菹草瘋長(zhǎng)對(duì)南四湖水質(zhì)的影響

馬迎麗+吳廣州+孟娟+時(shí)彥民

摘要：通過(guò)對(duì)南四湖菹草生物量的調(diào)查，比較水環(huán)境因子、浮游動(dòng)植物在菹草死亡和腐敗前后的差異，分析水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果和影響菹草生長(zhǎng)的因素，研究菹草瘋長(zhǎng)對(duì)南四湖水質(zhì)的影響，結(jié)合菹草的生長(zhǎng)規(guī)律，提出菹草的控制方案。

關(guān)鍵詞：菹草；微山湖；水質(zhì)

菹草（Potamogeton crispus）是一種生態(tài)習(xí)性較為特殊的沉水維束植物，是湖泊、水庫(kù)等漁業(yè)水域系統(tǒng)中重要的初級(jí)生產(chǎn)者[1]。近年來(lái)，由于南四湖水體富營(yíng)養(yǎng)化程度日趨嚴(yán)重，湖區(qū)內(nèi)菹草開(kāi)始過(guò)量增殖，對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了不可忽視的影響，尤其是夏天，菹草腐爛分解釋放營(yíng)養(yǎng)元素造成二次污染，對(duì)湖區(qū)的生態(tài)漁業(yè)和旅游業(yè)均產(chǎn)生了不良影響，因此，了解菹草的特性及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響、治理措施等問(wèn)題己經(jīng)迫在眉睫。

研究表明，沉水植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體水質(zhì)具有一定凈化效果[2-5]。姚俊芹[6]根據(jù)菹草的生活習(xí)性、生物學(xué)特點(diǎn)，分析了烏拉泊水庫(kù)菹草生長(zhǎng)的原因及對(duì)水庫(kù)的利弊，并初步提出了菹草防治對(duì)策。張金路[7]等針對(duì)東平湖菹草大量生長(zhǎng)、衰亡、腐爛等現(xiàn)象，根據(jù)菹草的生態(tài)習(xí)性和生長(zhǎng)特點(diǎn)，分析了東平湖菹草瘋長(zhǎng)的原因及危害，并提出生態(tài)治理措施。朱海燕等[8]針對(duì)于橋水庫(kù)菹草爆發(fā)的現(xiàn)狀，重點(diǎn)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生機(jī)制、菹草的生態(tài)習(xí)性及在引灤水域的發(fā)生特點(diǎn)進(jìn)行研究，結(jié)合于橋水庫(kù)水源地的實(shí)際情況，提出了該水庫(kù)草型富營(yíng)養(yǎng)化控制的處理措施。張晨等[9]通過(guò)對(duì)于橋水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)分析，針對(duì)可能發(fā)生的菹草型富營(yíng)養(yǎng)化提出控制及應(yīng)急措施，措施包括保持水庫(kù)高水位運(yùn)行，收割水草和生物治理等，并結(jié)合于橋水庫(kù)的實(shí)際情況，提出消減于橋水庫(kù)水源地營(yíng)養(yǎng)鹽水平的建議，防止水源地富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)展。

南四湖位于山東省的西南部，是山東省第一大淡水淺水型湖泊，為南陽(yáng)湖、獨(dú)山湖、昭陽(yáng)湖和微山湖4個(gè)相互聯(lián)貫的湖泊總稱，俗稱微山湖。本文以南四湖為研究區(qū)域，對(duì)南四湖菹草的分布、生物量進(jìn)行調(diào)查，估算菹草死亡和腐敗的耗氧量和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放量，監(jiān)測(cè)菹草死亡和腐敗對(duì)水生生物群落及水質(zhì)的影響，從而評(píng)價(jià)菹草瘋長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)；結(jié)合菹草的生長(zhǎng)規(guī)律，提出菹草的控制方案。

1實(shí)驗(yàn)方法

2015年5-6月隨機(jī)選取南四湖33個(gè)樣點(diǎn)的7個(gè)樣點(diǎn)（2#、4#、6#、8#、11#、14#、17#）（圖1），調(diào)查菹草生物量，比較水環(huán)境因子、浮游動(dòng)植物在菹草死亡和腐敗前后的差異。2015年5月21日獲取環(huán)境衛(wèi)星遙感影像（圖2），圖像經(jīng)幾何校正、大氣校正后，結(jié)合5月15日菹草分布與密度的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，利用遙感影像技術(shù)估算南四湖菹草的分布和總生物量。隨機(jī)選取2015年5-6月的菹草樣品，測(cè)定菹草茂盛生長(zhǎng)時(shí)植物體有機(jī)質(zhì)含量和氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽含量，結(jié)合遙感影像技術(shù)估算的南四湖菹草總生物量，估算南四湖菹草腐敗過(guò)程的營(yíng)養(yǎng)鹽釋放量。

2結(jié)果與分析

2.1菹草的分布與生物量

2015年5月份共調(diào)查33個(gè)南四湖樣點(diǎn)，有26個(gè)樣點(diǎn)采集到菹草，占樣點(diǎn)數(shù)的78.79%，生物量在0.52～792.52 g/m2（干重）；6月份調(diào)查的7個(gè)南四湖樣點(diǎn)，有3個(gè)樣點(diǎn)采集到菹草，占樣點(diǎn)數(shù)的42.86%，生物量在0.02～1.21 g/m2（干重）。調(diào)查結(jié)果顯示，5月份，南四湖的菹草分布廣，生物量巨大；到6月中旬，南四湖的菹草處在死亡的末期，基本完全腐敗，僅有少量剩余（表1）

