楊志紅　田前進(jìn)　吳詩謠　何夢瑩　廖玉萍　俞麗莎　韓志萍

摘要：水體富營養(yǎng)化是我國水環(huán)境面臨的一個(gè)突出問題。本研究對太湖主要水源之一苕溪河水取樣，采用組培蘆竹苗定植于水體，在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了組培蘆竹對于富營養(yǎng)化水體中磷的去除和對水體微生物（細(xì)菌、真菌和放線菌）的影響。結(jié)果表明，水體中種植蘆竹使水體中磷含量顯著降低，磷濃度由0.123 mg/L降低到0.002 mg/L，除磷效果顯著；蘆竹的定植對微生物有一定的影響。

關(guān)鍵詞：蘆竹；富營養(yǎng)化；磷；微生物

中圖分類號：X52文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1002-1302（2014）01-0297-02

收稿日期：2013-05-25

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（編號：31070451）。

作者簡介：楊志紅，男，博士，講師，從事植物分子生物學(xué)研究。E-mail：yangzhihong@hutc.zj.cn。水污染是全球十大環(huán)境問題之一[1]。我國目前很多水體污染都比較嚴(yán)重，水體污染問題日益受到廣泛關(guān)注。水污染中富營養(yǎng)化是一個(gè)突出的問題，通常認(rèn)為氮、磷含量超標(biāo)是水體富營養(yǎng)化的主要原因。富營養(yǎng)化水體中氮的有效去除有很多研究報(bào)道[2]。但磷污染的去除卻一直是研究的一個(gè)難點(diǎn)。在富營養(yǎng)化治理研究中，植物富集作用在富營養(yǎng)化水體的凈化與修復(fù)方面具有良好的效果[3]。目前認(rèn)為，利用水生植物富集氮、磷是治理、調(diào)節(jié)和抑制湖泊富營養(yǎng)化的有效途徑[4]。水體中，除植物外，其他生物對于污染的修復(fù)也有著很重要的影響。研究結(jié)果表明，濕地對磷的截留主要是通過土壤吸附和沉淀、植物吸收、微生物固定、泥炭增長等作用來實(shí)現(xiàn)[5-6]。

在污染修復(fù)的植物中，蘆竹是一種經(jīng)常被采用的材料。蘆竹（Arundo donax Linn.）為禾本科蘆竹屬一種多年生草本植物，原產(chǎn)我國，具有水陸兩生的特點(diǎn)。蘆竹在我國很多地區(qū)都有分布，應(yīng)用蘆竹修復(fù)污染，不存在外來物種入侵的問題，是一種理想的富營養(yǎng)化修復(fù)材料。蘆竹在鎘、汞等重金屬污染修復(fù)，以及在污染水源的凈化等方面有很多研究報(bào)道[7-8]。數(shù)據(jù)顯示對于污染的修復(fù)，蘆竹有明顯的效果。但是，污染修復(fù)中蘆竹材料的來源卻是一個(gè)問題。蘆竹最有效繁殖方法是組織培養(yǎng)。但是，目前并沒有組培繁殖蘆竹應(yīng)用于水體污染修復(fù)的相關(guān)研究報(bào)道。本研究在前期建立蘆竹組培體系的基礎(chǔ)上，利用組培苗進(jìn)行蘆竹對富營養(yǎng)化水體中磷的去除和水體微生物影響的研究，為大規(guī)模利用蘆竹組培苗進(jìn)行水體污染修復(fù)提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料和設(shè)計(jì)

本研究以蘆竹為試驗(yàn)材料，將實(shí)驗(yàn)室通過組織培養(yǎng)獲得的蘆竹苗進(jìn)行室外馴化移栽，培養(yǎng)60 d后，選擇長勢相近，株高為 20～30 cm的蘆竹清洗干凈后，定植于水箱中。試驗(yàn)采用40 cm×40 cm×60 cm水箱。試驗(yàn)富營養(yǎng)化水樣取自苕溪河（太湖主要河流），取水時(shí)間為2011年9月4日，取水方式：抽取河水（水面下60 cm處）。取河水后，立即運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室，均勻放置于各水箱中，每水箱30 L。組培蘆竹苗在實(shí)驗(yàn)水箱中定植方式采用塑料泡沫板打孔定植，在定植孔中用海綿固定植株，種植密度為每水箱30株，以不放置蘆竹為對照，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.2水體中磷測定

每隔4 d進(jìn)行水箱水體采樣，水體中總磷采用鉬酸銨分光光度法測定。

1.3微生物測定

試驗(yàn)水體中微生物（細(xì)菌、真菌、放線菌）分別采用牛肉膏蛋白胨、馬丁氏培養(yǎng)基、高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng)，采取平板計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)分析，取樣時(shí)各個(gè)水箱中分別取1 mL水樣，稀釋10倍后，取100 μL，于超凈臺內(nèi)均勻涂布于培養(yǎng)基上，于 28 ℃ 條件下培養(yǎng)48 h后觀察計(jì)數(shù)。

