張春雪，王晗陽(yáng) ，2，魏孝承 ，鄭向群 ，楊 波

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津 300191；2.天津城建大學(xué)，天津 300384）

人類的生產(chǎn)和生活加速了氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽向水環(huán)境的排放，造成藻類、浮游生物數(shù)量的快速增加，使水體的透明度、溶解氧等大幅度下降。一些藻類代謝產(chǎn)物使得水質(zhì)迅速惡化，進(jìn)而造成魚(yú)類、大型水生植物等生物大量死亡，最終導(dǎo)致水環(huán)境生態(tài)平衡被嚴(yán)重破壞［1-3］，尤其是池塘等封閉水體，由于水體長(zhǎng)時(shí)間處于停滯狀態(tài)，缺少交換過(guò)程，因而其自凈能力較弱，一旦受到外源氮、磷的輸入，就會(huì)加重其富營(yíng)養(yǎng)化情況［4］。池塘富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)導(dǎo)致藻類生長(zhǎng)過(guò)剩，從而造成藻類水華，對(duì)其他水生生物包括對(duì)大型水生植物和水生動(dòng)物的生長(zhǎng)、繁殖能力等產(chǎn)生抑制作用［5］，最終引起水生生物的大量死亡［6］。

據(jù)2018年度《中國(guó)水資源公報(bào)》［3］顯示，目前中國(guó)大多數(shù)水體環(huán)境面臨著嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。在所調(diào)研的121個(gè)湖泊和1 097個(gè)水庫(kù)中，有73.5%的湖泊和30.4%的水庫(kù)目前都處于不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致水華現(xiàn)象頻發(fā)，近年來(lái)太湖、巢湖、滇池［4］以及天津市的于橋水庫(kù)［5］均發(fā)生過(guò)不同程度的藍(lán)藻水華。藍(lán)藻水華會(huì)引起水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能退化，致使中國(guó)水質(zhì)性缺水日益嚴(yán)重，危害人體健康和生態(tài)安全，且對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)造成巨大的損失［6］。因此，對(duì)藍(lán)藻水華的抑制和富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)展開(kāi)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)于水體富營(yíng)養(yǎng)化和水華的治理方法通常分為外源控制法和內(nèi)源控制法兩大類［7］。外源控制法主要指通過(guò)控制農(nóng)業(yè)面源污染，減少工業(yè)廢水的排放等［8］，從水體外源減少氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入，從而實(shí)現(xiàn)控制水體富營(yíng)養(yǎng)化的方法。但由于中國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染來(lái)源分散、復(fù)雜，溯源困難，并且不同于點(diǎn)源污染，其排放通常具有隨機(jī)性［9］，因而對(duì)其管理和控制產(chǎn)生難度。此外，一些水體流域的污水管網(wǎng)建設(shè)落后，導(dǎo)致外源控制的效果不穩(wěn)定。內(nèi)源控制指通過(guò)各類措施從水體內(nèi)部著手，降低水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度，從而抑制浮游植物過(guò)量生長(zhǎng)［10］。目前常見(jiàn)的內(nèi)源控制方法有物理法、化學(xué)法以及生物法。生物法的原理是通過(guò)生物之間的補(bǔ)食作用及種間競(jìng)爭(zhēng)等方式達(dá)到抑制藻類生長(zhǎng)、恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高水體自凈能力的方法［11］。目前常見(jiàn)的生物法主要包括微生物修復(fù)法、生物操縱法、水生植物修復(fù)法以及聯(lián)合生物修復(fù)法。生物修復(fù)作為一種新興的環(huán)境修復(fù)方法，與傳統(tǒng)物理化學(xué)法相比，具有低成本、環(huán)境友好、二次污染小等優(yōu)點(diǎn)。生物修復(fù)已成為當(dāng)前環(huán)境修復(fù)的研究熱點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于土壤、地表水及地下水等環(huán)境的污染治理中。

