梁翼東，匡箴，孫寧澤，顧佳林，徐東坡，*

(1.上海海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214081；3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 無(wú)錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214081)

淡水富營(yíng)養(yǎng)化始終是世界范圍內(nèi)濕地、河流、湖泊和水庫(kù)中普遍存在的環(huán)境問(wèn)題[1]。治理富營(yíng)養(yǎng)化水體的傳統(tǒng)方法，一般采用物理修復(fù)手段或化學(xué)手段，如清淤挖泥、沖刷河道和覆蓋沉積等措施，但上述措施難以應(yīng)用于治理大型湖泊的實(shí)際工作中。水生植物對(duì)污染物具有較強(qiáng)的耐受性，可以通過(guò)吸附、吸收、積累和降解等方式，減輕或固定水體中的營(yíng)養(yǎng)物和污染物[2]。研究發(fā)現(xiàn)，水葫蘆(Eichhorniacrassipes)和水萵苣(Pistiastratiotes)等大型植物可用于提高水體質(zhì)量[3]，狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、眼子菜(Potamogetonspp.)、蘆葦(Phragmitesaustralis)、寬葉香蒲(Typhalatifolia)、浮萍(Lemnagibba)和美人蕉(Cannaindica)等可用于池塘廢水處理[4]。因此，在不同的水處理系統(tǒng)中可引入水生植物生態(tài)浮床進(jìn)行水體原位修復(fù)[5]。

生態(tài)浮床技術(shù)是一項(xiàng)基于原位修復(fù)理念的水體修復(fù)技術(shù)，具有經(jīng)濟(jì)、高效和無(wú)二次污染的特點(diǎn)[6]。生態(tài)浮床的立體結(jié)構(gòu)能夠?yàn)楦∮蝿?dòng)物提供庇護(hù)所[7]，使其躲避魚(yú)類的捕食，且浮床植物可通過(guò)化感作用進(jìn)而影響浮游動(dòng)物，但其具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究[8]。生態(tài)浮床的置入不僅對(duì)整個(gè)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)起到良好的調(diào)節(jié)作用，而且會(huì)從多方面影響到浮游動(dòng)物的生境，是影響浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)組成、生物量和豐度的重要因素。由于浮游動(dòng)物種類組成、生物量及豐度的變化，會(huì)受到湖泊環(huán)境條件、水質(zhì)狀況和人類活動(dòng)的影響，不同種類浮游動(dòng)物對(duì)湖泊環(huán)境的敏感性和適應(yīng)性存在差異[9]，故浮游動(dòng)物會(huì)隨著環(huán)境的變化產(chǎn)生不同的響應(yīng)。目前，已有不少在生態(tài)浮床中引入水生植物治理水體富營(yíng)養(yǎng)化的研究報(bào)道，如在淀山湖置入帶有美人蕉、黃菖蒲和水芹等水生植物的生態(tài)浮床，可有效削減富營(yíng)養(yǎng)化水體中的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮和總磷濃度，并能提高水體透明度[10]。

