衡水湖沉水植物對水中氧含量及水質影響

摘要：通過對衡水湖中沉水植物長期調查，將生物量最大的３種沉水植物，經過采集培養并采用ＪＰＢ－６０７便攜式溶氧儀的測量和碘量法，對這３種沉水植物進行了水中溶解氧的測定及光合作用強度的測定，確定了３種沉水植物對水中含氧量的影響。結果表明，燈籠草為造成湖水污染的沉水植物。

關鍵詞：衡水湖；沉水植物；溶解氧

中圖分類號：Ｘ５２４文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）08－1551-02

Effects of Submerged Plants in Hengshui Lake on the Contents of Dissolved Oxygen in

Water and Water Quality

ＺＨＥＮＧ Ｂｏ－yｉｎｇ，ＺＨＥＮＧ Ｙｕｎ－xｉａｎｇ，ＬＵ Ｚｈａｎ－gｅｎ

（Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Cｏｌｌｅｇｅ， Ｈｅｎｇｓｈｕｉ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｈｅｎｇｓｈｕｉ ０５３０００， Ｈｅｎｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｒｏｕｇｈ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，Ｐｏｔａｍｏｇｅｔｏｎ ｃｒｉｓｐｕｓ， Ｍｙｒｉｏｐｈｙｌｌｕｍ ｖｅｒｔｉｃｉｌｌａｔｕｍ， Ｃｈａｒａ that ａｒｅ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｂｉｏｍａｓｓ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｐｌａｎｔｓ ｗｅｒｅ ｐｉｃｋｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｇａｉｎ ａ ｃｌｅａｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ Ｈｅｎｇｓｈｕｉ ｌａｋｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ.Ａｆｔｅｒ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇ， ＪＰＢ－６０７ ｐｏｒｔａｂｌｅ ａｎｄ ｉｏｄｉｍｅｔｒｙ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｘｙｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｅ ｋｉｎｄｓ ｐｌａｎｔｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ， ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｎｆｉｒｍ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｐｌａｎｔｓ ｏｎ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ oｘｙｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｉｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｃｈａｒａ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｈｅｎｇｓｈｕｉ ｌａｋｅ； ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｐｌａｎｔｓ； ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｘｙｇｅｎ

衡水湖是華北平原的第二大內陸淡水湖，對華北地區的生態環境起著重大的影響。近幾年來夏季湖內部分區域水體發生明顯污染，導致部分區域水體出現異常氣味，部分魚苗死亡，蘆葦及香蒲也受到了威脅并相繼腐爛死亡。為了摸清水體污染的原因，通過對衡水湖內的沉水植物生物量和覆蓋度進行調查，并通過不同溫度下幾種沉水植物的培養及對水中溶氧量的檢測，為衡水湖水質保護提供參考。

１沉水植物的調查

通過２００７～２００８年的早春及不同季節的多次觀察，生物量最大的是菹草（Ｐｏｔａｍｏｇｅｔｏｎ ｃｒｉｓｐｕｓ）、輪葉狐尾藻（Ｍｙｒｉｏｐｈｙｌｌｕｍ ｖｅｒｔｉｃｉｌｌａｔｕｍ）、燈籠草［輪藻屬（Ｃｈａｒａ）的一種］，其中菹草在衡水湖的北部和西北部有大量的分布，由于植物的生態適應，植物體長可達３００ ｃｍ左右，生物量最大；其次是燈籠草，在鳥區和附近的航道有大量的分布，植株在６、７月份最大可達２００ ｃｍ，是衡水湖大型沉水植物中生物量大的第二種代表；輪葉狐尾藻在早春也是分布較多的種類，但分布面較小，生物量較低，但是到６、７月份植物體可達１７０ ｃｍ，且植株單一；另外，５、６月份有一些線葉眼子菜、黃花貍藻、黑藻、大茨藻等出現，但數量相對較少，而格菱、金魚藻生物量極少。基于沉水植物分布狀況和生物量的多少，就３種對衡水湖水質影響大的植物進行了采集培養，并對水中溶解氧的含量進行了測定。

２試驗材料的采集和培養

２．１試驗材料的采集

采集自衡水湖的沉水植物：菹草、輪葉狐尾藻、燈籠草，湖水距離水面１０ ｃｍ處的溫度為１８℃。

２．２試驗材料的培養

將每種植物用去離子水洗凈后分別稱取１８ ｇ分別放在１ ０００ ｍＬ的燒杯中，在燒杯中加去離子水８００ ｍＬ，另取一去離子水空白對照為一組，共4組，每組３次重復；放置在ＨＰＧ－４００光照培養箱中，光照強度為５ ０００ ｌｘ，分別在２０℃、２５℃、３０℃下各培養３ ｄ。

