富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)中水生植物的應(yīng)用研究

徐君+何峰

摘要：近年來，我國水系遭受到嚴(yán)重污染，以營養(yǎng)物質(zhì)污染最為突出，故改善水質(zhì)、優(yōu)化環(huán)境是現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)。文章從富營養(yǎng)化水體機(jī)理角度出發(fā)，總結(jié)了不同水生植物在生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用情況，并指出了相對明確的水生植物的選擇依據(jù)，進(jìn)而為未來的良好應(yīng)用提供幫助。

關(guān)鍵詞：富營養(yǎng)化；水體生態(tài)修復(fù)；水生植物；營養(yǎng)物質(zhì)污染；水體機(jī)理 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X171 文章編號：1009-2374（2017）07-0117-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.055

現(xiàn)階段，水體的富營養(yǎng)化機(jī)理、生態(tài)修復(fù)一直是社會的關(guān)注重點(diǎn)。富營養(yǎng)化的修復(fù)技術(shù)相對繁多，以水生植物修復(fù)為主，具有保護(hù)生態(tài)環(huán)境、恢復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)的作用。然因不同植物、不同生活型植物在生態(tài)環(huán)境中占據(jù)的位置不同，在生態(tài)修復(fù)中所產(chǎn)生的作用也不同。

1 水生植物修復(fù)富營養(yǎng)化水體原理

富營養(yǎng)化最為主要的問題是水體營養(yǎng)的嚴(yán)重過剩，在競爭、生存過程中能減少水體群落的多樣性，造成水體轉(zhuǎn)型。從眾多的水體生態(tài)環(huán)境中來看，浮游藻、高等的水生植物均屬于初級的生產(chǎn)者，兩者競爭富含營養(yǎng)、光照充足的環(huán)境，高等的植物能釋放大量的化學(xué)物質(zhì)，并吸收水體中的各種營養(yǎng)物質(zhì)，以滿足水體凈化的需求。從高等植物的富營養(yǎng)化修復(fù)機(jī)理上看，通過所產(chǎn)生的競爭關(guān)系，使浮游藻類的植物轉(zhuǎn)化為水體植物，進(jìn)而豐富水生物種類，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)。

1.1 化感作用

水生植物通過對化感物質(zhì)的釋放，能有效抑制浮游藻類植物的生產(chǎn)。調(diào)查結(jié)果顯示，這是其在生物營養(yǎng)、光照競爭中取得顯著效果的措施，并且水生植物對浮游藻類植物所產(chǎn)生的抑制作用也受各種因素的影響。

高等植物對程度不同的浮游藻類植物產(chǎn)生的抑制作用差異巨大，比如輪藻類植物對小球藻、月牙藻植物具有抑制效果，但對斜生柵藻類植物沒有抑制效果。同時，植物部位的不同，對化感作用產(chǎn)生的貢獻(xiàn)也不同，鳳眼蓮植物的化感作用是通過根系向水體釋放的。

1.2 吸收營養(yǎng)物質(zhì)

水生植物能直接吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)，例如磷、氮等，并將其同化為自身結(jié)構(gòu)物質(zhì)，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易獲取的特征。調(diào)查結(jié)果顯示，通過對鳳眼蓮進(jìn)行二級處理得知，1周后能增加3.0%的氮含量，增加6.8%的磷含量。植物體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)總量的增加，能從某種程度上減少水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，影響植物的正常生長。

1.3 其他生態(tài)功能

水生植物的存在為水生植物種類、優(yōu)勢的變化提供著便利性的條件。通常來講，水生植物能為微生物提供棲息場所，減輕水中的風(fēng)浪擾動，為固體的沉淀去除創(chuàng)造條件。同時，水生植物還能加快懸浮物的分解速度，通過所產(chǎn)生的氣體釋放、傳輸作用，增加水體中的氧氣含量。

2 不同水生植物在水體生態(tài)中的作用

從水生植物的生態(tài)類型上來看，可將其分為挺水植物、漂浮植物、沉水植物等類型，通過相對特殊的技術(shù)，能將陸生植物、浮游藻類食物用于富營養(yǎng)化的水體修復(fù)中。因水生植物生活習(xí)慣、環(huán)境要求不同，產(chǎn)生的營養(yǎng)物質(zhì)吸收、化感作用也大不相同。

