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2021年 第37卷 第4期
刊出日期:2021-04-25
  
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生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  0-0. 
摘要 ( 118 )   PDF (1639KB) ( 47 )  
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专论与综述
废弃生物质水热转化技术研究热点与前沿态势分析:基于CiteSpace的大数据知识图谱分析
周朱梦, 李丹阳, 吴华山, 靳红梅
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  409-420.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0204
摘要 ( 327 )   HTML ( 122 )   PDF (7248KB) ( 131 )  
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废弃生物质生态安全利用是废弃物减量化与资源化的重点和难点。水热转化技术是近年来迅速发展的一种特别适合于处理高含水率原料的热转化技术,在废弃生物质无害化和高值化利用方面具有巨大潜力。以收录于CNKI和Web of Science索引库中(2000年1月—2019年12月)关于废弃生物质水热转化的2 960篇文献(CNKI 600篇,Web of Science 2 360篇)为数据源,利用CiteSpace 5.5知识图谱软件对作者、发文机构以及关键词进行分析,利用关键词聚类分析方法解析该领域研究的前沿热点和发展态势。分析结果表明,全球范围内废弃生物质水热转化发文量可分为缓慢发展期(2000—2007年)、快速增长期(2008—2016年)和小幅下降期(2017—2019年),其中农业废弃生物质水热转化的中英文研究论文均呈现增长态势;我国学者对废弃生物质水热转化研究的贡献较为突出,研究的重点集中在固体产物(特别是炭基材料)和液体产物(特别是生物油)生产及特性等方面;未来废弃生物质水热转化的研究热点为水热转化原料预处理、水热转化工艺条件、水热反应过程和水热转化产物高值化利用等方向。该研究可为水热转化技术在废弃生物质生态安全利用领域的产业发展提供参考。
生物炭对土壤重金属化学形态影响的作用机制研究进展
梅闯, 王衡, 蔡昆争, 徐美丽, 黄飞
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  421-429.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0721
摘要 ( 469 )   HTML ( 29 )   PDF (2991KB) ( 397 )  
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生物炭作为一种新型的环境修复材料,可以利用其结构特性,通过静电吸附、离子交换、官能团络合以及沉淀等作用机制来直接吸附固定土壤重金属,同时还可以通过间接影响土壤理化性质,比如土壤pH值、有机质、氧化还原电位等,从而影响土壤中重金属形态。重金属形态在更大程度上影响着重金属的生物活性,从而产生不同的环境效应。该研究基于国内外相关文献,概述了不同类型生物炭对土壤重金属化学形态变化的影响,并从物理、化学和微生物3个角度,阐述了生物炭影响重金属化学形态的作用机制。未来的研究侧重于生物炭与微生物的相互作用对重金属形态的影响,通过多组学手段,深入分析两者相互作用影响土壤重金属形态的微生物作用机理。
粪便中病原微生物快速检测方法研究进展
傅子鹏, 刘成斌, 李秋菊, 毛舜
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  430-438.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0796
摘要 ( 520 )   HTML ( 5 )   PDF (2693KB) ( 292 )  
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近年来国内乡村生态环境的保护和改善受到高度关注,其中厕所粪便的无害化处理和资源化利用是乡村居住环境改造的重点之一。粪便中的病原微生物可通过污染食物或水源感染人类,对公共健康和生态环境产生很大危害,因此针对粪便中病原微生物的快速检测方法的研究至关重要。该文综述了目前粪便中病原微生物快速检测方法的研究进展,特别是核酸检测法、免疫学检测法和生物传感器检测法这3类新兴的病原微生物快速检测方法。核酸检测法通对目标序列进行放大扩增,可以检测目标病原体的特定基因,检测准确度高;免疫学检测法利用抗原-抗体杂交反应,据此开发的试剂盒能够快速检测目标物;生物传感器检测法主要依靠光学和电化学分析技术,样品制备简单,能够实现检测系统的微型化、模块化和集成。文中对比了几种方法的检测限和检测时间,并对其优缺点和实际应用潜力进行了分析讨论。