生態(tài)浮床雖然對(duì)整個(gè)湖泊生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)具有重要意義，但其在水體修復(fù)過(guò)程中是否會(huì)對(duì)其他生物群落產(chǎn)生影響尚未見(jiàn)報(bào)道。近20年來(lái)，太湖周邊工農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，藍(lán)藻水華聚集暴發(fā)，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度嚴(yán)重，迫切需要進(jìn)行治理。因此，在太湖開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)，有助于更好地了解生態(tài)浮床在大型富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中對(duì)水體修復(fù)效果及水生生物影響。本研究中，在太湖梅梁灣漁業(yè)生境修復(fù)與資源養(yǎng)護(hù)示范區(qū)內(nèi)用不同植物組合的生態(tài)浮床進(jìn)行了修復(fù)試驗(yàn)，通過(guò)比較修復(fù)區(qū)域與未修復(fù)區(qū)域內(nèi)各自浮游動(dòng)物群落的組成和結(jié)構(gòu)變化，探究了浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)修復(fù)措施的響應(yīng)，以期為富營(yíng)養(yǎng)化湖泊治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 研究區(qū)域概況及試驗(yàn)設(shè)施 梅梁灣(31°28′15″N，120°12′40″E)地處太湖北部湖灣，位于江蘇省無(wú)錫市郊，面積約為 132 km2，平均水深約為 2 m，常年暴發(fā)藍(lán)藻，富營(yíng)養(yǎng)化程度嚴(yán)重。根據(jù)研究?jī)?nèi)容，在梅梁灣湖區(qū)內(nèi)設(shè)置小型圍隔設(shè)施和小型圍網(wǎng)設(shè)施各6個(gè)，圍隔和圍網(wǎng)內(nèi)生物群落與對(duì)照組無(wú)差異。圍隔尺寸為15 m×25 m，每個(gè)圍隔設(shè) 26根鋼樁，防水布高為3 m，上沿高于水面1 m，防水布底部用石籠壓實(shí)深入淤泥層底部，以隔絕內(nèi)外水體交流；圍網(wǎng)尺寸為15 m × 25 m，每個(gè)圍網(wǎng)設(shè)18根鋼樁，圍網(wǎng)高為3 m，上沿高于水面1 m，圍網(wǎng)底部用石籠壓實(shí)深入淤泥層底部。試驗(yàn)區(qū)域總面積為4 500 m2。

1.1.2 供試植物 依據(jù)生態(tài)浮床植物選種原則，結(jié)合梅梁灣湖區(qū)氣候條件及風(fēng)浪等因素，綜合考慮混合種植效果，本試驗(yàn)中以美人蕉(Cannaindica)為基礎(chǔ)，選取美人蕉+菖蒲(Acoruscalamus)+蘆葦(Phragmitesaustralis)和美人蕉+水芹(Oenanthejavanica)+慈姑(Sagittariasagittifolia)兩種植物組合方式。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)系統(tǒng) 2021年4月初將不同植物組合的生態(tài)浮床置入圍隔、圍網(wǎng)設(shè)施內(nèi)，浮床覆蓋面積占圍隔、圍網(wǎng)面積(15 m×25 m)的8%，其中每組生態(tài)浮床中包括3種植物，每類植株為270盆，3種植株合計(jì)810盆。整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)包含2個(gè)圍網(wǎng)植物組合修復(fù)區(qū)(P1和P2)及2個(gè)圍隔植物組合修復(fù)區(qū)(E1和E2)，每個(gè)系統(tǒng)設(shè)置3個(gè)重復(fù)，共計(jì)12個(gè)試驗(yàn)區(qū)，同時(shí)設(shè)置3個(gè)對(duì)照組(未修復(fù)區(qū))，即周圍無(wú)浮床區(qū)域，共計(jì)15個(gè)試驗(yàn)組(圖1和圖2)。所有浮床單體由尼龍繩串聯(lián)之后固定于不銹鋼樁。結(jié)合設(shè)施建立及浮床植株長(zhǎng)勢(shì)良好的生長(zhǎng)周期，于2021年6月對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行采樣，以期能準(zhǔn)確反映生態(tài)浮床修復(fù)效果。

本圖基于自然資源部標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站GS(2019)4345號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地圖為底圖，底圖邊界無(wú)修改。The figure is based on the standard map GS(2019)4345 in the Standard Map Service website of Ministry of Natural Resources of the People’s Republic of China，with no modifications of the boundaries in the standard map.圖1 梅梁灣采樣點(diǎn)分布Fig.1 Map of sampling sites in Meiliang Bay

圖2 示范區(qū)Fig.2 Demonstration area

1.2.2 水樣采集 使用有機(jī)玻璃采水器，參照5點(diǎn)采樣法自湖底向湖面采集混合水樣，并使用多通道便攜式水質(zhì)分析儀(HACH)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定濁度(Tur)、水溫(WT)、酸堿度(pH)、溶解氧(DO)和水深(WD)指標(biāo)，使用賽氏盤現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水體透明度(SD)。根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》測(cè)定營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)，主要包括總氮(TN)、總磷(TP)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和葉綠素a(Chl-a)等。

