沉水植物与富营养化水体恢复的关系研究(2)

　　为适应水体环境中的生长，沉水植物的茎和叶都与根一样具有较强的吸收作用，且皮层细胞含有叶绿素，能够进行光合作用。正是由于沉水植物的这些特征和结构，其对水体中富营养物质和重金属的吸收都有很强的能力[7]。研究表明：一般情况下，沉水植物体内的氮含量为13mg/g，磷含量为3mg/g以上，以一个面积为30km2的中型湖泊为例，如果植物生物量平均为500g/m2DW，那么沉水植物可固定的氮为195t，磷为45t，另外，沉水植物还具有过量吸收营养元素的能力[10]，这一显著的特征可有效改善水体环境，修复水体富营养化。

　　3沉水植物对水体水质的影响

　　3.1透明度

　　沉水植物通过吸附和吸收水体中生物性和非生物性悬浮物，从而提高水体透明度，这是沉水植物对水体环境优化的最显著的表现。

　　沈耀良等[11]研究表明，随着沉水植物对氮、磷等营养盐的吸收，水体浊度有明显的改善效果，3种沉水植物对提高水体透明度的净化能力表现为：伊乐藻效果最好、苦草次之、金鱼藻相对较差。这说明，沉水植物伊乐藻不仅生长速度快，而且具有良好的吸附和吸收水体中悬浮物质的能力。

　　3.2溶解氧（DO）

　　挺水植物、浮水植物和沉水植物这3种典型的水生植物中，挺水植物产生的氧气完全释放于空气中，浮水植物仅有少部分的氧气溶入水中。只有沉水植物所产生的氧气全部释放于水中，因此，沉水植物的生长对增加水体含氧量的贡献和作用最大[12]。

　　研究表明：在沉水植物生长较好的水体中，其溶解氧含量要明显高于比缺乏沉水植物或者只以浮水植物为主的水体[9]。黄文成[13]的研究同样证实了浮水植物水体中的溶解氧大大低于沉水植物水体中的溶解氧，这说明在沉水植物较多的水生生态系统中水体的溶解氧较高。沉水植物的生长不仅能提高水体的溶氧，还有利于形成水体的弱碱环境。

　　3.3化学需氧量（COD）

　　沉水植物可使水体中溶解氧的提高，有利于增强水体中微生物对污染物的降解作用[14]，因此沉水植物同样也能降低水体中COD。黄文成[13]研究表明，在有沉水植物存在的水体环境，COD都远低于无沉水植物分布的水体，以沉水植物为基础的水生生态系统远优于浮水植物为基础的水生生态系统。

　　3.4总氮（TN）

　　沉水植物能有效地吸收水体中富余的氮营养元素以用作自身生长。包先明等[15]研究表明苦草、马来眼子菜、伊乐藻、金鱼藻、黑藻和石龙尾这六种沉水植物在太湖污染水体生长的某个阶段中对水体总氮浓度从4716mg/L降低到0666mg/L、076mg/L、0593mg/L、0606mg/L、0546mg/L和0685mg/L，去除率分别达到859 %、837 %、874 %、871 %、884 %和855 %，说明这几种典型的沉水植物对水体中的氮营养盐的去除具有显著成效。有时天气会影响沉水植物净化水体的效果，但沈耀良等[11]研究表明沉水植物吸收和去除水体中氮元素的效果受天气的影响不大。

　　3.5总磷（TP）

　　水体中过量的磷元素是导致水体富营养化的关键原因，沉水植物对水体和沉积物中磷的吸收和去除同样具有重要的作用。

　　包先明等[16]研究发现，在实验开始未种植沉水植物时，沉积物中总磷的含量随深度的增加，中国核心期刊遴选数据库其垂向变化没有明显规律。在沉水植物恢复生长后，沉积物中总磷的浓度有明显的降低，主要是由于沉水植物通过根系的直接吸收。从垂直方向看，表层0～4cm总磷含量降低的程度相对大于下层，这主要与沉水植物的根系较不发达和其根系主要集中在沉积物的表层有关[16]。

　　包先明等[15]研究对于总磷的去除效果可以看出，苦草、马菜眼子菜、伊乐藻、金鱼藻、黑藻和石龙尾这6种沉水植物使水体中总磷的浓度从0.459mg/L都降低到0.004mg/L，去除的效率都达到了99.1%，这足以说明沉水植物可以高效的吸收和去除水体中的总磷含量。

　　3.6叶绿素a

　　沉水植物能降低水体中叶绿素a的含量，抑制藻类生长，提高水体透明度，改善水质。沉水植物的生长能降低对水体中叶绿素a的含量，尤其是在开始生长阶段，效果十分显著[15]，这主要是由于沉水植物和浮游藻类在营养物质和光照的利用上存在竞争关系，沉水植物生长周期长，个体较大，吸收和储存营养物质的能力较强，从而抑制了浮游藻类的生长[17]。这说明沉水植物能够抑制浮游藻类的生长，从而降低和去除水体中叶绿素a，以缓解水体富营养化的趋势。

　　3.7化感作用

　　沉水植物的化感作用可认为是沉水植物的克藻效应。沉水植物能够分泌抑制藻类生长的化感物质，并且这些化感物质是水生植物生长过程中产生的次生代谢物质，一般能在自然条件下降解，不会在水生生态系统中长期积累，不会破坏水生生态系统的安全性。将沉水植物产生的这些化感物质应用于水体藻类控制具有良好的应用前景[18]。研究表明沉水植物如穗状狐尾藻、水盾草能够有效抑制铜绿微囊藻、水华鱼腥和小席藻在水体中的生长[19]。利用沉水植物的克藻效应，提高水体的自净能力，已成为修复湖泊富营养化的一种重要生物措施。

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