滇池草海大泊口水域水體自凈能力分析

杜勁松+何鋒+潘珉+李楊

摘 要：通過多年的研究，分析了大泊口水域的自凈能力。大泊口水域?qū)λw總氮的削減率為40%，對(duì)總磷的削減率為39.1%，對(duì)水體葉綠素a的削減率約為18%.總磷是決定湖泊清水態(tài)轉(zhuǎn)換的限制因子，湖泊總磷自凈能力與植被蓋度之間呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系。通過回歸分析，當(dāng)前大泊口水域要想實(shí)現(xiàn)清水態(tài)轉(zhuǎn)換，自凈能力必須達(dá)到50%以上，則對(duì)應(yīng)的植被蓋度應(yīng)大于53%.

關(guān)鍵詞：沉水植物；自凈能力；湖泊；監(jiān)測(cè)指標(biāo)

中圖分類號(hào)：X524 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.078

文章編號(hào)：2095-6835（2016）20-0078-02

滇池草海大泊口水域位于滇池草海南部，是20世紀(jì)70年代圍湖造塘而形成的與草海相對(duì)分隔、封閉的水域，總面積約0.53 km2。由于水污染嚴(yán)重，從20世紀(jì)80年代末以來(lái)，水體異常富營(yíng)養(yǎng)化，水質(zhì)一直為劣Ⅴ類，在夏秋季節(jié)，以藍(lán)藻門和綠藻門的浮游藻類迅速增殖，水體呈現(xiàn)綠色，透明度低下。由于大泊口水體透明度低，且相對(duì)封閉，沉水植物的種子庫(kù)難以萌發(fā)，導(dǎo)致沉水植物群落的退化。

自然界中，湖泊和水系自身都具有一定的自凈能力。自凈能力取決于自身的水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀況和穩(wěn)定狀況。對(duì)近幾年大泊口和草海水質(zhì)狀況進(jìn)行分析，可評(píng)估大泊口水域的水體自凈能力。通過分析近幾年大泊口水生植被狀況與自凈能力的關(guān)系，提出了富營(yíng)養(yǎng)化淺水湖泊自凈能力增強(qiáng)的措施。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域位于草海南部水域，地理坐標(biāo)為N 24.96°～24.97°，E 102.64°～102.65°，總面積約0.53 km2。該水域與草海通過土石堤埂分隔，水體相互滲透。在堤埂的最西端，有2個(gè)較大的開口，可以迅速和草海水體進(jìn)行交換。

1.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法

2011年至今，持續(xù)對(duì)大泊口水域和草海水域水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)指標(biāo)有TN、TP和Chl.a等，監(jiān)測(cè)方法參照水質(zhì)監(jiān)測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和方法。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel、SPSS等軟件進(jìn)行相關(guān)性分析和回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大泊口水域水體自凈能力分析

湖泊生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體有自凈能力，而自凈能力取決于健康水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。而水體中水生植物在各種養(yǎng)分元素的生物地化循環(huán)過程中扮演著重要的角色。草海水域面積約8.0 km2，水生植被蓋度不足5%；大泊口水生植被蓋度較草海水域高許多。通過多年水質(zhì)比較分析，大泊口水域水質(zhì)總體要優(yōu)于草海水質(zhì)，表明大泊口水域自身具有一定的自凈能力。將草海水質(zhì)作為本底值，比較其與大泊口水域水質(zhì)指標(biāo)的差值，可得到大泊口水域的自凈能力。經(jīng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，大泊口水域?qū)λw總氮的削減率為40%，對(duì)總磷的削減率為39.1%，對(duì)水體葉綠素a的削減率約為18%，具體如表1所示。

2.2 大泊口水域水生植被分布狀況

2.2.1 水生植被的種類

“大泊口”及其周邊現(xiàn)存水生植物的種類在近幾年內(nèi)變化不大，有20科33屬36種，具體如表2所示，包含濕生植物、挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物。沉水植物主要包含篦齒眼子菜和穗狀狐尾藻，主要分布于水底高程1885.0 m以上的水域。變化大的方面僅在于各類水生植物的分布面積和蓋度等方面。

