王 琦，劉高慧，肖能文，史娜娜，韓 煜，全占軍

(中國環(huán)境科學(xué)研究院國家環(huán)境保護(hù)區(qū)域生態(tài)過程與功能評估重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012)

滇池是我國富營養(yǎng)化嚴(yán)重的湖泊之一，近年來通過一系列的工程治理措施，外源污染中有機(jī)污染物大幅度削減，但是N、P仍然持續(xù)超標(biāo)，藍(lán)藻呈現(xiàn)周期性暴發(fā)態(tài)勢，水生生態(tài)系統(tǒng)極度脆弱[1-4]。特別是草海，作為昆明主城區(qū)的排水通道，受補(bǔ)水量和自凈能力的限制，以及外海富藻水持續(xù)輸入的影響[5]，原先大規(guī)模的沉水植物已經(jīng)逐漸消失，水草產(chǎn)卵性魚類驟減，藻類和其他水生生物大量繁殖[6-8]。從富營養(yǎng)化進(jìn)程來看，草海已由單純的有機(jī)污染類型轉(zhuǎn)為兼具有機(jī)污染和植物營養(yǎng)物污染的兼性污染型[9]。治理草海不僅需要依靠外源污染物攔截工程措施，同時(shí)也要重視水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建。利用水生動(dòng)植物實(shí)行生物操縱是一種有效控制水體富營養(yǎng)化進(jìn)程的生物生態(tài)方法[10-12]。

沉水植物作為湖泊的初級生產(chǎn)者，通過繁殖與環(huán)境進(jìn)行大量的物質(zhì)和能量交換，能夠有效提高水環(huán)境容量，增強(qiáng)水體自凈能力[13]。同時(shí)，沉水植物植株能夠減緩風(fēng)浪，有利于懸浮物質(zhì)沉淀，提高水體透明度[14]，利用根莖葉直接吸收水體中的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)[15-16]，通過分泌化感物質(zhì)抑制藻類生長[17]。沉水植物在恢復(fù)過程中，又能夠?yàn)槠渌锾峁D料，使與之相配的浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物以及魚類種群數(shù)量明顯增加[18]，生物多樣性提高，有利于形成“清水草型”的穩(wěn)定水生生態(tài)系統(tǒng)[19-20]。

水體中濾食性魚類一方面通過食物鏈捕食關(guān)系改變生物群落結(jié)構(gòu)，另一方面通過攝食作用將水體中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為魚產(chǎn)品帶出水體，也會(huì)起到對富營養(yǎng)化水體水質(zhì)凈化的作用[21]。鯽(Carassiusauratus)是雜食性魚類，也是滇池的土著魚類，更是我國重要的經(jīng)濟(jì)魚類，已有研究[22-23]表明，鯽能夠攝食絲狀綠藻、藍(lán)藻，輸出漁獲物，減輕水體中N、P負(fù)荷，從而有利于沉水植物的恢復(fù)和水質(zhì)的凈化。根據(jù)滇池沉水植物已有研究成果[24]，馬來眼子菜(Potamogetonwrightii)、篦齒眼子菜(Stuckeniapectinata)適于生長在高營養(yǎng)鹽環(huán)境，穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)、輪葉黑藻(Hydrillaverticillata)對有機(jī)物和藻類的耐受能力較強(qiáng)，因此，選擇這4種沉水植物和鯽，研究不同沉水植物種植密度、不同沉水植物組合、沉水植物和鯽組合對滇池草海水質(zhì)的影響，通過試驗(yàn)了解各階段沉水植物生物量、長度和水體中SS、TN、TP、CODCr、Chl-a的濃度變化，計(jì)算污染物去除率，為利用不同生物組合進(jìn)行草海富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