近年來(lái)，一些學(xué)者開(kāi)始考慮將生物操縱與水生植物這2種理論聯(lián)合，研究其對(duì)水華抑制和富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)作用，在生態(tài)修復(fù)實(shí)踐中，采用2種或2種以上水生生物聯(lián)合修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體的技術(shù)受到廣泛關(guān)注。李萍等［12］以背角無(wú)齒蚌（Anodonta woodiana，俗稱河蚌）和苦草（Vallisneria natans）為研究對(duì)象，構(gòu)建中型生態(tài)系統(tǒng)，采用二者單一及聯(lián)合修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊水體，表明兩者的協(xié)同作用可以明顯降低水體葉綠素及營(yíng)養(yǎng)鹽濃度，此外還發(fā)現(xiàn)背角無(wú)齒蚌可以促進(jìn)苦草的生長(zhǎng)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)二者共存的系統(tǒng)中苦草的株高比單培養(yǎng)時(shí)增高24.9%。郭穎［13］分別采用濾食性底棲動(dòng)物河蚌、田螺與沉水植物菹草（Potamogeton crispus）構(gòu)建復(fù)合表面流人工濕地，發(fā)現(xiàn)其對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽去除效果顯著，尤其是河蚌-菹草系統(tǒng)表現(xiàn)出了更好的污染物去除效果，對(duì)總氮（TN）、總磷（TP）的去除效果分別達(dá)82.80%和98.54%，顯著高于其他系統(tǒng)，但河蚌在濾水過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生“假糞”，其中包含大量氨、尿素、尿酸、可溶性磷等物質(zhì)，且氨氮（NH4+-N）占總排泄量的60%～70%，因此在河蚌-菹草濕地系統(tǒng)中，河蚌是通過(guò)擾動(dòng)、強(qiáng)化基質(zhì)中微生物的作用來(lái)去除水中NH4+-N，其本身沒(méi)有起到凈化NH4+-N的作用。霍元子等［14］向上海市滴水湖修復(fù)區(qū)投放大型溞，利用大型溞濾除水體懸浮物和藻類，提高水體透明度，之后再移栽伊樂(lè)藻、輪葉黑藻等沉水植物，通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，水體中TN、NH4+-N和TP等水質(zhì)指標(biāo)的濃度均顯著低于未實(shí)施修復(fù)的對(duì)照區(qū)，水體長(zhǎng)期維持在國(guó)家Ⅱ到Ⅲ類地表水標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。馬進(jìn)等［15］將沉水植物苦草和大型溞聯(lián)合使用，建立草-溞處理系統(tǒng)修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化池塘水體，結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)草-溞處理系統(tǒng)處理后的水中氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽大幅度下降，水體透明度顯著提升；除此之外，經(jīng)過(guò)41 d的處理之后，草-溞聯(lián)合處理中苦草濕重增長(zhǎng)率（740%）顯著高于單一使用苦草時(shí)的增長(zhǎng)率（470%），說(shuō)明大型溞對(duì)苦草的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。

現(xiàn)有研究中對(duì)生物操縱已有一定的成果，但對(duì)生物操縱是否能夠有效抑制產(chǎn)毒藍(lán)藻，濾食性動(dòng)物在修復(fù)水體時(shí)的添加密度是否會(huì)影響其對(duì)水華的抑制作用，水生植物修復(fù)和生物操縱能否完全相輔相成，此類生物修復(fù)過(guò)程中對(duì)水體浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)會(huì)造成何等影響等問(wèn)題，仍需進(jìn)一步討論和研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)水體來(lái)源

原水取自天津市寧河區(qū)某農(nóng)田周邊的富營(yíng)養(yǎng)化池塘，其水質(zhì)參數(shù)：TN為（7.03±0.35）mg/L，TP為（0.28±0.03）mg/L，葉綠素 a含量為（272±13）μg/L，經(jīng)計(jì)算，綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為79.81，參考富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［15］，判斷其為重度富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)。

