菹草瘋長對南四湖水質的影響

馬迎麗+吳廣州+孟娟+時彥民

摘要：通過對南四湖菹草生物量的調查，比較水環境因子、浮游動植物在菹草死亡和腐敗前后的差異，分析水質監測結果和影響菹草生長的因素，研究菹草瘋長對南四湖水質的影響，結合菹草的生長規律，提出菹草的控制方案。

關鍵詞：菹草；微山湖；水質

菹草（Potamogeton crispus）是一種生態習性較為特殊的沉水維束植物，是湖泊、水庫等漁業水域系統中重要的初級生產者[1]。近年來，由于南四湖水體富營養化程度日趨嚴重，湖區內菹草開始過量增殖，對當地環境和水生生態系統產生了不可忽視的影響，尤其是夏天，菹草腐爛分解釋放營養元素造成二次污染，對湖區的生態漁業和旅游業均產生了不良影響，因此，了解菹草的特性及其對生態系統的影響、治理措施等問題己經迫在眉睫。

研究表明，沉水植物對富營養化水體水質具有一定凈化效果[2-5]。姚俊芹[6]根據菹草的生活習性、生物學特點，分析了烏拉泊水庫菹草生長的原因及對水庫的利弊，并初步提出了菹草防治對策。張金路[7]等針對東平湖菹草大量生長、衰亡、腐爛等現象，根據菹草的生態習性和生長特點，分析了東平湖菹草瘋長的原因及危害，并提出生態治理措施。朱海燕等[8]針對于橋水庫菹草爆發的現狀，重點對富營養化發生機制、菹草的生態習性及在引灤水域的發生特點進行研究，結合于橋水庫水源地的實際情況，提出了該水庫草型富營養化控制的處理措施。張晨等[9]通過對于橋水庫富營養化狀態分析，針對可能發生的菹草型富營養化提出控制及應急措施，措施包括保持水庫高水位運行，收割水草和生物治理等，并結合于橋水庫的實際情況，提出消減于橋水庫水源地營養鹽水平的建議，防止水源地富營養化的發展。

南四湖位于山東省的西南部，是山東省第一大淡水淺水型湖泊，為南陽湖、獨山湖、昭陽湖和微山湖4個相互聯貫的湖泊總稱，俗稱微山湖。本文以南四湖為研究區域，對南四湖菹草的分布、生物量進行調查，估算菹草死亡和腐敗的耗氧量和營養鹽釋放量，監測菹草死亡和腐敗對水生生物群落及水質的影響，從而評價菹草瘋長的生態環境效應；結合菹草的生長規律，提出菹草的控制方案。

1實驗方法

2015年5-6月隨機選取南四湖33個樣點的7個樣點（2#、4#、6#、8#、11#、14#、17#）（圖1），調查菹草生物量，比較水環境因子、浮游動植物在菹草死亡和腐敗前后的差異。2015年5月21日獲取環境衛星遙感影像（圖2），圖像經幾何校正、大氣校正后，結合5月15日菹草分布與密度的現場調查，利用遙感影像技術估算南四湖菹草的分布和總生物量。隨機選取2015年5-6月的菹草樣品，測定菹草茂盛生長時植物體有機質含量和氮磷等營養鹽含量，結合遙感影像技術估算的南四湖菹草總生物量，估算南四湖菹草腐敗過程的營養鹽釋放量。

2結果與分析

2.1菹草的分布與生物量

2015年5月份共調查33個南四湖樣點，有26個樣點采集到菹草，占樣點數的78.79%，生物量在0.52～792.52 g/m2（干重）；6月份調查的7個南四湖樣點，有3個樣點采集到菹草，占樣點數的42.86%，生物量在0.02～1.21 g/m2（干重）。調查結果顯示，5月份，南四湖的菹草分布廣，生物量巨大；到6月中旬，南四湖的菹草處在死亡的末期，基本完全腐敗，僅有少量剩余（表1）

2.2營養鹽的釋放量

隨機選取16份5月的菹草樣品，檢測菹草的碳（C）、氮（N）和磷（P）的含量， C、N、P占菹草干重的平均含量（± SE）分別是：4.23% （±0.14）、1.11% （±0.07）和0.83% （± 0.03）（表2）。基于南四湖菹草的總生物量，推算菹草完全腐敗釋放的營養鹽總量分別是，C：1.16（±0.04）萬噸、N：0.30（±0.02）萬噸和P：0.23（±0.01）萬噸。

2.3水質和浮游生物變化

3結論

調查顯示，5月份菹草在南四湖的分布廣，生物量巨大，特別是湖區開闊水域，生物量高達480～640 g/m2（干重）；根據遙感技術保守估算的南四湖菹草總生物量達27.51萬噸，如果任其在水里自然腐爛，將每年直接向南四湖增加碳1.16萬噸、氮0.30萬噸、磷0.23萬噸，造成嚴重的二次污染。湖水大面積污染會直接改變湖泊生態環境， 破壞湖泊資源， 加速湖群消亡， 引起湖泊生物資源的變化， 種群減少， 生物多樣性下降； 還將破壞魚類繁殖、棲息與索餌場所， 對漁業資源保護極為不利； 還可能迫使水生植物優勢種改變， 植物組成單一。同時，南四湖是南水北調東線工程重要的調蓄水庫，湖區水質的好壞關系到調水工程的成敗。菹草腐敗造成的二次污染， 會加劇湖水富營養化程度， 加大污染治理難度。目前南四湖經多年的強化治理，水質基本提升至地表水Ⅲ類標準，但菹草的集中腐敗，對保持水質造成了嚴重壓力。

水環境因子的結果顯示，菹草腐敗時期南四湖的水質下降較為嚴重。COD、DO、pH、葉綠素等環境因子的變化反映出菹草腐敗對水質的影響。6月份調查樣點中，COD最高9.36 μg/mL，接近地表水Ⅳ標準的10 μg/mL；DO、pH也都表現明顯的下降規律，而葉綠素則表現出明顯上升。菹草在高溫季節短期內集中死亡、腐爛，大量消耗溶解氧，造成DO顯著降低；營養鹽的釋放顯然促進了葉綠素的升高。DO過低極易引發水生動物如底棲生物、魚類等缺氧，從而引起大量集中死亡，對生態系統結構和功能造成顯著的破壞。

調查結果也提示我們，南四湖菹草的死亡腐敗具有區域性。總磷、總氮、浮游生物等的變化暗示，菹草在 2#、4#、6#樣點水域和11#、14#、17#水域的集中腐敗時間存在明顯的差異。菹草的腐爛分解過程十分復雜，可以分為快速分解過程和穩定分解過程，并受多種因素的影響。菹草快速分解過程主要是有機質的分解，以釋放CO2為主，理化因子數值變化大，不穩定；穩定釋放過程則以釋放氮、磷為主，理化因子趨于穩定。

菹草瘋長已成為一些富營養化草型湖泊顯著的生態災難，控制水體富營養化程度是菹草治理的根本措施。南四湖的富營養化主要是外界輸入的營養物質在水體中富集造成的。因此，控制南四湖外源性營養物質的輸入將是治理關鍵。

根據菹草生態習性和生長規律， 在5月中旬，通過機械割草、人力打撈等手段適時采收，合理控制菹草的覆蓋面積，能有效的防止菹草死亡后的二次污染。同時，菹草的粗蛋白含量高，氨基酸、維生素含量豐富，營養價值較高，是草魚和畜禽類的理想青飼料。對菹草資源實行多目標多途徑開發和綜臺利用， 提高菹草的利用效率，獲得更大的經濟和生態效益， 將有效促進菹草治理。