菹草疯长对南四湖水质的影响

马迎丽+吴广州+孟娟+时彦民

摘要：通过对南四湖菹草生物量的调查，比较水环境因子、浮游动植物在菹草死亡和腐败前后的差异，分析水质监测结果和影响菹草生长的因素，研究菹草疯长对南四湖水质的影响，结合菹草的生长规律，提出菹草的控制方案。

关键词：菹草；微山湖；水质

菹草（Potamogeton crispus）是一种生态习性较为特殊的沉水维束植物，是湖泊、水库等渔业水域系统中重要的初级生产者[1]。近年来，由于南四湖水体富营养化程度日趋严重，湖区内菹草开始过量增殖，对当地环境和水生生态系统产生了不可忽视的影响，尤其是夏天，菹草腐烂分解释放营养元素造成二次污染，对湖区的生态渔业和旅游业均产生了不良影响，因此，了解菹草的特性及其对生态系统的影响、治理措施等问题己经迫在眉睫。

研究表明，沉水植物对富营养化水体水质具有一定净化效果[2-5]。姚俊芹[6]根据菹草的生活习性、生物学特点，分析了乌拉泊水库菹草生长的原因及对水库的利弊，并初步提出了菹草防治对策。张金路[7]等针对东平湖菹草大量生长、衰亡、腐烂等现象，根据菹草的生态习性和生长特点，分析了东平湖菹草疯长的原因及危害，并提出生态治理措施。朱海燕等[8]针对于桥水库菹草爆发的现状，重点对富营养化发生机制、菹草的生态习性及在引滦水域的发生特点进行研究，结合于桥水库水源地的实际情况，提出了该水库草型富营养化控制的处理措施。张晨等[9]通过对于桥水库富营养化状态分析，针对可能发生的菹草型富营养化提出控制及应急措施，措施包括保持水库高水位运行，收割水草和生物治理等，并结合于桥水库的实际情况，提出消减于桥水库水源地营养盐水平的建议，防止水源地富营养化的发展。

南四湖位于山东省的西南部，是山东省第一大淡水浅水型湖泊，为南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖4个相互联贯的湖泊总称，俗称微山湖。本文以南四湖为研究区域，对南四湖菹草的分布、生物量进行调查，估算菹草死亡和腐败的耗氧量和营养盐释放量，监测菹草死亡和腐败对水生生物群落及水质的影响，从而评价菹草疯长的生态环境效应；结合菹草的生长规律，提出菹草的控制方案。

1实验方法

2015年5-6月随机选取南四湖33个样点的7个样点（2#、4#、6#、8#、11#、14#、17#）（图1），调查菹草生物量，比较水环境因子、浮游动植物在菹草死亡和腐败前后的差异。2015年5月21日获取环境卫星遥感影像（图2），图像经几何校正、大气校正后，结合5月15日菹草分布与密度的现场调查，利用遥感影像技术估算南四湖菹草的分布和总生物量。随机选取2015年5-6月的菹草样品，测定菹草茂盛生长时植物体有机质含量和氮磷等营养盐含量，结合遥感影像技术估算的南四湖菹草总生物量，估算南四湖菹草腐败过程的营养盐释放量。

2结果与分析

2.1菹草的分布与生物量

2015年5月份共调查33个南四湖样点，有26个样点采集到菹草，占样点数的78.79%，生物量在0.52～792.52 g/m2（干重）；6月份调查的7个南四湖样点，有3个样点采集到菹草，占样点数的42.86%，生物量在0.02～1.21 g/m2（干重）。调查结果显示，5月份，南四湖的菹草分布广，生物量巨大；到6月中旬，南四湖的菹草处在死亡的末期，基本完全腐败，仅有少量剩余（表1）

2.2营养盐的释放量

随机选取16份5月的菹草样品，检测菹草的碳（C）、氮（N）和磷（P）的含量， C、N、P占菹草干重的平均含量（± SE）分别是：4.23% （±0.14）、1.11% （±0.07）和0.83% （± 0.03）（表2）。基于南四湖菹草的总生物量，推算菹草完全腐败释放的营养盐总量分别是，C：1.16（±0.04）万吨、N：0.30（±0.02）万吨和P：0.23（±0.01）万吨。

2.3水质和浮游生物变化

3结论

调查显示，5月份菹草在南四湖的分布广，生物量巨大，特别是湖区开阔水域，生物量高达480～640 g/m2（干重）；根据遥感技术保守估算的南四湖菹草总生物量达27.51万吨，如果任其在水里自然腐烂，将每年直接向南四湖增加碳1.16万吨、氮0.30万吨、磷0.23万吨，造成严重的二次污染。湖水大面积污染会直接改变湖泊生态环境， 破坏湖泊资源， 加速湖群消亡， 引起湖泊生物资源的变化， 种群减少， 生物多样性下降； 还将破坏鱼类繁殖、栖息与索饵场所， 对渔业资源保护极为不利； 还可能迫使水生植物优势种改变， 植物组成单一。同时，南四湖是南水北调东线工程重要的调蓄水库，湖区水质的好坏关系到调水工程的成败。菹草腐败造成的二次污染， 会加剧湖水富营养化程度， 加大污染治理难度。目前南四湖经多年的强化治理，水质基本提升至地表水Ⅲ类标准，但菹草的集中腐败，对保持水质造成了严重压力。

水环境因子的结果显示，菹草腐败时期南四湖的水质下降较为严重。COD、DO、pH、叶绿素等环境因子的变化反映出菹草腐败对水质的影响。6月份调查样点中，COD最高9.36 μg/mL，接近地表水Ⅳ标准的10 μg/mL；DO、pH也都表现明显的下降规律，而叶绿素则表现出明显上升。菹草在高温季节短期内集中死亡、腐烂，大量消耗溶解氧，造成DO显著降低；营养盐的释放显然促进了叶绿素的升高。DO过低极易引发水生动物如底栖生物、鱼类等缺氧，从而引起大量集中死亡，对生态系统结构和功能造成显著的破坏。

调查结果也提示我们，南四湖菹草的死亡腐败具有区域性。总磷、总氮、浮游生物等的变化暗示，菹草在 2#、4#、6#样点水域和11#、14#、17#水域的集中腐败时间存在明显的差异。菹草的腐烂分解过程十分复杂，可以分为快速分解过程和稳定分解过程，并受多种因素的影响。菹草快速分解过程主要是有机质的分解，以释放CO2为主，理化因子数值变化大，不稳定；稳定释放过程则以释放氮、磷为主，理化因子趋于稳定。

菹草疯长已成为一些富营养化草型湖泊显著的生态灾难，控制水体富营养化程度是菹草治理的根本措施。南四湖的富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的。因此，控制南四湖外源性营养物质的输入将是治理关键。

根据菹草生态习性和生长规律， 在5月中旬，通过机械割草、人力打捞等手段适时采收，合理控制菹草的覆盖面积，能有效的防止菹草死亡后的二次污染。同时，菹草的粗蛋白含量高，氨基酸、维生素含量丰富，营养价值较高，是草鱼和畜禽类的理想青饲料。对菹草资源实行多目标多途径开发和综台利用， 提高菹草的利用效率，获得更大的经济和生态效益， 将有效促进菹草治理。