城市淺水湖泊沉水植物生長(zhǎng)控制

施建耀，樓佳葉，任海，陳凱武

城市淺水湖泊沉水植物生長(zhǎng)控制

施建耀，樓佳葉，任海，陳凱武

（禹順生態(tài)建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315042）

探討了水生植物生長(zhǎng)的影響因素，就水位調(diào)控、收割調(diào)控、魚(yú)類(lèi)調(diào)控以及生物化學(xué)調(diào)控等常用沉水植物生長(zhǎng)調(diào)控技術(shù)進(jìn)行探討，結(jié)合實(shí)際案例探討了魚(yú)類(lèi)調(diào)控在城市淺水湖泊沉水植物調(diào)控中的應(yīng)用，經(jīng)實(shí)踐證實(shí)，魚(yú)類(lèi)調(diào)控可應(yīng)用于城市淺水湖泊沉水植物的生長(zhǎng)控制中。

淺水湖泊；沉水植物；調(diào)控技術(shù)；魚(yú)類(lèi)調(diào)控

淺水湖泊具有水位淺、湖泊面積大的特點(diǎn)，湖底容易受到風(fēng)浪的作用，也容易受到人類(lèi)活動(dòng)的影響，因此，淺水湖泊普遍存在富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題及水生植被退化的問(wèn)題。水生植被是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，其屬于初級(jí)生產(chǎn)者，具有提高物種多樣性、維持物種豐度、吸收重金屬、吸收水體營(yíng)養(yǎng)鹽、改善水質(zhì)的重要作用[1]。但是水生植物（特別是沉水植物）具有成活率高、繁殖能力強(qiáng)的特點(diǎn)，其生物量通常巨大，其爆發(fā)性增長(zhǎng)造成其他物種的擴(kuò)散、定居均受到阻礙，這對(duì)湖泊生物多樣性的增加以及水生植物群落結(jié)構(gòu)的優(yōu)化均造成不利影響。水生植物大量增長(zhǎng)造成水體流動(dòng)受到影響，影響局部溫度而進(jìn)一步影響營(yíng)養(yǎng)鹽分布以及pH；植物密度過(guò)大可造成水體溶解氧含量降低，引起水生動(dòng)物生長(zhǎng)環(huán)境惡化；水生植物腐爛后造成水體二次污染等。因此有必要開(kāi)展淺水湖泊水生植物的生長(zhǎng)調(diào)控。

1 水生植物生長(zhǎng)的影響因素

調(diào)控水生植物生長(zhǎng)的前提是準(zhǔn)確把握各物種的生活史，生活史指的是物種的生長(zhǎng)、分化、生殖、休眠以及遷移等的整體格局，其反映了植物的生長(zhǎng)、擴(kuò)張、繁殖、衰落的生物過(guò)程。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)地勘察可基本掌握各種物種的生活史以及相關(guān)參數(shù)。

底泥是有根的水生植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，其提供了礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)以供水生植物生長(zhǎng)，水生植物的生長(zhǎng)、群落演替受到底泥中的有機(jī)物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)鹽含量以及底泥的機(jī)制類(lèi)型的直接影響。氨氮濃度增高可直接影響穗花狐尾藻、金魚(yú)藻等的生理代謝，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度增高可造成水生植物生物量降低、多樣性減少，氮磷濃度過(guò)高同樣會(huì)造成水生植物的生長(zhǎng)受到不利 影響[2]。

水深可限制水生植物的生長(zhǎng)，水深不斷增加，水生植物的覆蓋度、生物量都會(huì)隨之降低，而具有較強(qiáng)水深適應(yīng)能力的物種在水深不斷增加的情況下，其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將逐漸凸顯出來(lái)。水動(dòng)力的大小也會(huì)影響水生植物的生長(zhǎng)，流速過(guò)高則底質(zhì)受到的干擾增加，降低水體透明度，水流物理脅迫水生植物引起光合作用效率降低；流速較低時(shí)底質(zhì)受到干擾小，水體透明度增加，這對(duì)水生植物生長(zhǎng)有利，水生植物大量生長(zhǎng)而形成更大的阻流作用。