1.2.3 浮游動(dòng)物定量樣品的采集與鑒定 用1 L樣品瓶采集原生動(dòng)物和輪蟲(chóng)定量樣品，現(xiàn)場(chǎng)加入10 mL魯哥試劑固定，帶回實(shí)驗(yàn)室沉淀濃縮，定容至40 mL。用有機(jī)玻璃采水器采集枝角類和橈足類浮游動(dòng)物定量樣品水樣20 L，通過(guò) 13#(112 μm)浮游生物網(wǎng)過(guò)濾濃縮至50 mL定量瓶中，現(xiàn)場(chǎng)加入體積分?jǐn)?shù)為4%的甲醛2 mL固定并加以標(biāo)注。

浮游動(dòng)物樣品鑒定前進(jìn)行預(yù)處理。將樣品靜置沉淀24 h，用移液槍吸取上清液30～40 mL，在Zeiss Axio Imager 4.2顯微鏡下對(duì)浮游動(dòng)物進(jìn)行種類鑒定與計(jì)數(shù)。鑒定前充分混勻濃縮樣品，原生動(dòng)物和輪蟲(chóng)用1 mL計(jì)數(shù)框進(jìn)行全片計(jì)數(shù)，每瓶樣品計(jì)數(shù)兩片，取其平均值，每片結(jié)果與平均數(shù)之差小于±15%，若超過(guò)±15%則進(jìn)行第3片計(jì)數(shù)，最后將兩個(gè)相近值的平均數(shù)作為最后的計(jì)算結(jié)果；枝角類和橈足類用5 mL計(jì)數(shù)框?qū)悠贩秩舾纱稳坑?jì)數(shù)。

根據(jù)公交刷卡乘客上、下車站點(diǎn)識(shí)別結(jié)果，統(tǒng)計(jì)得到543路公交車在12月29日早高峰時(shí)段上行方向在各站點(diǎn)的上、下車人數(shù)，如圖5所示.

1.2.4 浮游動(dòng)物定性樣品的采集與鑒定 用25#(64 μm)浮游生物網(wǎng)在上層水體呈“∞”字形撈取3～5 min，采集原生動(dòng)物和輪蟲(chóng)定性樣品，并過(guò)濾濃縮至50 mL定量瓶中，現(xiàn)場(chǎng)加入2 mL魯哥試劑固定。用13#(112 μm)浮游生物網(wǎng)在表層水體呈“∞ ”字形拖曳3～5 min，采集枝角類和橈足類浮游動(dòng)物定性樣品，然后將樣品濾縮至50 mL定量瓶中，現(xiàn)場(chǎng)加入體積分?jǐn)?shù)為4%的甲醛溶液1 mL固定。用Zeiss Axio Imager 4.2顯微鏡在100～1 000倍下進(jìn)行浮游動(dòng)物種類鑒定。

1.2.5 生物量計(jì)算 通過(guò)查表(《水生生物學(xué)》P494～P498、P505～P506)[11]或采用體積換算法(109μm3≈1 mg)計(jì)算獲得生物量。參照《水生生物學(xué)：形態(tài)和分類》[12]、《中國(guó)淡水輪蟲(chóng)志》[13]和《淡水微型生物圖譜》[14]等的方法鑒定種類。

1.2.6 優(yōu)勢(shì)種 運(yùn)用優(yōu)勢(shì)度Y計(jì)算優(yōu)勢(shì)物種，計(jì)算公式為

Y=(ni/N)×fi。

(1)

其中：ni為第i種的個(gè)體數(shù)；N為樣品中浮游動(dòng)物總個(gè)體數(shù)；fi第i種的出現(xiàn)頻率。Y>0.02 為優(yōu)勢(shì)種。

