水生植物修复对巢湖水生态环境的影响研究

王锦龙

(巢湖管理局环境保护监测站，安徽 巢湖)

水生植物修复技术能够治理富营养化水体，对河流和湖泊的生态环境起到改善作用。植物修复技术利用水生植物和微生物减少水体中的有机物和营养盐含量，实现水体生态环境的结构性调整，净化水质的同时，提高生态环境稳定性[1]。水生植物修复技术成本低、效率高、持久性好，具有经济价值和环境价值[2]。本研究以巢湖水生植物修复项目为例，研究水生植物对巢湖水质的改善作用，以透明度、有机物含量和无机盐含量作为评价指标；进一步分别从浮游植物和水体微生物两个方面分析植物修复技术对巢湖生态环境的影响。

1 项目概况

巢湖位于长江中下游，是中国五大淡水湖之一，被巢湖、合肥、肥东、肥西、庐江环抱，东西长55 km、南北宽21 km，湖岸线周长176 km，平均水深2.89 m，面积780 km2，容积20.7 亿m3。湖水主要靠地面径流补给，沿湖共有河流35 条。其中较大的河流有杭埠河、白石天河、派河、南淝河、烔炀河、柘皋河、兆河等。从南、西、北三面汇入湖内，然后在巢湖市城关出湖，经裕溪河东南流至裕溪口注入长江。

2 水生植物修复对巢湖水质的改善

2.1 水质透明度改善

水质透明度是水样的清澈程度，洁净的水是透明的，水中存在悬浮物和胶体时，透明度便降低。因此，透明度可以衡量巢湖水体的富营养化程度[3]。在生态示范区栽植的水生植物，能够起到净化水质的作用。水生植物可以减少悬浮的堆积物，吸收大量的氮、磷无机盐，并且可以抑制浮游植物的生长，为水体微生物的生长创造有利条件，增加生态环境多样性。生态示范区、生态缓冲区和未修复区3 个区域的水质透明度变化见图1。

图1 巢湖水质透明度对比曲线

整体而言，冬季的湖水透明度最高，夏季由于降水较多，径流水携带泥沙等进入巢湖，导致夏季的湖水透明度较低。在持续监测的52 周时间内，生态示范区的水质透明度高于生态缓冲区，生态缓冲区的水质透明度高于未修复区。可见，利用水生植物对巢湖水质进行修复，效果良好，切实有效。

2.2 有机质含量改善

有机质监测过程中，对采集到的水样，采用平行因子分析法进行有机质含量测定。生态示范区、生态缓冲区和对照区3 个区域的有机质含量见图2。

根据统计数据，生态示范区的有机质平均含量为5.76 mg/L，生态缓冲区的有机质平均含量为6.14 mg/L，对照区的有机质平均含量为6.53 mg/L。结合图2 可以看出，生态示范区的有机质平均含量最低，有显著的改善效果。此外，生态示范区的水生植物体自然死亡，难以分解的纤维素和木质素大部分残留在水体中，造成检测到的有机质含量偏高。

图2 有机质含量对比曲线

2.3 营养盐改善

巢湖水质营养盐的改善效果与修复植物的培植紧密相关。水生植物通过自身的叶、茎、根吸收湖水中的氮元素、磷元素等，供植物本身生长发育，再通过植物收割去除，从而使水体中氮、磷物质降低[4]。水生植物净化营养盐的同时，也为微生物提供了良好的生存环境，改善了巢湖水岸的景观效果。监测周期内，对采集到的水样，检测的总氮含量和总磷含量见图3、图4。

图3 总氮含量对比曲线

图4 总磷含量对比曲线

图3 和图4 显示水样中总氮含量和总磷含量，均是夏季高于冬季，季节特征明显。生态示范区的水样，总氮的年平均含量为1.28 mg/L，低于未修复区的1.56 mg/L，改善效果良好。总磷的年平均含量为0.16 mg/L，低于未修复区的0.21 mg/L，也表明了水生植物修复技术对于巢湖的水质提升成效显著。

