蘆竹對富營養化水體中磷及微生物的影響

楊志紅　田前進　吳詩謠　何夢瑩　廖玉萍　俞麗莎　韓志萍

摘要：水體富營養化是我國水環境面臨的一個突出問題。本研究對太湖主要水源之一苕溪河水取樣，采用組培蘆竹苗定植于水體，在實驗室條件下研究了組培蘆竹對于富營養化水體中磷的去除和對水體微生物（細菌、真菌和放線菌）的影響。結果表明，水體中種植蘆竹使水體中磷含量顯著降低，磷濃度由0.123 mg/L降低到0.002 mg/L，除磷效果顯著；蘆竹的定植對微生物有一定的影響。

關鍵詞：蘆竹；富營養化；磷；微生物

中圖分類號：X52文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）01-0297-02

收稿日期：2013-05-25

基金項目：國家自然科學基金（編號：31070451）。

作者簡介：楊志紅，男，博士，講師，從事植物分子生物學研究。E-mail：yangzhihong@hutc.zj.cn。水污染是全球十大環境問題之一[1]。我國目前很多水體污染都比較嚴重，水體污染問題日益受到廣泛關注。水污染中富營養化是一個突出的問題，通常認為氮、磷含量超標是水體富營養化的主要原因。富營養化水體中氮的有效去除有很多研究報道[2]。但磷污染的去除卻一直是研究的一個難點。在富營養化治理研究中，植物富集作用在富營養化水體的凈化與修復方面具有良好的效果[3]。目前認為，利用水生植物富集氮、磷是治理、調節和抑制湖泊富營養化的有效途徑[4]。水體中，除植物外，其他生物對于污染的修復也有著很重要的影響。研究結果表明，濕地對磷的截留主要是通過土壤吸附和沉淀、植物吸收、微生物固定、泥炭增長等作用來實現[5-6]。

在污染修復的植物中，蘆竹是一種經常被采用的材料。蘆竹（Arundo donax Linn.）為禾本科蘆竹屬一種多年生草本植物，原產我國，具有水陸兩生的特點。蘆竹在我國很多地區都有分布，應用蘆竹修復污染，不存在外來物種入侵的問題，是一種理想的富營養化修復材料。蘆竹在鎘、汞等重金屬污染修復，以及在污染水源的凈化等方面有很多研究報道[7-8]。數據顯示對于污染的修復，蘆竹有明顯的效果。但是，污染修復中蘆竹材料的來源卻是一個問題。蘆竹最有效繁殖方法是組織培養。但是，目前并沒有組培繁殖蘆竹應用于水體污染修復的相關研究報道。本研究在前期建立蘆竹組培體系的基礎上，利用組培苗進行蘆竹對富營養化水體中磷的去除和水體微生物影響的研究，為大規模利用蘆竹組培苗進行水體污染修復提供依據。

1材料與方法

1.1試驗材料和設計

本研究以蘆竹為試驗材料，將實驗室通過組織培養獲得的蘆竹苗進行室外馴化移栽，培養60 d后，選擇長勢相近，株高為 20～30 cm的蘆竹清洗干凈后，定植于水箱中。試驗采用40 cm×40 cm×60 cm水箱。試驗富營養化水樣取自苕溪河（太湖主要河流），取水時間為2011年9月4日，取水方式：抽取河水（水面下60 cm處）。取河水后，立即運到實驗室，均勻放置于各水箱中，每水箱30 L。組培蘆竹苗在實驗水箱中定植方式采用塑料泡沫板打孔定植，在定植孔中用海綿固定植株，種植密度為每水箱30株，以不放置蘆竹為對照，每個處理3次重復。

1.2水體中磷測定

每隔4 d進行水箱水體采樣，水體中總磷采用鉬酸銨分光光度法測定。

1.3微生物測定

試驗水體中微生物（細菌、真菌、放線菌）分別采用牛肉膏蛋白胨、馬丁氏培養基、高氏一號培養基培養，采取平板計數法計數分析，取樣時各個水箱中分別取1 mL水樣，稀釋10倍后，取100 μL，于超凈臺內均勻涂布于培養基上，于 28 ℃ 條件下培養48 h后觀察計數。

