海蓬子(Salicornia europaea)生態(tài)浮床對(duì)富營養(yǎng)化海水的凈化效果研究

羅梓峻,李秋芬 ,田文杰,左 濤,陳聚法

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所,山東 青島 266071;2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院,上海 201306)

生態(tài)浮床通過栽種的植物生長吸收營養(yǎng)鹽來處理水體的富營養(yǎng)化物質(zhì),這種模式能有效降低環(huán)境次生災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)、提高區(qū)域生物豐度。生態(tài)浮床是以陸生植物為無土栽培對(duì)象,將人造浮床作為栽培介質(zhì)進(jìn)行易地移栽[1-2]。不同于人工濕地系統(tǒng),生態(tài)浮床根系沒有接觸到沉積物,而是直接在水體中吸收污染物[3],莖部則始終處于水面上方。生態(tài)浮床一般由浮墊、固定介質(zhì)和水培植株組成[4]。浮床不僅僅是水質(zhì)處理的主體,也是擴(kuò)大水體有益菌附著面積的載體,由莖、根、根系生物膜組成的處理系統(tǒng)共同完成污染物的截留和轉(zhuǎn)化[5-6]。

浮床上的植物能正常存活生長是持續(xù)凈化水體的首要條件。海蓬子(Salicorniaeuropaea)又稱海蘆筍、海胖子,是藜科(Chenopodiaceae)鹽角草屬(Salicornia)的一年生雙子葉草本植物。海蓬子原產(chǎn)于鹽堿海濱,后作為有機(jī)蔬菜、藥材、飼料引進(jìn)至我國華北地區(qū)種植[7]。海蓬子是耐鹽程度極高的植物,并有極強(qiáng)的吸鹽能力[8],能適應(yīng)1%～5%鹽度的種植條件,在3%～5%鹽度的海水灌溉條件下生長最快,是迄今發(fā)現(xiàn)耐鹽程度最高的植物之一[9]。其多生長于潮間帶灘涂,能直接用海水澆灌,對(duì)于灘涂、鹽堿地有機(jī)種植與治理綜合利用有較好的效用。已有研究證實(shí),在浮床種植模式下北美海蓬子對(duì)海水水質(zhì)凈化效果顯著,植株在無土栽培下能很好利用水體營養(yǎng)物質(zhì)完成自生的生長發(fā)育[10]。海蓬子在50%水面覆蓋面積下對(duì)總氮吸收效率最高,達(dá)44.90%[11]。

筆者嘗試?yán)脷W洲海蓬子耐鹽耐浸、對(duì)水體營養(yǎng)鹽吸收較好的特點(diǎn),搭建與褐牙鲆(Paralichthysolivaceus)共養(yǎng)的浮床循環(huán)水系統(tǒng),持續(xù)產(chǎn)生養(yǎng)殖尾水,通過異位浮床處理,模擬近海、入?？诘母粻I養(yǎng)化狀態(tài)及海水凈化處理?xiàng)l件[12]。海蓬子能在浮床上利用水體氮、磷等營養(yǎng)元素進(jìn)行正常的生長發(fā)育[13]。該研究考察了海蓬子在富營養(yǎng)化水體的存活和生長能力,并探究海蓬子在浮床種植條件下對(duì)水體中氨氮(NH4+-N)、硝態(tài)氮(NO3--N)、亞硝態(tài)氮(NO2--N)、磷酸鹽(PO43--P)的凈化效果,可為我國北方海水養(yǎng)殖尾水凈化排放及富營養(yǎng)化的入?？诤徒：Ｋh(huán)境修復(fù)提供物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所用海蓬子幼苗采集于濰坊市昌邑市下營鎮(zhèn)濰河河灘,在采集前使用卷尺測量,根據(jù)采集地海蓬子植株大致形態(tài)分布,選擇地上部高17.00～18.00 cm的海篷子苗,采集后利用實(shí)驗(yàn)室天平再次篩選7.00～8.00 g苗種,保證植株的形態(tài)相似、質(zhì)量相當(dāng)。幼苗經(jīng)過移栽或多或少出現(xiàn)水土不服或傷根斷根等情況,所以先將采集的海蓬子幼苗在鹽度較低的浮床水培池暫養(yǎng)15 d,待幼苗在培育池中長出較密集新根后再開展實(shí)驗(yàn)。循環(huán)水的鹽度設(shè)置為25‰,為海水與地下水混合,養(yǎng)殖所用的海水取自山東青島黃海,已經(jīng)過水塔凈化過濾。

