的，间接地说明磨石对苦草的水质净化能力改善效果较好。以上试验结果表明：相比于鹅卵石和碎石，采用磨石时，苦草对水质改善效果相对较好。
大量研究已经发现不同的基质材料有不同的物理化学性质，如孔隙率、空隙率、透水性、强度等；其次，它们对不同的污染物质净化效果也不尽相同。该研究仅涉及了3种基质，这3种基质强度都较高，但都存在容重较大的问题，且其净化机制还不清楚。因此，还需进一步探索研究更多孔隙率大、透水性强、强度高、比重小、净水能力好、对水体无污染、成本低等的基质材料并研究其净化机制。
该试验仅进行的是相对稳定的静态试验，与实际环境存在差异，但研究结果对城市污染河流净化的沉水植物基质选择具有一定指导意义，可通过合理选择基质种类，来提高沉水植物净化水质的能力。
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关键词基质；苦草；水质净化效果；生物量
中图分类号S181.3文献标识码
A文章编号0517-6611（2014）36-13001-04
Abstract [Objective] The research aimed to determine the effect of different substrates on the water purification abilities of Vallisneria natans.[Method] V. natans was planted in three substrates such as millstone， macadam and cobblestone for 45 days. During the growth， NH3N， TP， CODMn ， dissolved oxygen （DO） and the change of biomass was determined.[Result] The results showed that the water purification effect for NH3N， TP， CODMn of V. natans in the millstone is higher than in the other two substrates and the removal efficiency reach 94.45%， 94.31% and 68.97%， respectively. Whether on the 18th day or on the 35th day， the concentration of DO in the water under three different substrates is higher than the control group. On the 18th day， for the DO improvement effects of V. natans under three different substrates， millstone rank first， in which the maximum DO concentration reach 14.04 mg/L. On the 35th day， the concentration of DO in the cobblestone rank first and the maximum DO concentration reach 13.52 mg/L. The biomass of different substrates is all higher than the control group and the biomass increment of cobblestone rank first， in which the maximum biomass increment reach 4.841 g， followed by millstone and macadam.[Conclusion] This study proved that substrate which is one of environmental factors can improve the water purification effect of submerged plants.
Key words Substrates； Vallisneria natans； Water purification effects； Biomass
目前，部分地区的城市河流出现了富营养化、水质严重恶化等环境问题。水生植物修复技术操作简单、经济，在水体原位修复中扮演重要角色[1-2]。而沉水植物具有改善水体溶解氧、水下光照强度等优势，是水生生态系统中的重要组成部分[3-4]。研究表明，沉水植物对营养盐（氮、磷）、有机物、重金属等污染物都有一定净化能力[5-8]，对部分浮游生物也有较好的抑制效果[9]。然而，沉水植物的生长和水质净化效果受到多种环境因子影响，如水温、光照、营养盐、CO2等[10-18]。其中，基质是沉水植物根系的固着基础，是沉水植物生长、繁殖等的基本条件，是重要的环境影响因素之一。李垒等[19]、陈开宁等[20]、董百丽等[21]研究了不同底质或改良后的底质对不同沉水植物生长的影响。谢贻发等[22]还研究了不同基质对苦草的生长和形态特征的影响。然而，基质不仅能固定沉水植物，而且是沉水植物的营养来源，还能为微生物提供庇护场所。有关基质条件对沉水植物生长、繁殖的研究较多，而基质对沉水植物的水质净化能力的影响研究较少。为此，笔者通过研究不同基质对苦草净水能力的影响，为基质的筛选提供参考。
