黃河下游微污染水生植物綜合防治技術探討

欒德海

【摘要】黃河下游地區生產生活用水源主要為黃河地表水，隨著黃河上游大量生產、生活污水的排入，致使下游作為生飲用水源的水質惡化，水質呈現富營養化狀態，濁度、色度及溶解氧等部分指標超標，對該地區生產生活用水質量安全成嚴重威脅。通過開展對黃河下游某生產性微污染水生植物綜合防治技術研究，探討治理水生植物有效的應對處理措施。

【關鍵詞】微污染水源? 水生植物? 防治技術

我國大多數湖泊中，或多或少地生長著水生高等維管束植物（以下簡稱水生植物），它們往往構成湖泊、初級生產力的主要組成部分。水生植物是水生態系統中物質能量循環最重要的環節。在草型水生態系統中，水生植物不僅在改善水體生態條件，優化水域環境，為經濟水生動物提供棲息生存、繁衍生殖方面起著重要的作用，一些水生植物直接為草食性魚類所攝食，是發展漁業生產不可忽視的重要資源。但水生植物過度繁殖，其枯死后腐爛分解往往會惡化水質，堵塞輸水口，水體發黑變壞，耗氧量等指標超標，魚類死亡，嚴重影響良性生態系統的穩定。

一、研究內容和原理

對于水生植物的綜合利用和生態防治，目前除草技術大體有三種。①人工割草或機械除草，該方法勞動強度大，不能達到徹底清除目的;②采用化學藥劑除草，由于水流風浪作用，不能最大程度地發揮除草劑的藥效，而且化學藥劑的毒性和殘留必然會對水生態環境產生一定影響;③生物除草技術，即利用草食性魚類攝取水生植物的生物學特性進行生物防治，清除水生植物，能有效地遏制水生植物的生存，有利于水域生態環境的改善，能直接將水生植物轉化為魚產品，此方法具有廣泛的可行性、實用性。

試驗研究原理：草食性魚類喜食水生植物，通過其對水生植物的攝食，以抑制水生植物的大量繁殖和生長，而草食性魚類對水生植物的利用率很低，在攝食后水生植物由糞便變為碎屑，從大型至小型，從沉性至懸浮，均在微生物的作用下，形成腐屑，腐屑被魚類利用后，轉化為新腐屑，再次被草食性、雜食性和濾食性魚類利用，這樣既控制了水生植物，又提高了水域的生產力。在草型水域中放養草食性魚類，使得系統的能量流轉和物質循環的主要途徑，由腐生食物鏈轉到牧食食物鏈，從而獲得更多的動物蛋白。但如何使漁業生產長期地維持下去，即在一個草型水體中，建立多大的草食性魚類種群規模，使得水生植物資源在得到充分利用的同時，又不出現過牧現象，使得草食性魚類一水生植物系統處于最佳狀態。因此，試驗工程技術研究旨在結合水生植物的生態習性和生長規律，查明在既充分利用水生植物資源獲得魚產量，又不破壞水生植物自然資源再生能力的前提下，草食性魚類的合理放養時間和適宜放養密度，使水體形成良性循環生態系統，為在推廣使用提供科學依據和技術資料。開展的技術研究為探索性的基礎研究，包括不同草食性魚類種類和密度對水生植物的利用能力和草食性魚類與其他食性魚類的搭配比例對水生植物生長環境的影響研究關鍵問題是草食性魚類的種類和適宜密度。

二、試驗研究生態調查

試驗研究為平原型淺水，容量1780萬立方米。為工業和居民生活用水提供源水，由于黃河水源營養物質豐富，同時地下咸水的毛細作用，導致水體礦化度較高（氯化物200-250mg/L，硫酸鹽130-240mg/L），懸浮營養物質沉降速度快，使底泥中磷等營養物質含量較高，沉水植物如菹草成為該的優勢群落，進行生態修復前菹草大量繁殖，出現大量死亡，導致水質惡化，并阻塞輸水管道。為改善生態水質，試驗重點對的水草進行了跟蹤監測，主要測定了其現存量和體內含磷量的變化，水草生物量的遞增態勢，確定了治理措施，取得了較好的生態效益和社會效益。