實(shí)驗(yàn)所需的模擬富營養(yǎng)化海水來自褐牙鲆養(yǎng)殖池,褐牙鲆規(guī)格為10.00±2.00 g,魚苗進(jìn)入養(yǎng)殖槽前用15.00 mg·L-1高錳酸鉀溶液水浴15 min。使用1臺(tái)供氣量為60 L·min-1的增氧泵為養(yǎng)殖池供氣。植物浮床床體選用24孔EPE可發(fā)性聚乙烯材質(zhì)材料[14],海蓬子幼苗用種植海綿塞固定于EPE浮床種植孔中,種植海綿在水體吸水后膨脹,能保證植物幼苗不會(huì)脫落并充當(dāng)部分根系附著基。褐牙鲆養(yǎng)殖池和浮床凈化池為200 cm×100 cm×60 cm的水泥池,實(shí)際水位高度30 cm,紫外殺菌池選用720 mm×520 mm×440 mm的蓄水箱,系統(tǒng)實(shí)際流動(dòng)水量約為1 200 L。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1模擬富營養(yǎng)化海水及海蓬子浮床凈化系統(tǒng)

為考察海蓬子對(duì)富營養(yǎng)化水體的持續(xù)凈化能力,構(gòu)建了由褐牙鲆養(yǎng)殖池(Z1)和植物凈化池(W1)、紫外殺菌池構(gòu)成的模擬富營養(yǎng)化海水及海蓬子浮床凈化循環(huán)水系統(tǒng)(以下簡稱“循環(huán)水系統(tǒng)”,圖1),3個(gè)池之間通過可控流量水泵連接,地點(diǎn)位于中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所瑯琊基地,同時(shí)設(shè)置一套不投放植物浮床的空白對(duì)照組,由褐牙鲆養(yǎng)殖池(Z2)、空白池(W2)組成,其余條件與實(shí)驗(yàn)組相同。凈化池中浮床植物的栽種按照每組生物量一致、形態(tài)質(zhì)量互補(bǔ)搭配。

表1 系統(tǒng)環(huán)境指標(biāo)

表2 各實(shí)驗(yàn)階段系統(tǒng)NH4+-N濃度

表3 各實(shí)驗(yàn)階段系統(tǒng)的NO2--N濃度

圖1 模擬富營養(yǎng)化海水及海蓬子浮床凈化系統(tǒng)與對(duì)照系統(tǒng)示意

向每組系統(tǒng)的養(yǎng)殖池投放100尾褐牙鲆幼苗,向?qū)嶒?yàn)組植物凈化池投放3塊海蓬子浮床裝置,覆蓋生物量約為650 g·m-2,利用水泵從養(yǎng)殖池抽水至植物凈化池,再引水至紫外殺菌池,紫外光燈不間斷照射殺菌后由水泵回流至褐牙鲆養(yǎng)殖池,凈化池與褐牙鲆養(yǎng)殖池的水力停留時(shí)間(HRT)設(shè)置為12 h。實(shí)驗(yàn)期間每天對(duì)魚苗進(jìn)行2次連續(xù)投喂,投喂飼料量為總體重的5%～10%。實(shí)驗(yàn)期間除加注因池塘滲漏和蒸發(fā)損失的水之外不再換水,利用海水補(bǔ)充蓄水池,補(bǔ)充量不超過10%。