1.2.7 浮游動(dòng)物的多樣性 用Shannon-Wiener多樣性指數(shù) (H′)、Margalef豐富度指數(shù)(D)[15]評(píng)價(jià)浮游動(dòng)物的多樣性。計(jì)算公式為

H′=-∑Pilog2Pi,

(2)

D=(S-1)/lnN。

(3)

其中：S總種類數(shù)；N為樣品中浮游動(dòng)的總個(gè)體數(shù)；Pi為樣品中第i種的個(gè)體數(shù)占比，Pi=ni/N，ni為第i種的個(gè)體數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±S.D.)表示。采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，顯著性水平設(shè)為0.05，極顯著性水平設(shè)為0.01。采用RDA分析浮游動(dòng)物生物量與環(huán)境因子的關(guān)系；參考《數(shù)量生態(tài)學(xué)：R語(yǔ)言的應(yīng)用》[16]，運(yùn)用R 3.5.3軟件的Rstudio窗口進(jìn)行排序及分析，其中，浮游動(dòng)物生物量與環(huán)境因子數(shù)據(jù)經(jīng)lg(X+1)轉(zhuǎn)換后，先進(jìn)行去趨勢(shì)對(duì)應(yīng)分析(DCA)，根據(jù)各軸距再進(jìn)行冗余分析(RDA)或典型相關(guān)分析(CCA)，確定其相關(guān)性。采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)理化指標(biāo)的變化

從表1可見(jiàn)：調(diào)查期間，修復(fù)區(qū)內(nèi)水溫變化范圍小，平均值為(27.73±0.39)℃；與對(duì)照區(qū)相比，P1和P2區(qū)pH平均增加了22.47%，溶解氧平均增加了21.42%，濁度平均減少了42.66%，水體透明度平均增加了41.67%；與對(duì)照區(qū)相比，E1和E2區(qū)pH平均增加了20.90%，溶解氧平均增加了1.87%，水體透明度平均增加了312.50%，濁度平均減少了87.69%；4個(gè)試驗(yàn)組TN、TP和CODMn均顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，且植物組合1比植物組合2有較強(qiáng)的TN、TP和CODMn去除率，其中，P1和E1對(duì)TN、TP和CODMn的平均去除率分別達(dá)到39.33%、38.64%和37.63%，P2和E2對(duì)TN、TP和CODMn的平均去除率分別達(dá)到32.22%、31.82%和34.19%；4個(gè)試驗(yàn)組Chl-a濃度均顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，且E1和E2對(duì)Chl-a的去除率分別為67.85%和50.36%。綜上可知，兩種不同類型的生態(tài)浮床對(duì)梅梁灣修復(fù)區(qū)TN、TP和CODMn有良好的去除作用，其中，植物組合1(美人蕉+菖蒲+蘆葦)對(duì)水體具有較強(qiáng)的凈化作用。

表1 各采樣點(diǎn)的環(huán)境因子Tab.1 Environmental factors at each sampling site

2.2 浮游動(dòng)物的種類組成

調(diào)查期間共鑒定出浮游動(dòng)物28屬44種，其中，原生動(dòng)物類9屬12種，輪蟲(chóng)類12屬20種，枝角類5屬7種，橈足類2屬5種。浮游動(dòng)物群落以輪蟲(chóng)為主，占物種總數(shù)的45.45%，其次是原生動(dòng)物(占27.27%)，橈足類最少(占11.36%)。修復(fù)區(qū)浮游動(dòng)物物種數(shù)39種，對(duì)照區(qū)23種(表2)。

表2 修復(fù)區(qū)與對(duì)照區(qū)浮游動(dòng)物的種類組成Tab.2 Species composition of zooplankton in the control area and treatment area