水草種類為菹草，4～5月的植物體為草食性魚類的優質餌料，但6月水溫升高到20℃后，其葉片生長毛刺，而且形成堅硬的休眠體—鱗枝，從而避免了魚類生長旺盛時期對其的攝食作用。10月份水溫下降到20℃，鱗枝開始萌發。它的這個生長特性也是為了避免魚類的牧食作用而進化的生態對策（適應方式），而另一些魚類不喜好攝食水草，聚草則沒有必有具備這種防御對策。關于菹草大批死亡的原因，國內有學者研究認為溫度25-30℃以及氮磷的缺乏不足以導致其死亡，而高密度導致的自蔭現象導致其死亡的主要原因。其生長的旺盛時期在3月下旬水溫6℃開始到5月底（有報道稱其生長開始的溫度為2℃），其從前一年10月開始的整個生長方程為p<0.002，從3月到5月，單位面積水體的最大負載量是2.5kg，其形成的鱗枝吸附了一定量的營養物質，其旺盛生長的5月，導致水中藻類結構發生變化，藻類數量減少（藻類3月到5月變化劇烈，藻類生物量由12.4mg/L降到2.12，由原來的大型的針桿藻（73×3.7um）占據絕對優勢，變為由小型的平列藻（2.0×2.0um）占優勢。其植株的死亡、腐爛又在短時間內增加了水中磷的含量，水中藻類又大量孳生。其導致水質劇烈波動，從而導致整個食物鏈的穩定性受損。

三、防治技術

投放草食性魚類如草魚或武昌魚，如以測定的24kg/m2水草計算，魚類對水草的利用率為18%，水草到魚的轉化效率為1/50，生產草魚86.4kg/ha，試驗區域以322ha計，產2.8萬kg。由于這些水草主要生長期相當于魚類年生長期的1/3，而正常150克草魚的年增重倍數是10，因而按3計算，則要投放草魚9300kg左右。放養濾食性魚類，可以穩定浮游生物群落的結構，從而通過光照和營養鹽的競爭抑制水草的生長。據推算，該區域年產花鰱6.5萬kg，放養0.25kg的花鰱魚種的量是1.1萬kg，如考慮到魚苗大規格的成本比較高，而進行混合放養（0.25kg和0.05kg兩種規格），則需投放0.25kg規格魚種4.0萬尾、1萬kg，0.05kg魚種4.3萬尾2100kg，則每年可獲得花鰱產量5.2萬kg，在以后年度的停止0.25kg規格魚種投放后，每年只投放2100k90.05kg魚種，仍能達到這個產量。春季3-5月盡可能提高水位，以降低水底的光照。減少小雜魚的捕撈量、增加肉食性魚類的捕撈量，改春季捕撈為夏、秋季捕撈。

四、試驗研究結果

試驗曾出現水草過量繁殖，造成了水體嚴重惡化。水草在春季的大量生長，pH值升高，水體變黑，由于水草瘋長，水體中的溶解氧急速降低，水草腐爛漂浮在水面。在推廣水生植物防治技術，通過放養草食性、濾食性魚類控制水生植物的生長，通過多年運行，使水體生態恢復和保護，取得了較好的效果。采用生態修復技術對該微污染水體水生植物進行了綜合治理，由于水質改善，避免了預氧化劑的投加，有效地降低了制水成本，試驗經濟效益顯著。此外，通過開展試驗研究，使生態系統得到保護，降低總磷含量一個數量級，總氮減少50%，保障了黃河下游區域飲用水源的質量和安全。通過試驗研究，掌握了黃河下游不同微污染水質狀態下進行水生植物綜合防治技術，試驗水質得到明顯改善，部分水質指標由Ⅳ類提高到Ⅲ類水質指標，取得了較好的經濟和社會效益。