1.2.2海蓬子對(duì)養(yǎng)殖廢水中無機(jī)鹽營養(yǎng)的吸收

實(shí)驗(yàn)期間,每天從植物凈化池(W1)、空白池(W2)和褐牙鲆養(yǎng)殖池(Z1、Z2)出水口取水樣測定水質(zhì)指標(biāo)(圖1),考察加海蓬子的凈化系統(tǒng)與對(duì)照系統(tǒng)無機(jī)營養(yǎng)鹽濃度的差異及HRT對(duì)植物凈化效果的影響,采樣時(shí)間為當(dāng)天第2次投喂前1 h,取樣減少的水量立即用等量養(yǎng)殖水補(bǔ)足。測定指標(biāo)包括NH4+-N、NO3--N、NO2--N、PO43--P濃度,測定方法參照GB 17378.4—2007《海洋檢測規(guī)范 第4部分: 海水分析》,NH4+-N濃度采用次溴酸鹽氧化法測定,NO2--N濃度采用萘乙二胺分光光度法測定,NO3--N濃度采用鋅-鎘還原法測定,PO43--N濃度采用磷鉬藍(lán)分光光度法測定,同時(shí)每天用便攜式水質(zhì)檢測計(jì)對(duì)各組的水溫、pH值和DO濃度等環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。

1.2.3植株生長指標(biāo)測定

在海蓬子浮床凈化水質(zhì)期間觀察記錄海蓬子的存活和生長狀況,及時(shí)清理死亡植株,以植株長度和質(zhì)量的增加量作為生長指標(biāo),實(shí)驗(yàn)期間每5 d記錄一次凈化池海蓬子死亡數(shù)量,以植株枯黃倒伏葉片脫水、根系發(fā)黑脫落為死亡標(biāo)準(zhǔn),其中長度測定是將海蓬子植株從浮床上取出,在平面上伸展后,用直尺從植株從葉頂部到根底部進(jìn)行測量,每組浮板選取5株進(jìn)行測量并計(jì)算平均值;將取出的海蓬子用吸水紙吸干根部水分,放置于電子天平上測量,每組浮板選取5株測量濕重并計(jì)算平均值;將整株植物從培養(yǎng)槽中完整取出,分成地上部、地下部。再將鮮樣品材料置于105 ℃烘箱中殺青30 min,轉(zhuǎn)至80 ℃烘24 h ,稱得干重。

1.3 數(shù)據(jù)分析處理

使用Excel 2016軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),采用SPSS 24.0軟件對(duì)2組系統(tǒng)不同區(qū)域的水質(zhì)差異進(jìn)行單因素方差分析,利用OriginPro 2022軟件繪制水質(zhì)變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 系統(tǒng)環(huán)境指標(biāo)情況

系統(tǒng)運(yùn)行初期各組間pH值、水溫、DO濃度如表1所示。實(shí)驗(yàn)期間的池塘水體pH值在8.41～8.50之間,平均水溫在26.56～26.80 ℃之間,ρ(DO)在7.98～8.10 mg·L-1間,各組間的pH值、水溫和DO濃度無顯著差異,海蓬子浮床的投放對(duì)3類環(huán)境因素的影響不明顯。

2.2 海蓬子浮床對(duì)氨氮的凈化效果

NH4+-N在不同運(yùn)行階段的濃度及差異的顯著性如表2所示,階段1的ρ(NH4+-N)為0.70～1.00 mg·L-1,凈化池(W1)穩(wěn)定,空白池(W2)則波動(dòng)幅度較大,但W1與W2之間尚未出現(xiàn)顯著差異,可能是水體中的殘餌與褐牙鲆糞便堆積量較少,海蓬子植株還處于根系生長和水體適應(yīng)階段,凈化效果不明顯。第1階段之后(6～25 d)W1和W2的NH4+-N濃度都有明顯的上升趨勢(shì),ρ(NH4+-N)分別從0.70和0.74 mg·L-1累積到1.45和1.71 mg·L-1,W1的NH4+-N濃度顯著低于W2。