1.4數(shù)據(jù)處理

磷含量變化采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件對結(jié)果進(jìn)行分析。微生物含量變化采用Sigmaplot 10 軟件進(jìn)行作圖比較分析。

2結(jié)果與分析

2.1水體中磷含量變化

水箱中水體磷含量表現(xiàn)為隨蘆竹定植時(shí)間的延長而逐漸減少，定植蘆竹試驗(yàn)組水體中磷含量與對照組相比明顯降低（表1）。

蘆竹定植后4、8、12 d水體中磷含量顯著減少。 12 d 和16 d比較，差異不顯著。16 d和20、24、28 d比較，差異顯著，表現(xiàn)為蘆竹定植前期水體中磷含量減少幅度較大，定植后期水體中磷含量減少幅度變小。

2.2水體中微生物含量變化

2.2.1細(xì)菌含量變化在試驗(yàn)期間，水體中細(xì)菌含量呈現(xiàn)先高后低的變化趨勢。試驗(yàn)組和對照組變化趨勢相同，在12 d時(shí)分別達(dá)到最大值14.6 CFU/μL和16.8 CFU/μL，隨后水體中細(xì)菌含量逐漸降低，28 d時(shí)分別達(dá)到最低值10.0 CFU/μL和 11.1 CFU/μL。試驗(yàn)組和對照組相比，16 d時(shí)試驗(yàn)組比對照組差值達(dá)到最大（3.2 CFU/μL）。蘆竹定植8 d后試驗(yàn)組細(xì)菌含量一直低于對照組（圖1）。

2.2.2真菌含量變化真菌含量表現(xiàn)為在試驗(yàn)過程中試驗(yàn)組和對照組水體中真菌含量與初始含量相比，都有降低，但變化趨勢試驗(yàn)組和對照組相比有差異。水體中真菌含量對照組整體表現(xiàn)為下降趨勢，試驗(yàn)組在8～24 d時(shí)和初始含量相比，表現(xiàn)為下降趨勢。但是28 d水體中真菌含量與8～24 d相比，表現(xiàn)為上升（圖2）。表明水體中種植蘆竹對真菌含量有明顯的影響，后期促進(jìn)了真菌的生長繁殖。

2.2.3放線菌含量變化試驗(yàn)組和對照組相比，水體中放線菌含量24 d前整體變化趨勢相似，在4 d時(shí)升高最快，4～24 d 放線菌含量雖然整體呈升高趨勢，但是變化不大。28 d時(shí)，試驗(yàn)組放線菌含量出現(xiàn)明顯下降，由4～24 d時(shí)的2.8～3.6 CFU/μL 降低為2.5 CFU/μL，而對照組下降不明顯（圖3）。

3討論

3.1水體中磷含量的變化

本研究在應(yīng)用蘆竹去除磷污染試驗(yàn)中，磷的濃度從最初的0.123 mg/L降低到0.002 mg/L，降低了98.37%。和對照28 d后磷濃度0.073mg/L相比，降低97.26%。水體中磷的濃endprint

度得到了顯著的降低。

胡開林等在進(jìn)行磷濃度和藻類關(guān)系的研究中得出，磷濃度為0.03 mg/L以上時(shí)，藻類會迅速繁殖而引發(fā)水體富營養(yǎng)化[9]。表明組培蘆竹使水體中磷的濃度得到了有效降低，組培蘆竹對于富營養(yǎng)化水體中磷污染的修復(fù)有很好的作用。

3.2水體中細(xì)菌含量變化

馮勝等對細(xì)菌含量和富營養(yǎng)化關(guān)系的研究中得出，細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)隨水體營養(yǎng)水平增加而上升的趨勢[10]，細(xì)菌數(shù)量和富營養(yǎng)化水平呈正相關(guān)。本研究細(xì)菌含量變化為先高后低。分析原因主要是和富營養(yǎng)化水平有關(guān)。前期富營養(yǎng)化水平等環(huán)境條件可以滿足細(xì)菌的增殖，表現(xiàn)為細(xì)菌含量的增加。后期磷含量降低，代表了富營養(yǎng)化水平的降低，隨著富營養(yǎng)化水平的降低，環(huán)境不利于細(xì)菌繁殖，表現(xiàn)為細(xì)菌含量出現(xiàn)下降。

