富營養化水體生態修復中水生植物的應用研究

徐君+何峰

摘要：近年來，我國水系遭受到嚴重污染，以營養物質污染最為突出，故改善水質、優化環境是現階段的研究重點。文章從富營養化水體機理角度出發，總結了不同水生植物在生態修復中的應用情況，并指出了相對明確的水生植物的選擇依據，進而為未來的良好應用提供幫助。

關鍵詞：富營養化；水體生態修復；水生植物；營養物質污染；水體機理 文獻標識碼：A

中圖分類號：X171 文章編號：1009-2374（2017）07-0117-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.055

現階段，水體的富營養化機理、生態修復一直是社會的關注重點。富營養化的修復技術相對繁多，以水生植物修復為主，具有保護生態環境、恢復退化生態系統的作用。然因不同植物、不同生活型植物在生態環境中占據的位置不同，在生態修復中所產生的作用也不同。

1 水生植物修復富營養化水體原理

富營養化最為主要的問題是水體營養的嚴重過剩，在競爭、生存過程中能減少水體群落的多樣性，造成水體轉型。從眾多的水體生態環境中來看，浮游藻、高等的水生植物均屬于初級的生產者，兩者競爭富含營養、光照充足的環境，高等的植物能釋放大量的化學物質，并吸收水體中的各種營養物質，以滿足水體凈化的需求。從高等植物的富營養化修復機理上看，通過所產生的競爭關系，使浮游藻類的植物轉化為水體植物，進而豐富水生物種類，恢復生態系統。

1.1 化感作用

水生植物通過對化感物質的釋放，能有效抑制浮游藻類植物的生產。調查結果顯示，這是其在生物營養、光照競爭中取得顯著效果的措施，并且水生植物對浮游藻類植物所產生的抑制作用也受各種因素的影響。

高等植物對程度不同的浮游藻類植物產生的抑制作用差異巨大，比如輪藻類植物對小球藻、月牙藻植物具有抑制效果，但對斜生柵藻類植物沒有抑制效果。同時，植物部位的不同，對化感作用產生的貢獻也不同，鳳眼蓮植物的化感作用是通過根系向水體釋放的。

1.2 吸收營養物質

水生植物能直接吸收各種營養物質，例如磷、氮等，并將其同化為自身結構物質，具有結構穩定、易獲取的特征。調查結果顯示，通過對鳳眼蓮進行二級處理得知，1周后能增加3.0%的氮含量，增加6.8%的磷含量。植物體內營養物質總量的增加，能從某種程度上減少水體中的營養物質，影響植物的正常生長。

1.3 其他生態功能

水生植物的存在為水生植物種類、優勢的變化提供著便利性的條件。通常來講，水生植物能為微生物提供棲息場所，減輕水中的風浪擾動，為固體的沉淀去除創造條件。同時，水生植物還能加快懸浮物的分解速度，通過所產生的氣體釋放、傳輸作用，增加水體中的氧氣含量。

2 不同水生植物在水體生態中的作用

從水生植物的生態類型上來看，可將其分為挺水植物、漂浮植物、沉水植物等類型，通過相對特殊的技術，能將陸生植物、浮游藻類食物用于富營養化的水體修復中。因水生植物生活習慣、環境要求不同，產生的營養物質吸收、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關的報道相對較多，且諸多研究證實，水浮蓮、浮萍、水花生等植物對雷氏衣藻均有著顯著性的抑制作用，其中鳳眼蓮植物抑制效果最強。

雖漂浮類植物易打撈，但繁殖效果相對顯著。鳳眼蓮植物能在最短時間占據相對較多的水域，將其他類型的植物擠掉，從某種程度上降低水生植物種類，并阻隔水體和外界空氣、陽光的交換，減少氧氣的溶解含量，不利于水體生態系統發展。若借助漂浮類植物修復水體生態，需加大繁殖的控制力度。

2.2 沉水植物

沉水類植物在生態環境中的修復中有著強烈的抑制效果，對浮游藻類植物化感作用的報道也比較多。同時這種植物還能減少營養物總量，為保證沉水植物更好地適應水中環境，需保證植物葉、表皮和根系具備共同的吸收作用，以增強凈化功能。調查結果表明，苦草、金魚藻、狐尾藻等植物能去除磷、氮等；沉水植物能減緩營養物質的儲備速度，保證營養物質的輸入、輸出處于均衡狀態，是現階段控制水體富營養化的主要手段。

沉水植物是保證諸多水體生物的正常生長的基礎，作為生物環境，這種植物能擴大生產環境，減少懸浮物總量；適當改善水下光照，通過所產生的光合作用增加氧氣的溶解量。另外，因沉水植物在生態中具備的作用，被廣泛用于水體修復中。相對小型的湖泊中伊樂藻類植物繁殖量大，浮游類植物的生長受嚴重限制而減少，增強水體生態的修復結果。