將上述水體用13號(hào)浮游動(dòng)物網(wǎng)濾除水中原有的大型浮游動(dòng)物，并用滅菌后的BG-11（4%）培養(yǎng)液按1∶1稀釋。BG-11培養(yǎng)液組成見(jiàn)表1。稀釋后，其TN、TP濃度與原水的TN、TP濃度一致；而原生浮游植物和細(xì)菌群落稀釋為原水含量的一半，為浮游植物和細(xì)菌群落保留一定的生存空間，以此作為本試驗(yàn)的供試水體，考察試驗(yàn)設(shè)置對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化池塘中原生浮游植物和細(xì)菌群落的影響。試驗(yàn)水體初始水質(zhì)為pH 8.77、溶解氧（DO）9.28 mg/L、透明度17.20 cm、TN 7.38 mg/L、TP 0.31 mg/L、NH4+-N 0.21 mg/L、硝氮（NO3--N）6.59 mg/L、葉綠素 a 68.59 μg/L、浮游植物密度2.80×107cells/L、藍(lán)藻門密度2.52×107cells/L、微囊藻毒素2.77 μg/L。

表1 BG-11（4%）培養(yǎng)液組成

1.2 供試動(dòng)植物

本著高攝食量、低排泄量且不會(huì)造成生物入侵的原則，選用大型溞（Daphnia magna）作為本試驗(yàn)的供試動(dòng)物。大型溞溞種購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所，試驗(yàn)前在試驗(yàn)室內(nèi)擴(kuò)大培養(yǎng)，將其置于盛有供試水體的1 L錐形瓶中，在人工氣候箱內(nèi)馴化培養(yǎng)60 d以上，馴化溫度為25℃，光照度為1 200 lx，光暗比12 h∶12 h，每日喂食20 mL斜生柵藻藻液，隔日換水。試驗(yàn)前通過(guò)孔徑2 mm的水溞濾網(wǎng)過(guò)濾選取個(gè)體尺寸一致、活潑健康的子代，在純水中清養(yǎng)24 h，使其盡量排空腸道后用于試驗(yàn)。

綜合考慮水生植物的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性，供試植物選擇粉綠狐尾藻（Myriophyllum aquaticum）和金魚(yú)藻（Ceratophyllum demersum）作為本試驗(yàn)的供試植物。粉綠狐尾藻和金魚(yú)藻購(gòu)于天津市某花鳥(niǎo)魚(yú)蟲(chóng)市場(chǎng)，試驗(yàn)前在4%的BG-11培養(yǎng)液中馴養(yǎng)15 d，使其適應(yīng)試驗(yàn)環(huán)境，再選取生長(zhǎng)良好且大小相似的植株用于試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置（下稱試驗(yàn)桶）為33個(gè)PVC圓桶，容積為20 L。試驗(yàn)前使用75%乙醇滅菌，并用去離子水反復(fù)沖洗（圖1）。

圖1 試驗(yàn)裝置

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用日光燈模擬春、夏時(shí)期的日光光照，光照度為（1 200±100）lx，光暗比為12 h∶12 h。將供試水體充分混勻后分裝至各個(gè)試驗(yàn)桶內(nèi)，初始水位均為20 L，剩余水體用于各指標(biāo)檢測(cè)，以此作為試驗(yàn)0 d時(shí)的初始值。在每個(gè)試驗(yàn)桶內(nèi)設(shè)置相同的恒溫加熱棒，溫度均設(shè)置在25℃，并用溫度計(jì)監(jiān)測(cè)水溫，以確保試驗(yàn)水溫恒定，試驗(yàn)時(shí)間為20 d。試驗(yàn)設(shè)置均基于預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果優(yōu)選而得，共計(jì)9個(gè)處理：CK，不投加動(dòng)植物對(duì)照；處理A、B分別投加高、低2種不同密度的大型溞；處理C、D分別投加相同濕重（60 g）的狐尾藻、金魚(yú)藻；處理E、F、G、H為高、低密度大型溞和與2種植物兩兩組合即草-溞聯(lián)合，每組均設(shè)有3個(gè)平行試驗(yàn)桶，具體設(shè)置見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)設(shè)置

1.5 樣品的采集與測(cè)定

1.5.1 樣品的采集 在試驗(yàn)2、5、10、15、20 d時(shí)，測(cè)定水體pH、DO、TN、TP、NH4+-N、NO3--N。采樣時(shí)間為上午8：00—9：00，為減少試驗(yàn)誤差，在每次取樣后記錄水位，在下次取樣前采用蒸餾水補(bǔ)足蒸發(fā)量［16-18］。