1材料与方法
1.1试验材料 苦草和基质均在重庆江北区望海花市购置，购回后，将其分株、洗净，随后将其整体置于盛有清水的塑料桶中预培养、备用。基质材料包括磨石、鹅卵石、人工碎石，各基质材料的物理性质见表1。购回后洗净，烘干备用。试验培养容器为上口径34 cm，下口径27 cm，高35 cm的塑料桶，容积为20 L；上口径20 cm，下口径14 cm，高7 cm的塑料篮。
1.4测定项目及方法
试验开始后，每隔5 d从各试验桶中取出水样进行测定。测定水体中的NH3N、TP、CODMn指标。NH3N采用纳氏试剂分光光度法，TP采用钼酸铵分光光度法，COD采用高锰酸盐指数法。2013年11月7日（阴天）和2013年11月24日（晴天）的11：00～18：00，每隔1 h分别对4组的DO浓度进行测定。DO浓度用HQ30d便携式溶氧仪直接测定。试验结束后，用滤纸吸干苦草表面的水，测定各试验组中沉水植物的鲜重。
42卷36期钱珍余等不同基质对苦草净化水质效果的影响
2结果与分析
2.1不同基质对苦草净化水体NH3N的影响
氨氮（无机氮）是水生植物生长、繁殖不可或缺的营养之一，沉水植物可直接通过吸收作用去除氨氮。同时，微生物的硝化、反硝化作用也是沉水植物净化氨氮的主要机制之一[23]。
图1显示了不同基质下（磨石、鹅卵石、碎石、无基质），苦草对水体中的氨氮净化效果的动态变化。由图1可以看出，前期磨石和鹅卵石都对苦草的水质净化能力有提高作用，碎石对苦草的水质净化效果改善不佳。各组均在试验的第30天时，去除效果达到最好。随后，由于气温逐步降低，部分植物出现了枯黄腐烂现象，各组试验水体中NH3N浓度呈上升趋势。随着苦草逐渐适应环境，各组试验水体中NH3N浓度又都呈平稳的趋势下降。其中，磨石对苦草的水质净化能力改善效果相对较好，试验第30天时，其水体中NH3N浓度为0.087 mg/L，去除率达到了95.07%。而对照桶的NH3N浓度为0.191 mg/L，NH3N的去除率为8919%。后期，鹅卵石组水体中氨氮的浓度起伏较大，原因可能是鹅卵石中释放出部分氨氮[24]。试验结束时，磨石组、鹅卵石组和碎石组对NH3N的去除率分别达到了9445%、9389%和93.66%，均高于对照组的92.30%。
2.2不同基质对苦草净化水体TP的影响
水生植物对磷的去除主要通过植物吸收以及植物与聚磷菌等微生物协同完成[25]，而基质不仅能起到固定沉水植物的作用和截留污染物的作用，更为重要的是它能为微生物提供较为稳定的附着空间，因此基质对水体中磷的去除具有重要意义。
图2是苦草在不同基质条件下对总磷的净化效果动态变化。由图2可以看出试验初期TP浓度下降较快，中期由于气温等原因，部分试验组中的总磷浓度出现了小幅上升，后期可能由于水样中总磷浓度较低，各试验组的总磷浓度呈平缓趋势下降。磨石对苦草的TP净化效果提高最大，试验结束时水体中的总磷浓度为0.021 mg/L，去除率达到了9431%。其次是碎石，试验结束时总磷浓度为0.025 mg/L，其对总磷的去除率达到了93.22%。最后是鹅卵石，试验结束时总磷浓度为0.052 mg/L，去除率为85.91%，略高于对照桶的总磷去除率（84.82%）。以上结果表明，各种基质对苦草水质总磷净化能力的改善效果依次为：磨石>碎石>鹅卵石。
2.3不同基质对苦草净化水体CODMn的影响
水生植物主要通过本身的吸收作用、微生物的降解作用、基质的物理作用以及三者的协同作用等达到去除有机污染物的目的[26]。
由于冬季苦草的生长势减缓，导致其输氧和光合释氧能力逐渐降低[27]，微生物所需氧量供应不足，并且随着温度下降微生物活性降低，因此CODMn去除效果也随之降低。
图3为在不同基质条件下，苦草对水体中CODMn的净化效果动态变化。从图中可以看出，磨石组中苦草对CODMn的净化效果较好，试验结束时，水体中的CODMn浓度为3.313 mg/L，去除率为68.97%。其次是碎石组，试验结束时，水体中的CODMn浓度为3.636 mg/L，去除率为65.95%。鹅卵石组与对照组中，苦草对CODMn净化趋势差异不明显，试验结束时水体中的CODMn浓度分别为3.798 mg/L和4.024 mg/L，去除率分别为64.43%和62.31%。上述结果表明，磨石对苦草水质CODMn净化能力改善效果较好。
2.4不同基质对两种沉水植物提高水体DO的影响
沉水植物通过吸收空气及水体中的CO2进行光合作用生成O2，从而增加水体中的溶解氧。而沉水植物的产氧量的影响因素包括光照强度、水温、pH、CO2以及植物自身生理状况等[28]。因此，在相同试验环境条件下，水体中的DO浓度可间接地反映沉水植物的生理生长状况。
图4显示了试验第18天苦草在各基质中和无基质条件下，对水体中DO改善效果的动态变化。试验期间，天气阴，水温为16.0～17.5 ℃。从图4中可以看出各基质组的水体中DO浓度均高于对照组。其中，从14：00到18：00，磨石组中DO浓度相对其他试验组较高，最大浓度达到了14.04 mg/L。虽然是阴天，但期间风量较大，且水温较为适宜，使得各试验组中DO浓度较高且变动较大。
