于橋水庫鐵礦砂對沉水植物生長的影響研究

孫靜

[摘要]于橋水庫是天津的的主要供水水源地，位于天津市薊縣城東，主要入庫河流有沙河、淋河以及作為引灤輸水渠道的黎河。于橋水庫引灤通水以來，年均入庫流量4.65億km³。于橋水庫的污染來源主要為調(diào)水和調(diào)水沿線的污染。通過對于橋水庫沉積的鐵礦砂對水庫水生植物生長實驗研究，進而提出鐵礦砂對水庫水質(zhì)和水生植物生長的影響。

[關(guān)鍵詞]鐵礦砂 沉水植物? 研究

于橋水庫是天津的主要供水水源地，位于天津市薊縣城東，是國家重點大（I）型水庫之一，于橋水庫流域的地理位置是北緯39?56ˊ—40?23ˊ，東經(jīng)117?26ˊ—118?12ˊ，南靠翠屏山，北倚燕山，東臨灤河水系，南界還鄉(xiāng)諸河，該流域東西長66 km，南北寬50 km。水庫壩址位于薊運河左支流州河上游出山口處，是一座山谷形盆地水庫。主要入庫河流有沙河、淋河以及作為引灤輸水渠道的黎河。于橋水庫引灤通水以來，年均入庫流量4.65億km³。于橋水庫的污染來源為引灤上游調(diào)水和調(diào)水沿線。通過對于橋水庫沉積的鐵礦砂對水庫水生植物生長實驗研究，進而提出鐵礦砂對水庫水質(zhì)和水生植物生長的影響。

一、實驗材料

實驗植株為取自天津于橋水庫里面常見的菹草、金魚藻和馬來眼子菜三種沉水植物。選取健康的植株并整株帶回，在室內(nèi)培養(yǎng)一段時間，挑選生長良好、生物量相近、長勢一致的植株做為實驗材料，其中菹草為芽殖體，金魚藻和馬來眼子菜取自頂枝25 cm。實驗底泥和實驗用水采自于橋水庫中，鐵礦砂選取于橋水庫上游黎河沿岸。

二、實驗研究方法

實驗在60×30×30 cm的水生態(tài)模擬槽中進行。底質(zhì)選用不同配比的底泥和鐵礦砂混合而成，以鐵礦砂在底泥中所占的百分比依次組成5種配比的底質(zhì)，分別為0%、10%、30%、50%、100%。混合均勻后，將不同底質(zhì)填滿直徑為9 cm、高15 cm的圓形塑料瓶中，之后將三種植物的頂枝豎直插入5種不同底質(zhì)中5 cm深，然后放入模擬槽中進行實驗，最后向模擬槽中注滿于橋水庫原水（如圖5-37所示）。實驗每種底質(zhì)做2個平行。每隔幾天對植株的高度進行測定，并觀察與分析植株長勢狀況;在實驗開始和結(jié)束時測定單株生物量、水質(zhì)指標以及底質(zhì)指標，其中水質(zhì)指標包括氨氮、總氮、磷酸鹽、總磷、葉綠素、高錳酸鹽，底質(zhì)指標包括全氮、全磷、有機質(zhì)含量。

三、實驗結(jié)果分析

（1）不同底質(zhì)對菹草的影響

菹草在不同底質(zhì)中隨生長時間植株高度的變化情況。實驗第三天時菹草就有不同程度的增長，不同配比的底泥上各植株生長高度差異顯著。在實驗一個月時，0%、10%、30%、50%、100%底質(zhì)上植株高度依次為56 cm、92.5 cm、64.5 cm、57 cm、20.5 cm，與最初相比，增長高度依次為52 cm、80.5 cm、54.5 cm、40 cm、4.5 cm，表現(xiàn)為10%>30%>0%>50%>100%，菹草日均生長率由高到低表現(xiàn)為：10%>0%>30%>50%>100%。由數(shù)據(jù)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，底泥中含有少量的鐵礦砂對菹草生長有益，但鐵礦砂含量過高超過50%時不利于菹草的生長，當全部為鐵礦砂時，菹草幾乎不增長。