將凈化系統(tǒng)內(nèi)不同區(qū)域的水質(zhì)進(jìn)行對(duì)比,如圖2～3所示。Z1作為褐牙鲆的養(yǎng)殖池,飼料和殘餌直接在該池溶解,實(shí)驗(yàn)階段1養(yǎng)殖池Z1的NH4+-N濃度相對(duì)穩(wěn)定,ρ(NH4+-N)從第2天開始上升,25 d內(nèi)最大達(dá)1.92 mg·L-1,而凈化池W1中的NH4+-N濃度因海蓬子的吸收作用而緩慢上升。階段2至階段5凈化池W1的NH4+-N濃度均與養(yǎng)殖池Z1存在差異,海蓬子浮床對(duì)NH4+-N的去除率隨時(shí)間增長逐步升高,運(yùn)行期間平均去除率為21.77%,動(dòng)態(tài)去除率在第4階段(16～20 d)最高,為32.97%,說明在凈化池中海蓬子截留吸收NH4+-N的效果明顯。

圖2 凈化池和空白池中NH4+-N濃度的變化趨勢(shì)

圖3 凈化系統(tǒng)中養(yǎng)殖池與凈化池NH4+-N濃度的差異

2.3 浮床系統(tǒng)對(duì)NO2--N的凈化效果

在實(shí)驗(yàn)不同運(yùn)行階段取樣點(diǎn)的NO2--N濃度均值及其差異顯著性如表3所示。階段1養(yǎng)殖池中糞便堆積量較少,凈化池中硝化/反硝化作用尚不明顯,因此W1與W2的NO2--N濃度水平相似。3～5 d W1與W2水體中的NO2--N濃度分別在提升至0.08和0.16 mg·L-1后下降并趨于穩(wěn)定(圖4)。階段2 W2的NO2--N濃度遠(yuǎn)高于W1,平均濃度相差0.08 mg·L-1。隨著時(shí)間延長,W2池中出現(xiàn)魚苗死亡的情況,18 d時(shí)NO2--N濃度開始急劇升高。而W1的NO2--N水平穩(wěn)定在0.03～0.08 mg·L-1之間。階段2至階段5,W1的NO2--N濃度顯著低于W2,說明海蓬子浮床在處理富營養(yǎng)水體時(shí)對(duì)NO2--N的抑制有較顯著的效果。

圖4 凈化池和空白池中NO2--N濃度的變化趨勢(shì)

如圖5所示,W1池的ρ(NO2--N)平均值由0.04上升至0.05 mg·L-1,Z1池由0.05上升至0.08 mg·L-1。從去除率可以看出,在同一系統(tǒng)中的凈化池W1與養(yǎng)殖池Z1之間的NO2--N濃度也具有一定的差異,NO2--N在系統(tǒng)運(yùn)行期間的平均去除率為20.03%。6～20 d去除率雖有下降趨勢(shì),但隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間延長,NO2--N的去除率持續(xù)提升,動(dòng)態(tài)去除率在第5階段(21～25 d)最高,為35.66%。

圖5 凈化系統(tǒng)中養(yǎng)殖池與凈化池NO2--N濃度的差異

2.4 浮床系統(tǒng)對(duì)PO43--P和NO3--N的凈化效果

2個(gè)系統(tǒng)中的ρ(PO43--P)呈逐漸上升趨勢(shì)。凈化池W1在23 d時(shí)最高,達(dá)0.61 mg·L-1,23 d之后穩(wěn)定在0.57～0.61 mg·L-1?？瞻捉MW2的ρ(PO43--P)在23 d時(shí)最高,為0.76 mg·L-1,并有繼續(xù)升高的趨勢(shì)。凈化池中的PO43--P濃度始終稍低于空白池(圖6),但W1與W2的濃度差異僅在階段5顯著,同時(shí)實(shí)驗(yàn)池內(nèi)部W1與Z1之間濃度差異各階段皆不顯著。