区域环境与发展
基于计划行为理论的农村居民参与人居环境治理意愿研究:以新疆为例
赵新民, 姜蔚, 程文明
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  439-447.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0560
摘要 ( 363 )   HTML ( 11 )   PDF (1131KB) ( 181 )  
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基于新疆北疆371份微观调查数据,在计划行为理论框架下利用双变量Probit模型对农村人居环境治理农民的参与意愿和支付意愿进行了研究。行为态度、主观规范和知觉行为控制显著影响农民参与意愿与支付意愿,其中环境治理重要性认知、媒体信息传播力度和政策补贴是显著影响农民参与意愿与支付意愿的共同因素;环境污染认知、政府投入力度、开展乡村旅游显著影响农民的支付意愿;受教育程度对农民参与意愿和支付意愿的影响显著但方向不同。建议强化宣传力度,培育农民环境意识;建立并灵活运用激励机制,制定完备有效的村规民约;动员基层干部党员、乡贤能人发挥带头示范效应。
秦巴山区农户生计与乡村发展耦合协调分析:以陕西省洛南县为例
杨悦, 员学锋, 马超群, 徐和平, 任朝霞
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  448-455.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0689
摘要 ( 285 )   HTML ( 13 )   PDF (15170KB) ( 115 )  
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准确把握农户生计状况与乡村发展水平的耦合协调关系,对于解决"三农"问题、促进区域可持续发展具有十分重要的意义。基于英国国际发展部提出的可持续生计框架选取测度指标计算了陕西省洛南县626户农户的生计资本值,并对农户所在的村庄发展水平进行测度,通过耦合协调度模型对两者间的关系进行了分析研究。结果表明:洛南县农户的生计资本均值为0.171 4,整体水平偏低,各单项资本中社会资本和物质资本水平相对较高,自然资本水平居中,人力资本和金融资本水平处于较低水平;洛南县乡村发展水平的平均值为0.354 2,发展水平较低,特别是乡村性较弱的乡村在产业发展、人居环境以及资源禀赋方面仍有较大的提升空间;绝大多数样本村农户的生计状况明显滞后于乡村发展水平,农户生计水平亟需提升。基于此,针对农户生计与乡村发展的协调发展类型提出相关建议:对于农户生计状况滞后于乡村发展的村落,建议通过推动乡村现代化农业的发展、人居环境的改善、基础设施和公共服务设施的完善,提高农户的生计资本值;对于农户生计水平与乡村发展同步但两者仍处于磨合阶段的村庄,可通过改变原有的产业发展模式、改善产业发展条件的方式吸纳更多的劳动力回流,以促进两者的协调发展。
湿地生态效益补偿机制研究:以鄱阳湖区为例
庞洁, 靳乐山
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  456-464.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0789
摘要 ( 220 )   HTML ( 10 )   PDF (1182KB) ( 118 )  
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湿地生态效益补偿机制的建立与完善对保护湿地生态环境及推动生态文明建设具有重要意义。基于生态补偿一般理论框架,对鄱阳湖湿地生态效益补偿的补偿者、受偿者、补偿标准及差别化、补偿方式和补偿条件性等核心问题进行了综合分析。结果表明,测算得到湿地生态效益补偿标准为2 503.39元·hm-2·a-1;补偿标准需要差别化,考虑因素包括农作物受损失程度、土地与湖区距离以及土地质量等,其中农作物受损失程度是实现生态补偿差别化最重要的考虑因素;补偿标准偏低、违约成本太低和实际监管概率偏低是弱监管的根源,应采用多种补偿方式相结合,或者分阶段选择不同的补偿方式。为了改进湿地生态效益补偿政策,应进一步明晰补偿主体,适当提高补偿标准,并充分考虑农户资源异质性和机会成本异质性,实现补偿标准差异化,注重补偿的"条件性支付",兼顾补偿的公平与效率。
新安江流域人类活动净氮输入的时空变化及其对生态补偿的响应
王雨蓉, 曾庆敏, 陈利根, 龙开胜
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  465-473.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0676
摘要 ( 263 )   HTML ( 12 )   PDF (1658KB) ( 117 )  