（2）不同底質(zhì)對金魚藻生長的影響

金魚藻在第三天時就有不同程度的增長，并且在不同底質(zhì)中有差異，10%的底質(zhì)在19天之后植株高度幾乎沒有增長，50%、100%底質(zhì)中的金魚藻在一個月時萎蔫掉落。在一個月時，0%、10%、30%底質(zhì)上植株高度依次為52 cm、39.5 cm、50.5 cm，50%、100%底質(zhì)中金魚藻掉落、斷枝，最終的植株高度為 40.5 cm、46 cm，與初始高度相比，5種底質(zhì)上植株增長高度依次為32 cm、19.5 cm、30.5 cm、20.5 cm、26 cm，表現(xiàn)為0%>30%>100%>50%>10%，生長率由高到低表現(xiàn)為：0%>30%>100%>50%>10%，見圖5-41。可見，金魚藻的生長受底質(zhì)的影響，最適宜的生長底質(zhì)為不含鐵礦砂的底泥;而對于含有鐵礦砂的底泥，100%含量的砂優(yōu)于30%、50%、10%含量的鐵礦砂。

（3）不同底質(zhì)對馬來眼子菜生長的影響

由于馬來眼子菜根系發(fā)達，實驗中截取頂枝20 cm插入底泥中實驗，實驗第7天左右馬來眼子菜葉片逐漸枯萎，植株幾乎沒有生長。10天左右后，在不同對照組水箱中，馬來眼子菜均出現(xiàn)新生嫩芽，這說明水生植物可以將養(yǎng)分和能量分配于植株的不同部位，馬來眼子菜在新的水環(huán)境中，首先進行根系生長，這是物種生物學特性所致，另一方面也體現(xiàn)在植物在面對環(huán)境的改變所作出的適應(yīng)性改變。在含沙量為100%的配比中，馬來眼子菜仍然能進行生長，說明馬來眼子菜對底質(zhì)的異質(zhì)化適應(yīng)性較強。

結(jié)束語： 底泥中鐵礦砂的含量影響底質(zhì)物理性質(zhì)及營養(yǎng)鹽含量，對三種植物的生長影響顯著。在環(huán)境條件（水、底泥、溫度）一致的情況下，菹草生長最好，金魚藻其次，馬來眼子菜生長最差。對于菹草而言，底泥中含有少量的鐵礦砂對其生長有益，但鐵礦砂含量過高超過50%時不利于菹草的生長，當全部為鐵礦砂時，菹草幾乎不增長。金魚藻的生長受底質(zhì)的影響，最適宜的生長底質(zhì)為不含鐵礦砂的底泥;而對于含有鐵礦砂的底泥，100%含量的鐵礦砂優(yōu)于30%、50%、10%含量的鐵礦砂。水生植物對底質(zhì)的影響中，不同鐵礦砂含量的同種植物中，有機質(zhì)、TN含量隨著鐵礦砂含量增加而遞減，TP含量隨著鐵礦砂含量增加而遞增。不同水生植物、相同鐵礦砂含量對比分析，吸收沉積物有機質(zhì)、TN、TP效率對比，在鐵礦砂含量<30%時，菹草占優(yōu)，表現(xiàn)為：菹草>金魚藻>馬來眼子菜;在鐵礦砂為50%時，有機質(zhì)、TN、TP吸收效率為：馬來眼子菜>金魚藻>菹草。

底質(zhì)的各項物理性狀如含水率、孔隙度、比重、粒級、氧化還原條件等能影響水生植物生長。在底泥中摻入一定量的砂（<30%），改變了原底泥的物理性質(zhì)，同體積條件下，降低了含水率，增加了底泥的容重，使底泥的密實度得到改變，在這樣的情況下，底泥微生物數(shù)量和酶活性都將明顯增加，在成活率相差無幾的情況下，摻砂泥組中植物生物量的增加超過原底泥組中植物生物量。而隨著摻入砂比例增加（>50%）及時間推移，水庫底質(zhì)發(fā)生板結(jié)，有機質(zhì)及TN含量下降，也影響了水生微生物活性，更不利于水生植物扎根成活。通過實驗為提出鐵礦砂對水庫水質(zhì)和水生植物的影響提供數(shù)據(jù)參考，為于橋水庫水質(zhì)改善提供研究基礎(chǔ)。