1.4數據處理

磷含量變化采用SPSS 16.0統計軟件對結果進行分析。微生物含量變化采用Sigmaplot 10 軟件進行作圖比較分析。

2結果與分析

2.1水體中磷含量變化

水箱中水體磷含量表現為隨蘆竹定植時間的延長而逐漸減少，定植蘆竹試驗組水體中磷含量與對照組相比明顯降低（表1）。

蘆竹定植后4、8、12 d水體中磷含量顯著減少。 12 d 和16 d比較，差異不顯著。16 d和20、24、28 d比較，差異顯著，表現為蘆竹定植前期水體中磷含量減少幅度較大，定植后期水體中磷含量減少幅度變小。

2.2水體中微生物含量變化

2.2.1細菌含量變化在試驗期間，水體中細菌含量呈現先高后低的變化趨勢。試驗組和對照組變化趨勢相同，在12 d時分別達到最大值14.6 CFU/μL和16.8 CFU/μL，隨后水體中細菌含量逐漸降低，28 d時分別達到最低值10.0 CFU/μL和 11.1 CFU/μL。試驗組和對照組相比，16 d時試驗組比對照組差值達到最大（3.2 CFU/μL）。蘆竹定植8 d后試驗組細菌含量一直低于對照組（圖1）。

2.2.2真菌含量變化真菌含量表現為在試驗過程中試驗組和對照組水體中真菌含量與初始含量相比，都有降低，但變化趨勢試驗組和對照組相比有差異。水體中真菌含量對照組整體表現為下降趨勢，試驗組在8～24 d時和初始含量相比，表現為下降趨勢。但是28 d水體中真菌含量與8～24 d相比，表現為上升（圖2）。表明水體中種植蘆竹對真菌含量有明顯的影響，后期促進了真菌的生長繁殖。

2.2.3放線菌含量變化試驗組和對照組相比，水體中放線菌含量24 d前整體變化趨勢相似，在4 d時升高最快，4～24 d 放線菌含量雖然整體呈升高趨勢，但是變化不大。28 d時，試驗組放線菌含量出現明顯下降，由4～24 d時的2.8～3.6 CFU/μL 降低為2.5 CFU/μL，而對照組下降不明顯（圖3）。

3討論

3.1水體中磷含量的變化

本研究在應用蘆竹去除磷污染試驗中，磷的濃度從最初的0.123 mg/L降低到0.002 mg/L，降低了98.37%。和對照28 d后磷濃度0.073mg/L相比，降低97.26%。水體中磷的濃endprint

度得到了顯著的降低。

胡開林等在進行磷濃度和藻類關系的研究中得出，磷濃度為0.03 mg/L以上時，藻類會迅速繁殖而引發水體富營養化[9]。表明組培蘆竹使水體中磷的濃度得到了有效降低，組培蘆竹對于富營養化水體中磷污染的修復有很好的作用。

3.2水體中細菌含量變化

馮勝等對細菌含量和富營養化關系的研究中得出，細菌數量呈現隨水體營養水平增加而上升的趨勢[10]，細菌數量和富營養化水平呈正相關。本研究細菌含量變化為先高后低。分析原因主要是和富營養化水平有關。前期富營養化水平等環境條件可以滿足細菌的增殖，表現為細菌含量的增加。后期磷含量降低，代表了富營養化水平的降低，隨著富營養化水平的降低，環境不利于細菌繁殖，表現為細菌含量出現下降。

3.3水體中真菌含量的變化

宋關玲等在富營養化水體中真菌含量變化的研究中，報道利用菌根真菌控制湖泊面源污染，指出真菌在污染修復中的作用[11]。本試驗結果顯示水體中真菌含量變化在蘆竹定植組表現為后期的上升。變化原因可能是植物和真菌的相互作用，植物在促進真菌生長方面起到了作用，引起水體真菌含量的變化。

