富营养化水体生态修复中水生植物的应用研究

2017-07-12君何

中国高新技术企业 2017年7期

关键词：沉水植物浮游化感

徐君何峰

（1.重庆华宇园林有限公司，重庆 400020；2.中国市政工程华北设计研究总院有限公司重庆分公司，重庆 400000）

富营养化水体生态修复中水生植物的应用研究

徐君1何峰2

（1.重庆华宇园林有限公司，重庆 400020；2.中国市政工程华北设计研究总院有限公司重庆分公司，重庆 400000）

近年来，我国水系遭受到严重污染，以营养物质污染最为突出，故改善水质、优化环境是现阶段的研究重点。文章从富营养化水体机理角度出发，总结了不同水生植物在生态修复中的应用情况，并指出了相对明确的水生植物的选择依据，进而为未来的良好应用提供帮助。

富营养化；水体生态修复；水生植物；营养物质污染；水体机理

现阶段，水体的富营养化机理、生态修复一直是社会的关注重点。富营养化的修复技术相对繁多，以水生植物修复为主，具有保护生态环境、恢复退化生态系统的作用。然因不同植物、不同生活型植物在生态环境中占据的位置不同，在生态修复中所产生的作用也不同。

1 水生植物修复富营养化水体原理

富营养化最为主要的问题是水体营养的严重过剩，在竞争、生存过程中能减少水体群落的多样性，造成水体转型。从众多的水体生态环境中来看，浮游藻、高等的水生植物均属于初级的生产者，两者竞争富含营养、光照充足的环境，高等的植物能释放大量的化学物质，并吸收水体中的各种营养物质，以满足水体净化的需求。从高等植物的富营养化修复机理上看，通过所产生的竞争关系，使浮游藻类的植物转化为水体植物，进而丰富水生物种类，恢复生态系统。

1.1 化感作用

水生植物通过对化感物质的释放，能有效抑制浮游藻类植物的生产。调查结果显示，这是其在生物营养、光照竞争中取得显著效果的措施，并且水生植物对浮游藻类植物所产生的抑制作用也受各种因素的影响。

高等植物对程度不同的浮游藻类植物产生的抑制作用差异巨大，比如轮藻类植物对小球藻、月牙藻植物具有抑制效果，但对斜生栅藻类植物没有抑制效果。同时，植物部位的不同，对化感作用产生的贡献也不同，凤眼莲植物的化感作用是通过根系向水体释放的。

1.2 吸收营养物质

水生植物能直接吸收各种营养物质，例如磷、氮等，并将其同化为自身结构物质，具有结构稳定、易获取的特征。调查结果显示，通过对凤眼莲进行二级处理得知，1周后能增加3.0%的氮含量，增加6.8%的磷含量。植物体内营养物质总量的增加，能从某种程度上减少水体中的营养物质，影响植物的正常生长。

1.3 其他生态功能

水生植物的存在为水生植物种类、优势的变化提供着便利性的条件。通常来讲，水生植物能为微生物提供栖息场所，减轻水中的风浪扰动，为固体的沉淀去除创造条件。同时，水生植物还能加快悬浮物的分解速度，通过所产生的气体释放、传输作用，增加水体中的氧气含量。

2 不同水生植物在水体生态中的作用

从水生植物的生态类型上来看，可将其分为挺水植物、漂浮植物、沉水植物等类型，通过相对特殊的技术，能将陆生植物、浮游藻类食物用于富营养化的水体修复中。因水生植物生活习惯、环境要求不同，产生的营养物质吸收、化感作用也大不相同。

2.1 漂浮植物

目前，和漂浮植物化感作用相关的报道相对较多，且诸多研究证实，水浮莲、浮萍、水花生等植物对雷氏衣藻均有着显著性的抑制作用，其中凤眼莲植物抑制效果最强。

虽漂浮类植物易打捞，但繁殖效果相对显著。凤眼莲植物能在最短时间占据相对较多的水域，将其他类型的植物挤掉，从某种程度上降低水生植物种类，并阻隔水体和外界空气、阳光的交换，减少氧气的溶解含量，不利于水体生态系统发展。若借助漂浮类植物修复水体生态，需加大繁殖的控制力度。

2.2 沉水植物

沉水类植物在生态环境中的修复中有着强烈的抑制效果，对浮游藻类植物化感作用的报道也比较多。同时这种植物还能减少营养物总量，为保证沉水植物更好地适应水中环境，需保证植物叶、表皮和根系具备共同的吸收作用，以增强净化功能。调查结果表明，苦草、金鱼藻、狐尾藻等植物能去除磷、氮等；沉水植物能减缓营养物质的储备速度，保证营养物质的输入、输出处于均衡状态，是现阶段控制水体富营养化的主要手段。

