王錦龍

(巢湖管理局環(huán)境保護監(jiān)測站，安徽 巢湖)

水生植物修復技術能夠治理富營養(yǎng)化水體，對河流和湖泊的生態(tài)環(huán)境起到改善作用。植物修復技術利用水生植物和微生物減少水體中的有機物和營養(yǎng)鹽含量，實現(xiàn)水體生態(tài)環(huán)境的結構性調(diào)整，凈化水質的同時，提高生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性[1]。水生植物修復技術成本低、效率高、持久性好，具有經(jīng)濟價值和環(huán)境價值[2]。本研究以巢湖水生植物修復項目為例，研究水生植物對巢湖水質的改善作用，以透明度、有機物含量和無機鹽含量作為評價指標；進一步分別從浮游植物和水體微生物兩個方面分析植物修復技術對巢湖生態(tài)環(huán)境的影響。

1 項目概況

巢湖位于長江中下游，是中國五大淡水湖之一，被巢湖、合肥、肥東、肥西、廬江環(huán)抱，東西長55 km、南北寬21 km，湖岸線周長176 km，平均水深2.89 m，面積780 km2，容積20.7 億m3。湖水主要靠地面徑流補給，沿湖共有河流35 條。其中較大的河流有杭埠河、白石天河、派河、南淝河、烔煬河、柘皋河、兆河等。從南、西、北三面匯入湖內(nèi)，然后在巢湖市城關出湖，經(jīng)裕溪河東南流至裕溪口注入長江。

2 水生植物修復對巢湖水質的改善

2.1 水質透明度改善

水質透明度是水樣的清澈程度，潔凈的水是透明的，水中存在懸浮物和膠體時，透明度便降低。因此，透明度可以衡量巢湖水體的富營養(yǎng)化程度[3]。在生態(tài)示范區(qū)栽植的水生植物，能夠起到凈化水質的作用。水生植物可以減少懸浮的堆積物，吸收大量的氮、磷無機鹽，并且可以抑制浮游植物的生長，為水體微生物的生長創(chuàng)造有利條件，增加生態(tài)環(huán)境多樣性。生態(tài)示范區(qū)、生態(tài)緩沖區(qū)和未修復區(qū)3 個區(qū)域的水質透明度變化見圖1。

圖1 巢湖水質透明度對比曲線

整體而言，冬季的湖水透明度最高，夏季由于降水較多，徑流水攜帶泥沙等進入巢湖，導致夏季的湖水透明度較低。在持續(xù)監(jiān)測的52 周時間內(nèi)，生態(tài)示范區(qū)的水質透明度高于生態(tài)緩沖區(qū)，生態(tài)緩沖區(qū)的水質透明度高于未修復區(qū)。可見，利用水生植物對巢湖水質進行修復，效果良好，切實有效。

2.2 有機質含量改善

有機質監(jiān)測過程中，對采集到的水樣，采用平行因子分析法進行有機質含量測定。生態(tài)示范區(qū)、生態(tài)緩沖區(qū)和對照區(qū)3 個區(qū)域的有機質含量見圖2。

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，生態(tài)示范區(qū)的有機質平均含量為5.76 mg/L，生態(tài)緩沖區(qū)的有機質平均含量為6.14 mg/L，對照區(qū)的有機質平均含量為6.53 mg/L。結合圖2 可以看出，生態(tài)示范區(qū)的有機質平均含量最低，有顯著的改善效果。此外，生態(tài)示范區(qū)的水生植物體自然死亡，難以分解的纖維素和木質素大部分殘留在水體中，造成檢測到的有機質含量偏高。

圖2 有機質含量對比曲線

2.3 營養(yǎng)鹽改善

巢湖水質營養(yǎng)鹽的改善效果與修復植物的培植緊密相關。水生植物通過自身的葉、莖、根吸收湖水中的氮元素、磷元素等，供植物本身生長發(fā)育，再通過植物收割去除，從而使水體中氮、磷物質降低[4]。水生植物凈化營養(yǎng)鹽的同時，也為微生物提供了良好的生存環(huán)境，改善了巢湖水岸的景觀效果。監(jiān)測周期內(nèi)，對采集到的水樣，檢測的總氮含量和總磷含量見圖3、圖4。

圖3 總氮含量對比曲線

圖4 總磷含量對比曲線

圖3 和圖4 顯示水樣中總氮含量和總磷含量，均是夏季高于冬季，季節(jié)特征明顯。生態(tài)示范區(qū)的水樣，總氮的年平均含量為1.28 mg/L，低于未修復區(qū)的1.56 mg/L，改善效果良好?？偭椎哪昶骄繛?.16 mg/L，低于未修復區(qū)的0.21 mg/L，也表明了水生植物修復技術對于巢湖的水質提升成效顯著。

3 水生植物修復對巢湖生態(tài)環(huán)境的改善

為研究水生植物修復技術對巢湖生態(tài)環(huán)境的影響，對生態(tài)示范區(qū)、生態(tài)緩沖區(qū)和未修復區(qū)的浮游植物、水體微生物進行監(jiān)測。

