筼筜湖生态浮床系统的污损生物及防污损研究

摘要

生态浮床技术是一项成本低、效果好、生物安全性高的水环境生物修复新技术。目前,生态浮床技术在淡水系统的生态修复工作中应用广泛,而在海水环境中的应用鲜有报道。2007年开始,本实验室将生态浮床技术应用于厦门市筼筜湖的生态修复工作中,发现有大量海洋污损生物附着在生态浮床表面及浮床根系上,造成生态浮床变形及浮床植物生长不良,降低生态浮床系统的修复效率。因此,研究海水生态浮床系统的污损生物具有重要意义。
　　 本文自2009年4月至2011年4月研究了筼筜湖内湖、干渠及松柏湖生态浮床系统的污损生物种类、丰度和生物量时空变化特征,初步分析其影响因素,并探讨了污损生物对生态浮床系统修复功能的影响；于2010年9月至2011年8月开展了浮床植物根系围网保护实验,利用防污涂料法开展了生态浮床防污损研究。研究结果将为提高生态浮床的稳定性、保护浮床植物生长和提高生态浮床修复效率提供科学依据。主要结果如下：
　　 ⑴在筼筜湖的生态浮床系统上共发现大型污损生物23种,其中在浮床植物根系上(2009年4月-2011年3月)发现20种,挂板上(2010年8月-2011年8月)发现13种。生态浮床系统上的污损生物存在明显的季节变化,总污损生物生物量表现为夏季＞冬季＞春季＞秋季,最高值出现在8月(59890.76g·m-2),最低值出现在11月(2621.99 g·m-2)。各季节污损生物的种类组成也存在明显差异,夏秋季以双壳类的沙筛贝(Mytilopsis sallei)为主,冬春季则以端足类和固着被囊类类为主。
　　 ⑵筼筜湖浮床植物根系冬春季的生长状况优于夏秋季,根生物量最高值出现在2010年3月,为87.00 g·shoot-1。粘附在浮床植物根系上的颗粒物重量变化趋势与根生物量变化趋势相似,最大值也出现在2010年3月,为89.60 g·shoot-1,但单位根系上粘附的颗粒物重量变化不大,平均值为1.08 g·g-1。浮床植物根系上的污损生物存在明显的季节变化,双壳类的沙筛贝是夏秋季浮床植物根系上污损生物的主要优势类群,占夏秋季总污损生物丰度组成的17.44％-100％,生物量组成的30.76％-100％:冬春季以端足类和固着被囊类为主,端足类的丰度和生物量最大值均出现在2010年3月,分别为10227.50 ind·shoot-1和15.97 g·shoot-1,占该月总污损生物丰度和生物量的98.83％和35.80％;固着被囊类的丰度虽然较低(0.71％-16.11％),但由于较高的单位个体生物量,其为冬春季污损生物生物量的最重要组成(11.69％-82.20％)。
　　 ⑶双壳类的沙筛贝大量附着于生态浮床的底面,会对生态浮床的稳定性造成严重影响,其在浮床植物根系形成厚厚的污损层也会阻碍浮床植物根系的发育,导致浮床植物生长不良；而其他各类污损生物均不对筼筜湖生态浮床系统构成较大危害。
　　 ⑷筼筜湖生态浮床系统上生活着大量滤食性污损生物,主要包括双壳类的沙筛贝、固着被囊类的海鞘和苔藓虫,它们的生物过滤作用对水体中浮游植物及有机颗粒物有较大的影响。以夏秋季为例,沙筛贝的丰度非常高,为38992.3ind·m-2,对浮游植物的摄食率达0.06μgChlα·h-1·ind-1,因此在一定程度上能抑制赤潮的发生。
　　 ⑸筼筜湖内湖、干渠和松柏湖的水质差异较大,水体中氮、磷浓度为松柏湖＞干渠＞内湖。冬春季栽培在内湖区域的浮床植物生长状况显著优于栽培在干渠和松柏湖区域的浮床植物(p＜0.01)。三个区域的污损生物种类差异显著,内湖浮床植物根系的大型污损生物优势类群为端足类和固着被囊类,而干渠浮床植物根系的污损生物优势类群为多毛类和端足类,松柏湖浮床植物根系上只获得一种昆虫的幼虫(仅获得幼虫无法鉴定),且数量较很少,可能与松柏湖水动力差、水体低溶解氧、高有机质和高富营养化有关。
　　 ⑹围网对浮床植物具有很好的保护作用,围网内的浮床植物植株及根系的生物量显著高于对照组(p＜0.05)。围网对浮床植物根系上的大型污损生物种类组成并无影响,但是对污损生物的丰度及生物量影响显著,围网内的浮床植物根系大型污损生物的丰度及生物量显著高于对照组。
　　 ⑺用生态浮床的包被材料制成的挂板进行防污损研究,经过一年的筼筜湖挂板试验,发现两种天然化合物A和B(因保密需要,用A、B指代两种天然化合物)制成的防污涂料能显著抑制污损生物的附着,防污损效果好,在前九个月内挂板上仅有一层生物粘膜附着而无其他污损生物附着；此外,将玻璃胶涂抹在生态浮床表面形成的涂层,也显著地减少了污损生物在生态浮床表面的附着,周年挂板显示,挂板上的污损生物量仅为对照组的66.73％。