滇池位于云南省昆明市主城區(qū)，湖面面積298.4 km2，滇池北部有一道天然堤壩將滇池分為兩部分，北部地區(qū)即為草海，面積10.8 km2。草海屬于北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，多年平均氣溫為 14.7 ℃，其中1月氣溫最低，均值為7.4 ℃，7月最高，均值為19.6 ℃，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)。每年干季主要集中在11月至次年4月，濕季則為5—10月，濕季降水量占全年的87.9%。草海區(qū)域年平均降水量994.69 mm，年平均蒸發(fā)量1 409 mm。受滇池流域人口快速增長和城市化進(jìn)程加快的影響，大量的生活污水和工業(yè)廢水排入草海，導(dǎo)致草海水質(zhì)急劇惡化，藍(lán)藻頻發(fā)，原有的沉水植物大部分消失，現(xiàn)存沉水植物以篦齒眼子菜、輪葉黑藻為主。

1.2 試驗(yàn)材料

輪葉黑藻、穗花狐尾藻、馬來眼子菜和篦齒眼子菜均采集于滇池，選用生長狀態(tài)良好性狀基本一致的成熟植株；鯽采集于滇池；草海原水和底泥均取自草海東風(fēng)壩內(nèi)(25°0′12.95″N，102°37′58.71″E)。采用33個(gè)約200 L的白色不透明聚乙烯水箱作為試驗(yàn)容器，水箱長、寬、高分別為0.79 m、0.57 m、0.48 m。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究表明，滇池沉水植物恢復(fù)初級階段的關(guān)鍵是降低水體中CODCr的濃度，同時(shí)抑制藍(lán)藻的生長[24]。草海沉水植物生長旺盛時(shí)段為每年的4—11月[25]，滇池藍(lán)藻水華發(fā)生的時(shí)間主要集中在6—9月，較高的水溫有利于藍(lán)藻成為優(yōu)勢種群[26]，因此春秋季是沉水植物恢復(fù)的較好時(shí)期。對2017年滇池水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測[27]，發(fā)現(xiàn)6—8月流域降水量異常增加80%，流域水質(zhì)指標(biāo)(TN、TP、CODCr、Chl-a)濃度異常升高。考慮避免降雨、水質(zhì)因素、沉水植物衰亡和生長空間受限帶來的試驗(yàn)干擾，以沉水植物生長旺盛期作為試驗(yàn)時(shí)間段，模擬試驗(yàn)從2017年9月19日到2017年12月6日，為期2.5月。

模擬試驗(yàn)在滇池草海東風(fēng)壩露天試驗(yàn)平臺上進(jìn)行，試驗(yàn)期間水溫為15.7 ℃～22.3 ℃。每個(gè)水箱先加入10 cm厚底泥，用于固定沉水植物，然后加入150 L滇池草海原水，水深約38 cm，靜置3 d后開始試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中水箱不加蓋。

本試驗(yàn)研究3個(gè)影響因素：因素A為草?，F(xiàn)存優(yōu)勢沉水植物(篦齒眼子菜和輪葉黑藻)，種植密度為(0.33±0.05) g/L(蓋度25%)和(0.63±0.06) g/L(蓋度50%)；因素B為不同適應(yīng)條件沉水植物[24]組合：無植物、篦齒眼子菜、輪葉黑藻、穗花狐尾藻+篦齒眼子菜、穗花狐尾藻+馬來眼子菜、輪葉黑藻+篦齒眼子菜、輪葉黑藻+馬來眼子菜；因素C為鯽：穗花狐尾藻+馬來眼子菜、輪葉黑藻+篦齒眼子菜、穗花狐尾藻+馬來眼子菜+鯽、輪葉黑藻+篦齒眼子菜+鯽。設(shè)置1個(gè)對照組(CK)，10個(gè)試驗(yàn)組(G1～G10)，每組設(shè)置3個(gè)平行，通過正交試驗(yàn)研究不同因素對水質(zhì)的影響。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)開始前，將采集的沉水植物用清水洗凈并去除雜質(zhì)，對植株進(jìn)行修剪，長度統(tǒng)一修剪到 30 cm，按照沉水植物種植蓋度25%和50%分別設(shè)置種植梯度，并進(jìn)行初始生物量測定。試驗(yàn)開始后，將沉水植物按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)種植于水箱中；設(shè)置鯽的兩個(gè)試驗(yàn)組，待水箱中沉水植物穩(wěn)定生長一周后放入，并連接充氧裝置。在試驗(yàn)過程中，每天測定水溫，觀察水箱內(nèi)魚類的生長情況，如果鯽魚死亡，則及時(shí)更換相同大小和質(zhì)量的鯽魚。

