王敏 張暉 曾惠嫻 宋曉 周勝 李永泉

摘要 綜述水體從寡營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)逐漸演變成富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的過程，分析水體富營(yíng)養(yǎng)化成因和危害，進(jìn)而對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)的概念進(jìn)行拓展，并結(jié)合全球范圍的最新實(shí)例數(shù)據(jù)闡明水體富營(yíng)養(yǎng)化的現(xiàn)狀，針對(duì)目前常規(guī)性的水體富營(yíng)養(yǎng)治理方案，強(qiáng)調(diào)植物生態(tài)修復(fù)的優(yōu)勢(shì)，尤其引入水生鄉(xiāng)土木本植物進(jìn)行綜合治理的必要性。

關(guān)鍵詞 富營(yíng)養(yǎng)化;修復(fù)技術(shù);木本植物;成因

中圖分類號(hào) X 52? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2022）06-0001-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.06.001

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Research Progress on the Causes， Current Status and Remediation Technology of Water Eutrophication

WANG Min， ZHANG Hui， ZENG Hui-xian et al

（College of Horticulture and Landscape Architecture， Zhongkai University of Agriculture and Engineering， Guangzhou， Guangdong 510225）

Abstract Review over the succession of oligotrophic-eutrophic paradigm driven by anthropogenic activities， including a practical update on our knowledge of eutrophication on a global scale and lead to new discussions and efforts to deal with the threat of accelerated eutrophication， highlighting the efficiency for the phytoremediation， especially， future remedial scenarios focused specifically on aquatic native woody species.

Key words Eutrophication;Remediation technology;Woody species;Cause

基金項(xiàng)目 2021年度廣東省林業(yè)局自然資源事務(wù)管理-生態(tài)林業(yè)建設(shè)專項(xiàng)資金（KH2101501）;廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2020KJ137）;廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（201804010303）。

作者簡(jiǎn)介 王敏（1989—），女，湖北天門人，副教授，博士，從事城市綠地土壤碳循環(huán)及生態(tài)修復(fù)等研究。

*通信作者，教授，博士，從事植物資源開發(fā)與生態(tài)修復(fù)應(yīng)用等研究。

收稿日期 2021-06-19;修回日期 2021-12-03

隨著全球供水需求的迅速增長(zhǎng)，水質(zhì)的退化、生物多樣性的喪失、過量的沉積等一系列由富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication）引起的水生態(tài)問題已成為全球熱點(diǎn)問題。人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾在加劇全球氣候變化的同時(shí)也導(dǎo)致全球水資源面臨急速的富營(yíng)養(yǎng)化，這已成為世界范圍內(nèi)水體生態(tài)亟待解決的難題。

人類活動(dòng)造成水生態(tài)的急速惡化，其中富營(yíng)養(yǎng)化有關(guān)的環(huán)境問題多樣，潛在危害極嚴(yán)重，造成富營(yíng)養(yǎng)化的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，不能簡(jiǎn)單分離成某方面的生態(tài)循環(huán)失調(diào)。水體富營(yíng)養(yǎng)化是全球共同面臨的挑戰(zhàn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球約1/2的水域正處于或曾經(jīng)歷富營(yíng)養(yǎng)污染，而我國(guó)超1/3的水域?yàn)槿惲淤|(zhì)水平。

各個(gè)國(guó)家應(yīng)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的措施多樣，但目前而言，生物治理是對(duì)生態(tài)環(huán)境最友好的方法，而水生木本植物作為一種新興治理材料，具有強(qiáng)大的應(yīng)用前景。

基于此，該研究綜述水體富營(yíng)養(yǎng)化的成因及危害、現(xiàn)狀以及治理手段，分析世界各地該現(xiàn)象的嚴(yán)重程度以及目前人類為控制或減輕其生物影響所做出的努力，闡述在全球氣候變化和人類活動(dòng)強(qiáng)烈干擾下的全新的富營(yíng)養(yǎng)化概念及相關(guān)研究。