沉水植物是保证诸多水体生物的正常生长的基础，作为生物环境，这种植物能扩大生产环境，减少悬浮物总量；适当改善水下光照，通过所产生的光合作用增加氧气的溶解量。另外，因沉水植物在生态中具备的作用，被广泛用于水体修复中。相对小型的湖泊中伊乐藻类植物繁殖量大，浮游类植物的生长受严重限制而减少，增强水体生态的修复结果。

2.3 固定化藻类

藻类植物繁殖速度快，生产力强，能吸收大量的营养物质，因此藻类植物在富营养化水体生态修复中被广泛应用。有学者利用相应的载体借助化学、物理等方法固定藻类细胞，并通过人工方法来满足生长需求，以形成相对固定的系统，增强水体生态的净化效果。但从现阶段的固定化藻类植物研究上来看，仅用于相对小型的试验中，室外水域中的应用有待进展。

2.4 挺水植物

水体、陆地交界处的植物化感作用相当，但该方面研究相对较少。实践表明，石菖蒲植物具有化感抑制作用，芦苇对蛋白核小球藻也具有强烈的抑制效果。在水体生态的修复过程中，挺水植物能直接种植在沿岸地区，在光照的竞争中占据主要地位，能从底层吸收大量营养物质，加快繁殖、生长速度。

3 水生植物的选择原则

3.1 选择净化功能强的植物

所谓的净化功能以化感抑制、营养物质吸收为主，大多通过试验、应用等途径进行筛选，例如：借助植物浸提液抑制藻生长试验、藻类植物的共同培养研究，能判断出植物对藻类化感作用的强弱程度。若植物生长速度快速或植物含有相对较多的营养物，将提高其净化功能。通过对常见沉水植物产生的去除作用进行分析得知，伊乐藻、苦草、金鱼藻、轮藻等植物效果显著。

3.2 选择适应力强的植物

在对植物进行选择时，应根据当地地质条件、气候环境等，因地制宜地进行选择，以保证植物正常生长；还应尽可能地选择当地植物，预防外来物种的进入。同时，还应选择抗病虫害能力相对较强的植物。当然，植物的筛选过程中，还需综合考量水体性质，比如透明度、光照条件、水体的化学成分、水的深度、营养物质含量、植物的生长情况和特点等。

3.3 合理搭配物种

要想保证植物的正常生长，应根据环境、植物特征，按相应的比例在空间、时间上合理安排，这样不但能保证生态系统的正常运行，还能形成相对稳固、可持续的生态系统。借助水体植物、周围的生物组成的生态系统，除能充分发挥水生植物优势外，还能从某种程度上加快植物的生长、繁殖速度，进而改善水体生态系统。

在藻类植物的水体中，恢复原有植物，尤其是沉水类植物的恢复，将受到严重的限制。将漂浮类植物、挺水类植物作为基准，不但能抑制藻类植物的生长，还能吸收更多的营养物质，净化水体生态环境，为沉水植物的生长、繁殖创造条件。从另一方面来讲，由多种植物所组成的群落，所产生水体净化效果明显优于单种植物，因不同水生植物生长时期的不同，其生长速度、代谢功能、净化功能也大不相同，间接导致植物群落发生巨大变化。多种植物组合有着相对合理的多样性，从而保证植物的稳定生长，减少病虫害。

3.4 价值高、用途广泛

以往，在对植物进行选择时，大多侧重于植物的净化功能，极少重视植物的观赏性、经济性，故水体生态中多种植凤眼莲、宽叶的香蒲等。近年诸多学者开始尝试无土栽培蔬菜、油料作物等，然因植物种类、作用的不同，导致所产生的水体净化功能不同。此外，发达国家也尝试在水体生态的修复中引入园林设计理念，并将污水的治理、生态景观在营造中融为一体。

4 结语

综上所述，在大气环境、水体生态环境严重污染的现阶段，做好富营养化的水体生态修复工作意义重大。但从实际情况来看，虽进行了诸多的研究，但急需解决的问题仍相对较多，比如：需深入研究水生植物的化感作用和作用机理，水生植物在实际应用中受各种因素的影响，处理时间相对较长；需根据当地实际情况选择适应能力强、净化效果显著的植物。同时还应开发水生植物的新用途，探究该选用怎样的植物种类才能提高水体生态环境的净化效果。上述问题均是富营养化水体生态修复中的主要问题，尤其是生态系统中的水生植物的化感作用。水体生态修复中水生植物的应用具有保护环境、高效的特征，是现阶段解决水环境的主要手段，具有相对良好的发展前景。

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（责任编辑：王波）

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10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.055