環(huán)境對菹草生長和繁殖的影響及菹草對富營養(yǎng)化水凈化能力的研究

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1、摘要水生態(tài)系統(tǒng)退化失調(diào)是目前世界的一大生態(tài)災(zāi)難，受損水生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)恢復(fù)業(yè)已成為當(dāng)今世界環(huán)境科學(xué)的一大研究熱點。沉水植被如同水下森林，對水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定起至關(guān)重要作用。因此重建沉水植被便是水域生態(tài)系統(tǒng)得以修復(fù)的關(guān)鍵。菹革乃常見的沉水植物，它生存范圍廣，適應(yīng)能力強，具有多種利用價值和生態(tài)功能。本研究以重慶地區(qū)常見的沉水植物～菹草為對象，旨在探討菹草凈化富營養(yǎng)化水的機理，摸清菹草在富營養(yǎng)化水體(湖、庫、塘)中消失的原因與其適宜的生長環(huán)境，尋求水庫、湖泊管理的有效手段和已富營養(yǎng)化湖泊、水庫生態(tài)恢復(fù)治理的措施。首先分別在水族缸和

2、室外圍隔中驗證了菹草凈化富營養(yǎng)化水的效果；接著對光照、水溫和pH等重要的環(huán)境因子對菹草光合作用的影響及著生藻類與菹草生長的相關(guān)性作了研究；然后初步研究了對菹草種群繁衍起主要作用的鱗枝的產(chǎn)生與萌發(fā)條件，并在此基礎(chǔ)上對富營養(yǎng)水體中恢復(fù)重建菹草為主的沉水植物群落的可行性作了初步分析×經(jīng)過試驗，得到如下結(jié)果。＼＼菹草對富營養(yǎng)化水(有效氮3．347mg／L，總磷O．682m【∥L)中的NH4+-N、N03--N、N02一-N和TP都有較強的吸收能力，其中對NI-I,+．N的吸收先于N03-．N；水中營養(yǎng)物濃度越高，菹草對水中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收速

3、度越快；試驗15d時，菹草對水中有效氮和總磷的累積去除率分別為89．8．91．7％和73．9．79．9％。野外實驗發(fā)現(xiàn)，長有菹草的圍隔水質(zhì)較對照圍隔有明顯改善，即有效氮、總磷和浮游植物葉綠素a的含量顯著下降(P

4、量、毛產(chǎn)氧量的影響。試驗結(jié)果表明：水溫為IO一35℃時，菹草頂枝光合作用凈產(chǎn)氧量、毛產(chǎn)氧量都與溫度呈曲線相關(guān)(yN=一0．0038x2+O．1452x一0．6192，r2=0．9854：YG一0．0038x2+0．1789x一0．8225，rz=0．9829)：20℃附近菹草光合作用產(chǎn)氧量最高，適宜的生長溫度為15-25℃。在光照強度為0．12X104—9．62X104lX的范圍內(nèi)，菹草頂枝的凈產(chǎn)氧量和毛產(chǎn)氧量與光照亦呈曲線相關(guān)(YN=O．0282∥+0．3093x+0．0218，，=0．9790；yG=0．0343x2+0．36

5、95x+0．2389，，=0．9835)，光照為5．43X104lx時菹草光合作用的產(chǎn)氧量最高，適宜的光照為2．6—5．5X104lx。pH為5—11的范圍內(nèi)，菹草頂枝的凈產(chǎn)氧量、毛產(chǎn)氧量與pH值呈線型負相關(guān)(yN=一O．2864X+2．7549，r2=0．9667；Y6=一0．2512x+2．8653，，=0．9563)，表明菹草生長喜中性偏酸的環(huán)境，堿性條件下缺乏C02和HC03一將限制其生長。池塘中菹草著生藻類包括硅藻門、綠藻門、藍藻門、裸藻門、黃藻門和隱藻門的種類，共50屬68種；常見優(yōu)勢種以硅藻門和綠藻門的種類為主。菹草

6、整個生活史中，著生藻類的平均著生密度以硅藻門最大(29．90×103ind．／cm2)，其次為綠藻f'-](16．87×103ind．／cm2)和藍藻門(13．52X103ind．／cm2)：就平均生物量而苦，硅藻門(0．0702mg／L)較其它藻類高得多。著生藻類生長與菹草生長呈負相關(guān)，即菹草生長率高時(3-4月)，著生藻類的密度和生物量較小，菹草生長緩慢(11—2月)或衰亡(6-7月)時，著生藻類的密度和生物量較大。用L9(341正交表研究光照(強、中、弱)、pH(高、中、低)和營養(yǎng)鹽(高、低)影響菹草鱗枝形成的試驗結(jié)果顯示：

7、高pH(10—11)、強光照(>104Ix)和低營養(yǎng)(自來水)條件下，菹草產(chǎn)生鱗枝最多最快，其中pH的影響程度相對強些。水溫低于26℃時，菹草生長正常；超過26℃時，隨著溫度升高，菹草產(chǎn)生鱗枝的速度越快，數(shù)目越多。采用單因素試驗設(shè)計法，研究水溫(22℃、28℃、34℃、40℃)、光照(900—620001x、200-250001x、95·100001x、30-38001x、5·5001x)，pH(3、5、7、9、10)和營養(yǎng)水平對池塘中的當(dāng)年離體鱗枝萌發(fā)的影響。結(jié)果表明：菹草首批鱗枝離體后沒有休眠期，水溫低于34℃條件下，只要見光

8、就會萌發(fā)；pH5．9的范圍內(nèi)，鱗技能正常萌發(fā)；營養(yǎng)鹽的豐歉不會成為鱗枝萌發(fā)的限制因子。。整個試驗表明：菹草能有效去除水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，改善水質(zhì)，是治理富營養(yǎng)化水體的重要植物品種。菹草光合作用受環(huán)境因子影響顯著，夏季淺水體中閑只照強烈、水溫和pH偏高