1.5.2 樣品的測(cè)定 ①pH、DO。采用雙輸入多參數(shù)數(shù)字分析儀（HACH HQ40d，USA）對(duì)試驗(yàn)水體原位測(cè)定，在各平行試驗(yàn)桶底部0～20 cm、20～40 cm處分別測(cè)定后取平均值。②TN、TP、NH4+-N、NO3--N濃度。取水樣20 mL，營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)采用流動(dòng)分析儀測(cè)定。TN濃度采用堿性過(guò)硫酸鉀消解-紫外分光光度法測(cè)定；TP濃度采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定；NH4+-N濃度采用納氏試劑光度法測(cè)定；NO3--N濃度采用酚二磺酸光度法測(cè)定。③大型溞密度。使用玻璃棒攪拌混勻水體，取1 L水樣采用3%的甲醛溶液固定并濃縮至50 mL，采用1 mL計(jì)數(shù)框于顯微鏡100×下定量計(jì)數(shù)，每個(gè)樣品均計(jì)數(shù)3次后取平均值。④植物濕重。將各試驗(yàn)桶中的水生植物取出，用濾紙吸干表面的水分后，采用電子天平稱重，每個(gè)樣品稱3次取平均值。

理化指標(biāo)的消減率計(jì)算公式為：

式中，C0為某指標(biāo)的初始濃度，Cx為該指標(biāo)在第x天的濃度。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

各項(xiàng)指標(biāo)采用Origin 9.0制圖，數(shù)據(jù)均以3個(gè)平行試驗(yàn)桶的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式表示。采用SPSS 24.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)單因素方差分析（one-way/ANOVA）檢驗(yàn)指標(biāo)的差異顯著性，圖基檢驗(yàn)（HSDtest）用于單因素方差分析后的兩兩比較，顯著水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)水體pH、DO的影響

2.1.1 對(duì)pH的影響 試驗(yàn)期間各處理水體的pH變化如圖2所示。由圖2可知，不同處理對(duì)水體pH的影響不明顯，pH均在8.2～9.3波動(dòng)，各組pH差異均不顯著（P＞0.05），整體處于偏堿性狀態(tài)。研究表明，水體處在偏堿性環(huán)境中有利于微生物的硝化作用、NH4+-N的揮發(fā)和TP的去除，但pH過(guò)高會(huì)影響植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收作用［19-21］。大型溞的呼吸作用會(huì)向水中釋放CO2降低水體pH，但沉水植物的光合作用可向水中釋放O2，緩解了大型溞對(duì)pH的降低作用。

2.1.2 對(duì)DO的影響 試驗(yàn)期間水體DO濃度變化如圖3所示。由圖3可知，DO濃度隨時(shí)間變化存在組間差異（P＜0.05）。與CK相比，處理A、B中的DO濃度隨時(shí)間變化波動(dòng)較大。試驗(yàn)期間，CK的DO濃度波動(dòng)不明顯，維持在8.4～9.9 mg/L；處理A、B在0～5 d時(shí)均發(fā)生較大幅度的下降，5 d時(shí)分別降至7.21、7.19 mg/L；10～15 d時(shí)，處理A、B的DO濃度變化不穩(wěn)定，15 d時(shí)分別降至6.34、5.47 mg/L；試驗(yàn)結(jié)束（20d）時(shí)，處理A、B的DO濃度有所回升，分別升至6.52、5.89 mg/L，但仍顯著低于CK（P＜0.05）。處理C、D與CK之間存在顯著差異（P＜0.05），試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，表現(xiàn)為D（5.72 mg/L）＜CK（9.09 mg/L）＜C（10.03 mg/L），兩兩比較（HSDtest）表明，處理C的DO濃度顯著高于處理D（P＜0.05），這是由于狐尾藻較金魚(yú)藻具有龐大的根系系統(tǒng)［22］，其強(qiáng)大的釋氧作用可使水中DO濃度顯著提升。處理G、H的DO濃度顯著低于處理E、F和CK（P＜0.05）；處理E、F與CK則無(wú)顯著差異（P＞0.05）。推其原因，一方面是對(duì)照浮游植物大量繁殖，采樣時(shí)均在光照期，浮游植物通過(guò)光合作用產(chǎn)生了大量氧氣；另一方面是大型溞的呼吸耗氧量高于金魚(yú)藻的釋氧；在試驗(yàn)10 d之后，處理G、H的DO濃度開(kāi)始回升，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)分別恢復(fù)至7.63、7.12mg/L。這是由于后期金魚(yú)藻生長(zhǎng)加快，葉莖組織逐漸龐大，此時(shí)金魚(yú)藻的釋氧高于大型溞的耗氧所致。