生物因素可影響水生植物的生長(zhǎng)。浮游藻類(lèi)植物個(gè)體小，周轉(zhuǎn)率及生產(chǎn)力高，其可吸收大量營(yíng)養(yǎng)，因此，其與水生植物之間有競(jìng)爭(zhēng)作用，可造成沉水植物營(yíng)養(yǎng)限制；浮游藻類(lèi)植物遮蔽光照，這也進(jìn)一步限制了水生植物的生長(zhǎng)。魚(yú)類(lèi)可食用萌芽期水生植物而造成水生植物量降低，底層魚(yú)類(lèi) 擾動(dòng)造成沉積物懸浮，這也會(huì)對(duì)沉水植物的生長(zhǎng)造成不利 影響。

2 沉水植物調(diào)控技術(shù)

2.1 水位調(diào)控

水位年際變動(dòng)、年內(nèi)變動(dòng)可造成水生植物的時(shí)空分布受到影響，從而影響其正常生長(zhǎng)、繁衍以及演替。水位波動(dòng)可引起沉水植物群落出現(xiàn)明顯變化，水位較低時(shí)，淤積、侵蝕下植被的生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生變化，此時(shí)沉水植物群落暫時(shí)受到破壞，當(dāng)水位較高時(shí)，土著種自然恢復(fù)。水位降低對(duì)浮游植物以及水質(zhì)造成的影響并不明顯，但是多數(shù)沉水植物及浮葉植物的覆蓋度、生物量均明顯降低，與離岸湖區(qū)相比，近岸植物受到的影響更大。

水位調(diào)控的優(yōu)勢(shì)是容易操作，但是水位調(diào)控的持續(xù)時(shí)間、開(kāi)展時(shí)期以及調(diào)控幅度等關(guān)鍵參數(shù)的確定難度比較大。城市大型湖泊多具有供水功能、防洪功能，其對(duì)水位管控的要求較高，因此，水位調(diào)控時(shí)存在較多限制。

2.2 收割調(diào)控

收割調(diào)控的方法包括人工收割以及機(jī)械收割。原位手工收割實(shí)驗(yàn)中，竹竿收割、鐮刀收割以及推刀收割可實(shí)現(xiàn)精細(xì)化收割，且效率較高，但是人工成本比較高，因此不適用于大范圍的水域收割；采用釘耙湖底拖拉的方法效率同樣較高，但是這一方法會(huì)造成底棲動(dòng)物的生長(zhǎng)環(huán)境受到影響，且對(duì)底質(zhì)造成的破壞比較大，這一方法只在沉水植物生長(zhǎng)過(guò)于茂盛的湖區(qū)應(yīng)用，如圖1所示。

圖1 人工收割示意圖

大型水生植物收割船應(yīng)用于沉水植物的收割中，可實(shí)現(xiàn)切割、撿拾、傳輸、牽引一體化作用，切割刀片可調(diào)節(jié)，能精準(zhǔn)控制收割精度。

收割調(diào)控能將區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)物種、水生植物直接去除，可在短時(shí)間內(nèi)降低水生植物現(xiàn)存量，其可操作性、針對(duì)性較強(qiáng)。但是收割調(diào)控會(huì)造成現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)的平衡被打破，因此要合理確定收割方案。

2.3 魚(yú)類(lèi)調(diào)控

草食性魚(yú)類(lèi)可食用大量水生植物，其應(yīng)用于調(diào)控大量生長(zhǎng)的沉水植物方面效果理想。當(dāng)植物組成有所差異時(shí)，草食性魚(yú)類(lèi)偏好程度也所有變化，例如草魚(yú)不喜歡含有較多纖維素、硅及鐵的植物，偏好富含木質(zhì)素、鈣的植物。每公頃放養(yǎng)草魚(yú)20～30條即可對(duì)輪葉黑藻進(jìn)行控制，同時(shí)可保持其他沉水植物比例不受過(guò)大影響。放養(yǎng)草魚(yú)時(shí)，選用3倍體不育草魚(yú)，剛開(kāi)始時(shí)放養(yǎng)密度降低，結(jié)合調(diào)控效果來(lái)逐漸增加放養(yǎng)密度。