試驗(yàn)期間每26 d進(jìn)行1次采樣，采樣時(shí)間分別為9月19日、10月15日、11月10日、12月6日，每次采集水樣250 mL，采集的水樣各項(xiàng)參數(shù)按照《水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)》實(shí)施測定：SS用離心+濾紙過濾法測定；TN用堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定；TP用鉬酸銨分光光度法測定；CODCr用重鉻酸鉀法測定；Chl-a用乙醇+分光光度法測定。試驗(yàn)結(jié)束后，對每個(gè)水箱中沉水植物進(jìn)行稱重。數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析和單因素ANOVA分析，經(jīng)過T檢驗(yàn)，P<0.05。去除率計(jì)算公式為

(1)

式中：C為去除率；ρ初為試驗(yàn)初始水體SS、TN、TP、CODCr、Chl-a的質(zhì)量濃度；ρ末為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)水體SS、TN、TP、CODCr、Chl-a的質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 對SS的去除效果

表2為不同處理組水體中SS質(zhì)量濃度變化?？梢娫囼?yàn)過程中，試驗(yàn)組和CK組SS質(zhì)量濃度均有不同程度的下降。試驗(yàn)初期，試驗(yàn)組SS質(zhì)量濃度約為(65.0±9.00) mg/L；試驗(yàn)1個(gè)月后，SS質(zhì)量濃度下降最為顯著，約為(6.6±1.95) mg/L，去除率達(dá)到79.8%±26.90%；試驗(yàn)2個(gè)月后，與CK組相比，除G3組外，試驗(yàn)組SS質(zhì)量濃度均出現(xiàn)不同程度回升；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，試驗(yàn)組SS質(zhì)量濃度約為(13.1±16.39) mg/L。對試驗(yàn)組和CK組SS質(zhì)量濃度進(jìn)行差異性分析，試驗(yàn)2個(gè)月后，G2、G6組SS去除率分別低于CK組61.54%、33.46%(P<0.05)；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，G2、G6、G8組SS去除率分別低于CK組10.25%、25.96%、39.39%(P<0.05)，G9組SS去除率高于CK組2.08%(P<0.05)。試驗(yàn)表明，沉水植物組合對于SS的去除效果不顯著，鯽+穗花狐尾藻+馬來眼子菜組合對于SS的去除效果略好于其他沉水植物組合。

表2 不同處理組水體中SS質(zhì)量濃度變化

對G1、G2、G3、G4組進(jìn)行對比，各組之間無明顯差異性(P>0.05)，試驗(yàn)表明，沉水植物種植密度對于SS去除率影響較小。對G6、G9、G7、G10組進(jìn)行對比，G6、G9組在0.01水平上存在顯著差異，G7、G10組無顯著差異性，G9組SS去除率比G6組提高了28.04%。試驗(yàn)表明，加入鯽魚的穗花狐尾藻和馬來眼子菜組合可能比無鯽魚干擾的沉水植物組合去除SS更有優(yōu)勢。

2.2 對TN的去除效果

表3為不同處理組水體中TN質(zhì)量濃度變化。試驗(yàn)初期，試驗(yàn)組TN質(zhì)量濃度約為(1.4±0.41) mg/L；試驗(yàn)1個(gè)月后，試驗(yàn)組TN質(zhì)量濃度出現(xiàn)小幅度上升；試驗(yàn)2個(gè)月后，除CK、G3、G5組外，其余試驗(yàn)組TN質(zhì)量濃度呈明顯下降或穩(wěn)定趨勢；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，除G2、G6、G7、G8組TN略有回升外，其余試驗(yàn)組TN質(zhì)量濃度均逐漸下降或趨于穩(wěn)定，試驗(yàn)組TN質(zhì)量濃度約為(2.6±0.72) mg/L，試驗(yàn)組TN平均去除率達(dá)到49.67%。