2.3 固定化藻類

藻類植物繁殖速度快，生產力強，能吸收大量的營養物質，因此藻類植物在富營養化水體生態修復中被廣泛應用。有學者利用相應的載體借助化學、物理等方法固定藻類細胞，并通過人工方法來滿足生長需求，以形成相對固定的系統，增強水體生態的凈化效果。但從現階段的固定化藻類植物研究上來看，僅用于相對小型的試驗中，室外水域中的應用有待進展。

2.4 挺水植物

水體、陸地交界處的植物化感作用相當，但該方面研究相對較少。實踐表明，石菖蒲植物具有化感抑制作用，蘆葦對蛋白核小球藻也具有強烈的抑制效果。在水體生態的修復過程中，挺水植物能直接種植在沿岸地區，在光照的競爭中占據主要地位，能從底層吸收大量營養物質，加快繁殖、生長速度。

3 水生植物的選擇原則

3.1 選擇凈化功能強的植物

所謂的凈化功能以化感抑制、營養物質吸收為主，大多通過試驗、應用等途徑進行篩選，例如：借助植物浸提液抑制藻生長試驗、藻類植物的共同培養研究，能判斷出植物對藻類化感作用的強弱程度。若植物生長速度快速或植物含有相對較多的營養物，將提高其凈化功能。通過對常見沉水植物產生的去除作用進行分析得知，伊樂藻、苦草、金魚藻、輪藻等植物效果顯著。

3.2 選擇適應力強的植物

在對植物進行選擇時，應根據當地地質條件、氣候環境等，因地制宜地進行選擇，以保證植物正常生長；還應盡可能地選擇當地植物，預防外來物種的進入。同時，還應選擇抗病蟲害能力相對較強的植物。當然，植物的篩選過程中，還需綜合考量水體性質，比如透明度、光照條件、水體的化學成分、水的深度、營養物質含量、植物的生長情況和特點等。

3.3 合理搭配物種

要想保證植物的正常生長，應根據環境、植物特征，按相應的比例在空間、時間上合理安排，這樣不但能保證生態系統的正常運行，還能形成相對穩固、可持續的生態系統。借助水體植物、周圍的生物組成的生態系統，除能充分發揮水生植物優勢外，還能從某種程度上加快植物的生長、繁殖速度，進而改善水體生態系統。

在藻類植物的水體中，恢復原有植物，尤其是沉水類植物的恢復，將受到嚴重的限制。將漂浮類植物、挺水類植物作為基準，不但能抑制藻類植物的生長，還能吸收更多的營養物質，凈化水體生態環境，為沉水植物的生長、繁殖創造條件。從另一方面來講，由多種植物所組成的群落，所產生水體凈化效果明顯優于單種植物，因不同水生植物生長時期的不同，其生長速度、代謝功能、凈化功能也大不相同，間接導致植物群落發生巨大變化。多種植物組合有著相對合理的多樣性，從而保證植物的穩定生長，減少病蟲害。

3.4 價值高、用途廣泛

以往，在對植物進行選擇時，大多側重于植物的凈化功能，極少重視植物的觀賞性、經濟性，故水體生態中多種植鳳眼蓮、寬葉的香蒲等。近年諸多學者開始嘗試無土栽培蔬菜、油料作物等，然因植物種類、作用的不同，導致所產生的水體凈化功能不同。此外，發達國家也嘗試在水體生態的修復中引入園林設計理念，并將污水的治理、生態景觀在營造中融為一體。

4 結語

綜上所述，在大氣環境、水體生態環境嚴重污染的現階段，做好富營養化的水體生態修復工作意義重大。但從實際情況來看，雖進行了諸多的研究，但急需解決的問題仍相對較多，比如：需深入研究水生植物的化感作用和作用機理，水生植物在實際應用中受各種因素的影響，處理時間相對較長；需根據當地實際情況選擇適應能力強、凈化效果顯著的植物。同時還應開發水生植物的新用途，探究該選用怎樣的植物種類才能提高水體生態環境的凈化效果。上述問題均是富營養化水體生態修復中的主要問題，尤其是生態系統中的水生植物的化感作用。水體生態修復中水生植物的應用具有保護環境、高效的特征，是現階段解決水環境的主要手段，具有相對良好的發展前景。

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作者簡介：徐君（1982-），男，重慶人，供職于重慶華宇園林有限公司，中級職稱，研究方向：河道治理、河岸帶生態修復、環保疏浚、水污染治理等；何峰（1983-），男，四川眉山人，供職于中國市政工程華北設計研究總院有限公司重慶分公司，中級職稱，研究方向：河道治理、市政排水、海綿城市、綜合管廊等。

（責任編輯：王 波）