1 富營(yíng)養(yǎng)化的成因及危害

富營(yíng)養(yǎng)化又稱為優(yōu)營(yíng)養(yǎng)化[1]，是由于湖泊、河流、水庫(kù)等水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。水體中氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集會(huì)引起藻類及其他浮游生物的快速繁殖，最終導(dǎo)致水體溶解氧含量下降，造成水生動(dòng)植物衰亡甚至滅絕。早在1907年，德國(guó)沼澤學(xué)家C.A.Weber等學(xué)者創(chuàng)建了泥炭沼澤土壤的營(yíng)養(yǎng)水平的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，用富營(yíng)養(yǎng)的（eutrophic）、中營(yíng)養(yǎng)的（mesotrophic）和貧營(yíng)養(yǎng)的（oligotrophic）3個(gè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行分級(jí)描述;20世紀(jì)70年代后，生態(tài)界放棄過去認(rèn)為的原因和后果指標(biāo)，換之以初級(jí)生產(chǎn)者的生物量和生產(chǎn)量為主要依據(jù)來(lái)進(jìn)行水體營(yíng)養(yǎng)類型的劃分（表1）[2-4]。

嚴(yán)重的水體富營(yíng)養(yǎng)化不僅會(huì)導(dǎo)致水體缺氧，引起藻類水華，產(chǎn)生毒素、有害氣體和異味物質(zhì)，進(jìn)而影響供水安全，而且還會(huì)引起魚類死亡，導(dǎo)致食物網(wǎng)簡(jiǎn)化和生物多樣性下降，最終破壞水體生態(tài)系統(tǒng)，降低景觀效果和休憩價(jià)值[5-7]。

水體富營(yíng)養(yǎng)化的形成過程可以簡(jiǎn)單歸納為5個(gè)階段（圖1a）：

第一階段：隨著人類活動(dòng)干擾及自然變化，過剩的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)匯集到最初處于健康狀態(tài)的水體中。第二階段：水中的浮游植物依賴過剩的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行大量繁殖。第三階段：藻類隨之發(fā)生大暴發(fā)，陽(yáng)光無(wú)法射入水中，植物大量死亡。第四階段：微生物開始降解動(dòng)植物殘骸，進(jìn)一步消耗氧氣。第五階段：最終水體中氧氣被耗盡，成為死區(qū)。

隨著沖積物和水生生物殘骸在水體底質(zhì)的不斷沉降淤積，經(jīng)過很長(zhǎng)一段時(shí)間后，水體會(huì)逐漸由貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)向富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)演變，而人類活動(dòng)的強(qiáng)干擾則成為導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)污染的關(guān)鍵因素[8]。目前，富營(yíng)養(yǎng)化的來(lái)源主要有大氣沉降、底泥滲透、居民生活污水、工農(nóng)業(yè)廢水、浮游生物有機(jī)分解等[9-10]。在多種因素的共同作用下，水體由貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)逐漸演化為富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，伴隨整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的演化（圖1b）。

2 國(guó)內(nèi)外水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀

水體富營(yíng)養(yǎng)化是全球共同面臨的挑戰(zhàn)，根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署報(bào)告顯示，自20世紀(jì)90年代以來(lái)，拉美、非洲和亞洲超過50%的河流出現(xiàn)病原菌（如糞大腸菌等）污染和有機(jī)污染加劇的現(xiàn)象，有近1/3的河流出現(xiàn)鹽度污染加劇的現(xiàn)象，水體污染已達(dá)到嚴(yán)重程度[11]。美國(guó)聯(lián)邦環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，在美國(guó)超過35%的湖泊氮含量超標(biāo)、超過40%的湖泊磷含量超標(biāo)，有10%的美國(guó)湖泊被劃分為貧營(yíng)養(yǎng)型、35%為中營(yíng)養(yǎng)型、34%為富營(yíng)養(yǎng)型、21%為超富營(yíng)養(yǎng)型[12]，超過40%的河流小溪呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)[13]。基于Robert Diaz博士的文獻(xiàn)檢索匯編世界缺氧和貧營(yíng)養(yǎng)化沿海地區(qū)地圖（圖2），由于該地圖依賴于可用數(shù)據(jù)庫(kù)，可依據(jù)數(shù)據(jù)可用性較高的地理區(qū)域（如美國(guó)）顯示較多的問題。2013年，墨西哥灣死水區(qū)達(dá)到1.51萬(wàn)km2，且受密西西比河養(yǎng)分的輸入，墨西哥灣每年夏季都會(huì)發(fā)生水體缺氧水生動(dòng)物大量死亡的現(xiàn)象[14]。研究數(shù)據(jù)顯示了762個(gè)因富營(yíng)養(yǎng)化而受影響的沿海地區(qū)水質(zhì)狀況，其中有479個(gè)地區(qū)正在遭受著缺氧、55個(gè)地區(qū)曾經(jīng)遭受缺氧，此外還有228個(gè)沿海地區(qū)水體有富營(yíng)養(yǎng)化的現(xiàn)象，并且出現(xiàn)了綠潮、物種豐富度降低和珊瑚礁群落減少的現(xiàn)象[15-16]。