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人类活动净氮输入(NANI)是造成水体富营养化问题的重要原因之一。流域生态补偿通过改变流域地区居民的生产行为和生活行为降低人类活动导致的氮输入,解决水体富营养化的问题。以新安江流域(黄山市境内)为研究对象,以2008—2017年为研究时段,通过计算氮肥施用、大气氮沉降、作物氮固定和食品/饲料净输入量,评估生态补偿试点实施期间新安江流域NANI的时空变化,考察NANI对生态补偿的响应。研究发现,新安江流域NANI在流域生态补偿时期总体呈下降趋势。从黄山市范围来看,NANI先升后降,大幅度下降的时期在2012年后;氮肥施用是氮的主要输入来源,作物产品是最大的氮输出项;从各个县区来看,下降明显的区域有黄山市屯溪区、歙县,它们由净氮输入地区变为净氮输出地区的时间拐点分别是新安江生态补偿第二轮和第一轮试点时期。结论表明,生态补偿有效减少了新安江的氮素输入。
水土保持生态补偿优先区域的空间识别:以洞庭湖生态经济区为例
李姣, 李朗, 汪杰, 周翠烟, 牛潜, 张灿明, 田书荣
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  474-483.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0848
摘要 ( 250 )   HTML ( 7 )   PDF (6507KB) ( 140 )  
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水土保持生态补偿是生态补偿在水土保持领域的具体实践,是预防和治理水土流失的重要举措。为有效识别水土保持生态补偿费支付的优先区域,优化专项资金使用,选取洞庭湖生态经济区为研究对象,运用InVEST模型,结合市场价值法、机会成本法和影子工程法,对水土保持价值进行评估;根据水土保持价值、经济发展水平和生态系统脆弱性的综合状况,从县(市、区)角度划分水土保持生态补偿的空间区域。研究结果表明:(1)2015年洞庭湖生态经济区水土保持价值高达641.988 7亿元,其空间分布差异明显,表现为东西部价值高,中部低;(2)以生态补偿优先级划分的1级和2级区多属于生态输出与经济受损区,而3级区则属于生态消费和经济受益区;(3)在生态补偿优先级基础上考虑生态系统脆弱性,可将洞庭湖生态经济区划分为优先补偿区、次级补偿区、一般补偿区和潜在补偿区。优先补偿区和次级补偿区是生态补偿的主要区域,应把有限的补偿资金优先或更多地分配到上述区域,这对提高区域水土保持服务和经济发展水平以及防治水土流失有重要意义。
自然保护与生态
基于遥感和地理信息系统的内蒙古呼日查干淖尔地区生态脆弱性评价
周玲美, 王世航, 权玲
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  484-491.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0580
摘要 ( 328 )   HTML ( 18 )   PDF (38950KB) ( 103 )  
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随着全球气候变化和人类活动干扰,各地区的生态脆弱性日益显著。综合自然条件和人为干扰对内蒙古呼日查干淖尔地区生态脆弱性的影响,选取地形、植被、土壤、气象和土地利用等8个指标,基于遥感(RS)和地理信息(GIS)技术,运用层次分析法、熵权法和综合指数法构建生态脆弱性评价模型,对该区域2010年和2017年的生态脆弱性状况进行综合、定量的分析。研究表明:(1)呼日查干淖尔地区2010和2017年的综合生态脆弱性指数分别为3.516 6和3.235 0,生态脆弱性均整体处于中等偏高水平,但生态状况总体呈好转态势;(2)该区域的潜在脆弱和轻度脆弱区主要分布在湖泊、河流流域和呼日查干淖尔湖南部的高植被覆盖区,中度脆弱区一般在低植被覆盖区和干涸湖盆处,重度脆弱区和极度脆弱区主要分布在研究区东、西部和北部的裸地处;(3)呼日查干淖尔湖以北的大部分区域生态脆弱性等级高于以南区域,但研究期间北部的生态脆弱性等级出现大面积降低,由极度脆弱向中度和轻度脆弱转移;(4)受自然因素和人为因素共同作用,呼日查干淖尔地区生态脆弱性指数具有较强的空间自相关特征。
基于植被覆盖度和遥感生态指数的成都市锦江区生态质量评估
王志超, 何新华
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  492-500.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0511
摘要 ( 350 )   HTML ( 21 )   PDF (13279KB) ( 122 )  