3.1 水生植物種類

生態(tài)修復后，巢湖的水生植物種類、覆蓋度和物種多樣性都發(fā)生了明顯的變化。生態(tài)示范區(qū)共有水生植物16 種，生態(tài)緩沖區(qū)和未修復區(qū)的種類則較少，各類水生植物的分布情況見表1。

表1 的數(shù)據(jù)表明，生態(tài)示范區(qū)的水生植物種類最多，挺水植物共有6 種，沉水植物共有6 種，浮葉植物4 種，未修復區(qū)共10 種。相比較而言，生態(tài)多樣性得到顯著提高，有利于水體微生物的生長，進而更有利于生態(tài)環(huán)境的改善。

表1 水生植物分布

3.2 水生植物對浮游植物生態(tài)環(huán)境的影響

高等水生植物對浮游植物具有抑制作用，一方面體現(xiàn)在對礦物質營養(yǎng)成分的爭奪；另一方面表現(xiàn)為水生植物向湖水中釋放化感物質，此類物質能夠限制浮游植物的生長?；凶饔眉词歉叩人参飳υ孱惪酥谱饔玫臋C制。浮游植物主要包括硅藻、甲藻、藍藻和黃藻，這些浮游植物可以進行一些光合作用，釋放氧氣。水體中的氮含量和磷含量是影響浮游植物生長的關鍵因素。水樣中若含有大量的浮游植物，說明水質為輕度營養(yǎng)化的渾濁型水體，仍需要控制氮磷。通常而言，水體中的葉綠素含量能夠表征浮游植物的含量[5]。巢湖生態(tài)示范區(qū)、生態(tài)緩沖區(qū)和未修復區(qū)的水體葉綠素含量見圖5。

圖5 葉綠素含量對比曲線

在巢湖水質監(jiān)測期間，生態(tài)示范區(qū)的水樣中葉綠素含量比未修復區(qū)明顯降低，并且仍然具有季節(jié)性特征。夏季浮游植物生長較快，但因為徑流匯入的影響，反而使得測定的葉綠素含量較低。在生態(tài)環(huán)境方面，生態(tài)示范區(qū)的水生植物種類和數(shù)量大幅增加，會抑制浮游植物的生長。湖泊淺水區(qū)域沉水植物覆蓋度大于20%，生態(tài)環(huán)境將不適合浮游植物的生長，水質會保持清澈狀態(tài)。

3.3 水生植物修復對水體微生物多樣性的影響

水生植物形成生態(tài)群落，可以為水生微生物提供生存條件和附著基礎，有助于微生物對污染水體中有機營養(yǎng)物質的降解。水生植物的根系可產(chǎn)生某些特殊物質，促進分解氮磷物質的細菌生長，可以進一步提升水體凈化效果[6]。而且，水生植物形成生態(tài)效應，可以增加巢湖水域的生態(tài)系統(tǒng)多樣性，進而提高水生植物之間的協(xié)同性和生態(tài)環(huán)境修復能力，多種植物協(xié)同作用還可以增加水生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性。

生態(tài)群落多樣性指數(shù)能夠反映水體生態(tài)多樣性的變動情況，本研究利用Biolog 技術，選擇Shannon指數(shù)、Pielou 指數(shù)、Simpson 指數(shù)和Mc Intosh 指數(shù)對巢湖水體微生物群落代謝活性進行測定和分析。巢湖生態(tài)示范區(qū)、生態(tài)緩沖區(qū)和未修復區(qū)的微生物多樣性指數(shù)見表2。

表2 巢湖水體的微生物多樣性指數(shù)

通過測定和分析水樣的微生物多樣性指數(shù)發(fā)現(xiàn)，生態(tài)示范區(qū)的各種指數(shù)均高于生態(tài)緩沖區(qū)和未修復區(qū)，說明水生植物修復技術改善了湖區(qū)的生態(tài)環(huán)境，凈化了水質，更適合各種微生物的生長。

4 結論

結合巢湖水生植物修復項目，研究水生植物對巢湖水質的改善作用，分析植物修復技術對巢湖生態(tài)環(huán)境的影響，得出以下結論：

（1）生態(tài)示范區(qū)的水質透明度高于生態(tài)緩沖區(qū)，生態(tài)緩沖區(qū)的水質透明度高于未修復區(qū)?？梢?，利用水生植物對巢湖水質進行修復，效果良好。

（2）巢湖水質的總氮含量和總磷含量，季節(jié)特征明顯。生態(tài)示范區(qū)的水質總氮和總磷的年平均含量顯著低于未修復區(qū)，表明了水生植物修復技術對于巢湖的水質提升成效顯著。

（3）生態(tài)示范區(qū)的水生植物種類多，生態(tài)多樣性顯著提高，有利于水體微生物生長，抑制浮游植物生長，水質保持清澈狀態(tài)。