我國(guó)是水資源較為豐富的國(guó)家之一，流域面積超過50 km2的河流共45 203條，水面面積常年≥1 km2的湖泊共2 865個(gè)，總水域面積7.89萬(wàn)km2，其中淡水湖1 594個(gè)、咸水湖945個(gè)、鹽湖166個(gè)、其他類型160個(gè)（圖3a）[17]。2019年，國(guó)家生態(tài)環(huán)境部對(duì)我國(guó)110個(gè)重要湖泊（水庫(kù)）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，水質(zhì)低于Ⅲ類的湖泊（水庫(kù)）占31.9%，其中劣Ⅴ占7.3%。對(duì)我國(guó)107個(gè)重要湖泊（水庫(kù)）開展?fàn)I養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)顯示，中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)占62.36%、輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)占22.40%（圖3b、圖4a）[18]。富營(yíng)養(yǎng)化問題最突出的三大湖是滇池、巢湖和太湖[19]。據(jù)我國(guó)生態(tài)環(huán)境部統(tǒng)計(jì)的《2020上半年全國(guó)地表水和環(huán)境空氣質(zhì)量狀況》顯示[20]，太湖為輕度污染、輕度富營(yíng)養(yǎng)，總磷為其主要污染指標(biāo);巢湖為水質(zhì)良好、輕度富營(yíng)養(yǎng);滇池為重度污染、中度富營(yíng)養(yǎng)，總磷、化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)為其主要污染指標(biāo)。

2019年，我國(guó)夏季呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的海域面積共42 710 km2，其中重度富營(yíng)養(yǎng)化海域面積達(dá)13 080 km2，主要集中在遼寧灣、長(zhǎng)江口、杭州灣、珠江口等近岸海域（圖4b）。同年，我國(guó)海域共發(fā)生赤潮38次，累計(jì)面積1 991 km2[21]。

3 水體富營(yíng)養(yǎng)化治理研究

防治水體富營(yíng)養(yǎng)化是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及學(xué)科包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人文、地理、氣象、環(huán)境、生物、物理和化學(xué)，是水體污染治理中最為棘手的問題[22]?！翱卦唇匚?、生態(tài)修復(fù)”已成為水體富營(yíng)養(yǎng)化防治的主流觀念[23]。但是對(duì)于景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化的治理，不僅要防止外源性污染物匯入水體，更要控制內(nèi)源性污染物污染水體[24-25]。在水體富營(yíng)養(yǎng)化的防治方面，氮、磷是主要的污染物，其作為水體富營(yíng)養(yǎng)化的主導(dǎo)因子對(duì)水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，造成一系列的水環(huán)境問題，制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[8，26-27]。氮、磷的污染源十分復(fù)雜，不僅包括從外部排放進(jìn)入水體的氮、磷（外源），還包含水體內(nèi)部沉積物自身釋放并再次進(jìn)入水體的氮、磷（內(nèi)源）[28-29]。物理凈化技術(shù)、化學(xué)凈化技術(shù)和生物凈化技術(shù)是目前水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要防治技術(shù)，針對(duì)治理對(duì)象、適用范圍和經(jīng)濟(jì)耗用不同可有不同的選擇（表2）[30]。

（1）物理凈化技術(shù)是采用物理的、機(jī)械的方法對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體進(jìn)行人工凈化，具體有底泥疏浚法、換水稀釋法、河道深層曝氣、人工打撈、人工造流和引水等[33-35]方法。

（2）化學(xué)凈化技術(shù)是通過向污染水體中投入化學(xué)藥劑，使藥劑與污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到去除水體中污染物的目的。但是由于化學(xué)技術(shù)而死亡的藻類會(huì)釋放藻毒，從而產(chǎn)生二次污染，同時(shí)由于化學(xué)藥品的生物富集和生物放大會(huì)對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)面影響，因而被視為一種短期行為或是權(quán)宜之計(jì)[30]。