表3 不同處理組水體中TN質(zhì)量濃度變化

對試驗(yàn)組和CK組進(jìn)行差異性分析，G3、G4、G9、G10組(P<0.01)和CK組存在顯著差異。相比GK組，G3組輪葉黑藻組合TN去除率提高了109.48%，G4組輪葉黑藻組合TN去除率提高了96.77%，G9組穗花狐尾藻+馬來眼子菜+鯽組合TN去除率提高了92.28%，G10組輪葉黑藻+篦齒眼子菜+鯽組合TN去除率提高了45.53%。

對G1、G2、G3、G4組進(jìn)行對比，均無顯著差異，表明沉水植物種植密度對于水體TN的削減影響較小。對G6、G9、G7、G10組進(jìn)行對比，G6、G9組在0.05水平上存在顯著差異，G7、G10組無顯著差異，加入鯽魚的穗花狐尾藻和馬來眼子菜植物組合比無鯽魚的組合對TN的去除率提高了87.48%。

2.3 對TP的去除效果

表4為不同處理組水體中TP質(zhì)量濃度變化。試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)組和CK組TP質(zhì)量濃度均呈下降趨勢。試驗(yàn)初期，試驗(yàn)組TP質(zhì)量濃度約為(0.1±0.04) mg/L；試驗(yàn)1個(gè)月后，TP去除效果最為明顯，試驗(yàn)組TP質(zhì)量濃度約為(0.05±0.02) mg/L，平均去除率達(dá)到49.02%；試驗(yàn)2個(gè)月后，TP質(zhì)量濃度下降逐漸趨于平緩；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，試驗(yàn)組TP質(zhì)量濃度約為(0.04±0.03) mg/L，除G1、G2、G6、G8組外，其余各試驗(yàn)組TP質(zhì)量濃度均低于CK組，試驗(yàn)組TP去除率均值達(dá)到9.06%。

表4 不同處理組水體中TP質(zhì)量濃度變化

對試驗(yàn)組和CK組進(jìn)行差異性分析，G4、G5、G9、G10組TP濃度均顯著低于CK組(P<0.05)，其余各組與CK組未存在顯著差異。與CK組相比，G4組輪葉黑藻組合TP去除率上升28.48%，G5組穗花狐尾藻+篦齒眼子菜TP去除率上升9.99%，G9組穗花狐尾藻+馬來眼子菜+鯽組合的TP去除率上升17.06%，G10組輪葉黑藻+篦齒眼子菜+鯽組合的TP去除率上升14.72%。

對G1、G2、G3、G4組進(jìn)行對比，G1、G2組在0.05水平上存在顯著差異，G3、G4組在0.01水平上存在顯著差異。與(0.33±0.05) g/L的種植密度相比，(0.63±0.06) g/L種植密度的篦齒眼子菜和輪葉黑藻對TP的去除率分別提高了13.44%和28.64%。

對G6、G9、G7、G10組進(jìn)行對比，G6、G9組在0.01水平上存在顯著差異，G7、G10組在0.05水平上存在顯著差異。與未養(yǎng)殖鯽魚的沉水植物組合相比，加入鯽的穗花狐尾藻和馬來眼子菜組合TP的去除率提高了1.45%，加入鯽的篦齒眼子菜和輪葉黑藻組合TP的去除率提高了14.15%。