圖6 凈化池和空白池中PO43--N濃度的變化趨勢(shì)

2個(gè)系統(tǒng)中NO3--N濃度一直處于逐漸累積的狀態(tài),W1和W2在25 d內(nèi)的ρ(NO3--N)最高,分別為27.96和30.61 mg·L-1。W1濃度稍低于W2,但各階段組間濃度差異不顯著,W1與Z1之間各階段NO3--N濃度差異同樣不顯著(圖7)。由此可見,海蓬子對(duì)PO43--P和NO3--N有一定吸收能力,但低于對(duì)NH4+-N和NO2--N的吸收。

圖7 凈化池和空白池中NO3--N濃度的變化趨勢(shì)

2.5 海蓬子植株生長狀況

實(shí)驗(yàn)6～10 d凈化池W1中海蓬子植株還處于對(duì)水體的適應(yīng)階段,根部較為薄弱,枯萎?dāng)?shù)量較多,多為斷主根或細(xì)小植株,生長速度也較慢。10 d之后海蓬子植株存活率趨于穩(wěn)定,根部發(fā)育完善,株體下部在水培之后生出明顯的白色新根,水上部莖葉蒼綠飽滿,鱗片狀葉間長出分支,吸水和吸收營養(yǎng)能力增加,植株高度明顯增長。植株寬度的增長速度也很快,說明在此期間海蓬子對(duì)水體的營養(yǎng)物質(zhì)吸收率較高,且較多轉(zhuǎn)換為自身的營養(yǎng)積累。從浮床凈化池對(duì)水體中營養(yǎng)鹽的去除趨勢(shì)也能看出,去除率的高低與植株質(zhì)量成正相關(guān)。

經(jīng)過25 d浮床培養(yǎng),W1池中海蓬子的存活率雖然逐漸下降,但能保持在93%以上,25 d的存活率為93.33%。經(jīng)測定,植株的各項(xiàng)生長指標(biāo)得到明顯增長(表4),植株的總體長度增長約12%,鮮重增加102%,干重增加83%。從干鮮重增加比看出,鮮重的增量高于殺青之后干重的增量,推斷其原因可能是海蓬子的葉型緊湊飽滿,植株吸收大量水分儲(chǔ)存于葉片中,用于緩解極端鹽脅迫的情形,說明在采集和培育海蓬子時(shí)盡量不傷及植株根部,經(jīng)過一定時(shí)間的緩沖就能夠較好地在富營養(yǎng)化海水中實(shí)現(xiàn)無土栽培,并通過吸收營養(yǎng)鹽起到減輕富營養(yǎng)化的作用。

