一种富营养水体修复植物的筛选方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水域环境保护及生态修复技术领域，尤其是设及一种富营养水体修复 植物的筛选方法。
【背景技术】
[0002] 近几十年，我国水域水体的富营养现象愈来愈严重，产生一系列的生态危机和环 境问题。早在10多年前，我国就启动了富营养化水体的生物修复或生态修复的方法及技术 研究，至今依然是研究的热点领域。其中，植物修复是处理富营养化环境问题的主要方法和 手段。在淡水系统中，作为修复植物，可选择的水培植物种类较多，也形成了一些较好的修 复方法和技术，如鱼菜共生系统等；而在海水系统中，相对可选择的植物种类较少，运是由 于耐盐生植物种类相对少，且难W规模化种植养殖有关。
[0003] 现有的海水生态修复用植物常采用较多的是一些低等植物种类如大型海藻等，且 由于海藻的环境适应性等问题，难W形成适用而可大规模推广的生态修复技术与方法。主 要原因，一方面是养殖海藻产品的经济效益较低，推广难度大；另一方面是难W找到更适宜 的修复植物种类用于开展富营养化问题的修复。有些植物在一些区域可能有一定的效果， 而用到另一地方，不一定适合甚至不能生长和存活，难W起到环境问题修复的作用。所W， 富营养水体的生态修复的瓶颈是修复植物种类的选择。目前，国内外还没有公开任何关于 特定环境下富营养水体修复植物的筛选方法的相关研究报道。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用W提高对水体中富营养物质清除效率 的富营养水体修复植物的筛选方法。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种富营养水体修复植物的筛选 方法步骤如下：挑选在修复区域附近适宜的大型水生植物，进行适宜生长条件优化，获得最 佳生长条件或条件组合，在最佳生长条件或条件组合下进行营养吸收动力学和生长动力学 试验，获得各种植物的营养吸收动学参数和生长动力学参数，比较与分析上述参数，修复植 物筛选公式为Y' =Vm。、/Sm，比较不同植物种类的Y'值，选择Y'值大者用于植物修复， 其中Vm。、指的是最大吸收速率，Sm指的是1/2最大生长速率时的底物浓度。
[000引具体步骤如下： (1) 植物初步选择：挑选修复区域附近适宜的大型水生植物，所述的大型水生植物为海 淡水中的沉水植物、挺水植物、多细胞低等植物或高等维管束植物； (2) 植物暂养：将大型水生植物带回实验室，洗净后暂养于室内的光照培养箱中，添加 f/2培养液，培养条件设定根据植物采集点的基本环境条件，包括盐度、溫度和光强； (3) 适宜生长条件优化：采用单因素试验和均匀设计试验来明确各种植物生长所需的 适宜条件范围及最佳条件或条件组合； (4) 营养吸收动力学试验：在最适生长条件下，测试各植物的营养吸收动力学特征，分 析各种植物的营养吸收动力学特征参数最大吸收速率Vm。、； (5) 营养生长动力学试验：在最适生长条件下，测试各种植物的营养生长动力学特征， 分析各种植物的营养生长动力学参数1/2最大生长速率时的底物浓度Sm; (6) 特征参数的比较与分析：确定修复植物筛选公式为Y' =Vm。、/Sm，比较不同植物 种类的Y'值，选择Y'值大者用于植物修复，其中Vm。、指的是最大吸收速率，Sm指的是1/2 最大生长速率时的底物浓度。
[0007] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明首次公开了一种富营养化水体修复 植物的筛选方法，挑选在修复区域附近适宜的大型水生植物，进行适宜生长条件优化，获得 最佳生长条件或条件组合。在此基础上，进行营养吸收动力学和生长动力学试验，获得各种 植物的营养吸收动学参数和生长动力学参数。比较与分析上述参数，修复植物筛选公式为 Y' =Vm。、/Sm，比较不同植物种类的Y'值，选择Y'值大者用于植物修复，用W提高对水 体中富营养物质清除效率。本发明在实验模拟的环境下，利用相对简易、科学的方法找出适 宜当地的富营养化水体修复植物，节约了筛选的时间，降低了筛选过程中的成本W及随机 筛选中对环境的进一步破坏。该方法不仅简单易行，且成本低廉，是一种高效的富营养化水 体修复植物的筛选方法。
【附图说明】