圖2 不同處理對(duì)水體pH的影響

圖3 不同處理對(duì)水體DO的影響

2.2 對(duì)水體氮素營(yíng)養(yǎng)鹽的影響

2.2.1 對(duì)TN的影響 對(duì)試驗(yàn)期間各處理水體中TN濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其變化規(guī)律如圖4所示。由圖4可知，各處理水體中TN濃度隨處理時(shí)間延長(zhǎng)均呈下降趨勢(shì)，且均在20 d時(shí)降至最低。處理A、B水體中TN濃度與CK均有所差異。試驗(yàn)0～10 d時(shí)，處理A、B中的TN濃度均高于CK，10 d之后，TN濃度迅速下降。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各處理和對(duì)照的TN濃度由低到高依次為 C（1.65 mg/L）、E（1.88 mg/L）、F（2.35 mg/L）、D（3.18 mg/L）、G（3.59 mg/L）、H（3.86 mg/L）、A（4.57mg/L）、B（4.80 mg/L）、CK（5.22 mg/L），此時(shí)對(duì)應(yīng)的TN消減率為CK（29.27%）＜B（34.96%）＜A（38.08%）＜H（47.69%）＜G（51.36%）＜D（56.91%）＜F（68.16%）＜E（74.53%）＜C（77.64%），且處理C、E、F對(duì)TN的消減率均顯著高于D、G、H、A、B、CK。

圖4 不同處理對(duì)水體TN的影響

圖5 不同處理對(duì)水體NH4+-N的影響

2.2.2 對(duì)NH4+-N的影響 對(duì)試驗(yàn)期間各處理水體中NH4+-N的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其變化規(guī)律如圖5所示。由圖5可知，試驗(yàn)期間，各處理NH4+-N濃度呈現(xiàn)不同的趨勢(shì)，C、D、E、F在20 d時(shí)有所下降，其余各處理則呈上升趨勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各處理水體中的NH4+-N濃度由低到高依次為C（0.11 mg/L）、E（0.13 mg/L）、F（0.18 mg/L）、D（0.19 mg/L）、G（0.24 mg/L）、H（0.28 mg/L）、CK（0.34 mg/L）、A（0.36 mg/L）、B（0.44 mg/L），僅處理A和B中的NH4+-N濃度高于CK，并達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著水平（P＜0.05）。處理C和E對(duì)NH4+-N的消減作用最明顯，且處理E（38.10%）較處理F（14.29%）消減作用更為顯著（P＜0.05）。

2.2.3 對(duì)NO3--N的影響 對(duì)試驗(yàn)期間各處理水體中NO3--N的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其變化規(guī)律如圖6所示。由圖6可知，各處理NO3--N濃度隨處理時(shí)間呈下降趨勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，NO3--N濃度由低到高依次為 E（1.62 mg/L）、F（1.89 mg/L）、C（1.91 mg/L）、D（2.69 mg/L）、G（3.76 mg/L）、H（3.84 mg/L）、A（3.98mg/L）、B（4.08 mg/L）、CK（4.42 mg/L），所對(duì)應(yīng)的NO3--N消減率由高到低依次為E（75.42%）、F（71.32%）、C（71.02%）、D（59.18%）、G（42.94%）、H（41.73%）、A（39.61%）、B（38.09%）、CK（32.93%）；各處理對(duì)NO3--N的消減率均顯著高于對(duì)照（P＜0.05）；兩兩比較（HSDtest）顯示，處理E、F對(duì)NO3--N的消減率均顯著高于G、H。由“2.2.1”可知，處理E、F對(duì)TN的消減率也均顯著高于G、H，說(shuō)明不同密度大型溞與狐尾藻的聯(lián)合（處理E、F）對(duì)TN和NO3--N的消減作用較其與金魚(yú)藻聯(lián)合處理時(shí)更優(yōu)。