3.4水體中放線菌含量的變化

紀榮平等指出富營養化水體中嗅味物質的濃度與水體富營養化程度以及放線菌的生物量呈正相關[12]。本試驗后期種植蘆竹試驗組水體中放線菌量和對照組相比出現下降，可能是由于試驗組富營養化元素下降造成。

微生物對于富營養化的影響，有研究結果表明微生物與水體污染物去除率密切相關，對污染物的去除有良好的促進作用[13]。因此，微生物在整個富營養化修復中是不可忽視的影響因子。在對富營養化的研究過程中。生物操縱理論目前得到了很多研究人員的認可。該理論認為富營養化水體生態系統中植物、動物、微生物等物種在食物鏈中的地位以及它們之間的相互關系非常重要[14]。對于水體生態系統，植物、動物、微生物都是整個生態系統的重要組成部分。只有植物、動物和微生物形成了一個良好的生態系統，整個水體生態才能不容易打破，藍藻等才不容易大量繁殖造成危害。因此，研究人員采取植物和動物組成的系統來進行富營養化水體的修復，如王彥玲等人利用植物與螺組合對富營養化水體進行凈化[15]。也有使用微生物來進行修復，如：王琳等報道了微生物菌劑修復富營養化水體的研究[16]。顯示出植物、動物、微生物在生態修復中都具有重要的作用。

參考文獻：

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[10]馮勝，秦伯強，高光. 細菌群落結構對水體富營養化的響應[J]. 環境科學學報，2007，27（11）：1823-1829.

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[12]紀榮平，呂錫武，李先寧.富營養化水源水中嗅味物質的去除技術[J]. 給水排水，2004，30（10）：8-13.

[13]鄭煥春，周青. 微生物在富營養化水體生物修復中的作用[J]. 中國生態農業學報，2009，17（1）：197-202.

[14]劉春光，邱金泉，王雯，等. 富營養化湖泊治理中的生物操縱理論[J]. 農業環境科學學報，2004，23（1）：198-201.

[15]王彥玲，韓士群，宋偉，等. 植物與螺組合浮床對富營養化水體的凈化效果[J]. 江蘇農業學報，2011，27（2）：295-300.

[16]王琳，王迎春，李季，等. 微生物菌劑處理富營養化景觀水體的室內試驗研究[J]. 農業環境科學學報，2007，26（1）：88-91.姚麗，禹婷，秦剛，等. 轉雙抗蟲基因741楊樹對節肢動物群落食物網的影響[J]. 江蘇農業科學，2014，42（1）：299-301.endprint

度得到了顯著的降低。

胡開林等在進行磷濃度和藻類關系的研究中得出，磷濃度為0.03 mg/L以上時，藻類會迅速繁殖而引發水體富營養化[9]。表明組培蘆竹使水體中磷的濃度得到了有效降低，組培蘆竹對于富營養化水體中磷污染的修復有很好的作用。

3.2水體中細菌含量變化

馮勝等對細菌含量和富營養化關系的研究中得出，細菌數量呈現隨水體營養水平增加而上升的趨勢[10]，細菌數量和富營養化水平呈正相關。本研究細菌含量變化為先高后低。分析原因主要是和富營養化水平有關。前期富營養化水平等環境條件可以滿足細菌的增殖，表現為細菌含量的增加。后期磷含量降低，代表了富營養化水平的降低，隨著富營養化水平的降低，環境不利于細菌繁殖，表現為細菌含量出現下降。

3.3水體中真菌含量的變化

宋關玲等在富營養化水體中真菌含量變化的研究中，報道利用菌根真菌控制湖泊面源污染，指出真菌在污染修復中的作用[11]。本試驗結果顯示水體中真菌含量變化在蘆竹定植組表現為后期的上升。變化原因可能是植物和真菌的相互作用，植物在促進真菌生長方面起到了作用，引起水體真菌含量的變化。

3.4水體中放線菌含量的變化

紀榮平等指出富營養化水體中嗅味物質的濃度與水體富營養化程度以及放線菌的生物量呈正相關[12]。本試驗后期種植蘆竹試驗組水體中放線菌量和對照組相比出現下降，可能是由于試驗組富營養化元素下降造成。