表4 海蓬子生長狀況

3 討論

3.1 生態(tài)浮床凈化能力的影響因素

浮床結(jié)構(gòu)能夠提供充分的植物截留水體無機(jī)鹽離子的條件,促進(jìn)植株生長吸收NH4+-N。有研究表明,生態(tài)浮床對(duì)NH4+-N的去除是比較顯著的,添加人工填料的浮床系統(tǒng)對(duì)NH4+-N吸收效果更為顯著,最高平均去除率可達(dá)57.90%,其在植物根系、微生物膜和填料之間可能存在協(xié)同作用[15]。該研究中NH4+-N平均最高去除率為32.97%,達(dá)到較好的NH4+-N去除效果,若進(jìn)一步改善浮床工藝條件NH4+-N去除效果或能更佳。根系是截留無機(jī)鹽的主要組織,海蓬子是具有發(fā)達(dá)根系的鹽堿地植物,在土壤種植情況下,植株的冠根比受到環(huán)境因素的顯著影響,與土壤的含鹽量成反比[16]。在浮床無土栽培條件下,植株在水體中形成發(fā)達(dá)的根系結(jié)構(gòu),因此擁有更小的冠根比,其地下部分幾乎與地上部等長,也能為根際脫氮微生物的附著提供良好的條件。海蓬子浮床對(duì)NO2--N的去除效果顯著,平均去除率最高為35.66%。南春容等[10]的研究證明,NH4+-N和NO2--N有優(yōu)先吸收作用,這與該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。實(shí)驗(yàn)中期根系發(fā)育更加完善,對(duì)營養(yǎng)鹽需求增加,轉(zhuǎn)換效率更快。在高鹽環(huán)境的氮素刺激下,鹽角草氮同化關(guān)鍵酶的活性更高,鹽角草在高鹽環(huán)境的氮吸收能力也隨之增高[17]。劉育等[18]的濕地系統(tǒng)中,蘆葦、美人蕉、香根草和風(fēng)車草對(duì)NO2--N的吸收率分別為26.30%、29.90%、23.80%和23.20%,低于該研究的NO2--N去除率。相較于濕地模式,浮床的植物根系懸浮于水體,根系和微生物膜能更好地截留水體的NO2--N。

浮床對(duì)PO43--P和NO3--N有一定去除效果,但不明顯,其影響因素較多,可能與植物種類及生物量有關(guān),水體中的PO43--P和NO3--N可能不是海蓬子發(fā)育生長所需的主要元素,同時(shí)循環(huán)尾水中的某些無機(jī)鹽已遠(yuǎn)超植株可吸收濃度。邵學(xué)新等[19]的研究發(fā)現(xiàn),植物磷儲(chǔ)量與生物量呈正相關(guān)。洪華生等[20]對(duì)廈門港的海洋調(diào)查發(fā)現(xiàn),吸收海水PO43--P的主體是浮游植物。浮床種植工藝的選擇對(duì)無機(jī)鹽的吸收也有很大影響。該研究的浮床屬于傳統(tǒng)浮床(T-EFB),而沒有使用掛籃填料作為植物生長基質(zhì)的結(jié)合浮床(C-EFB),例如使用明礬泥作為基質(zhì)的美人蕉浮床對(duì)水體PO43--P和NO3--N的吸收有較好效果[15]?？梢?不同基質(zhì)對(duì)無機(jī)鹽的吸收效果存在差異,需要根據(jù)水質(zhì)情況選用不同的基質(zhì)材質(zhì)進(jìn)行栽種。唐偉等[2]的研究表明,水生植物生長會(huì)增強(qiáng)其對(duì)水體的脫氮能力,生物量增多是影響脫氮的最主要因素。

賈軍等[21]的研究表明,同等條件下4.5 h的HRT對(duì)PO43--P的吸收效果最好。高書偉等[22]的反硝化系統(tǒng)驗(yàn)證了20 h是NO3--N的最佳處理HRT。而該研究條件下12 h的HRT對(duì)NH4+-N和NO2--N處理效果較好,說明不同類型無機(jī)鹽截留和轉(zhuǎn)化所需時(shí)間具有差異。未來在相同處理?xiàng)l件下可設(shè)置不同的HRT,來探究海蓬子對(duì)無機(jī)鹽的吸收效果差異。浮床鋪設(shè)的覆蓋面積和生物量與不同水質(zhì)指標(biāo)的凈化效果具有一定的關(guān)聯(lián)性,覆蓋面積與TN、CODMn、BOD5的去除率呈正相關(guān)[23]。吳英杰等[11]討論了海蓬子不同栽種量與氮、磷吸收的關(guān)系,在約800 g·m-2覆蓋密度下TN和NO3--N處理效果最好,在約1 200 g·m-2覆蓋密度下TP的處理效果達(dá)到最佳。下一步將針對(duì)海蓬子生物量與不同種類營養(yǎng)物質(zhì)吸收量的變化關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步探究,有助于確定海蓬子栽植量與污染水體的最佳搭配。

