黄河下游微污染水生植物综合防治技术探讨

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　　【摘要】黄河下游地区生产生活用水源主要为黄河地表水，随着黄河上游大量生产、生活污水的排入，致使下游作为生饮用水源的水质恶化，水质呈现富营养化状态，浊度、色度及溶解氧等部分指标超标，对该地区生产生活用水质量安全成严重威胁。通过开展对黄河下游某生产性微污染水生植物综合防治技术研究，探讨治理水生植物有效的应对处理措施。
　　【关键词】微污染水源  水生植物  防治技术
　　我国大多数湖泊中，或多或少地生长着水生高等维管束植物（以下简称水生植物），它们往往构成湖泊、初级生产力的主要组成部分。水生植物是水生态系统中物质能量循环最重要的环节。在草型水生态系统中，水生植物不仅在改善水体生态条件，优化水域环境，为经济水生动物提供栖息生存、繁衍生殖方面起着重要的作用，一些水生植物直接为草食性鱼类所摄食，是发展渔业生产不可忽视的重要资源。但水生植物过度繁殖，其枯死后腐烂分解往往会恶化水质，堵塞输水口，水体发黑变坏，耗氧量等指标超标，鱼类死亡，严重影响良性生态系统的稳定。
　　一、研究内容和原理
　　对于水生植物的综合利用和生态防治，目前除草技术大体有三种。①人工割草或机械除草，该方法劳动强度大，不能达到彻底清除目的;②采用化学药剂除草，由于水流风浪作用，不能最大程度地发挥除草剂的药效，而且化学药剂的毒性和残留必然会对水生态环境产生一定影响;③生物除草技术，即利用草食性鱼类摄取水生植物的生物学特性进行生物防治，清除水生植物，能有效地遏制水生植物的生存，有利于水域生态环境的改善，能直接将水生植物转化为鱼产品，此方法具有广泛的可行性、实用性。
　　试验研究原理：草食性鱼类喜食水生植物，通过其对水生植物的摄食，以抑制水生植物的大量繁殖和生长，而草食性鱼类对水生植物的利用率很低，在摄食后水生植物由粪便变为碎屑，从大型至小型，从沉性至悬浮，均在微生物的作用下，形成腐屑，腐屑被鱼类利用后，转化为新腐屑，再次被草食性、杂食性和滤食性鱼类利用，这样既控制了水生植物，又提高了水域的生产力。在草型水域中放养草食性鱼类，使得系统的能量流转和物质循环的主要途径，由腐生食物链转到牧食食物链，从而获得更多的动物蛋白。但如何使渔业生产长期地维持下去，即在一个草型水体中，建立多大的草食性鱼类种群规模，使得水生植物资源在得到充分利用的同时，又不出现过牧现象，使得草食性鱼类一水生植物系统处于最佳状态。因此，试验工程技术研究旨在结合水生植物的生态习性和生长规律，查明在既充分利用水生植物资源获得鱼产量，又不破坏水生植物自然资源再生能力的前提下，草食性鱼类的合理放养时间和适宜放养密度，使水体形成良性循环生态系统，为在推广使用提供科学依据和技术资料。开展的技术研究为探索性的基础研究，包括不同草食性鱼类种类和密度对水生植物的利用能力和草食性鱼类与其他食性鱼类的搭配比例对水生植物生长环境的影响研究关键问题是草食性鱼类的种类和适宜密度。
　　二、试验研究生态调查
　　试验研究为平原型浅水，容量1780万立方米。为工业和居民生活用水提供源水，由于黄河水源营养物质丰富，同时地下咸水的毛细作用，导致水体矿化度较高（氯化物200-250mg/L，硫酸盐130-240mg/L），悬浮营养物质沉降速度快，使底泥中磷等营养物质含量较高，沉水植物如菹草成为该的优势群落，进行生态修复前菹草大量繁殖，出现大量死亡，导致水质恶化，并阻塞输水管道。为改善生态水质，试验重点对的水草进行了跟踪监测，主要测定了其现存量和体内含磷量的变化，水草生物量的递增态势，确定了治理措施，取得了较好的生态效益和社会效益。