（3）生物凈化技術(shù)是解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問題最環(huán)保、最經(jīng)濟(jì)的方法。植物不僅能吸收水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)還能顯著降解氮、磷和泌氧的含量，為微生物提供一個(gè)適宜的生存空間。主要包括人工濕地法[36]、生物操縱法[37]、微生物凈化法[38]、高等水生植物防治法[22]。

4 植物生態(tài)修復(fù)的優(yōu)勢(shì)

N和P是湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因子，也是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的必要元素。富營(yíng)養(yǎng)化的治理可將污染生態(tài)學(xué)與植物營(yíng)養(yǎng)生態(tài)學(xué)相結(jié)合，有助于探索人工濕地凈化氮磷的機(jī)理，研究植物在人工濕地中的營(yíng)養(yǎng)策略，并摸清污染物的最終去向[39-40]。

4.1 植物凈化機(jī)理

利用植物凈化水體富營(yíng)養(yǎng)元素主要有2個(gè)方面：一是植株正常生長(zhǎng)時(shí)促使根系吸收污染水體中的氮磷元素;二是利用根系的分泌物來(lái)集聚和繁殖大量微生物，通過與微生物的協(xié)調(diào)作用，加速富營(yíng)養(yǎng)化元素的分解凈化[41]。植物修復(fù)水體的技術(shù)主要包括5個(gè)方向：植物提取、植物固定、植物揮發(fā)、根際過濾、植物轉(zhuǎn)化[42]。

植物對(duì)水體污染的治理作用可從以下6個(gè)方面考慮：

4.1.1 物理作用。

植物個(gè)體較大，在水環(huán)境中能有效避免水中風(fēng)浪的過度擾動(dòng)，有利于水中懸浮物質(zhì)的沉淀去除以及避免已沉淀物質(zhì)的再次懸浮。植物發(fā)達(dá)的根系在水環(huán)境中也會(huì)形成較好的過濾結(jié)構(gòu)，有效吸附、截留水中的有機(jī)膠體、不溶性物質(zhì)，在富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化工作中扮演著十分重要的角色[42]。植物對(duì)浮游藻類還具有競(jìng)爭(zhēng)抑制作用。在富營(yíng)養(yǎng)化的水體中，藻類植物會(huì)快速生長(zhǎng)，加劇水質(zhì)的惡化。在水中種植植物之后，水生植物會(huì)和浮游藻類進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)分泌抑制藻類生長(zhǎng)的物質(zhì)，破壞藻類的正常生理代謝，最終導(dǎo)致藻類死亡，從而減少藻類所產(chǎn)生毒素對(duì)水體的污染[43]。

4.1.2 吸收作用。

富營(yíng)養(yǎng)化水體的產(chǎn)生是由于水環(huán)境中過量氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽存在，而這些營(yíng)養(yǎng)鹽正是植物自身生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)組分，植物可以通過根系吸收將這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)固定在自身體內(nèi)，以保證其正常生長(zhǎng)和發(fā)育繁殖的需求[44]。此外，植物不僅可以通過根部吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可通過浸沒在水體中的莖葉吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[45]。因此，植物吸收同化作用是富營(yíng)養(yǎng)化水域中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除的重要途徑。

4.1.3 富集作用。

植物具有非常頑強(qiáng)的生命力，且有一定的耐污染能力。植物可以將污染水體中的各種有機(jī)物和重金屬離子等污染物富集在莖葉中，從而降低污染水體的污染物濃度[44]。植物根系是各類污染物進(jìn)入植物體的重要途徑之一，淹水環(huán)境條件下，許多濕地植物根系都可向根際環(huán)境釋放氧氣和氧化性物質(zhì)，在根表和根際形成鐵、錳氧化物膜的能力，而生長(zhǎng)在植物根表的錳氧化物膜就是植物根系吸收養(yǎng)分和污染物的門戶[46]。

4.1.4 化感及競(jìng)爭(zhēng)作用。

化感物質(zhì)是植物的次生代謝產(chǎn)物，能有效地阻止浮游藻類瘋長(zhǎng)，逐漸降低水中污染物的含量，減少浮游藻類的存在，實(shí)現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的有效治理[47]。

