论文摘要
水体富营养化问题已是当今世界面临的最主要的水污染问题之一。聚焦长三角地区水体治理难、富营养严重的问题,尤其针对陡直的水泥硬岸河道,恢复自然岸滩和湿地经济代价巨大,鉴于人工浮床技术治理污染河流不受水位限制,不造成河道淤积,只占水面不占地,可放可收易管理,还可以获得一定经济和社会效益,特别是运行高效,因此对该技术开展相关研究,对我国水体富营养化治理及水资源可持续利用具有重要的现实意义。目前,已有研究大部分以静态实验或封闭水体小试验为主,较少涉及河道现场实验,且仅有的现场试验,也只是局限于对浮床系统运行净化方面研究,而对浮床系统现场运行下的管理研究较少。本文针对与采收管理相关的问题开展研究,以期寻求合理有效的管理方式,对生物浮床高效运作具有重要的指导意义,可为该技术的高效应用提供科学依据。本文以空心菜为受试植物,采用野外实验和控制实验相结合的方法,对浮床生物进行不同采收周期（2周间隔、3周间隔、4周间隔）和留茬高度（野外试验为：15cm、25cm、35cm；控制试验：8cm、16cm、24cm）处理。野外实验主要通过观察分析植株新芽生长、生物量、茎叶比等变化,研究不同采收方式对浮床植物生物产出的影响；控制实验是针对浮床生物不同采收方式对水质净化效果设计的,主要通过对TN、NH4+-N、TP、CODcr等水质指标的测定分析,评价了不同采收方式对水质净化的功效。本论文主要研究成果如下：不同采收方式对生物产出的影响（1）采收后的植物仍能够适应过水河道环境,并在其生长周期内持续生长。经110 d的生长,分枝数提高了近5倍,最长根长27cm,平均根长15 cm,根系直径达11 cm。单株根鲜重可达146 g,每平米浮床根部可吸附颗粒物3.36 kg。（2）新芽生长速率随采收次数增多,均呈现先不断提高然后减小的趋势,变化幅度为0.54-3.7cm·d-1,对照组为1.63 cm·d-1。适当采收能提高新芽再生速率。单次收获生物量同新芽变化规律相似,即先逐渐增多然后减小,生物量增长速率变化幅度3.83～37.9 g·m-2·d-1。（3）从总生物量来说,每4周采收1次留茬25 cm、35 cm组的生物量（干重）产出最高,达2112 g·m-2；从茎叶比看,每2周采收1次3个留茬高度,及每3周采收1次留茬15 cm和25 cm方式收获植物茎叶比较佳；综合考虑产量和质量,及浮床便捷管理,每3周采收1次留茬15 cm的采收方式效果最佳,此时新芽平均生长速率1.88 cm·d-1,平均茎叶比小于1,总生物量1966 g·m-2。不同采收方式对水质净化效果的影响（1）TN含量在换水周期内随时间推移而不断降低。不论采收间隔,还是留茬高度对TN净化效果均有显著差异（P<0.05）。不采收组TN净化效果（78%）明显高于空白（48%）。从TN净化效果看,最佳采收方式是每3周采收1次留茬16cm或24cm,或者每4周采收1次留茬16cm,平均净化率80%左右。（2）TP含量在换水周期内随时间推移而不断降低。不论采收间隔,还是留茬高度对水体TP的去除效果均无显著影响（P>0.05）,即采收不影响系统对TP去除的效果。浮床对氮（80%）的净化效果比磷（64%）好。（3） CODcr含量在换水周期内随时间推移呈不规则的上下波动变化。浮床系统对有机物的净化效果不明显,浮床植株采收不会影响CODcr含量变化。（4） NH4+-N浓度在换水周期内随时间推移不断降低。所有处理组对NH4+-N的净化率在95%以上,甚至接近100%。采收方式不影响NH4+-N的净化效果。