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利用水生植物同化吸收营养盐是一种生态友好型的、可持续的水体富营养化控制方法,并已得到广泛应用。本研究采集并测定了北京、杭州两地区富营养化水体中14种常见水生植物共27个样品的营养元素含量,考察分析了常见水生植物对碳(C)、氮(N)、磷(P)的同化吸收能力;进而在北京市圆明园玉玲珑水域实地进行了沉水植物生长期收割试验,探讨生长期收割沉水植物对水质改善的贡献;并在玉玲珑水域附近进行挺水植物芦苇(Phragmites communis)、香蒲(Typha orentalis)生长期收割实验,考察收割高度和频度对芦苇生长和累计生物量的影响。本研究表明生长期收割水生植物可以促使水生植物再生长,增加其从水体中同化吸收N、P的总量,强化水生植物去除营养盐的功能,可以作为一项对富营养化水体进行生态管理的有效措施进行推广。本研究取得的主要研究结果和结论如下:
1.测定分析了14种常见水生植物的营养元素,为利用水生植物进行富营养化水体生态管理提供了基础数据。14种水生植物的C含量在干重的31.6%-43.4%之间,N含量在干重的1.2%-4.3%之间,P含量在0.12%-0.50%之间,显示了水生植物较强的同化吸收N、P的能力。P含量高的水生植物通常含有较高的N含量;沉水植物N、P含量高于挺水植物,而C含量则低于挺水植物;并且沉水植物N/P质量比(7.85-10.12)要低于挺水植物(10.57-16.78),表明挺水植物与同化P相比能够更为高效的同化N,而沉水植物则能够吸收更多的P。水生植物营养元素含量在不同植物组织、不同生活时期、不同生长地点存在差异,在使用水生植物吸收水体营养盐的实际工程设计中,需要考虑到同种水生植物营养元素的时空差异。
2.通过实地试验证实了生长期收割沉水植物可以强化其水质净化能力,维持良好水质及景观。在以再生水为补水水源的圆明园玉玲珑水域进行沉水植物收割实验,自2011年4月至12月间每隔半个月监测一次水质。结果表明,通过在生长期收割沉水植物,玉玲珑水体TP、SRP、TN、NH4+-N、NO3--N和COD的平均浓度可维持在0.1mg/L、0.04mg/L、0.86 mg/L、0.1 mg/L、0.32 mg/L、18mg/L左右,水质保持在Ⅲ类至Ⅳ类地表水之间;与之对照的不收割沉水植物的玉玲珑进水口水域,9月沉水植物开始死亡腐烂,TP、SRP、TN、NH4+-N最高分别可达0.5 mg/L、0.1 mg/L、2.4 mg/L、0.60 mg/L;另一作为对照的以挺水植物为主的水域,水质普遍劣于有大量沉水植物生长的水域,TP、SRP、TN、NH4+-N最高分别可达1.2 mg/L、0.60 mg/L、6.1 mg/L、0.61 mg/L。
3.通过实地试验确定了生长期收割芦苇可促进芦苇再生长,大幅度提高累积生物量。在玉玲珑水域6个样方中进行的芦苇收割实验表明,生长期收割后芦苇可以再生,增加了芦苇累积生物量,提高了芦苇从底泥中同化吸收N、P的总量,且不同收割高度和收割频度的芦苇收割累计的生物量均超过未被收割的芦苇的生物量。收割高度和收割频度对芦苇恢复速率和累计生物量影响较大。收割高度高,恢复速度快,累计生物量大,收割两次比收割三次收获的累计生物量多。样方N2累积生物量最大,5.03kg,比对照样方增重1.97kg。因此建议收割高度为水面上30-50cm,收割频度为一年收割两次,第一次收割时间可在5月中旬至6月中旬,第二次收割时间在10月中旬至11月上旬。