2.3 浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種

調(diào)查期間共鑒定出浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種類10屬10種，優(yōu)勢(shì)種包括原生動(dòng)物3種，輪蟲(chóng)7種(表3)。從種類組成分析，原生動(dòng)物中天鵝長(zhǎng)吻蟲(chóng)(Lacrymariaolor)在對(duì)照區(qū)占優(yōu)勢(shì)；闊口游仆蟲(chóng)(Euploteseurystomus)在圍隔植物組合中占優(yōu)勢(shì)；淡水麻鈴蟲(chóng)(Leprotintinnusfluviatile)在圍網(wǎng)植物組合中占優(yōu)勢(shì)。輪蟲(chóng)7種優(yōu)勢(shì)種中，針簇多肢輪蟲(chóng)(Polyarthratrigla)在各區(qū)域中均占優(yōu)勢(shì)；圍網(wǎng)植物組合中優(yōu)勢(shì)種還包括前節(jié)晶囊輪蟲(chóng)(Asplachnapriodonta)和腹尾輪蟲(chóng)(Gastropussp.)，而等刺異尾輪蟲(chóng)(Trichocercasimilis)僅在P1區(qū)占優(yōu)勢(shì)種；圍隔植物組合中優(yōu)勢(shì)種還包括角突臂尾輪蟲(chóng)(Brachionusangularis)，而奇異六腕輪蟲(chóng)(Hexarthramira)僅在E2區(qū)占優(yōu)勢(shì)種；對(duì)照區(qū)域優(yōu)勢(shì)種還包括曲腿龜甲輪蟲(chóng)(KeratelIavalga)和等刺異尾輪蟲(chóng)。

表3 修復(fù)區(qū)與對(duì)照區(qū)浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種的比較Tab.3 Comparison of the dominant zooplankton species between the control area and treatment area

2.4 浮游動(dòng)物的生物量和豐度

從圖3可見(jiàn)，圍網(wǎng)與圍隔修復(fù)區(qū)內(nèi)浮游動(dòng)物的相對(duì)豐度具有不同的特征，修復(fù)區(qū)內(nèi)原生動(dòng)物、輪蟲(chóng)、枝角類和橈足類分別占浮游動(dòng)物總生物量的0.54%、95.54%、1.56%、2.36%，分別占總豐度的32.82%、65.85%、0.28%、1.06%；圍隔修復(fù)區(qū)中浮游動(dòng)物平均生物量及豐度分別為5.84 mg/L和982.86 ind./L，對(duì)照組浮游動(dòng)物平均生物量及豐度分別為9.29 mg/L和1079.32 ind./L，圍隔修復(fù)區(qū)生物量及豐度分別較對(duì)照組降低了37.14%、8.94%，圍隔修復(fù)區(qū)中原生動(dòng)物、輪蟲(chóng)、枝角類、橈足類分別占浮游動(dòng)物豐度的40.52%、58.39%、0.05%、1.05%；圍網(wǎng)修復(fù)區(qū)植物組合1(P1)的浮游動(dòng)物生物量及豐度分別較對(duì)照組提高了30.06%、37.46%，且顯著高于對(duì)照區(qū)(P<0.05)，輪蟲(chóng)豐度和生物量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 浮游動(dòng)物豐度及生物量結(jié)果證明了植物組合1浮床對(duì)浮游動(dòng)物修復(fù)效果優(yōu)于植物組合2浮床，且對(duì)應(yīng)所在區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)也較好，二者的結(jié)果具有一致性。

圖3 修復(fù)區(qū)與對(duì)照區(qū)浮游動(dòng)物的生物量和豐度Fig.3 Biomass and density of zooplankton in the control area and treatment area

2.5 浮游動(dòng)物群落的生物多樣性指數(shù)

修復(fù)區(qū)和未修復(fù)區(qū)浮游動(dòng)物的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)和Margalef種類豐富度指數(shù)(D)分析顯示(表4)，圍網(wǎng)植物組合P1區(qū)浮游動(dòng)物群落的H′和D值均顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，結(jié)合浮游動(dòng)物生物量及豐度，二者的結(jié)果具有較好的一致性；而圍隔植物組合多樣性指數(shù)較對(duì)照組顯著降低(P<0.05)。