2.1 漂浮植物

目前，和漂浮植物化感作用相關(guān)的報道相對較多，且諸多研究證實(shí)，水浮蓮、浮萍、水花生等植物對雷氏衣藻均有著顯著性的抑制作用，其中鳳眼蓮植物抑制效果最強(qiáng)。

雖漂浮類植物易打撈，但繁殖效果相對顯著。鳳眼蓮植物能在最短時間占據(jù)相對較多的水域，將其他類型的植物擠掉，從某種程度上降低水生植物種類，并阻隔水體和外界空氣、陽光的交換，減少氧氣的溶解含量，不利于水體生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展。若借助漂浮類植物修復(fù)水體生態(tài)，需加大繁殖的控制力度。

2.2 沉水植物

沉水類植物在生態(tài)環(huán)境中的修復(fù)中有著強(qiáng)烈的抑制效果，對浮游藻類植物化感作用的報道也比較多。同時這種植物還能減少營養(yǎng)物總量，為保證沉水植物更好地適應(yīng)水中環(huán)境，需保證植物葉、表皮和根系具備共同的吸收作用，以增強(qiáng)凈化功能。調(diào)查結(jié)果表明，苦草、金魚藻、狐尾藻等植物能去除磷、氮等；沉水植物能減緩營養(yǎng)物質(zhì)的儲備速度，保證營養(yǎng)物質(zhì)的輸入、輸出處于均衡狀態(tài)，是現(xiàn)階段控制水體富營養(yǎng)化的主要手段。

沉水植物是保證諸多水體生物的正常生長的基礎(chǔ)，作為生物環(huán)境，這種植物能擴(kuò)大生產(chǎn)環(huán)境，減少懸浮物總量；適當(dāng)改善水下光照，通過所產(chǎn)生的光合作用增加氧氣的溶解量。另外，因沉水植物在生態(tài)中具備的作用，被廣泛用于水體修復(fù)中。相對小型的湖泊中伊樂藻類植物繁殖量大，浮游類植物的生長受嚴(yán)重限制而減少，增強(qiáng)水體生態(tài)的修復(fù)結(jié)果。

2.3 固定化藻類

藻類植物繁殖速度快，生產(chǎn)力強(qiáng)，能吸收大量的營養(yǎng)物質(zhì)，因此藻類植物在富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)中被廣泛應(yīng)用。有學(xué)者利用相應(yīng)的載體借助化學(xué)、物理等方法固定藻類細(xì)胞，并通過人工方法來滿足生長需求，以形成相對固定的系統(tǒng)，增強(qiáng)水體生態(tài)的凈化效果。但從現(xiàn)階段的固定化藻類植物研究上來看，僅用于相對小型的試驗(yàn)中，室外水域中的應(yīng)用有待進(jìn)展。

2.4 挺水植物

水體、陸地交界處的植物化感作用相當(dāng)，但該方面研究相對較少。實(shí)踐表明，石菖蒲植物具有化感抑制作用，蘆葦對蛋白核小球藻也具有強(qiáng)烈的抑制效果。在水體生態(tài)的修復(fù)過程中，挺水植物能直接種植在沿岸地區(qū)，在光照的競爭中占據(jù)主要地位，能從底層吸收大量營養(yǎng)物質(zhì)，加快繁殖、生長速度。

3 水生植物的選擇原則

3.1 選擇凈化功能強(qiáng)的植物

所謂的凈化功能以化感抑制、營養(yǎng)物質(zhì)吸收為主，大多通過試驗(yàn)、應(yīng)用等途徑進(jìn)行篩選，例如：借助植物浸提液抑制藻生長試驗(yàn)、藻類植物的共同培養(yǎng)研究，能判斷出植物對藻類化感作用的強(qiáng)弱程度。若植物生長速度快速或植物含有相對較多的營養(yǎng)物，將提高其凈化功能。通過對常見沉水植物產(chǎn)生的去除作用進(jìn)行分析得知，伊樂藻、苦草、金魚藻、輪藻等植物效果顯著。