2.4 生物化學(xué)調(diào)控

投加泥土、擾動(dòng)底泥可實(shí)現(xiàn)調(diào)控沉水植物生長(zhǎng)的作用。利用水下遮光物、化學(xué)顏料減少沉水植物獲得的光照，降低光照強(qiáng)度，也能實(shí)現(xiàn)調(diào)控沉水植物。這些方法可以應(yīng)用于新建小型景觀湖泊中，但對(duì)于大型湖泊而言，其可操作性相對(duì)不高。

3 沉水植物過(guò)度生長(zhǎng)的調(diào)控案例分析

某城市淺水湖泊常年蓄水不足，有大面積淺水區(qū)，底泥豐富，光照充足，有利于沉水植物生長(zhǎng)，區(qū)域內(nèi)穗花狐尾藻、川蔓藻、篦齒眼子菜等大量生長(zhǎng)，植物死亡腐爛后造成湖泊水質(zhì)降低，對(duì)湖泊生態(tài)環(huán)境造成不利影響。采用機(jī)械切割、人工切割的方法成本較高，可行性不高；采用低成本、安全性高的生物調(diào)控方法是比較好的選擇。

3.1 材料與方法

3.1.1 材料

對(duì)湖泊沉水植物進(jìn)行調(diào)查，確定金魚(yú)藻、川蔓藻、穗花狐尾藻為供試沉水植物。草魚(yú)為當(dāng)?shù)爻Ｒ?jiàn)物種，采用草魚(yú)來(lái)控制沉水植物是對(duì)現(xiàn)有生物資源的利用，可避免外來(lái)物種帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.2 方法

確定控制物種及目標(biāo)植物后，先通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn)確定不同重量草魚(yú)及不同放養(yǎng)密度對(duì)沉水植物的控制效果，再進(jìn)行野外試驗(yàn)。室內(nèi)模擬試驗(yàn)：①10 g草魚(yú)。采用大型水族箱作為容器，共計(jì)4個(gè)，其中均注入過(guò)濾后的湖水160 L，水族箱內(nèi)分別加入鮮重50 g的金魚(yú)藻、川蔓藻、穗花狐尾藻，草魚(yú)投放密度分別為0 g/L、0.9 g/L、1.8 g/L、2.7 g/L、3.6 g/L。采用紗網(wǎng)將水族箱頂部封住，溶解氧由氣泵提供。持續(xù)時(shí)間2 d，結(jié)束后撈出殘余沉水植物，去除表面水分后稱(chēng)重； ②50 g草魚(yú)。方法不變，將100 g的金魚(yú)藻、川蔓藻、穗花狐尾藻加入其中，按照相同密度投放體重50 g的草魚(yú)，后續(xù)同上。野外試驗(yàn)，基于室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)，進(jìn)行野外試驗(yàn)。水深1.0～1.5 m，穗花狐尾藻是該地區(qū)的優(yōu)勢(shì)沉水植物，選取分布均勻、長(zhǎng)勢(shì)良好的區(qū)域，設(shè)置試驗(yàn)區(qū)域共計(jì)9個(gè)，采用細(xì)紗網(wǎng)隔離出長(zhǎng)、寬均為2 m的區(qū)域，細(xì)紗網(wǎng)高出水面50 cm，以免草魚(yú)躍出別的區(qū)域，底部采用碎石壓實(shí)。9個(gè)區(qū)域分為3組，各組平行處理，草魚(yú)的放養(yǎng)密度分別為0 g/L、0.2 g/L、0.4 g/L。試驗(yàn)時(shí)間共計(jì)30 d，試驗(yàn)期間對(duì)穗花狐尾藻生長(zhǎng)情況進(jìn)行觀察，完成后撈出各區(qū)域內(nèi)的穗花狐尾藻，稱(chēng)重。