圖6 不同處理對(duì)水體NO3--N的影響

2.3 對(duì)水體磷素營(yíng)養(yǎng)鹽的影響

對(duì)試驗(yàn)期間各處理水體中TP濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其變化規(guī)律如圖7所示。由圖7可知，試驗(yàn)期間，處理G、H的TP濃度總體呈先上升后下降的趨勢(shì)；處理E、F的TP濃度呈持續(xù)下降趨勢(shì)。各處理TP濃度均在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)降至最低，此時(shí)，各處理和對(duì)照之間的TP濃度從低到高依次為C（0.06 mg/L）、E（0.09 mg/L）、D（0.11 mg/L）、F（0.12 mg/L）、G（0.14 mg/L）、A（0.15 mg/L）、H（0.16 mg/L）、B（0.18 mg/L）、CK（0.20 mg/L），此時(shí)各處理對(duì)應(yīng)的TP消減率由高到低依次為C（80.65%）、E（70.97%）、D（64.52%）、F（61.29%）、G（54.84%）、A（51.61%）、H（48.39%）、B（41.94%）、CK（35.48%）。其中，處理E、F的TP消減率顯著高于CK（P＜0.05），處理 G、H 則與 CK 差異不顯著（P＞0.05）。結(jié)果表明，大型溞和狐尾藻聯(lián)合處理對(duì)TP的消減作用明顯高于大型溞和金魚(yú)藻聯(lián)合處理。處理C、D對(duì)TP消減率顯著高于CK，且處理C對(duì)TP的消減率顯著高于處理D（P＜0.05）。

圖7 不同處理對(duì)水體TP的影響

3 討論

大型溞對(duì)水體pH的影響較??；受呼吸作用影響，水體DO濃度隨溞濃度增大而降低。狐尾藻和金魚(yú)藻對(duì)水體pH影響較小。試驗(yàn)期間，金魚(yú)藻的DO濃度低于對(duì)照；而狐尾藻由于其強(qiáng)大的根系釋氧作用可以顯著提升水體的DO濃度。草-溞聯(lián)合處理對(duì)水體pH的影響較小。相比于對(duì)照，大型溞+狐尾藻對(duì)水體DO濃度的影響較弱。試驗(yàn)0～10 d時(shí)，由于金魚(yú)藻釋氧作用低于大型溞的呼吸作用，致使大型溞+金魚(yú)藻處理水體DO濃度顯著降低；10 d后金魚(yú)藻葉莖壯大，DO濃度回升。

大型溞可以通過(guò)攝食水中的浮游植物、顆粒物來(lái)同化營(yíng)養(yǎng)鹽，因而對(duì)TN、TP、NO3--N等營(yíng)養(yǎng)鹽均有一定的消減作用。與此同時(shí)，對(duì)照中浮游植物大量繁殖也對(duì)N、P營(yíng)養(yǎng)鹽有一定消耗。因此，大型溞的添加對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的消減與對(duì)照相差不顯著。此外，大型溞作為動(dòng)物，其機(jī)體對(duì)N、P營(yíng)養(yǎng)鹽的需求有限，未被吸收的N、P等物質(zhì)將會(huì)以糞便的形式排出體外，從而引起水環(huán)境中N、P營(yíng)養(yǎng)鹽的回升。由于高密度大型溞排泄作用較大，在同等試驗(yàn)條件下，導(dǎo)致其N、P營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度較低密度處理略高。研究表明，大型溞暴露在含有一定濃度產(chǎn)毒藍(lán)藻的水環(huán)境中，其生長(zhǎng)周期會(huì)縮短至 13～15 d［23］，低于試驗(yàn)周期所設(shè)定的時(shí)間（20 d）。此外，由于受到種群競(jìng)爭(zhēng)因素的影響，試驗(yàn)過(guò)程中，大型溞群體均有死亡現(xiàn)象，死亡個(gè)體向水中釋放NH4+-N，從而造成試驗(yàn)過(guò)程中NH4+-N濃度的升高。