表4 浮游動(dòng)物群落的生物多樣性指數(shù)Tab.4 Biodiversity index of zooplankton community

2.6 浮游動(dòng)物生物量與環(huán)境因子的關(guān)系

對(duì)示范區(qū)浮游動(dòng)物平均生物量與水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行DCA分析，結(jié)果排序軸長(zhǎng)度0.607 1<3，可使用線性模型進(jìn)行冗余(RDA)分析，選擇WT、SD、Tur、DO、pH、TN、TP、Chl-a和CODMn共計(jì)9個(gè)環(huán)境因子。RDA分析結(jié)果顯示，第一排序軸的解釋比率為44.10%，包含的物種與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)為0.115 4，第二排序軸的解釋比率為19.49%，包含的物種與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)為0.089 5，前兩個(gè)排序軸累計(jì)解釋了65.59%的物種與環(huán)境因子間的關(guān)系(表5)。

表5 浮游動(dòng)物RDA分析特征值及解釋比率Tab.5 Eigenvalue and interpretation rate on summary statistics of RDA of zooplankton

浮游動(dòng)物生物量與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)如表6所示，對(duì)不同修復(fù)區(qū)域內(nèi)浮游動(dòng)物有重要作用的環(huán)境因子包括Tur、Chl-a、CODMn和pH。從RDA排序中呈現(xiàn)的空間異質(zhì)性可以看出，對(duì)照區(qū)集中在第二、三象限，與TN、TP等營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)呈正相關(guān)；P1、P2、E1和E2集中在第一、四象限，與營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)(圖4)。結(jié)果表明，隨著生態(tài)浮床的置入，水體環(huán)境得到了改善，浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)也逐漸恢復(fù)。Pearson相關(guān)性分析顯示，浮游植物生物量與枝角類、橈足類、輪蟲(chóng)和原生動(dòng)物生物量呈負(fù)相關(guān)，但不顯著(P>0.05)，而枝角類與橈足類呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)(圖5)。

表6 浮游動(dòng)物生物量與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)(r)Tab.6 Correlation coefficient(r) between zooplankton biomass and environmental factors

圖4 浮游動(dòng)物生物量與環(huán)境因子的RDA分析Fig.4 Redundancy analysis of zooplankton biomass and environmental factors

**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。 ** mean very significant correlations (P<0.01).圖5 Pearson相關(guān)性分析熱圖Fig.5 Heat map of Pearson correlation analysis

3 討論

3.1 不同生態(tài)浮床植物組合對(duì)水質(zhì)修復(fù)效果的影響

以往對(duì)生態(tài)浮床修復(fù)效果的研究大多集中在對(duì)河道、池塘水的凈化中。李文芬等[6]研究表明，美人蕉對(duì)TN、TP和CODMn的綜合去除率明顯高于其他植物。郭巖巖等[17]證實(shí)水芹、慈姑、美人蕉和水葫蘆組合具有良好的修復(fù)效果。蔣躍等[18]表明，美人蕉可以作為治理富營(yíng)養(yǎng)化湖泊生態(tài)浮床系統(tǒng)的構(gòu)建植物，且美人蕉和再力花(Thaliadealbata)混合種植模式優(yōu)于單一種植。蘇媛等[19]對(duì)關(guān)中地區(qū)澇池浮床植物研究發(fā)現(xiàn)，美人蕉與菖蒲組合對(duì)污染水體去除率較高。本研究表明，采用美人蕉+菖蒲+蘆葦(植物組合1)和美人蕉+水芹+慈姑(植物組合2)兩種植物組合的生態(tài)浮床對(duì)水質(zhì)有明顯的改善，修復(fù)區(qū)內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽均具有較高去除率，且植物組合1對(duì)TN、TP、Chl-a和CODMn營(yíng)養(yǎng)鹽的去除效果優(yōu)于植物組合2。修復(fù)區(qū)的浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)及水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果，均驗(yàn)證了不同植物組合的生態(tài)浮床在富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中的可行性及有效性，其中，生態(tài)浮床植物組合1(美人蕉+菖蒲+蘆葦)具有明顯優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)開(kāi)展生態(tài)浮床修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的工作中可使用該植物組合作為浮床植株的選擇參考。