3.3水體中真菌含量的變化

宋關(guān)玲等在富營養(yǎng)化水體中真菌含量變化的研究中，報(bào)道利用菌根真菌控制湖泊面源污染，指出真菌在污染修復(fù)中的作用[11]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示水體中真菌含量變化在蘆竹定植組表現(xiàn)為后期的上升。變化原因可能是植物和真菌的相互作用，植物在促進(jìn)真菌生長方面起到了作用，引起水體真菌含量的變化。

3.4水體中放線菌含量的變化

紀(jì)榮平等指出富營養(yǎng)化水體中嗅味物質(zhì)的濃度與水體富營養(yǎng)化程度以及放線菌的生物量呈正相關(guān)[12]。本試驗(yàn)后期種植蘆竹試驗(yàn)組水體中放線菌量和對照組相比出現(xiàn)下降，可能是由于試驗(yàn)組富營養(yǎng)化元素下降造成。

微生物對于富營養(yǎng)化的影響，有研究結(jié)果表明微生物與水體污染物去除率密切相關(guān)，對污染物的去除有良好的促進(jìn)作用[13]。因此，微生物在整個(gè)富營養(yǎng)化修復(fù)中是不可忽視的影響因子。在對富營養(yǎng)化的研究過程中。生物操縱理論目前得到了很多研究人員的認(rèn)可。該理論認(rèn)為富營養(yǎng)化水體生態(tài)系統(tǒng)中植物、動物、微生物等物種在食物鏈中的地位以及它們之間的相互關(guān)系非常重要[14]。對于水體生態(tài)系統(tǒng)，植物、動物、微生物都是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。只有植物、動物和微生物形成了一個(gè)良好的生態(tài)系統(tǒng)，整個(gè)水體生態(tài)才能不容易打破，藍(lán)藻等才不容易大量繁殖造成危害。因此，研究人員采取植物和動物組成的系統(tǒng)來進(jìn)行富營養(yǎng)化水體的修復(fù)，如王彥玲等人利用植物與螺組合對富營養(yǎng)化水體進(jìn)行凈化[15]。也有使用微生物來進(jìn)行修復(fù)，如：王琳等報(bào)道了微生物菌劑修復(fù)富營養(yǎng)化水體的研究[16]。顯示出植物、動物、微生物在生態(tài)修復(fù)中都具有重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

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度得到了顯著的降低。

胡開林等在進(jìn)行磷濃度和藻類關(guān)系的研究中得出，磷濃度為0.03 mg/L以上時(shí)，藻類會迅速繁殖而引發(fā)水體富營養(yǎng)化[9]。表明組培蘆竹使水體中磷的濃度得到了有效降低，組培蘆竹對于富營養(yǎng)化水體中磷污染的修復(fù)有很好的作用。

3.2水體中細(xì)菌含量變化

馮勝等對細(xì)菌含量和富營養(yǎng)化關(guān)系的研究中得出，細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)隨水體營養(yǎng)水平增加而上升的趨勢[10]，細(xì)菌數(shù)量和富營養(yǎng)化水平呈正相關(guān)。本研究細(xì)菌含量變化為先高后低。分析原因主要是和富營養(yǎng)化水平有關(guān)。前期富營養(yǎng)化水平等環(huán)境條件可以滿足細(xì)菌的增殖，表現(xiàn)為細(xì)菌含量的增加。后期磷含量降低，代表了富營養(yǎng)化水平的降低，隨著富營養(yǎng)化水平的降低，環(huán)境不利于細(xì)菌繁殖，表現(xiàn)為細(xì)菌含量出現(xiàn)下降。

3.3水體中真菌含量的變化

宋關(guān)玲等在富營養(yǎng)化水體中真菌含量變化的研究中，報(bào)道利用菌根真菌控制湖泊面源污染，指出真菌在污染修復(fù)中的作用[11]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示水體中真菌含量變化在蘆竹定植組表現(xiàn)為后期的上升。變化原因可能是植物和真菌的相互作用，植物在促進(jìn)真菌生長方面起到了作用，引起水體真菌含量的變化。

3.4水體中放線菌含量的變化

紀(jì)榮平等指出富營養(yǎng)化水體中嗅味物質(zhì)的濃度與水體富營養(yǎng)化程度以及放線菌的生物量呈正相關(guān)[12]。本試驗(yàn)后期種植蘆竹試驗(yàn)組水體中放線菌量和對照組相比出現(xiàn)下降，可能是由于試驗(yàn)組富營養(yǎng)化元素下降造成。

