烏梁素海沉水植物開發(fā)利用研究

摘要：沉水植物是烏梁素海主要初級生產(chǎn)者之一，是湖泊生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量流的主要傳遞者，直接影響著湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，是造成烏梁素海生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化的核心問題。本文提出烏梁素海富營養(yǎng)化適度控制的重要技術(shù)措施是采用機械化方式收割沉水植物，以此達(dá)到削減氮、磷的積累儲備及抑制生物填平作用。

關(guān)鍵詞：烏梁素海 沉水植物 開發(fā)利用

烏梁素海每年沉積湖底的大型水生植物殘骸約為20.5×104t，生物填平作用9～13mm·a-1，湖底淤積的底質(zhì)厚度平均360mm。對比1975年與2006年衛(wèi)星遙感影像圖，當(dāng)蘆葦產(chǎn)量由2.3×104t增加到11×104t時，蘆葦區(qū)面積擴(kuò)大了約7倍。烏梁素海的面積已由50年代的660km2縮減為293km2。

烏梁素海富營養(yǎng)化適度控制的一個核心問題是每年留在湖中參與積累的氮、磷正在使已經(jīng)超負(fù)荷的氮、磷儲備逐年增加，導(dǎo)致水體中氮、磷濃度越來越高，維持生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)必須設(shè)法轉(zhuǎn)移去除這些超負(fù)荷的營養(yǎng)鹽， 降低氮、磷含量，否則烏梁素海的水質(zhì)只能越來越壞。目前，只有收割沉水植物直接向湖外轉(zhuǎn)移氮、磷才能對這一狀況有所改善。烏梁素海總氮、總磷平衡及收割水草轉(zhuǎn)移氮、磷的計算見表1。

沉水植物的根和營養(yǎng)體都有吸收礦質(zhì)營養(yǎng)的能力，其根莖葉對營養(yǎng)元素的選擇性有所不同，實驗證明：N、P、Fe 、Mn離子和微量元素主要是通過根系吸收的；Ca、Mg、Na、K、SO4和Cl離子主要是底質(zhì)以上部分吸收的，底質(zhì)吸收是植物組織礦質(zhì)營養(yǎng)的主要來源[1，2]。而且沉水植物所固定的礦質(zhì)營養(yǎng)在整個生長期中都不會被明顯釋放，這對控制營養(yǎng)物的循環(huán)速度有明顯作用。除根部以外，沉水植物的葉片對水層中的營養(yǎng)物有很強的吸收功能，對藻類的生長能起到控制作用，沉水植物通過控制藻類、減緩營養(yǎng)循環(huán)速度和增加水體穩(wěn)定性等功能有效地提高了水體環(huán)境質(zhì)量。

沉水植物是烏梁素海主要初級生產(chǎn)者之一，是湖泊生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量流的主要傳遞者，直接影響著湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能[3，4，5]。目前烏梁素海沉水植物每年約有8.5×104t（干重）沉積湖底，是造成烏梁素海生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化的核心問題。綜合分析對烏梁素海有效的保護(hù)、資源最大程度的利用以及維持濕地生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的需要這幾方面，對烏梁素海富營養(yǎng)化適度控制的重要技術(shù)措施是采用機械化方式收割沉水植物以削減氮、磷的積累儲備及抑制生物填平作用。烏梁素海優(yōu)勢種沉水植物—龍須眼子菜具有很強的繁殖能力，在收割之后55～60天即可恢復(fù)到較高的生物量，而且第二年的生產(chǎn)量也不受影響，合理收割不會造成藻類泛濫，采用機械化技術(shù)收割沉水植物轉(zhuǎn)移氮、磷營養(yǎng)鹽的生物治理工程技術(shù)可以長期正常運行。

沉水植物是烏梁素海主要初級生產(chǎn)者之一，呈過量生長態(tài)勢，生產(chǎn)量很高，是烏梁素海生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量流的主要傳遞者。沉水植物在生長期間具有從水中和底質(zhì)中吸收與富集營養(yǎng)鹽的能力，起“營養(yǎng)泵”和“營養(yǎng)庫”的作用，直接影響著烏梁素海生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。目前，每年約有8.5×104t（干重）沉水植物自生自滅沉積湖底，使烏梁素海有序的生態(tài)結(jié)構(gòu)受到了強烈的干擾和破壞。

烏梁素海控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)的輸入需要處理凈化4.6×108m3補給水源（農(nóng)田退水、工業(yè)廢水），耗資巨大，十分困難，即使能夠完全控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)的輸入，留在湖中超負(fù)荷的氮、磷儲備仍在湖中自身循環(huán)。目前，烏梁素海水體中超負(fù)荷氮、磷儲備分別為512.4t、53.8t（不包括底質(zhì)儲備的氮、磷），每年還有328.7t氮、28t磷正在不斷地參與積累，給烏梁素海生態(tài)系統(tǒng)繼續(xù)增加負(fù)擔(dān)和壓力。烏梁素海沉水植物優(yōu)勢種—龍須眼子菜中氮平均含量1.65%，磷平均含量0.17%，據(jù)宋福等實驗結(jié)果，沉水植物對水體中總氮和總磷的去除率分別為80.31%和89.82%，通過收割5×104t（干重）龍須眼子菜可以從水體中直接去除減少大量氮、磷儲備，使輸入與輸出營養(yǎng)鹽趨于平衡。這是烏梁素海富營養(yǎng)化適度控制的一項切實可行的技術(shù)措施。

大型水生植物主要吸收水體中的氨氮和硝酸鹽氮，烏梁素海葦區(qū)蘆葦?shù)南跛猁}氮濃度平均為0.324mg/L，氨氮濃度平均為0.432mg/L，而底泥中有機氮（TON）最高值出現(xiàn)在葦區(qū)和沉水植物茂密區(qū)，達(dá)215g/kg，明顯高于明水面及深水區(qū)1～3倍，充分說明大型水生植物沉積腐爛后以有機氮的形式存于底泥中，體現(xiàn)了大型水生植物的生長與底質(zhì)生物填平作用的關(guān)系。

烏梁素海富營養(yǎng)化適度控制應(yīng)充分利用沉水植物在生長期間吸收氮、磷營養(yǎng)鹽凈化水質(zhì)的功能，同時最大限度地減少沉落腐敗造成的二次污染和生物填平作用。為了抑制藻類蔓延，每年沉水植物的收割量不得超過全湖生產(chǎn)量的60%，在水深0.7m以下的水面不宜收割，在其余湖面采用分條或分塊間隔收割的方法順序收割，在收割區(qū)域內(nèi)暫時保留30%水草，可以合理保持沉水植物在水生態(tài)系統(tǒng)中的積極作用。而為了最大限度地減少沉水植物死亡沉落腐敗后造成的營養(yǎng)物負(fù)荷積累和生物填平作用，在沉水植物沉落之前則應(yīng)盡量全部收割。此外，在實施沉水植物收割工程中還應(yīng)注意在補水入湖口區(qū)一定范圍內(nèi)保留所有的沉水植物，以充分利用其攔截固體顆粒物質(zhì)的作用，在水鳥棲息取食區(qū)以及產(chǎn)黏性魚卵的魚類活動區(qū)也要保留足夠數(shù)量的沉水植物，以維護(hù)全湖生態(tài)平衡。

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