2.2營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放量

隨機(jī)選取16份5月的菹草樣品，檢測(cè)菹草的碳（C）、氮（N）和磷（P）的含量， C、N、P占菹草干重的平均含量（± SE）分別是：4.23% （±0.14）、1.11% （±0.07）和0.83% （± 0.03）（表2）。基于南四湖菹草的總生物量，推算菹草完全腐敗釋放的營(yíng)養(yǎng)鹽總量分別是，C：1.16（±0.04）萬(wàn)噸、N：0.30（±0.02）萬(wàn)噸和P：0.23（±0.01）萬(wàn)噸。

2.3水質(zhì)和浮游生物變化

3結(jié)論

調(diào)查顯示，5月份菹草在南四湖的分布廣，生物量巨大，特別是湖區(qū)開(kāi)闊水域，生物量高達(dá)480～640 g/m2（干重）；根據(jù)遙感技術(shù)保守估算的南四湖菹草總生物量達(dá)27.51萬(wàn)噸，如果任其在水里自然腐爛，將每年直接向南四湖增加碳1.16萬(wàn)噸、氮0.30萬(wàn)噸、磷0.23萬(wàn)噸，造成嚴(yán)重的二次污染。湖水大面積污染會(huì)直接改變湖泊生態(tài)環(huán)境， 破壞湖泊資源， 加速湖群消亡， 引起湖泊生物資源的變化， 種群減少， 生物多樣性下降； 還將破壞魚類繁殖、棲息與索餌場(chǎng)所， 對(duì)漁業(yè)資源保護(hù)極為不利； 還可能迫使水生植物優(yōu)勢(shì)種改變， 植物組成單一。同時(shí)，南四湖是南水北調(diào)東線工程重要的調(diào)蓄水庫(kù)，湖區(qū)水質(zhì)的好壞關(guān)系到調(diào)水工程的成敗。菹草腐敗造成的二次污染， 會(huì)加劇湖水富營(yíng)養(yǎng)化程度， 加大污染治理難度。目前南四湖經(jīng)多年的強(qiáng)化治理，水質(zhì)基本提升至地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，但菹草的集中腐敗，對(duì)保持水質(zhì)造成了嚴(yán)重壓力。

水環(huán)境因子的結(jié)果顯示，菹草腐敗時(shí)期南四湖的水質(zhì)下降較為嚴(yán)重。COD、DO、pH、葉綠素等環(huán)境因子的變化反映出菹草腐敗對(duì)水質(zhì)的影響。6月份調(diào)查樣點(diǎn)中，COD最高9.36 μg/mL，接近地表水Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)的10 μg/mL；DO、pH也都表現(xiàn)明顯的下降規(guī)律，而葉綠素則表現(xiàn)出明顯上升。菹草在高溫季節(jié)短期內(nèi)集中死亡、腐爛，大量消耗溶解氧，造成DO顯著降低；營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放顯然促進(jìn)了葉綠素的升高。DO過(guò)低極易引發(fā)水生動(dòng)物如底棲生物、魚類等缺氧，從而引起大量集中死亡，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能造成顯著的破壞。

調(diào)查結(jié)果也提示我們，南四湖菹草的死亡腐敗具有區(qū)域性。總磷、總氮、浮游生物等的變化暗示，菹草在 2#、4#、6#樣點(diǎn)水域和11#、14#、17#水域的集中腐敗時(shí)間存在明顯的差異。菹草的腐爛分解過(guò)程十分復(fù)雜，可以分為快速分解過(guò)程和穩(wěn)定分解過(guò)程，并受多種因素的影響。菹草快速分解過(guò)程主要是有機(jī)質(zhì)的分解，以釋放CO2為主，理化因子數(shù)值變化大，不穩(wěn)定；穩(wěn)定釋放過(guò)程則以釋放氮、磷為主，理化因子趨于穩(wěn)定。

菹草瘋長(zhǎng)已成為一些富營(yíng)養(yǎng)化草型湖泊顯著的生態(tài)災(zāi)難，控制水體富營(yíng)養(yǎng)化程度是菹草治理的根本措施。南四湖的富營(yíng)養(yǎng)化主要是外界輸入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集造成的。因此，控制南四湖外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入將是治理關(guān)鍵。

根據(jù)菹草生態(tài)習(xí)性和生長(zhǎng)規(guī)律， 在5月中旬，通過(guò)機(jī)械割草、人力打撈等手段適時(shí)采收，合理控制菹草的覆蓋面積，能有效的防止菹草死亡后的二次污染。同時(shí)，菹草的粗蛋白含量高，氨基酸、維生素含量豐富，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，是草魚和畜禽類的理想青飼料。對(duì)菹草資源實(shí)行多目標(biāo)多途徑開(kāi)發(fā)和綜臺(tái)利用， 提高菹草的利用效率，獲得更大的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益， 將有效促進(jìn)菹草治理。