3.2 不同生態(tài)浮床對(duì)浮游動(dòng)物群落多樣性的影響

本研究中，共鑒定出輪蟲(chóng)12屬20種，原生動(dòng)物類9屬12種，枝角類5屬7種，橈足類2屬5種，浮游動(dòng)物群落以輪蟲(chóng)為主。大型浮游動(dòng)物(枝角類、橈足類)的豐度隨小型浮游動(dòng)物(原生動(dòng)物和輪蟲(chóng))優(yōu)勢(shì)度的增加而降低，這是由于圍隔植物組合屬于封閉環(huán)境，魚(yú)類可能通過(guò)選擇性捕食，使枝角類、橈足類生物量及豐度下降[20]。修復(fù)區(qū)置入生態(tài)浮床后，水質(zhì)狀況有所好轉(zhuǎn)，且浮床植物長(zhǎng)勢(shì)良好，生物量增加，浮游動(dòng)物的種類和數(shù)量均得到了增加，尤其是圍網(wǎng)植物組合1修復(fù)區(qū)浮游動(dòng)物群落的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Margalef豐富度指數(shù)均顯著高于對(duì)照區(qū)，浮游動(dòng)物種類趨于豐富，群落結(jié)構(gòu)得到一定程度的恢復(fù)，說(shuō)明生態(tài)浮床的置入對(duì)浮游動(dòng)物增殖發(fā)揮了積極效果。

浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)變化與水體營(yíng)養(yǎng)鹽及浮游植物優(yōu)勢(shì)種具有相關(guān)性。本研究中，與對(duì)照區(qū)相比，修復(fù)區(qū)內(nèi)浮游動(dòng)物總種類數(shù)由23種增加到39種，其中，根據(jù)原生動(dòng)物及輪蟲(chóng)水體營(yíng)養(yǎng)指示種類表[21]，原生動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種闊口游仆蟲(chóng)屬于β中污性水體指示種，7種輪蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)種中，前節(jié)晶囊輪蟲(chóng)、曲腿龜甲輪蟲(chóng)和等刺異尾輪蟲(chóng)屬于寡污-β中污，而針簇多肢輪蟲(chóng)屬于中污，角突臂尾輪蟲(chóng)屬于β-α中污。優(yōu)勢(shì)種分布結(jié)果顯示，前節(jié)晶囊輪蟲(chóng)和等刺異尾輪蟲(chóng)均在圍網(wǎng)植物組合中為優(yōu)勢(shì)種，前節(jié)晶囊輪蟲(chóng)屬于雜食性輪蟲(chóng)，其可通過(guò)改變食性應(yīng)對(duì)食物競(jìng)爭(zhēng)壓力[22]，從而使其種群得以增長(zhǎng)，成為輪蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)種。等刺異尾輪蟲(chóng)為圍網(wǎng)植物組合1優(yōu)勢(shì)種，說(shuō)明該水體環(huán)境較清潔。水體擾動(dòng)、流速和流量等水動(dòng)力因子對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化具有重要影響[23]，由于圍隔植物組合屬于密閉環(huán)境，無(wú)水體流動(dòng)，因而導(dǎo)致其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)達(dá)到一定積累，從而出現(xiàn)β中污性指示種角突臂尾輪蟲(chóng)和闊口游仆蟲(chóng)。