2.4 對CODCr的去除效果

表5為不同處理組水體中CODCr質(zhì)量濃度變化。試驗(yàn)初期，試驗(yàn)組CODCr的質(zhì)量濃度約為(25.2±6.82) mg/L；試驗(yàn)1個(gè)月后，除G3、G4、G7組CODCr質(zhì)量濃度持續(xù)下降外，其余各試驗(yàn)組和CK組CODCr質(zhì)量濃度均出現(xiàn)小幅度上升，而后出現(xiàn)下降；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各組CODCr質(zhì)量濃度均出現(xiàn)回升，甚至超過了試驗(yàn)初期CODCr質(zhì)量濃度。和CK組相比，試驗(yàn)結(jié)束后，除G1、G2篦齒眼子菜組合CODCr質(zhì)量濃度明顯上升(P<0.05)，其余試驗(yàn)組和CK組相比，CODCr質(zhì)量濃度無明顯差異，表明沉水植物組合對于CODCr質(zhì)量濃度的削減不具有明顯優(yōu)勢。

表5 不同處理組水體中CODCr質(zhì)量濃度變化

對G1、G2、G3、G4組進(jìn)行對比，各組之間無明顯差異性，表明沉水植物種植密度大小對于水體CODCr質(zhì)量濃度降低無明顯差別。對G6、G9、G7、G10組進(jìn)行對比，各組之間無顯著差異性，試驗(yàn)表明，加入鯽魚對于沉水植物組合去除CODCr不具有明顯優(yōu)勢。

2.5 對Chl-a的去除效果

表6為不同處理組水體中Chl-a質(zhì)量濃度變化。試驗(yàn)初期，所有處理組Chl-a質(zhì)量濃度均約為8.55 mg/L；試驗(yàn)過程中，CK組Chl-a質(zhì)量濃度呈現(xiàn)先降低后升高趨勢；試驗(yàn)結(jié)束后，CK組Chl-a質(zhì)量濃度約為7.75 mg/L，與試驗(yàn)初期相比無明顯變化。

表6 不同處理組水體中Chl-a質(zhì)量濃度變化

試驗(yàn)1個(gè)月后，與CK組相比，除G1、G6、G10組外，其余各組Chl-a質(zhì)量濃度呈明顯下降趨勢；試驗(yàn)2個(gè)月后，G1、G6、G10組Chl-a質(zhì)量濃度呈現(xiàn)明顯下降趨勢，其余各組Chl-a質(zhì)量濃度下降趨勢減緩；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，G2、G5、G6、G8組Chl-a質(zhì)量濃度呈小幅度上升趨勢，其余各組Chl-a質(zhì)量濃度逐漸下降并趨于穩(wěn)定。G1～G9組和CK組在0.01水平上存在顯著差異，G10組和GK組在0.05水平上存在顯著差異。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，試驗(yàn)組Chl-a質(zhì)量濃度約為(4.4±1.24) mg/L，試驗(yàn)組Chl-a平均去除率達(dá)到39.41%。

對Chl-a質(zhì)量濃度進(jìn)行差異性分析，G3、G4、G7、G9組Chl-a去除效果明顯優(yōu)于其他各組。與CK組相比，G3組Chl-a去除率提高了52.63%，G4組Chl-a去除率提高了44.01%，G7組Chl-a去除率提高了47.99%，G9組Chl-a去除率提高了43.23%。試驗(yàn)表明，輪葉黑藻組合、輪葉黑藻+篦齒眼子菜組合、鯽+穗花狐尾藻+馬來眼子菜組合對于去除水體中Chl-a質(zhì)量濃度具有明顯優(yōu)勢。

對G1、G2、G3、G4組進(jìn)行對比，各組之間無明顯差異性。對G6、G9、G7、G10組進(jìn)行對比，G6、G9組無顯著差異，G7、G10組在0.05水平上存在顯著差異性，G7組Chl-a去除率比G10組提高了7.56%，試驗(yàn)表明，養(yǎng)殖鯽魚的沉水植物組合和無鯽魚養(yǎng)殖的沉水植物組合相比對于Chl-a的去除并不具有優(yōu)勢。