3.2 結(jié)果與分析

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，50 g草魚(yú)的沉水植物攝食量高于10 g草魚(yú)的攝食量，提示放養(yǎng)密度相同的情況下，草魚(yú)體型越大則其對(duì)沉水植物的控制效果越好。試驗(yàn)30 d時(shí)，草魚(yú)放養(yǎng)密度0.2 g/L的區(qū)塊穗花狐尾藻剩余量高于放養(yǎng)密度0.4 g/L的區(qū)塊，提示草魚(yú)密度增加則草魚(yú)的攝食量隨之增加，其對(duì)沉水植物的攝食量增加。

草魚(yú)放養(yǎng)密度0.4 g/L時(shí)，1個(gè)月后沉水植物數(shù)量極低，而草魚(yú)放養(yǎng)密度在0.2 g/L時(shí)，1個(gè)月可有效控制沉水植物生長(zhǎng)，但沉水植物仍有一定剩余量，這對(duì)保持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)具有積極作用。因此希望能將穗花狐尾藻適當(dāng)保留時(shí)，放養(yǎng)密度宜在0.2 g/L；當(dāng)希望盡可能清除穗花狐尾藻時(shí)，放養(yǎng)密度宜在0.4 g/L。

采用體重250 g，按照每立方米1.67條的密度放養(yǎng)，其密度即為0.2 g/L，250 g草魚(yú)按照每立方米0.83條放養(yǎng)，此時(shí)其密度即為0.4 g/L，這兩個(gè)放養(yǎng)密度下，14 d內(nèi)均難以有效對(duì)穗花狐尾藻的生長(zhǎng)發(fā)揮抑制作用，延長(zhǎng)時(shí)間至30 d，此時(shí)可明顯提高抑制效果。野外條件下，草魚(yú)抑制穗花狐尾藻生長(zhǎng)效果明顯，放養(yǎng)密度越大、放養(yǎng)時(shí)間越長(zhǎng)則控制效果越明顯。本次試驗(yàn)中，體重250 g的草魚(yú)按照每立方米0.83條的方法放養(yǎng)，此時(shí)密度即為0.4 g/L，14 d內(nèi)的抑制效果不明顯，30 d時(shí)基本可將穗花狐尾藻清除干凈。

4 結(jié)束語(yǔ)

城市潛水湖泊沉水植物生長(zhǎng)控調(diào)控可維持沉水植物群落結(jié)構(gòu)合理、生物量合理，其對(duì)構(gòu)建良好的湖泊生態(tài)系統(tǒng)意義重大。本文探討了水生植物生長(zhǎng)的影響因素，就水位調(diào)控、收割調(diào)控、魚(yú)類(lèi)調(diào)控以及生物化學(xué)調(diào)控等常用沉水植物生長(zhǎng)調(diào)控技術(shù)進(jìn)行探討，結(jié)合實(shí)際案例探討了魚(yú)類(lèi)調(diào)控在城市淺水湖泊沉水植物調(diào)控中的應(yīng)用，經(jīng)實(shí)踐證實(shí)魚(yú)類(lèi)調(diào)控可應(yīng)用于城市淺水湖泊沉水植物的生長(zhǎng)控制中。

［1］黃小龍，郭艷敏，張毅敏，等.沉水植物對(duì)湖泊沉積物氮磷內(nèi)源負(fù)荷的控制及應(yīng)用［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2019，35（12）：1524-1530.

［2］蔡樹(shù)伯，趙輝，陳建立.北大港水庫(kù)沉水植物過(guò)度生長(zhǎng)控制技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015（9）：219，227.

X524

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.22.056

2095－6835（2020）22－0130－02

施建耀（1973—），男，碩士，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，主要從事水利水電工程研究。

〔編輯：張思楠〕