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快速准确评估城市生态质量及变化对于我国中西部地区高速发展城市的生态建设和环境保护具有重要参考作用。研究选择成都市锦江区2002、2009和2018年Landsat 5/8遥感影像,使用植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI)对其2002-2018年间的生态质量及变化进行评估,结果发现:(1)锦江区2002、2009和2018年FVC分别为0.522、0.493和0.502,呈先下降后略有回升的整体下降趋势;而RSEI分别为0.526、0.517和0.505,呈连续下降趋势。(2)锦江区整体生态质量一般,在16 a间呈下降趋势,主要表现为生态质量优良区域减少。以新建成区为主的锦江区南部生态质量急剧下降,以旧城区为主的锦江区北部生态质量逐步变好。(3)FVC与RSEI两者之间的空间分布和变化趋于一致,植被覆盖是锦江区生态质量的主要积极影响因素;随着城市的发展,城市建成区是锦江区生态质量的主要消极影响因素。研究结果表明,FVC和RSEI能够反映2002—2018年间的锦江区生态质量及变化状况。
基于浮游植物完整性指数的太湖主要河口生态健康评价
马廷婷, 范亚民, 李宽意, 胡忠军, 吴召仕
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  501-508.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0446
摘要 ( 258 )   HTML ( 10 )   PDF (13773KB) ( 88 )  
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于2018—2019年对太湖18条主要河口的浮游植物进行了季节调查,分析其群落结构特征,并基于浮游植物完整性指数(P-IBI)评估各河口的生态健康状况。调查共发现浮游植物119种,隶属于7门66属,密度和生物量平均值分别为8.91×106 L-1和1.46 mg·L-1。季节上,密度和生物量均在夏季达到最大值,分别为2.35×107 L-1和4.06 mg·L-1,在冬季取得最小值,分别为3.84×105 L-1和0.36 mg·L-1。形态功能群方面,Ⅲ组和Ⅶ组生物量均在夏季最高,分别为0.18和0.04 mg·L-1。以浮游植物密度、叶绿素a (Chl-a)和Menhinick指数构建P-IBI,结果表明主要河口整体呈较差状态,平均值为42.64;空间上较差是主要状态,占所有点位的55.56%,其次是一般状态,占33.33%,2个点位处于极差状态;季节方面,P-IBI最大值和最小值分别出现在冬季和夏季,平均值分别为53.15和27.59;春夏秋冬水生态健康等级依次为较差、较差、一般和一般。Spearman相关性分析显示P-IBI值与水温、pH值和高锰酸盐指数呈显著负相关(P<0.05),与硝态氮(NO3--N)含量呈显著正相关(P<0.05)。P-IBI与表征有害藻类的Ⅲ和Ⅶ生物量也存在较好的一致性。
天津冬季水鸟多样性和优先保护区域分析
王凤琴, 陈晨, 刘威, 刘亚洲, 卢学强, 魏巍, 古远, 伊剑锋
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  509-517.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0596
摘要 ( 312 )   HTML ( 17 )   PDF (15055KB) ( 88 )  
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2011—2018年11月底—12月采用样线法和样点法对天津4个区域(北大港、塘沽沿海、大黄堡、七里海)9个样地的水鸟多样性进行调查,共记录水鸟54种102 946只,隶属于7目13科28属。雁形目和鸻形目无论在种类上还是数量上都占绝对优势,分别占水鸟群落组成的44.44%和27.78%。记录到国家Ⅰ级重点保护物种有东方白鹳、遗鸥、黑鹳、青头潜鸭和黑嘴鸥,国家Ⅱ级重点保护物种10种。通过比较9个样地的冬季水鸟群落多样性水平,以重点保护水鸟为指示物种,分析冬季水鸟的优先保护区和重点修复区。结果表明,储气库、七里海和上马台水库为冬季水鸟提供了良好的越冬地,作为优先保护区。北大港水库水鸟物种多样性虽然较低,优先保护指数较低,却是东方白鹳、大天鹅等国家级重点保护鸟类迁徙"歇脚"的重要驿站,人类活动干扰较小;塘沽高沙岭多样性指数和优先保护指数都较高,冬季大量遗鸥等珍稀鸟类栖息在此,宜作为优先保护地区。唐家河口和独流减河具有较高的多样性和物种丰富度,前者是遗鸥的冬季栖息地,但受人类活动干扰影响较大,来此越冬的水鸟种类和数量逐年减少,宜作为重要修复区。湿地规划建设中,天津滨海湿地人工生境是自然生境鸟类资源的重要补充,对冬季水鸟多样性的维持和珍稀物种的保护有重要作用。塘沽沿海滩涂作为高保护价值空缺地区,应加强湿地生态的保护修复。
不同植被类型对黔中山地丘陵区土壤细菌群落特征的影响研究
杨云礼, 徐明, 邹晓, 陈进, 张姣, 张健