2.6 沉水植物生長狀況比較

表7為不同處理組沉水植物植株長度和生物量變化?？梢娫囼?yàn)結(jié)束時(shí)，10組沉水植物組合植物株長和生物量都有明顯增加。其中，G6組穗花狐尾藻和馬來眼子菜組合、G5組穗花狐尾藻和篦齒眼子菜組合、G4組輪葉黑藻生長狀況最好，株長分別增加2.27倍、2.26倍和2.83倍，生物量分別增加3.42倍、2.98倍和3.32倍。G1組和G2組篦齒眼子菜株長和生物量增加較少，試驗(yàn)結(jié)束后，株長分別增加0.68倍和1.16倍，生物量分別增加0.52倍和0.47倍。試驗(yàn)表明，在草海富營養(yǎng)化水體中，輪葉黑藻、穗花狐尾藻、馬來眼子菜和篦齒眼子菜均可以生長，生長狀況由好到差的順序?yàn)樗牖ê苍濉⑤喨~黑藻、馬來眼子菜、篦齒眼子菜。

從種植密度來看，將G1、G2組和G3、G4組進(jìn)行對比，不同種植密度下的輪葉黑藻生長狀況良好，能迅速適應(yīng)高營養(yǎng)鹽的環(huán)境。輪葉黑藻種植密度為(0.33±0.05) g/L時(shí)，生物量由(55.0±5.0) g增加至(194.0±40.33) g；種植密度為(0.63±0.06) g/L時(shí)，生物量由(105.0±5.0) g增加至(453.0±60.33) g。兩組試驗(yàn)均存在顯著差異(P<0.01)，表明輪葉黑藻生物量隨種植密度增大而增加。

表7 不同處理組沉水植物植株長度和生物量變化

對G6、G9組和G7、G10組進(jìn)行對比，穗花狐尾藻、馬來眼子菜組合中，加入鯽的G9組沉水植物生物量明顯低于不加鯽的G6組(P<0.05)，兩組沉水植物植株生長長度差異不明顯，表明鯽對穗花狐尾藻、馬來眼子菜的攝食作用導(dǎo)致沉水植物生物量降低。輪葉黑藻、篦齒眼子菜組合中，加入鯽的G10組，不論植株長度和植株生物量均高于不加鯽的G7組(P<0.05)，表明鯽對于輪葉黑藻、篦齒眼子菜的生長具有明顯的促進(jìn)作用。

3 討 論

3.1 沉水植物種植密度對水質(zhì)的影響

不同種植密度下的篦齒眼子菜和輪葉黑藻生物量和植株長度均有明顯增加，表明較低的種植密度能夠提供沉水植物生長所需的充足營養(yǎng)和生長空間，有利于沉水植物生物量的快速積累。通過篦齒眼子菜和輪葉黑藻生長狀況的比較，輪葉黑藻的生長狀況明顯優(yōu)于篦齒眼子菜，且(0.63±0.06) g/L種植密度的輪葉黑藻生長狀況明顯優(yōu)于(0.33± 0.05) g/L 的種植密度。篦齒眼子菜雖然具有很強(qiáng)的耐污能力[28]，但是由于植株葉形為披針葉型[29]，這種葉型表面積較小，能夠耐受的不利影響較小，導(dǎo)致種植初期生長速度較慢，和輪葉黑藻相比，不具有明顯的競爭優(yōu)勢。而輪葉黑藻作為較強(qiáng)的耐污種，隨著種植密度的增大，一方面通過更大面積的根系分泌化感物質(zhì)抑制藻類生長，另一方面在種植初期就占據(jù)更多的生態(tài)空間，在光能和營養(yǎng)物質(zhì)獲取上具有更強(qiáng)的競爭優(yōu)勢，因此生長狀況更好。

從不同種植密度篦齒眼子菜和輪葉黑藻對水體SS、TN、TP、CODCr、Chl-a的去除率來看，種植密度為(0.63±0.06) g/L的篦齒眼子菜和輪葉黑藻對于TP去除效果明顯高于(0.33±0.05) g/L的種植密度。水體中的磷主要依靠植物直接吸收作用去除，隨著篦齒眼子菜和輪葉黑藻種植密度的增大，對于水體中TP的去除效果更加明顯。不同種植密度篦齒眼子菜和輪葉黑藻對水體SS、TN、CODCr、Chl-a的去除率效果差異較小，可能是由于試驗(yàn)中兩種種植密度均較低，在后續(xù)試驗(yàn)中，可以增加試驗(yàn)種植密度梯度進(jìn)行進(jìn)一步研究。