2.2.2 水生植被覆蓋率

2011—2014年，大泊口水域水生植被分布范圍和覆蓋率均變化較大。挺水植物變化不大，變化最大的是漂浮植物和沉水植物。2011年，在該水域種植了700多畝的水葫蘆，漂浮植物的分布范圍較大，整個(gè)區(qū)域植被覆蓋率達(dá)到了約76.03%；2012年，對(duì)漂浮植物進(jìn)行了打撈，漂浮植物絕大部分被打撈，僅剩近岸部分角落內(nèi)零散有分布。由于水體透明度得到了改善，沉水植物在2012和2013年大幅增多，2014年有所回落。

2011—2014年，該水域水生植被覆蓋率分別為76.03%、3.18%、12.6%和10.05%，具體如表3所示。

2.3 水體自凈能力與水生植被相關(guān)性分析

由于近幾年滇池大泊口水域高等水生植物的種類變化不大，所以，未對(duì)自凈能力與植物種類之間進(jìn)行相關(guān)性分析。鑒于影響水體中藻類的限制因子為總磷，且各類水生植物蓋度變化比較大，因此，對(duì)植被蓋度與總磷去除率之間進(jìn)行了相關(guān)性分析。通過分析，相關(guān)系數(shù)為0.796，為明顯的正相關(guān)關(guān)系。水生植被蓋度與總磷削減率之間的回歸方程為：

y=0.397 2x+28.935，R2=0.634 1. （1）

式（1）中：y為總磷削減率，%；x為植被覆蓋率，%.

很多研究認(rèn)為，總磷質(zhì)量濃度在0.05～0.08 mg/L這個(gè)區(qū)域內(nèi)，是藻型和草型湖泊轉(zhuǎn)換的一個(gè)閾值區(qū)間。當(dāng)前，大泊口水域水體總磷質(zhì)量濃度約為0.16 mg/L，如果在這個(gè)基礎(chǔ)上，要達(dá)到上限區(qū)間，即0.08 mg/L，需要削減50%的總磷。利用回歸方程，該自凈能力對(duì)應(yīng)的植被覆蓋率為53%.因此，在后續(xù)生態(tài)恢復(fù)中，需要將大泊口水域高等水生植物的蓋度恢復(fù)到53%，則可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)治理的目標(biāo)。具體如圖2所示。

3 結(jié)論

通過對(duì)草海和大泊口水域總氮、總磷、葉綠素a的分析，發(fā)現(xiàn)大泊口水域水生植被蓋度較高，水體具有明顯的自凈能力，其對(duì)水體總氮的削減率為40%，對(duì)總磷的削減率為39.1%，對(duì)水體葉綠素a的削減率約為18%.

大泊口及其周邊現(xiàn)存水生植物的種類在近幾年內(nèi)變化不大，有20科33屬36種，包含濕生植物、挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物。但大泊口水域水生植被分布范圍和覆蓋率均變化較大，挺水植物變化不大，變化最大的是漂浮植物和沉水植物。2011—2014年，該水域水生植被覆蓋率分別為76.03%、3.18%、12.6%和10.05%.

植被蓋度與總磷去除率之間為明顯正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.796.很多研究認(rèn)為，總磷質(zhì)量濃度在0.05～0.08 mg/L這個(gè)區(qū)域內(nèi)，是藻型向清水態(tài)轉(zhuǎn)換的一個(gè)閾值區(qū)間。如果要將水體總磷質(zhì)量濃度降低到0.08 mg/L的上限以內(nèi)，湖泊自凈能力的要求必須達(dá)到50%以上。利用回歸方程，該自凈能力對(duì)應(yīng)的植被覆蓋率為53%.因此，在后續(xù)生態(tài)恢復(fù)中，需要把大泊口水域高等水生植物的蓋度恢復(fù)到53%.

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