3.3 浮游動(dòng)物群落的影響因子

浮游動(dòng)物的分布與非生物因子密切相關(guān)，不同浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種水平分布受到環(huán)境因子的影響也有所不同[24-25]。本研究中RDA分析表明，Tur、CODMn和pH是主要非生物影響因子，其中，浮游動(dòng)物生物量與pH呈極顯著相關(guān)。與此類似，吳利等[26]也指出，pH是影響西涼湖浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)改變的較強(qiáng)環(huán)境因子。水體pH對(duì)浮游動(dòng)物具有重要影響，不同種類的輪蟲(chóng)，其適宜生長(zhǎng)的pH不同，許多枝角類對(duì)較高或較低pH均非常敏感[27]。本研究中，浮游動(dòng)物豐度和生物量也隨pH的升高而相應(yīng)增加，RDA分析也表明，第一排序軸與pH的正相關(guān)性最大。CODMn的大小通常作為評(píng)判水體營(yíng)養(yǎng)水平的標(biāo)準(zhǔn)之一。本研究中，與修復(fù)區(qū)相比，對(duì)照區(qū)CODMn較高，加上藍(lán)藻暴發(fā)等的綜合作用，導(dǎo)致浮游甲殼動(dòng)物豐度較高，這與對(duì)鄱陽(yáng)湖研究結(jié)果一致[24]。圍網(wǎng)與圍隔設(shè)施的置入，導(dǎo)致圍隔區(qū)與圍網(wǎng)區(qū)水體濁度較對(duì)照區(qū)顯著降低。濁度的改變有利于水中浮游動(dòng)物的繁殖和發(fā)育，并為浮游動(dòng)物提供了更加適宜的生存環(huán)境[28]。

浮游植物是浮游動(dòng)物的重要食物來(lái)源之一，水體中浮游植物生物量的高低與輪蟲(chóng)的生長(zhǎng)繁殖密切相關(guān)[29]。本研究中，浮游植物與枝角類、橈足類、輪蟲(chóng)和原生動(dòng)物呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，也驗(yàn)證了其間存在捕食關(guān)系。近年來(lái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，夏季藍(lán)藻頻繁暴發(fā)導(dǎo)致太湖葉綠素a的濃度顯著增加，尤其是藍(lán)藻含量的增加，使得枝角類、橈足類浮游動(dòng)物的生長(zhǎng)受到抑制，從而有利于小型浮游動(dòng)物的生長(zhǎng)[30]。同時(shí)，藍(lán)藻產(chǎn)生的藻毒素具有較強(qiáng)的毒害作用，使浮游動(dòng)物向小型化演化[20]。本研究結(jié)果顯示，輪蟲(chóng)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這是由于體型小、繁殖快和適用性強(qiáng)等特點(diǎn)決定了輪蟲(chóng)在湖泊生態(tài)系統(tǒng)中最常見(jiàn)且屬于優(yōu)勢(shì)種，且輪蟲(chóng)對(duì)浮游動(dòng)物豐度的貢獻(xiàn)最大，本研究結(jié)果與楊佳等[20]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

1)通過(guò)置入不同植物組合生態(tài)浮床修復(fù)措施，改變了圍隔和圍網(wǎng)修復(fù)區(qū)內(nèi)浮游動(dòng)物的物種組成及群落結(jié)構(gòu)，對(duì)浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種產(chǎn)生了較大的影響，使得對(duì)照組與修復(fù)區(qū)域內(nèi)的浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生差異，其中圍網(wǎng)修復(fù)區(qū)內(nèi)植物組合 1 (美人蕉+菖蒲+蘆葦)具有良好的修復(fù)效果，表現(xiàn)出較強(qiáng)的浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)恢復(fù)能力。

2)生態(tài)浮床置入后修復(fù)區(qū)內(nèi)各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于對(duì)照組，水質(zhì)凈化效果顯著。 Pearson相關(guān)性分析和RDA分析研究結(jié)果一致，不僅非生物因子Tur、CODMn和pH影響浮游動(dòng)物的分布，生物因子葉綠素a也是影響浮游動(dòng)物群落分布的因子。

3)不同植物組合生態(tài)浮床在富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中具有可行性及有效性，未來(lái)可應(yīng)用于富營(yíng)養(yǎng)化湖泊生態(tài)浮床原位修復(fù)中，后續(xù)將持續(xù)深入開(kāi)展富營(yíng)養(yǎng)化湖泊浮游動(dòng)物群落對(duì)生態(tài)浮床修復(fù)措施的響應(yīng)機(jī)制，探索生態(tài)浮床修復(fù)生境內(nèi)的生物與非生物間的耦合效應(yīng)。