沉水植物在生長(zhǎng)過(guò)程中可吸收大量的營(yíng)養(yǎng)鹽，因此本試驗(yàn)中狐尾藻和金魚(yú)藻對(duì)TN、TP、NO3--N、NH4+-N等的消減作用均較為明顯。狐尾藻具有增長(zhǎng)較快、對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽富集量大的特點(diǎn)，此外，還具有冠層優(yōu)勢(shì)，可以浮在水面充分利用光照條件快速生長(zhǎng)，金魚(yú)藻則是整個(gè)浸沒(méi)在水體中，因而生長(zhǎng)速度較慢，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)狐尾藻組的平均濕重為（72.84±5.87）g，高于金魚(yú)藻組的（63.52±9.43）g。狐尾藻根系龐大，輸氧作用強(qiáng)，可以加強(qiáng)根系微生物的硝化-反硝化作用，而金魚(yú)藻屬于無(wú)固定根類型的植物，只能靠莖葉吸附水體營(yíng)養(yǎng)鹽，因此本試驗(yàn)結(jié)果中狐尾藻對(duì)各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)鹽的消減作用均高于金魚(yú)藻。

相比于單一使用溞處理時(shí)對(duì)N、P營(yíng)養(yǎng)鹽無(wú)顯著消減作用的現(xiàn)象，聯(lián)合處理可明顯降低營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度。草-溞聯(lián)合對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)鹽的消減作用具有協(xié)同性，大型溞+狐尾藻對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的消減作用均優(yōu)于大型溞+金魚(yú)藻，說(shuō)明在營(yíng)養(yǎng)鹽的消減上，沉水植物起到主要作用。本試驗(yàn)結(jié)果中，低密度（25 ind/L）大型溞+狐尾藻對(duì)于TN、NO3--N、TP的消減作用與高密度（100 ind/L）大型溞+狐尾藻差別較小，說(shuō)明大型溞對(duì)于營(yíng)養(yǎng)鹽的攝食和同化作用有限，試驗(yàn)中大型溞的排泄作用和死亡個(gè)體向水中釋放了NH4+-N，但沉水植物的對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收作用，改善了NH4+-N上升的現(xiàn)象。研究表明，狐尾藻有親氨性，對(duì)水中NH4+-N有較強(qiáng)的吸收作用［24］，這解釋了處理E、F的NH4+-N濃度在試驗(yàn)后期下降的原因。

4 小結(jié)

近年來(lái)，水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，已成為亟需解決的環(huán)境問(wèn)題之一。本研究基于生物操縱理論和水生植物修復(fù)理論，結(jié)合目標(biāo)水體現(xiàn)狀，采用大型溞作為濾食性動(dòng)物的代表，狐尾藻和金魚(yú)藻作為沉水植物的代表，在實(shí)驗(yàn)室可控條件下，模擬春、夏水華易發(fā)生時(shí)期的光照和溫度條件，考察單一生物及其組合對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)效果，為生物操縱和水生植物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。試驗(yàn)結(jié)果表明，大型溞、狐尾藻、金魚(yú)藻以及草-溞聯(lián)合對(duì)水體pH均無(wú)顯著影響；各處理均對(duì)水體DO有一定的改善效果；草-溞聯(lián)合處理相比于單一溞處理可有效提升水中的DO濃度，其中大型溞+狐尾藻效果更優(yōu)。大型溞對(duì)水體TN、TP和NO3--N消減作用不顯著，投加密度對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的消減作用影響較弱；NH4+-N濃度隨大型溞投加密度的增高而上升；狐尾藻和金魚(yú)藻對(duì)TN、TP、NO3--N、NH4+-N的消減作用顯著，其中狐尾藻消減作用更優(yōu)。草-溞聯(lián)合處理均可顯著消減水體中的TN、TP、NO3--N濃度，且明顯優(yōu)于單一溞處理時(shí)的抑制能力，其中以低密度大型溞+狐尾藻的消減作用最為顯著。金魚(yú)藻和狐尾藻均能夠抑制因大型溞排泄和死亡致使的NH4+-N濃度上升，且狐尾藻的抑制作用更強(qiáng)。