藻华聚集的环境效应：对凤眼莲生态学性状的影响

生态环境学报2016,25(4):656-663http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基金项目：国家自然科学青年基金项目（41101525）；江苏省自主创新资金（CX(12)5057）；国家重大科技专项巢湖水专项（2012ZX07103-005）作者简介：包先明（1978年生），副教授，博士，主要研究方向为水环境生态及污染生态治理研究。E-mail:xmbao96@126.com*通信作者。E-mail:308390036@qq.com收稿日期：2016-02-25藻华聚集的环境效应：对凤眼莲生态学性状的影响包先明1，何俊2，刘国锋3*1.淮北师范大学生命科学学院，安徽淮北，235000；2.无锡市农林局水产技术指导站，江苏无锡214023；3.中国水产科学研究院淡水渔业研究中心//农业部淡水渔业和种质资源利用重点实验室，江苏无锡214081摘要：化肥的过量使用，工业、生活污水的直排以及农业径流等多种因素，导致当前中国的主要河流、湖泊等均出现了因氮磷过量累积而造成的水体富营养化现象；而伴随该现象发生的是周期性水体蓝藻水华，对水生态环境以及当地居民生活、社会生产活动等造成了严重的不良影响。而在各种治理蓝藻水华和水体富营养化的措施中，原位种养水生植物因具有生态、环保和投入少等优点而成为首选措施。然而，在水生植物种植过程中，蓝藻大量聚集后将会对植物的生态性状产生何种影响，需要深入研究。通过研究藻华聚集后对水生植物的生理生态的影响，有助于揭示藻华规模性爆发引起水生植物消亡的深层机制和更好地发挥植物的水体生态修复功能。以凤眼莲为研究对象，探究不同蓝藻水华聚集下对凤眼莲生态学性状的影响及植物的应答响应。结果表明：藻华聚集后2h内植物根区水体溶氧会被耗尽，Eh降至-200mV，形成厌氧、强还原环境从而对凤眼莲产生胁迫作用；植物叶片、根系中N、P及可溶性糖含量上升，K含量下降，表明凤眼莲对环境胁迫有较强的应答响应；添加60g·L-1处理的根系活力持续增强，添加120g·L-1处理的根系活力在胁迫的前3d增加、随后呈快速下降的变化趋势；植物根系长度、生物量和根系/茎叶比值呈持续下降趋势，表明在超过了凤眼莲的抗逆能力后，就开始出现根活性降低、生物量下降、K+含量下降等对逆境胁迫的应答现象，植物的新陈代谢受阻，植物开始死亡，表明藻华聚集后水体生态环境恶化，对凤眼莲产生的重度胁迫是导致植物死亡的主要原因。关键词：藻华聚集；环境效应；凤眼莲；生态学性状DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.04.015中图分类号：X173文献标志码：A文章编号：1674-5906（2016）04-0656-08引用格式：包先明,何俊,刘国锋.藻华聚集的环境效应：对凤眼莲生态学性状的影响[J].生态环境学报,2016,25(4):656-663.BAOXianming,HEJun,LIUGuofeng.EnvironmentalEffectsofAlgaeBloomsCluster:TheImpactonEcologyCharacteroftheEichhorniacrassipes[J].EcologyandEnvironmentalSciences,2016,25(4):656-663.水体富营养化导致的蓝藻水华周期性、大规模爆发（孔繁祥等，2007；王成林等，2011），成为当前重要的水环境问题。蓝藻水华（cyanobacterialbloom）大量聚集死亡引起的藻源性黑水团等现象（刘国锋等，2009；Guo，2007），使得其对水质污染产生了质的变化，对当地居民的生产、生活和国民经济发展都造成了极大的影响。因此，只有快速、有效地去除水体中过量的氮磷营养盐，才能从源头上控制蓝藻水华的发生。目前已采取了多种治理方式，如底泥疏浚（钟继承等，2009）、引江济太工程（贾锁宝等，2008）、种植水生植物修复水体（陈荷生，2001）等，在一定范围内取得了较好的效果。其中，凤眼莲（Eichhorniacrassipes）因具有生长和扩繁能力快、适应性强且生物量大、易于机械化打捞等优点而成为当前植物水体治理的研究热点（Tsutomuetal.，1988；张文明等，2007；刘国锋等，2011），其实际治理效果也显现出明显的水质净化功能（严少华等，2012）。然而，在没有完全控制住水体及内源氮磷负荷的情况下，蓝藻水华仍然存在周期性、规模性发生现象，而且藻华发生期间正值温度高（气温大于25℃）、光照强烈的夏季。模拟在较低温度水平下（气温<25℃）蓝藻水华聚集后对植物的影响实验表明蓝藻水华聚集不会对植物产生重大影响，且蓝藻降解后释放的营养盐可