　　水草种类为菹草，4～5月的植物体为草食性鱼类的优质饵料，但6月水温升高到20℃后，其叶片生长毛刺，而且形成坚硬的休眠体—鳞枝，从而避免了鱼类生长旺盛时期对其的摄食作用。10月份水温下降到20℃，鳞枝开始萌发。它的这个生长特性也是为了避免鱼类的牧食作用而进化的生态对策（适应方式），而另一些鱼类不喜好摄食水草，聚草则没有必有具备这种防御对策。关于菹草大批死亡的原因，国内有学者研究认为温度25-30℃以及氮磷的缺乏不足以导致其死亡，而高密度导致的自荫现象导致其死亡的主要原因。其生长的旺盛时期在3月下旬水温6℃开始到5月底（有报道称其生长开始的温度为2℃），其从前一年10月开始的整个生长方程为p<0.002，从3月到5月，单位面积水体的最大负载量是2.5kg，其形成的鳞枝吸附了一定量的营养物质，其旺盛生长的5月，导致水中藻类结构发生变化，藻类数量减少（藻类3月到5月变化剧烈，藻类生物量由12.4mg/L降到2.12，由原来的大型的针杆藻（73×3.7um）占据绝对优势，变为由小型的平列藻（2.0×2.0um）占优势。其植株的死亡、腐烂又在短时间内增加了水中磷的含量，水中藻类又大量孳生。其导致水质剧烈波动，从而导致整个食物链的稳定性受损。
　　三、防治技术
　　投放草食性鱼类如草鱼或武昌鱼，如以测定的24kg/m2水草计算，鱼类对水草的利用率为18%，水草到鱼的转化效率为1/50，生产草鱼86.4kg/ha，试验区域以322ha计，产2.8万kg。由于这些水草主要生长期相当于鱼类年生长期的1/3，而正常150克草鱼的年增重倍数是10，因而按3计算，则要投放草鱼9300kg左右。放养滤食性鱼类，可以稳定浮游生物群落的结构，从而通过光照和营养盐的竞争抑制水草的生长。据推算，该区域年产花鲢6.5万kg，放养0.25kg的花鲢鱼种的量是1.1万kg，如考虑到鱼苗大规格的成本比较高，而进行混合放养（0.25kg和0.05kg两种规格），则需投放0.25kg规格鱼种4.0万尾、1万kg，0.05kg鱼种4.3万尾2100kg，则每年可获得花鲢产量5.2万kg，在以后年度的停止0.25kg规格鱼种投放后，每年只投放2100k90.05kg鱼种，仍能达到这个产量。春季3-5月尽可能提高水位，以降低水底的光照。减少小杂鱼的捕捞量、增加肉食性鱼类的捕捞量，改春季捕捞为夏、秋季捕捞。
　　四、试验研究结果
　　试验曾出现水草过量繁殖，造成了水体严重恶化。水草在春季的大量生长，pH值升高，水体变黑，由于水草疯长，水体中的溶解氧急速降低，水草腐烂漂浮在水面。在推广水生植物防治技术，通过放养草食性、滤食性鱼类控制水生植物的生长，通过多年运行，使水体生态恢复和保护，取得了较好的效果。采用生态修复技术对该微污染水体水生植物进行了综合治理，由于水质改善，避免了预氧化剂的投加，有效地降低了制水成本，試验经济效益显著。此外，通过开展试验研究，使生态系统得到保护，降低总磷含量一个数量级，总氮减少50%，保障了黄河下游区域饮用水源的质量和安全。通过试验研究，掌握了黄河下游不同微污染水质状态下进行水生植物综合防治技术，试验水质得到明显改善，部分水质指标由Ⅳ类提高到Ⅲ类水质指标，取得了较好的经济和社会效益。
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