藻類的大量繁殖是導(dǎo)致水體污染的一個(gè)重要原因。藻類和水生維管束植物均以水體中的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)作為養(yǎng)料，由此水生維管束植物與水下生長(zhǎng)的藻類因爭(zhēng)奪共同的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。水生維管束植物具有較為完善、發(fā)達(dá)的機(jī)械組織，在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，能夠有效抑制藻類的生長(zhǎng)，從而避免水體污染[48]。

4.1.5 傳輸及釋放氧氣作用。

水生植物通過光合作用產(chǎn)生的氧氣主要通過枝條和發(fā)達(dá)的根系進(jìn)行傳輸，一部分用于自身的生長(zhǎng)，另一部分則傳輸?shù)礁鶇^(qū)，進(jìn)而擴(kuò)散到水下相對(duì)缺氧的區(qū)域。水生植物的根部區(qū)域氧氣充足，能為微生物的繁殖和生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境，同時(shí)好氧微生物就能夠充分發(fā)揮作用，進(jìn)而對(duì)污染水體進(jìn)行凈化。

4.1.6 協(xié)同降解作用。

協(xié)同作用一方面指水生植物之間的協(xié)同性，其對(duì)水體的凈化作用不僅與植物的種類、組織和生長(zhǎng)季節(jié)有關(guān)，還與水體的污染程度有關(guān)。合理的植物搭配不僅滿足了物種多樣性、保持湖泊生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，而且水生植物之間的協(xié)同作用還可提高湖泊水體的修復(fù)效果和水體的觀賞價(jià)值，形成更良好的生態(tài)循環(huán)[43]。

另一方面指水生植物與微生物的協(xié)同降解作用，水生植物利用光合作用提高水體中溶解氧的濃度，并依靠植物根部分泌氨基酸等有機(jī)物質(zhì)，有效刺激根部微生物活性，促進(jìn)植物根部微生物的代謝活動(dòng)，加大富營(yíng)養(yǎng)化水體中污染物的去除與轉(zhuǎn)化程度。植物發(fā)達(dá)的根系不但能為微生物的附著、棲生和繁殖提供場(chǎng)所，而且還能分泌出一些有機(jī)物質(zhì)促進(jìn)微生物的新陳代謝作用。

植物根系微生物是指聚居在根際，以根際分泌物為主要營(yíng)養(yǎng)的一群微生物，同時(shí)作用于周圍環(huán)境產(chǎn)生根際效應(yīng)。根際微生物不僅種類和數(shù)量遠(yuǎn)高于非根際微生物，其代謝活性也比非根際微生物高。高等水生植物能將氧氣從上部輸送至根部，在根區(qū)和遠(yuǎn)離根區(qū)的底泥中形成有氧和厭氧環(huán)境，從而促進(jìn)底泥微生物中的硝化與反硝化作用[49]。

植物-微生物系統(tǒng)對(duì)氮的去除是以細(xì)菌為主的，包括浮游細(xì)菌和根際細(xì)菌。氮循環(huán)過程包括生物固氮、氨化、硝化、反硝化及同化等作用，其中生物固氮、氨化、硝化及反硝化是微生物的特有過程。氮的去除途徑主要是硝化、反硝化作用，而不是靠植物的吸收[50]。

此外，植物根系及其根際微生物通過釋放出酶和有機(jī)酸等物質(zhì)，對(duì)污染物進(jìn)行溶解、螯合、吸收或降解，從而達(dá)到凈化污染水體的作用。近年來(lái)，植物修復(fù)成為富營(yíng)養(yǎng)化水體治理工作中的熱點(diǎn)話題，有研究表明，植物吸收同化作用只能去除富營(yíng)養(yǎng)化水體中較少部分的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，微生物作用才是富營(yíng)養(yǎng)化水體治理工作中的主導(dǎo)因素[51]。

4.2 木本植物生態(tài)修復(fù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

4.2.1 木本植物生態(tài)修復(fù)特點(diǎn)。

木本植物是指植物的莖內(nèi)木質(zhì)部發(fā)達(dá)，質(zhì)地堅(jiān)硬的植物，一般直立、壽命長(zhǎng)，能多年生長(zhǎng)，相比草本植物，木本植物生長(zhǎng)較為緩慢，因此多年生的樹木可作為監(jiān)測(cè)植物，反映該植物種植地區(qū)的污染歷史。由于木本植物根系龐大，不僅能通過根系吸收和利用污水中的氮、磷等物質(zhì)，而且還能為微生物提供較大的附著面積，并通過根際釋放氧氣形成濕地床、植物根系及周圍的微環(huán)境依次呈現(xiàn)出好氧、缺氧及厭氧狀態(tài)，促進(jìn)污水中有機(jī)物的有氧分解和氮的去除，且根系對(duì)介質(zhì)的穿透能有效提高介質(zhì)的孔隙度，加強(qiáng)和維持介質(zhì)的水力傳輸，在污水的凈化中發(fā)揮重要作用[52]。