3 水生植物修复对巢湖生态环境的改善

为研究水生植物修复技术对巢湖生态环境的影响，对生态示范区、生态缓冲区和未修复区的浮游植物、水体微生物进行监测。

3.1 水生植物种类

生态修复后，巢湖的水生植物种类、覆盖度和物种多样性都发生了明显的变化。生态示范区共有水生植物16 种，生态缓冲区和未修复区的种类则较少，各类水生植物的分布情况见表1。

表1 的数据表明，生态示范区的水生植物种类最多，挺水植物共有6 种，沉水植物共有6 种，浮叶植物4 种，未修复区共10 种。相比较而言，生态多样性得到显著提高，有利于水体微生物的生长，进而更有利于生态环境的改善。

表1 水生植物分布

3.2 水生植物对浮游植物生态环境的影响

高等水生植物对浮游植物具有抑制作用，一方面体现在对矿物质营养成分的争夺；另一方面表现为水生植物向湖水中释放化感物质，此类物质能够限制浮游植物的生长。化感作用即是高等水生植物对藻类克制作用的机制。浮游植物主要包括硅藻、甲藻、蓝藻和黄藻，这些浮游植物可以进行一些光合作用，释放氧气。水体中的氮含量和磷含量是影响浮游植物生长的关键因素。水样中若含有大量的浮游植物，说明水质为轻度营养化的浑浊型水体，仍需要控制氮磷。通常而言，水体中的叶绿素含量能够表征浮游植物的含量[5]。巢湖生态示范区、生态缓冲区和未修复区的水体叶绿素含量见图5。

图5 叶绿素含量对比曲线

在巢湖水质监测期间，生态示范区的水样中叶绿素含量比未修复区明显降低，并且仍然具有季节性特征。夏季浮游植物生长较快，但因为径流汇入的影响，反而使得测定的叶绿素含量较低。在生态环境方面，生态示范区的水生植物种类和数量大幅增加，会抑制浮游植物的生长。湖泊浅水区域沉水植物覆盖度大于20%，生态环境将不适合浮游植物的生长，水质会保持清澈状态。

3.3 水生植物修复对水体微生物多样性的影响

水生植物形成生态群落，可以为水生微生物提供生存条件和附着基础，有助于微生物对污染水体中有机营养物质的降解。水生植物的根系可产生某些特殊物质，促进分解氮磷物质的细菌生长，可以进一步提升水体净化效果[6]。而且，水生植物形成生态效应，可以增加巢湖水域的生态系统多样性，进而提高水生植物之间的协同性和生态环境修复能力，多种植物协同作用还可以增加水生态系统的长期稳定性。

生态群落多样性指数能够反映水体生态多样性的变动情况，本研究利用Biolog 技术，选择Shannon指数、Pielou 指数、Simpson 指数和Mc Intosh 指数对巢湖水体微生物群落代谢活性进行测定和分析。巢湖生态示范区、生态缓冲区和未修复区的微生物多样性指数见表2。

表2 巢湖水体的微生物多样性指数

通过测定和分析水样的微生物多样性指数发现，生态示范区的各种指数均高于生态缓冲区和未修复区，说明水生植物修复技术改善了湖区的生态环境，净化了水质，更适合各种微生物的生长。

4 结论

结合巢湖水生植物修复项目，研究水生植物对巢湖水质的改善作用，分析植物修复技术对巢湖生态环境的影响，得出以下结论：

（1）生态示范区的水质透明度高于生态缓冲区，生态缓冲区的水质透明度高于未修复区。可见，利用水生植物对巢湖水质进行修复，效果良好。

（2）巢湖水质的总氮含量和总磷含量，季节特征明显。生态示范区的水质总氮和总磷的年平均含量显著低于未修复区，表明了水生植物修复技术对于巢湖的水质提升成效显著。

（3）生态示范区的水生植物种类多，生态多样性显著提高，有利于水体微生物生长，抑制浮游植物生长，水质保持清澈状态。