3.2 選擇適應(yīng)力強(qiáng)的植物

在對植物進(jìn)行選擇時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件、氣候環(huán)境等，因地制宜地進(jìn)行選擇，以保證植物正常生長；還應(yīng)盡可能地選擇當(dāng)?shù)刂参?，預(yù)防外來物種的進(jìn)入。同時，還應(yīng)選擇抗病蟲害能力相對較強(qiáng)的植物。當(dāng)然，植物的篩選過程中，還需綜合考量水體性質(zhì)，比如透明度、光照條件、水體的化學(xué)成分、水的深度、營養(yǎng)物質(zhì)含量、植物的生長情況和特點(diǎn)等。

3.3 合理搭配物種

要想保證植物的正常生長，應(yīng)根據(jù)環(huán)境、植物特征，按相應(yīng)的比例在空間、時間上合理安排，這樣不但能保證生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還能形成相對穩(wěn)固、可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)。借助水體植物、周圍的生物組成的生態(tài)系統(tǒng)，除能充分發(fā)揮水生植物優(yōu)勢外，還能從某種程度上加快植物的生長、繁殖速度，進(jìn)而改善水體生態(tài)系統(tǒng)。

在藻類植物的水體中，恢復(fù)原有植物，尤其是沉水類植物的恢復(fù)，將受到嚴(yán)重的限制。將漂浮類植物、挺水類植物作為基準(zhǔn)，不但能抑制藻類植物的生長，還能吸收更多的營養(yǎng)物質(zhì)，凈化水體生態(tài)環(huán)境，為沉水植物的生長、繁殖創(chuàng)造條件。從另一方面來講，由多種植物所組成的群落，所產(chǎn)生水體凈化效果明顯優(yōu)于單種植物，因不同水生植物生長時期的不同，其生長速度、代謝功能、凈化功能也大不相同，間接導(dǎo)致植物群落發(fā)生巨大變化。多種植物組合有著相對合理的多樣性，從而保證植物的穩(wěn)定生長，減少病蟲害。

3.4 價值高、用途廣泛

以往，在對植物進(jìn)行選擇時，大多側(cè)重于植物的凈化功能，極少重視植物的觀賞性、經(jīng)濟(jì)性，故水體生態(tài)中多種植鳳眼蓮、寬葉的香蒲等。近年諸多學(xué)者開始嘗試無土栽培蔬菜、油料作物等，然因植物種類、作用的不同，導(dǎo)致所產(chǎn)生的水體凈化功能不同。此外，發(fā)達(dá)國家也嘗試在水體生態(tài)的修復(fù)中引入園林設(shè)計理念，并將污水的治理、生態(tài)景觀在營造中融為一體。

4 結(jié)語

綜上所述，在大氣環(huán)境、水體生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染的現(xiàn)階段，做好富營養(yǎng)化的水體生態(tài)修復(fù)工作意義重大。但從實(shí)際情況來看，雖進(jìn)行了諸多的研究，但急需解決的問題仍相對較多，比如：需深入研究水生植物的化感作用和作用機(jī)理，水生植物在實(shí)際應(yīng)用中受各種因素的影響，處理時間相對較長；需根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選擇適應(yīng)能力強(qiáng)、凈化效果顯著的植物。同時還應(yīng)開發(fā)水生植物的新用途，探究該選用怎樣的植物種類才能提高水體生態(tài)環(huán)境的凈化效果。上述問題均是富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)中的主要問題，尤其是生態(tài)系統(tǒng)中的水生植物的化感作用。水體生態(tài)修復(fù)中水生植物的應(yīng)用具有保護(hù)環(huán)境、高效的特征，是現(xiàn)階段解決水環(huán)境的主要手段，具有相對良好的發(fā)展前景。

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作者簡介：徐君（1982-），男，重慶人，供職于重慶華宇園林有限公司，中級職稱，研究方向：河道治理、河岸帶生態(tài)修復(fù)、環(huán)保疏浚、水污染治理等；何峰（1983-），男，四川眉山人，供職于中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司重慶分公司，中級職稱，研究方向：河道治理、市政排水、海綿城市、綜合管廊等。

（責(zé)任編輯：王 波）