3.2 不同沉水植物組合對水質(zhì)的影響

沉水植物的種植能夠增加水體自凈能力，大量研究表明[30-31]，輪葉黑藻和穗花狐尾藻的生長能有效降低水體濁度、抑制藻類生長，同時(shí)，對水體中N、P有很好的去除效果，本研究的結(jié)論與此相符。研究發(fā)現(xiàn)，沉水植物組合對于水體有機(jī)污染物降解能力較弱，而對于高營養(yǎng)鹽水體的N、P和Chl-a的去除能力較強(qiáng)。水體中的氮除了植物直接吸收外，還存在揮發(fā)、硝化、反硝化作用[32]，因此，在試驗(yàn)過程中，CK組和試驗(yàn)組的TN呈現(xiàn)波動(dòng)性變化趨勢。雖然氮磷的變化規(guī)律不一致，但是，試驗(yàn)組的水體中TN、TP濃度均要顯著低于CK組，表明種植沉水植物可以有效降低水體中的營養(yǎng)鹽濃度。

試驗(yàn)過程中，夏秋季(9—10月)試驗(yàn)組N、P等營養(yǎng)物質(zhì)濃度均低于CK組，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(11—12月)，水體中N、P濃度和CK組差異較小。沉水植物生長過程中，為了滿足自身生長需求，需要大量消耗水體中的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，從而削減水體中的營養(yǎng)鹽濃度；試驗(yàn)后期，水中N、P有升高趨勢，說明一方面沉水植物的衰亡會(huì)重新向水體中釋放N、P，另一方面水體中的高營養(yǎng)物質(zhì)也會(huì)對沉水植物形成脅迫，影響了植物的正常生長，降低其去除水體中N、P的能力。本研究發(fā)現(xiàn)，沉水植物的生長對于Chl-a的去除較為顯著且穩(wěn)定，試驗(yàn)結(jié)束后，試驗(yàn)組Chl-a濃度均顯著低于CK組，可見沉水植物的生長對于藻類的生長有明顯的抑制作用。

研究表明，氮磷的耦合作用可以改變水體的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)[33]，因此本研究采用氮磷比作為評估水體營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的重要工具。將各個(gè)試驗(yàn)組氮磷比進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)一步對試驗(yàn)組氮磷比、Chl-a、CODCr、SS的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明氮磷比和Chl-a質(zhì)量濃度在0.01水平上存在顯著負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.618；氮磷比和SS質(zhì)量濃度在0.01水平上存在顯著負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.511；Chl-a質(zhì)量濃度和SS質(zhì)量濃度在0.01水平上存在顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.370?？梢姡w中Chl-a和SS具有顯著的協(xié)同作用，水體中氮磷比越高，Chl-a質(zhì)量濃度越低，水體SS質(zhì)量濃度越低。試驗(yàn)初期，試驗(yàn)組和CK組氮磷比都在9.59∶1～18.62∶1之間，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，CK組氮磷比約為58.78∶1，試驗(yàn)組氮磷比在54.25∶1～93.62∶1之間，其中，G3、G4、G5、G8、G10組氮磷比均達(dá)到了80∶1以上，G7、G9組氮磷比在70∶1～80∶1之間，和CK組具有明顯差異性(P<0.01)。沉水植物生長過程中通過提高水體的氮磷比，從而抑制藻類生長，降低水體中的Chl-a質(zhì)量濃度。