３結果與分析

３．１ＪＰＢ－６０７便攜式溶氧儀對各培養液中的溶氧量的測定結果

使用ＪＰＢ－６０７便攜式溶氧儀測定各培養液中的溶氧量，結果見表１。

３．２碘量法測定３組培養液中溶氧量的結果

取４個２５０ ｍＬ的磨口溶解氧瓶，標記與培養瓶相對應的名稱，盛取水樣前將瓶中的水樣更換３次，然后用虹吸管從燒杯中取出待測的水樣，分別注入對應的磨口瓶內。按照碘量法測定溶解氧的方法［１］測定相應數據并依據碘量法測定溶氧量的計算公式計算出各培養液中的溶解氧含量（表２）。

３．３藻類植物光合強度測定方法［２］

測定3種水生植物的光合作用的強度，每組取三角燒瓶４個（２５０ ｍＬ），依次放入輪葉狐尾藻、菹草、燈籠草各２０ ｇ，剩余的１個作為對照，然后將４個三角燒瓶各注滿去離子水，每組３次重復，再加塞置于陽光下，０．５ ｈ后分別測水樣中的含氧量。根據測得的數據，利用光合作用強度測定的計算公式［２］，計算出３種植物的光合作用強度（表３）。

４小結與討論

１）用JPB-607便攜式溶氧儀與碘量法兩種方法顯示的結果相差很大，推測是由于使用便攜式溶氧儀的方法是將測量端插入培養液中直接測定，幾乎沒有溶解氧的散失；而用碘量法測定水中溶解氧時，需先從培養液中用虹吸管將相應的培養液導出，在其后還要在培養液中加入相關藥品進行滴定，這一過程可能造成水中溶解氧的散失。但用ＪＰＢ－６０７便攜式溶氧儀與碘量法測定水中溶解氧的試驗結果比較可得到相同的結果，即在相同的光照條件下，水溫越高，沉水植物在水中的溶解氧量越低。不管在哪個溫度段內輪葉狐尾藻在水中的溶解氧量最高，菹草次之，燈籠草最低，對照為零。

２）輪葉狐尾藻在水中的光合作用能力是最強

的，符合輪葉狐尾藻葉羽狀裂細長、受光能力最強的生物學特性；而燈籠草在水中的光合能力是最差的，在生長過程中吸收底泥釋放的Ｎ、Ｐ也較少。由此可知光合作用強的沉水植物對衡水湖湖水的凈化作用高于光合作用最差的沉水植物。

３）根據相關報道，由于燈籠草（輪藻屬）的莖和小枝有中央細胞和外圍的一層細胞組成［３］，沒有角質層和表皮，很容易腐爛。在７、８月份，溫度升到一定程度，由于微生物分解其往年殘體的活動達到一年中最高強度，消耗大量的氧氣，此時的溫度也較為適合Ｎ、Ｐ的釋放。如果燈籠草大量存在，水中溶氧量低的情況下，且其光合作用放出的氧氣量也是３種植物中最少，極易形成厭氧條件，由于其形態結構上的特點，促使大量存在的植物體死亡腐敗，同時底泥中的Ｎ、Ｐ大量釋放［４，５］，就可能腐敗成為水質污染的根源。在采撈過程中也發現在鳥區、航道等游覽區中燈籠草的分布數量相比其他區域分布的數量最多，而其他的沉水植物在鳥區、航道區等游覽區中幾乎沒有，同時在調查過程中還發現，存在燈籠草的區域的泥土黑臭，說明衡水湖湖水每年夏天７、８月份部分區域湖水出現異常氣味，部分魚苗死亡，蘆葦及香蒲也受到了威脅并相繼腐爛死亡，可能系燈籠草的存在造成的。

參考文獻：

［１］ 成都工學院分析化學教研室．水質污染分析［Ｍ］．北京：水利電力出版社，１９７８．７７－８３．

［２］ 華東師范大學生物系植物生理教研室．植物生理學實驗指導［Ｍ］． 北京：高等教育出版社，１９８９．１０２－１０５．

［３］ 大連水產學院.淡水生物學［Ｍ］．北京：農業出版社，１９８２．８２－８３．

［４］ 王茹靜，趙旭，曹瑞玨.富營養化水體底泥釋磷和影響因素［Ｊ］.江蘇環境科技，２００５，１８（４）：４７－４９．

［５］ 韓莎莎，溫琰茂. 富營養化水體沉積物中磷的釋放及其影響因素［Ｊ］． 生態學雜志，２００４，２３（２）：９８－１０１．