[0008] 图1为龙须菜的日均生长率与溫度、盐度W及光照强度之间的关系图； 图2为菊花江萬的日均生长率与溫度、盐度W及光照强度之间的关系图； 图3为龙须菜和菊花江萬的氮生长动力学曲线图； 图4为龙须菜和菊花江萬的憐生长动力学曲线图。
【具体实施方式】
[0009] W下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。 具体实施例
[0010] 一种富营养水体修复植物的筛选方法，其过程为挑选在修复区域附近适宜的大型 水生植物，进行适宜生长条件优化，获得最佳生长条件或条件组合，在最佳生长条件或条件 组合下进行营养吸收动力学和生长动力学试验，获得各种植物的营养吸收动学参数和生长 动力学参数，比较与分析上述参数，修复植物筛选公式为Y' =Vm。、/Sm，比较不同植物种类 的Y'值，选择Y'值大者用于植物修复，其中Vm。^旨的是最大吸收速率，Sm指的是1/2最大 生长速率时的底物浓度。具体步骤如下： (1) 植物初步选择：挑选修复区域附近适宜的大型水生植物，所述的大型水生植物为海 淡水中的沉水植物、挺水植物、多细胞低等植物或高等维管束植物； (2) 植物暂养：将大型水生植物带回实验室，洗净后暂养于室内的光照培养箱中，添加 f/2培养液，培养条件设定根据植物采集点的基本环境条件，包括盐度、溫度和光强； (3) 适宜生长条件优化：采用单因素试验和均匀设计试验来明确各种植物生长所需的 适宜条件范围及最佳条件或条件组合； (4) 营养吸收动力学试验：在最适生长条件下，测试各植物的营养(主要为富营养特征 代表元素氮和憐）吸收动力学特征（Michaelis-Menten方程)，分析各种植物的营养(氮和 憐）吸收动力学特征参数，如最大吸收速率（Vm。、)、半饱和吸收浓度（Km)等； (5) 营养生长动力学试验：在最适生长条件下，测试各种植物的营养(氮和憐）生长动 力学特征（Monod方程)，分析各种植物的营养(氮和憐）生长动力学参数，如最大生长速率 (Imax)、Sm(1/2Imax时的底物浓度）； (6) 特征参数的比较与分析：植物对富营养物质（氮和憐）的去除效果与植物对其吸收 W及植物本身的快速生长有密切相关，因此，宜选择吸收速率越大、生长速度越快的植物种 类作为修复用植物。综合吸收动力学W及生长动力学参数，修复植物筛选的指标方程为： Y=Vmax/Km*Imax/Sm=Vmax*Imax/Km*Sm，Y值越大，综合性能越好，修复的效果越佳。一般来说， 富营养水体中的营养浓度都较高，上述公式中可W不考虑Km值；而常见的水生植物都是机 会生物，生长速度都较快，公式中也可W不考虑Im。、。因此，上述公式可W简化为Y' =Vm。、 /Sm。比较不同植物种类的Y'值，选择Y'值大者的植物作为生态修复可选植物。
[0011] 应用实施例 W两种多细胞低等植物(红藻口江萬属的菊花江萬，又叫菊花屯、江萬（Graci知ria和龙须菜（yewanei/brwis))等作为案例进行分析，两种海藻都属于江萬属 大型藻类，内含丰富的琼脂糖，都有一定的经济价值；此外养殖生产W缆绳夹插植株为主， 幼苗来源丰富，不需开展额外育苗工作。
[0012] 1、盐度溫度和光强的优化 进行单因素试验考察藻类的适宜生长条件范围，菊花江萬和龙须菜的设定溫度、盐 度及光强的试验范围分别为：溫度：8、12、16、20、24、28、32、36°C;盐度：5、10、15、20、25、 30、35、40;光强：40、80、120、160、200、250、300 帕〇1.1112.8 1。^日均生长速率66时= ((Wt-W。)i/t-1)X100作为试验指标，其中，W。为初始时刻藻鲜重，Wt为t时刻藻鲜重，t为2 次测定时间间隔（d)。上述试验周期为2周。结果如图1和图2所示。
[0013] 由图1可看出，在单因素影响下，龙须菜溫度、盐度、光强的最佳生长值分别为 23. 38°C，21. 10,229.07帕ol/(m2-s);由图2可看出，菊花江萬溫度、盐度、光强的最佳生 长值分别为 31. 30°C、32. 10、287. 23 帕ol/(m2 ·S)。 在单因素试验的基础上，开展均匀设计试验，优化生长条件，获得最佳生长条件。结果 如下表1 : 表1均匀设计及试验结果& (1Γ).
注康中（）为G. 皿Mej'/brwis有关数据。
[0014] 经过逐步回归分析，获得两个回归方程： 5'佛G私歷"历""= -34. 246 +