沉水植物、挺水植物、濾食性動物對富營養(yǎng)化淡水生態(tài)系統(tǒng)的修復效果研究.pdf

1、對富營養(yǎng)化水生生態(tài)系統(tǒng)進行生態(tài)修復和重建是當今水環(huán)境研究領域的熱點。富營養(yǎng)化原因是水體中氮磷等營養(yǎng)鹽濃度的升高,直接導致的后果是藻類的爆發(fā)性增長。從淡水生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構可以看出,水生高等植物為藻類的競爭者,底棲動物、濾食性魚類為其捕食者,許多研究證明,通過選擇性控制以上作為競爭者和捕食者的生物的生物量,對富營養(yǎng)化水體的治理,能起到良好的治理效果。本論文選用沉水植物金魚藻、挺水植物花葉蘆竹、香蒲進行富營養(yǎng)水體的短期實驗,選用沉水植物金魚

2、藻、苦草、挺水植物花葉蘆竹、香蒲、環(huán)棱螺構建模擬生態(tài)系統(tǒng)的長期實驗,追蹤調查麗娃河生態(tài)恢復的效果,結果表明:
　　1.在短期實驗中,相同的濃度梯度設計,金魚藻、花葉蘆竹、香蒲最終氮磷濃度、最終生物量均有所不同。a.金魚藻與苦草相比,最終生物量增幅顯著大于苦草,尤其在高濃度的氮磷條件下;實驗結束時,金魚藻和苦草的最終氮磷濃度,在低濃度組,即貧營養(yǎng)化至中營養(yǎng)組(p(N)=0.5-2mg/L,ρ(P)=0.05-0.2mg/L)沒有顯著

3、差別,而在高濃度組,即富營養(yǎng)化至極富營養(yǎng)化組(ρ(N)=-8-6mg/L,ρ(P)=0.8-1.6mg/L),金魚藻的最終氮磷濃度均顯著低于苦草。說明在高濃度氮磷的極富營養(yǎng)水體中,金魚藻對氮磷的吸收能力高于苦草,金魚藻的耐受能力高于苦草。b.花葉蘆竹與香蒲相比,其各組生物量顯著大于香蒲;實驗結束時,花葉蘆竹和香蒲的最終氮磷濃度,在低濃度,即貧營養(yǎng)化組(ρ(N)=0.5mg/L,ρ(P)=0.05mg/L)組沒有顯著差別,而在高濃度組,即

4、中營養(yǎng)化至極富營養(yǎng)化組(ρ(N)=2-16mg/L,ρ(P)=0.2-1.6mg/L)花葉蘆竹的最終氮磷濃度均顯著低于香蒲。培養(yǎng)香蒲的水體中葉綠素a含量顯著高于培養(yǎng)花葉蘆竹的水體。以上說明在高濃度氮磷的極富營養(yǎng)水體中,花葉蘆竹對氮磷的吸收能力高于香蒲,花葉蘆竹的耐受能力高于香蒲,花葉蘆竹對水體中浮游藻類的抑制強于香蒲。c.挺水植物與沉水植物相比,挺水植物花葉蘆竹和香蒲的生物量增加幅度顯著大于沉水植物金魚藻和香蒲,高濃度的氮磷對金魚藻、苦

5、草、香蒲的生物量的增加有抑制作用,而花葉蘆竹的生物量始終隨氮磷濃度的升高而增加,在最高的氮磷濃度下,呈現(xiàn)了最大的生物量。對富營養(yǎng)水體的耐受限度:花葉蘆竹＞香蒲＞金魚藻＞苦草。在氮磷較低濃度情況下,挺水植物蘆竹、香蒲與沉水植物金魚藻、苦草吸收氮的能力相近,前者對磷的吸收能力遜于后者;在氮磷較低濃度情況下,前者吸收氮磷的能力均高于后者。
　　2.長期實驗采用麗娃河水和泥土構建模擬生態(tài)系統(tǒng),并在不同階段,在不同的模擬生態(tài)系統(tǒng)放入沉水植物

6、金魚藻、苦草,挺水植物花葉蘆竹、香蒲,環(huán)棱螺,研究它們對水生生態(tài)系統(tǒng)水質和浮游植物的影響。a.本研究中各模擬生態(tài)系統(tǒng),全年總體而言,存在沉水植物、挺水植物、螺類的系統(tǒng),其TN、TP、葉綠素a、COD濃度均顯著低于空白對照的系統(tǒng),說明沉水植物金魚藻、苦草,挺水植物花葉蘆竹、香蒲,環(huán)棱螺對富營養(yǎng)化水體的水質有明顯改善作用。其中螺類對葉綠素a和COD濃度的降低效果比對TN、TP的降低效果更加顯著。挺水植物對COD的去除效果好于沉水植物,對綠葉

7、素的去除效果遜于沉水植物,對TN、TP的去除效果,花葉蘆竹最佳,苦草次之,其次為香蒲。b.植物單純的吸收作用對水體中氮濃度下降貢獻率并不大(＜20％),但是當其生物量較大的時候,植物的吸收作用對磷的濃度下降貢獻率還是相當可觀的(＞50%)。植物對系統(tǒng)中氮磷的減少的促進不僅僅是通過將營養(yǎng)元素吸收并固定在體內,增加水體融氧、為微生物提供附著空間、為濾食性的底棲動物提供棲息、繁殖生境也是植物對系統(tǒng)中氮磷的減少的重要貢獻。c.本研究中各模擬生態(tài)

8、系統(tǒng),全年總體而言,存在沉水植物、挺水植物、螺類的系統(tǒng),其浮游植物的密度均顯著低于空白對照的系統(tǒng),其浮游植物的多樣性指數(shù)均顯著高于空白對照系統(tǒng),說明沉水植物、挺水植物、螺類對降低藻類密度、提高其多樣性均有一定作用。其中沉水植物降低藻類密度、提高其多樣性的能力高于挺水植物。
　　3.麗娃河生態(tài)恢復工程完成后,總氮、總磷、COD從工程實施之前的1.85mg/L、0.23mg/L和33.25mg/L降低到工程完成一年之后的0.41mg/

9、L、0.03mg/L和21.5mg/L,溶氧達到9.09-11.18mg/L,透明達到80cm-l00cm,葉綠素a濃度下降到了7.86μg/L,水質達到Ⅱ類標準(GB3838-2002);同時浮游植物密度下降到了7.9×10~4-5.6×10~4個/mL;生態(tài)系統(tǒng)中出現(xiàn)等蘿卜螺、扁蜷螺、鰷魚、小龍蝦自生種,生物多樣性得到了提高;結果表明,生態(tài)恢復工程對麗娃河的富營養(yǎng)狀態(tài)的治理和修復是行之有效的。其中菹草與荷花的打撈與收割對氮、磷的去除