微生物對于富營養化的影響，有研究結果表明微生物與水體污染物去除率密切相關，對污染物的去除有良好的促進作用[13]。因此，微生物在整個富營養化修復中是不可忽視的影響因子。在對富營養化的研究過程中。生物操縱理論目前得到了很多研究人員的認可。該理論認為富營養化水體生態系統中植物、動物、微生物等物種在食物鏈中的地位以及它們之間的相互關系非常重要[14]。對于水體生態系統，植物、動物、微生物都是整個生態系統的重要組成部分。只有植物、動物和微生物形成了一個良好的生態系統，整個水體生態才能不容易打破，藍藻等才不容易大量繁殖造成危害。因此，研究人員采取植物和動物組成的系統來進行富營養化水體的修復，如王彥玲等人利用植物與螺組合對富營養化水體進行凈化[15]。也有使用微生物來進行修復，如：王琳等報道了微生物菌劑修復富營養化水體的研究[16]。顯示出植物、動物、微生物在生態修復中都具有重要的作用。

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度得到了顯著的降低。

胡開林等在進行磷濃度和藻類關系的研究中得出，磷濃度為0.03 mg/L以上時，藻類會迅速繁殖而引發水體富營養化[9]。表明組培蘆竹使水體中磷的濃度得到了有效降低，組培蘆竹對于富營養化水體中磷污染的修復有很好的作用。

3.2水體中細菌含量變化

馮勝等對細菌含量和富營養化關系的研究中得出，細菌數量呈現隨水體營養水平增加而上升的趨勢[10]，細菌數量和富營養化水平呈正相關。本研究細菌含量變化為先高后低。分析原因主要是和富營養化水平有關。前期富營養化水平等環境條件可以滿足細菌的增殖，表現為細菌含量的增加。后期磷含量降低，代表了富營養化水平的降低，隨著富營養化水平的降低，環境不利于細菌繁殖，表現為細菌含量出現下降。

3.3水體中真菌含量的變化

宋關玲等在富營養化水體中真菌含量變化的研究中，報道利用菌根真菌控制湖泊面源污染，指出真菌在污染修復中的作用[11]。本試驗結果顯示水體中真菌含量變化在蘆竹定植組表現為后期的上升。變化原因可能是植物和真菌的相互作用，植物在促進真菌生長方面起到了作用，引起水體真菌含量的變化。

3.4水體中放線菌含量的變化

紀榮平等指出富營養化水體中嗅味物質的濃度與水體富營養化程度以及放線菌的生物量呈正相關[12]。本試驗后期種植蘆竹試驗組水體中放線菌量和對照組相比出現下降，可能是由于試驗組富營養化元素下降造成。

微生物對于富營養化的影響，有研究結果表明微生物與水體污染物去除率密切相關，對污染物的去除有良好的促進作用[13]。因此，微生物在整個富營養化修復中是不可忽視的影響因子。在對富營養化的研究過程中。生物操縱理論目前得到了很多研究人員的認可。該理論認為富營養化水體生態系統中植物、動物、微生物等物種在食物鏈中的地位以及它們之間的相互關系非常重要[14]。對于水體生態系統，植物、動物、微生物都是整個生態系統的重要組成部分。只有植物、動物和微生物形成了一個良好的生態系統，整個水體生態才能不容易打破，藍藻等才不容易大量繁殖造成危害。因此，研究人員采取植物和動物組成的系統來進行富營養化水體的修復，如王彥玲等人利用植物與螺組合對富營養化水體進行凈化[15]。也有使用微生物來進行修復，如：王琳等報道了微生物菌劑修復富營養化水體的研究[16]。顯示出植物、動物、微生物在生態修復中都具有重要的作用。

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[16]王琳，王迎春，李季，等. 微生物菌劑處理富營養化景觀水體的室內試驗研究[J]. 農業環境科學學報，2007，26（1）：88-91.姚麗，禹婷，秦剛，等. 轉雙抗蟲基因741楊樹對節肢動物群落食物網的影響[J]. 江蘇農業科學，2014，42（1）：299-301.endprint