3.2 生態(tài)浮床凈化海水的作用植物篩選

利用生態(tài)浮床凈化污水的關(guān)鍵因素是植物能否在污水中存活,而富營養(yǎng)化海水的凈化對(duì)植物的耐鹽性有更高的要求,因此海水凈化浮床植物的篩選除了考慮耐浸性,還要考慮耐鹽性。研究篩選的耐鹽植物海蓬子可以在海水中很好地存活,解決了海水凈化物種的難題。有研究選用堿蓬作為生態(tài)浮床的作用植物,但海蓬子較堿蓬在海水中存活率更高,存活的時(shí)間更長,這可能與其比堿蓬有更強(qiáng)的吸鹽能力有關(guān)。海蓬子地上部生物量的貯存和組織內(nèi)的離子轉(zhuǎn)移共同完成吸鹽過程,使得海蓬子在鹽脅迫下組織內(nèi)的鹽離子濃度顯著高于堿蓬等其他藜科植物[8,24-25]。植物胞質(zhì)中Na+濃度對(duì)植物內(nèi)K+的平衡以及微量元素吸收、酶活性、新陳代謝和光合作用產(chǎn)生極大影響[26],海蓬子在極鹽條件下如何保持Na+/K+平衡尚需進(jìn)一步探究。海蓬子的高耐鹽性還可能與某些基因表達(dá)有關(guān),如郝曉燕等[27]的研究發(fā)現(xiàn),鹽角草中的SeP5CS基因受植物鹽脅迫后誘導(dǎo)表達(dá),推測該基因在鹽角草抵御鹽脅迫逆境中起著重要作用。在生態(tài)系統(tǒng)中植物密度調(diào)控機(jī)制影響下,群落優(yōu)勢(shì)物種常發(fā)生更替[28],相較于互花米草這類有較強(qiáng)入侵性的物種,以土著植物海蓬子作為海水凈化工具物種,能有效限制物種的擴(kuò)散,投放于自然環(huán)境中能減少產(chǎn)生次生災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 生態(tài)浮床改進(jìn)展望

下一步可繼續(xù)深入探究海蓬子浮床對(duì)單一無機(jī)鹽因素的吸收效果和效率。該研究中部分死亡植株的主根有明顯的斷痕,推測其主要的死亡原因與采集時(shí)對(duì)海蓬子根系的損傷有關(guān),因此可繼續(xù)探究改進(jìn)浮床制作和栽種工藝,提高植物生長存活穩(wěn)定性及其吸收效果。根據(jù)浮床運(yùn)行條件設(shè)置系統(tǒng)的不同運(yùn)行階段,加入浮床微生物的接種階段和間斷性曝氣階段或可對(duì)無機(jī)鹽的吸收產(chǎn)生顯著效果[15]。同時(shí),應(yīng)檢驗(yàn)海蓬子浮床在開放海域環(huán)境下的抗逆性和凈化效能,改進(jìn)浮床設(shè)計(jì),這對(duì)利用其搭建完善浮床設(shè)施以改善富營養(yǎng)海水水質(zhì)具有重要的意義。

4 結(jié)論

以海蓬子為浮床栽種材料,通過模擬的富營養(yǎng)化海水系統(tǒng)進(jìn)行凈化實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示,12 h的HRT下海蓬子浮床對(duì)NH4+-N和NO2--N去除效果顯著(P<0.05),最高去除率分別為32.97%和35.66%;對(duì)NH4+-N和PO43--P有一定去除效果,但不明顯。通過浮床水培的海蓬子存活率可達(dá)93%以上,且生長狀態(tài)良好,植株的總體長度增長約12%,鮮重增加102%,干重增加83%,說明原生于灘涂的植物通過處理也能直接置于富營養(yǎng)化海水中存活。該研究也為富營養(yǎng)化海水的浮床處理技術(shù)和海蓬子的進(jìn)一步拓展應(yīng)用提供了參考。