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随着化肥、农药的大量使用,农村生活污水、农村人和畜禽排泄物的不规则排放等,导致大量的氮磷元素汇流并沉积在水塘系统,加剧了水塘系统的富营养化现象,与氮相比,磷是造成塘系统富营养化的主要因子。
本试验以华南地区常见的小叶浮萍为研究材料,以Logistic模型与小叶浮萍四季生长规律进行方程拟合,拟合结果表明小叶浮萍的生长规律符合Logistic模型。通过模型获得小叶浮萍不同季节的拟合生长曲线和生长参数,并通过这些参数制定相应的收获策略,为如何科学管理浮萍塘提供理论依据;根据浮萍在水塘系统中不同的覆盖密度模拟构建系统,探讨浮萍不同覆盖度的系统中,磷元素在水、底泥和浮萍植物三个体系中的迁移转化规律。
在本论文试验条件下,主要得出以下的研究结果:
(1)小叶浮萍四季的生物量增长规律与Logistic模型的拟合相关系数均在0.98以上,是符合Logistic模型的。
(2)在四个季节中,夏季和秋季的浮萍最大密度最高,分别为2187.61g·m-2和2268.45g·m-2;春季次之,冬季最低,浮萍最大密度仅有1852.29g·m-2。内禀增长率r和最大增长率Rmax都是以夏季最高,冬季最低,春秋两个季节相差不大,秋季略高于春季。
(3)确定临界增长速率RL与最大增长速率R吣之间的比值n分别为0.99,0.97和0.94,计算出对应的浮萍初始投放量wg为123.3g、113.3g和103.44g,收获时间间距△t分别为3d、5d和7d,以不采取收获略系统为参照。在无外界营养源输入系统的情况下,浮萍的实际收获生物量均比理论值低。n=0.94处理系统的水中总磷减少量最多,参照处理系统的底泥总磷减少量和浮萍总磷增加均最多,但是水中总磷含量增加,而在采取浮萍收获策略系统中,n=0.97处理系统的底泥总磷减少量和浮萍总磷增加量均优于其他两个收获策略,且水中总磷含量处理率达80.25%,是三个收获策略中的最佳收获策略。
(4)夏季,在无外界营养源持续输入系统的情况下,浮萍的实际收获生物量小于理论值的,相反,秋季在有外界营养源不断补充输入系统的情况下,浮萍的实际收获生物量比理论值大,因此,在实际应用中,应根据处理塘接收污水的方式选择和制定不同的收获策略。
(5)在制定收获策略时,从不同的角度出发得到的优选收获策略也会不相同。从经济角度出发,考虑人力物力等管理成本的投入情况,则应该考虑优选收获间距较长的收获策略,即n=0.94。该收获策略操作管理简单。如果从获取生物量的角度出发,考虑在短时间内获取较多的浮萍生物量,则以参照系统的不收获浮萍情况下,总生物量的增加量最多,但是该系统中由于浮萍的覆盖度高,系统的水质偏差,水体发黑,且水中悬浮物较多,水中总磷浓度也基本保持较高水平,氮磷的处理效果较差。从综合利用角度出发,即既要保持较低的经济投入,同时又要使得水中的氮磷浓度得到良好的去除效果,则n=0.97的为最优策略,是本试验选取的三个收获策略中最优收获策略。
(6)覆盖浮萍氧化塘的除磷效果优于单一藻类氧化塘,而在覆盖浮萍的试验组中,又以部分覆盖浮萍的藻类.浮萍共存的氧化塘处理效果更加,浮萍部分覆盖的试验组除磷效果并无显著差异,相比之下,低浮萍覆盖率更显经济优势,因为低覆盖率还可以美化池塘,并且不会造成景观影响。
(7)根据浮萍覆盖氧化塘中各形态磷的变化,可以推断出在浮萍存在的氧化塘中,当水中的磷被浮萍吸收降低后,沉积物中的磷不会向水中大量释放补充,在一定程度上,浮萍的存在反而促进了底泥中磷的吸附沉淀稳定,同时,浮萍和藻类的生长和死亡后残骸沉降到底泥表面,腐败后其自身的磷会重新回到底泥体系中,增加底泥磷含量。