为10.8～11.8 ℃。由于光照强度的增大，苦草的光合作用增强，使得各试验组的水体中DO浓度呈现上升趋势。各基质组的水体中的DO浓度都不同程度地高于对照桶。其中，从12：00到18：00，鹅卵石组的DO浓度最大，最大DO浓度达到了13.52 mg/L，原因可能是鹅卵石组中的苦草生长势最好。
可能是由于水温、光强与水温的交互作用[29]、苦草的生理及生长状况等因素的影响，从而使得同一时段，阴天各试验组水体中的DO浓度高于晴天的。 2.5不同基质对苦草生物量的影响
基质对于沉水植物能起到固定的基础作用，使得沉水植物处于较为稳定的环境中生长，而受风、浪等环境因素的影响较小，从而促进沉水植物的生长、发育和繁殖。
在不同基质条件下，苦草的生物量变化情况见表3。在不同基质条件下，苦草的生物量都有所增加。其中，鹅卵石组的苦草生物量增加最大，增加幅度也是最大的，达到了9.67%。对照组的苦草由于生长状况不佳，部分叶片出现枯黄腐烂现象，生物量增加最小。由此证明，基质的存在更有利于苦草的生长。磨石的生物量增加幅度虽然小于鹅卵石，但是其对苦草净水效果提高却最大，由此说明磨石能有效促进苦草净化水体中的污染物。
3结论
（1）不同的基质（磨石、鹅卵石、碎石）均能不同程度地提高苦草对水体中NH3N、TP、CODMn的净化效果，且磨石组对NH3N、TP、CODMn的水质净化效果较好。
（2）试验第18天和试验第35天各试验组（磨石、鹅卵石、碎石）的水体中DO浓度改善效果均好于苦草对照组。
（3）苦草在各基质组中的生物量均高于对照组的，基质的存在能促进苦草的生长、发育等，并且能一定程度地提高苦草的净水能力。
4讨论
基质是沉水植物生长、繁殖、净化水质的重要影响因子之一。基质不仅能为植物的生长提供稳定的固着基础，而且可能为参与水体净化的重要成员——微生物提供必要的生存空间，以提高沉水植物净化水质的效率。不同的基质有不同的物理特性，如孔隙率、空隙率等，导致它们的污染吸附能力、为微生物提供的空间能力等不同，从而使得不同基质对沉水植物的水体净化能力的改善效果有所不同。李金中等[30]研究发现页岩、陶粒、麦饭石和砾石的物理性质各不相同，它们对水体的净化能力也各不相同。王颖等[31]也研究发现植物+基质组对受污水体的净化效果比基质组、植物组和空白组都好。程南宁等[32]研究发现建筑砂、普通壤土、棕毛基质等不同基质对沉水植物净水效果的改善能力各不相同。
在上述研究结果的基础上，研究了在不同基质条件下（磨石、鹅卵石、碎石、无基质），苦草对苦溪河河水水质NH3N、TP、CODMn和DO的改善效果。在为期45 d的试验研究结束时，磨石对改善苦草净化水质NH3N、TP和CODMn均有较好效果，去除率分别为94.45%、94.31%和68.97%。碎石组对苦草净化水质NH3N、TP和CODMn也有一定改善作用，去除率分别为93.66%、93.22%和65.95%，部分仅次于磨石。最后是鹅卵石，对NH3N、TP和CODMn的去除率为93.89%、85.91%和64.43%。试验前期，各试验组水体中的NH3N、TP和CODMn浓度下降较快，原因可能是苦草的吸收、基质吸附、微生物降解和污染物自身沉降等的作用。在试验中期，各试验组水体的水质都出现了一定程度的波动，该现象主要出现在试验第30天以后，其中最为明显的就是鹅卵石组对NH3N和CODMn的去除效果，其去除率从试验第30天的9479%和58.38%降低到了试验第35天的85.80%和5489%。其原因可能是气温的下降影响了苦草的自身生理及生长、微生物活性等或者可能是基质释放出部分NH3N和CODMn。同时，可以看出各试验组的苦草对低温环境的适应能力较强（该结果与王阳阳等[33]的研究结果一致），使得试验后期各试验组水体中的NH3N、TP和CODMn浓度呈平稳下降趋势。
研究结果显示，试验中各基质组水体中的DO浓度均高于对照组。上述结果表明，虽然苦草的光合产氧量受水温、光照强度等因素的影响，但是基质的存在能一定程度地提高苦草的产氧量，原因可能是基质的存在能促进苦草的生长、发育。各基质组的生物量也均高于对照组，该试验结果也证明了上述结论。其中，虽然苦草在磨石组的生物量不及在鹅卵石组的大，但是磨石组对NH3N、TP和CODMn的去除率却是最高的，间接地说明磨石对苦草的水质净化能力改善效果较好。以上试验结果表明：相比于鹅卵石和碎石，采用磨石时，苦草对水质改善效果相对较好。
大量研究已经发现不同的基质材料有不同的物理化学性质，如孔隙率、空隙率、透水性、强度等；其次，它们对不同的污染物质净化效果也不尽相同。该研究仅涉及了3种基质，这3种基质强度都较高，但都存在容重较大的问题，且其净化机制还不清楚。因此，还需进一步探索研究更多孔隙率大、透水性强、强度高、比重小、净水能力好、对水体无污染、成本低等的基质材料并研究其净化机制。
该试验仅进行的是相对稳定的静态试验，与实际环境存在差异，但研究结果对城市污染河流净化的沉水植物基质选择具有一定指导意义，可通过合理选择基质种类，来提高沉水植物净化水质的能力。
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