微生物對于富營養(yǎng)化的影響，有研究結(jié)果表明微生物與水體污染物去除率密切相關(guān)，對污染物的去除有良好的促進(jìn)作用[13]。因此，微生物在整個(gè)富營養(yǎng)化修復(fù)中是不可忽視的影響因子。在對富營養(yǎng)化的研究過程中。生物操縱理論目前得到了很多研究人員的認(rèn)可。該理論認(rèn)為富營養(yǎng)化水體生態(tài)系統(tǒng)中植物、動物、微生物等物種在食物鏈中的地位以及它們之間的相互關(guān)系非常重要[14]。對于水體生態(tài)系統(tǒng)，植物、動物、微生物都是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。只有植物、動物和微生物形成了一個(gè)良好的生態(tài)系統(tǒng)，整個(gè)水體生態(tài)才能不容易打破，藍(lán)藻等才不容易大量繁殖造成危害。因此，研究人員采取植物和動物組成的系統(tǒng)來進(jìn)行富營養(yǎng)化水體的修復(fù)，如王彥玲等人利用植物與螺組合對富營養(yǎng)化水體進(jìn)行凈化[15]。也有使用微生物來進(jìn)行修復(fù)，如：王琳等報(bào)道了微生物菌劑修復(fù)富營養(yǎng)化水體的研究[16]。顯示出植物、動物、微生物在生態(tài)修復(fù)中都具有重要的作用。

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[13]鄭煥春，周青. 微生物在富營養(yǎng)化水體生物修復(fù)中的作用[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，17（1）：197-202.

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度得到了顯著的降低。

胡開林等在進(jìn)行磷濃度和藻類關(guān)系的研究中得出，磷濃度為0.03 mg/L以上時(shí)，藻類會迅速繁殖而引發(fā)水體富營養(yǎng)化[9]。表明組培蘆竹使水體中磷的濃度得到了有效降低，組培蘆竹對于富營養(yǎng)化水體中磷污染的修復(fù)有很好的作用。

3.2水體中細(xì)菌含量變化

馮勝等對細(xì)菌含量和富營養(yǎng)化關(guān)系的研究中得出，細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)隨水體營養(yǎng)水平增加而上升的趨勢[10]，細(xì)菌數(shù)量和富營養(yǎng)化水平呈正相關(guān)。本研究細(xì)菌含量變化為先高后低。分析原因主要是和富營養(yǎng)化水平有關(guān)。前期富營養(yǎng)化水平等環(huán)境條件可以滿足細(xì)菌的增殖，表現(xiàn)為細(xì)菌含量的增加。后期磷含量降低，代表了富營養(yǎng)化水平的降低，隨著富營養(yǎng)化水平的降低，環(huán)境不利于細(xì)菌繁殖，表現(xiàn)為細(xì)菌含量出現(xiàn)下降。

3.3水體中真菌含量的變化

宋關(guān)玲等在富營養(yǎng)化水體中真菌含量變化的研究中，報(bào)道利用菌根真菌控制湖泊面源污染，指出真菌在污染修復(fù)中的作用[11]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示水體中真菌含量變化在蘆竹定植組表現(xiàn)為后期的上升。變化原因可能是植物和真菌的相互作用，植物在促進(jìn)真菌生長方面起到了作用，引起水體真菌含量的變化。

3.4水體中放線菌含量的變化

紀(jì)榮平等指出富營養(yǎng)化水體中嗅味物質(zhì)的濃度與水體富營養(yǎng)化程度以及放線菌的生物量呈正相關(guān)[12]。本試驗(yàn)后期種植蘆竹試驗(yàn)組水體中放線菌量和對照組相比出現(xiàn)下降，可能是由于試驗(yàn)組富營養(yǎng)化元素下降造成。

微生物對于富營養(yǎng)化的影響，有研究結(jié)果表明微生物與水體污染物去除率密切相關(guān)，對污染物的去除有良好的促進(jìn)作用[13]。因此，微生物在整個(gè)富營養(yǎng)化修復(fù)中是不可忽視的影響因子。在對富營養(yǎng)化的研究過程中。生物操縱理論目前得到了很多研究人員的認(rèn)可。該理論認(rèn)為富營養(yǎng)化水體生態(tài)系統(tǒng)中植物、動物、微生物等物種在食物鏈中的地位以及它們之間的相互關(guān)系非常重要[14]。對于水體生態(tài)系統(tǒng)，植物、動物、微生物都是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。只有植物、動物和微生物形成了一個(gè)良好的生態(tài)系統(tǒng)，整個(gè)水體生態(tài)才能不容易打破，藍(lán)藻等才不容易大量繁殖造成危害。因此，研究人員采取植物和動物組成的系統(tǒng)來進(jìn)行富營養(yǎng)化水體的修復(fù)，如王彥玲等人利用植物與螺組合對富營養(yǎng)化水體進(jìn)行凈化[15]。也有使用微生物來進(jìn)行修復(fù)，如：王琳等報(bào)道了微生物菌劑修復(fù)富營養(yǎng)化水體的研究[16]。顯示出植物、動物、微生物在生態(tài)修復(fù)中都具有重要的作用。

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