3.3 鯽的養(yǎng)殖對水質(zhì)的影響

養(yǎng)殖鯽的G9、G10組與CK組相比，G9組TN去除率提高了92.28%，TP去除率提高了17.06%；G10組TN去除率提高了45.53%，TP去除率提高了14.72%，表明沉水植物和鯽組合對于草海水體中TN、TP的去除均具有明顯優(yōu)勢，且相較TP，對于TN的降解效果更顯著。進(jìn)一步分析有無鯽魚養(yǎng)殖試驗(yàn)組TN、TP的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)無鯽魚養(yǎng)殖的沉水植物組合TN、TP濃度呈現(xiàn)波動(dòng)性變化趨勢，特別是在試驗(yàn)后期，TN濃度顯著回升，TP濃度略有回升；而加入鯽魚的試驗(yàn)組，TN、TP濃度持續(xù)穩(wěn)定下降，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，并未出現(xiàn)TN、TP濃度回升的現(xiàn)象，鯽魚可以將TN、TP轉(zhuǎn)移到體內(nèi)，從而減輕水體中N、P負(fù)荷。

加入鯽的試驗(yàn)組Chl-a質(zhì)量濃度均顯著低于CK組，但是和未養(yǎng)殖鯽魚的沉水植物組合相比，沒有顯著差異。鯽魚主要以沉水植物、藻類、水生昆蟲及其他有機(jī)碎屑為主要食物，研究發(fā)現(xiàn)[22]鯽魚喜愛攝食馬來眼子菜，同時(shí)也以藍(lán)藻為主要食物。在鯽+穗花狐尾藻+馬來眼子菜組合試驗(yàn)中，馬來眼子菜和穗花狐尾藻生物量增加較少，這主要與鯽魚攝食有關(guān)。由于鯽魚對沉水植物的攝食作用較強(qiáng)，對于水體中浮游動(dòng)植物的濾食作用較弱，因此可能造成有鯽魚組對于水體中Chl-a的影響與無鯽魚組無顯著差異。而G10組中，由于鯽魚不喜攝食篦齒眼子菜和輪葉黑藻，主要以浮游動(dòng)植物為食，攝食過程中一方面水體中浮游動(dòng)物的減少可能會(huì)造成浮游植物的增加，另一方面鯽魚的濾食可能只改變浮游植物的組成，而不會(huì)影響總生物量[23]。因此，加入鯽魚的生物操縱方法雖然能夠抑制藍(lán)藻的發(fā)生，改變現(xiàn)有水體中浮游植物結(jié)構(gòu)，但是對于藻類總生物量的控制機(jī)制還需要進(jìn)一步探討。

和CK組相比，沉水植物組合、鯽對于水體中SS的去除作用較小。鯽+穗花狐尾藻+馬來眼子菜組合對于SS濃度的控制效果略好，可能由于鯽魚對馬來眼子菜的攝食作用，導(dǎo)致其主要集中在水體中上層活動(dòng)，避免了活動(dòng)引起的底質(zhì)再懸浮。

4 結(jié) 論

a. 沉水植物對于草海富營養(yǎng)化水體中有機(jī)污染物降解能力較弱，而對于高營養(yǎng)鹽水體中的TN、TP和Chl-a的去除效果較好，通過迅速提高水體氮磷比，抑制藻類生長。加入濾食性鯽魚的沉水植物組合，對輪葉黑藻、篦齒眼子菜生長具有明顯的促進(jìn)作用，且對于水體中營養(yǎng)鹽的降解能力顯著提高，TN、TP去除效果更加穩(wěn)定。

b. 在滇池草海沉水植物恢復(fù)過程中，輪葉黑藻具有較強(qiáng)的生長能力、耐污能力和降解污染物能力，可以作為草海水體修復(fù)的先鋒恢復(fù)種。種植初期，篦齒眼子菜搭配穗花狐尾藻、輪葉黑藻等生長能力較強(qiáng)的耐污物種，可以促進(jìn)沉水植物生長并提升水質(zhì)凈化效果。

c. 輪葉黑藻單優(yōu)群落對于草海水體的TN、TP、Chl-a具有很好的去除效果；穗花狐尾藻+馬來眼子菜+鯽組合對于富營養(yǎng)化水體的SS、TN、TP、Chl-a 都具有很好的降解能力，是最適宜作為草海富營養(yǎng)化水體水質(zhì)凈化的先鋒物種組合。