研究還發(fā)現(xiàn)，木本植物比草本植物具有更多的優(yōu)點(diǎn)，如根系更深、輸氧能力和新陳代謝更強(qiáng)，生長(zhǎng)期更長(zhǎng)，可減少和降低收獲物的“二次污染”及收獲成本，增加立體空間的生物多樣性等[53]。

4.2.2 草本和木本植物生態(tài)修復(fù)差異。

通過對(duì)木本植物和草本植物的凈化能力進(jìn)行綜合對(duì)比發(fā)現(xiàn)，雖然草本植物的去污能力高于木本植物，但是到了冬季，多數(shù)草本植物的地上部分必須進(jìn)行刈割，而經(jīng)過污水處理的草不宜用作飼料也不宜燒毀，為防止其對(duì)大氣和土壤造成二次污染而達(dá)不到防治污染的最終目的[52]。草本植物在修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)中的后期管理運(yùn)行過程中需要持續(xù)投入人力成本，否則會(huì)出現(xiàn)在秋季草本植物產(chǎn)生莖葉枯萎腐爛、無(wú)人管理的狀態(tài)，最終導(dǎo)致草本植物吸收到的氮、磷等元素重新回到水體環(huán)境系統(tǒng)。例如，關(guān)于黃菖蒲和再力花固定西湖底泥中重金屬Cd和Pb能力的研究中，濕地景觀設(shè)計(jì)中配置一定比例的黃菖蒲和再力花，并于每年秋季種子成熟期收割黃菖蒲和再力花地上部分及挖除部分地下根莖進(jìn)行適當(dāng)處理，次年重復(fù)該過程，能夠起到凈化水體和底泥重金屬Cd和Pb污染的作用[54]。而木本植物則具有生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、生物量大、根系大、耐修剪等多種優(yōu)點(diǎn)。

篩選出凈化水體效果較好的木本植物，木本植物也可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)內(nèi)的木本植物進(jìn)行周期性的采伐，使木本植物所吸收到的氮、磷等元素及時(shí)轉(zhuǎn)出系統(tǒng)外，與草本植物相比，木本植物更容易清理和后期維護(hù)，如果選取的木本植物也可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，則可以彌補(bǔ)部分濕地運(yùn)行成本的消耗。

通過了解木本植物的生態(tài)特性和功能特點(diǎn)，將其在濕地中進(jìn)行合理的配置應(yīng)用，構(gòu)建層次分明的植物群落，不僅能免去后期繁瑣的草本刈割工作、減少濕地的管理成本，還能保證濕地景觀的持久性，彌補(bǔ)草本植物季節(jié)性枯萎造成的生態(tài)位空缺、景觀效果缺失的現(xiàn)象，符合低養(yǎng)護(hù)持久景觀的植物群落構(gòu)建理念，值得在濕地植物配置中大力推廣[55]。

在選擇凈化水質(zhì)的植物種類時(shí)，不僅要考慮植物的凈化效果，還要充分考慮植物的生長(zhǎng)分布、抗逆性和美觀價(jià)值等綜合因素，此外還要加強(qiáng)后期的維護(hù)和管理，使得植物的水體凈化功能得到最大化發(fā)揮。

5 展望

該研究對(duì)國(guó)內(nèi)外水體富營(yíng)養(yǎng)化的成因、危害和現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)分析，揭示了全球水體富營(yíng)養(yǎng)化所面臨的威脅和挑戰(zhàn)，同時(shí)對(duì)水體修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)和歸納，闡明植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并進(jìn)一步提出鄉(xiāng)土木本植物在水體富營(yíng)養(yǎng)化修復(fù)方面的潛力。因此，今后的研究中應(yīng)該更多地聚焦木本植物生態(tài)修復(fù)的機(jī)理及其效應(yīng)，為水體富營(yíng)養(yǎng)化的治理提供更多元的方法和更合適的技術(shù)。

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