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  518-525.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0793
摘要 ( 211 )   HTML ( 9 )   PDF (3444KB) ( 122 )  
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为研究不同植被类型对黔中山地丘陵区土壤性质及细菌群落结构的影响,选取了黔中山地丘陵区广顺农场的灌木丛、针叶林和阔叶林3种植被类型,分析其土壤理化性质,采用高通量测序对土壤细菌16S rRNA基因进行测序。结果表明,针叶林土壤pH值显著低于灌草丛及阔叶林(P<0.05);阔叶林全氮含量显著高于灌草丛及针叶林(P<0.05)。土壤中共检测到5 501个操作分类单元OTUs,分属42门125纲297目509科1 021属,其中数量上占优势的门包括变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),变形菌门随植被演替进程呈现出丰度增加趋势,而酸杆菌门反之;数量上占优势的属包括鞘脂杆菌属(Sphingomonas)、链霉菌科(Streptomycetaceae)未定义属、酸杆菌目(Acidobacteriales)未定义属、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和苔藓杆菌属(Bryobacter)等,鞘脂杆菌属丰度随着演替进程呈逐渐增加趋势。不同植被类型下土壤细菌群落多样性存在明显差异(P<0.05),其中以灌草阶段多样性最为丰富。主坐标分析(PCoA)结果表明,不同植被类型土壤细菌群落组成和结构存在差异。细菌群落与环境因子的冗余分析发现,土壤全磷、有效磷含量及容重是影响不同植被类型土壤细菌群落结构的主要影响因子(P<0.05)。
污染控制与修复
动物粪便堆肥厂不同工作区空气中细菌和条件致病菌污染特征研究
杨梓晔, 张卓毅, 孙兴滨, 高敏, 王旭明
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  526-533.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0693
摘要 ( 205 )   HTML ( 13 )   PDF (5042KB) ( 152 )  
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动物粪便堆肥厂逸散的空气中富含多种细菌,不同工作区域逸散的微生物种类和丰度存在一定差异。针对以上问题,对动物粪便堆肥厂堆肥区、包装区和办公区的空气样本进行采集,对比分析以上3个区域空气中的细菌生物多样性和群落结构,以及不同区域人类条件致病菌的相对丰度差异。结果表明,堆肥区、包装区和办公区的空气中优势细菌门分布规律整体相似,但具体优势菌门的相对丰度存在区域差异。前3个优势门均为厚壁菌门、变形菌门和放线菌门,共有优势菌属为不动杆菌属和棒状杆菌属。办公区空气细菌丰富度和细菌多样性最高。3个区域空气中细菌群落存在显著差异,堆肥区与包装区细菌菌门群落结构更为相似。办公区空气中特有菌属和菌门比例均为最高。3个区共有微生物分析结果显示,在堆肥区共有菌门和菌属所占的比例均为最高,分别为85.19%和85.14%。不同区域空气中条件致病菌群落结构差异并不显著,不动杆菌属相对丰度最高。在堆肥区和包装区空气中分别检测到了2种人类条件致病菌相对丰度与办公区呈显著正相关,而堆肥区和包装区空气中没有检测到相对丰度与办公区呈显著相关的人类条件致病菌。该研究结果可为堆肥厂不同区域空气的健康风险评估提供基础数据。
基于凤眼莲(Eichhirnia crassipes)原位修复的养殖水体水质变化特征及氮磷平衡估算
张迎颖, 刘丽珠, 宋伟, 王岩, 张君倩, 刘海琴, 严少华, 郭俊尧, 张志勇
生态与农村环境学报. 2021, 37(4):  534-544.  doi:10.19741/j.issn.1673-4831.2020.0550
摘要 ( 222 )   HTML ( 4 )   PDF (2831KB) ( 116 )  
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为研究凤眼莲(Eichhirnia crassipes)原位修复养殖水体的效能,在苏州市金庭镇大成现代农业园区选择了3个0.54 hm2的池塘开展现场试验,设置3个处理,分别是0(对照)、5%和10%的植物覆盖度。4月初投放鱼种,5月初投放凤眼莲种苗。4-11月每月采集水样并监测水中总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总磷(TP)与悬浮物(SS)浓度,监测凤眼莲的生物量和植株氮、磷含量;在投苗和捕捞时监测鱼类单体质量和氮、磷含量。结果显示:7-10月,种养凤眼莲的池塘水体TN、NH4+-N和NO3--N浓度显著低于对照;随着饲料投喂和鱼类生长,水体TP与SS浓度均呈现逐渐上升的趋势,当凤眼莲第1次采收时(7月),种养植物的池塘水体TP和SS浓度显著降低。种养凤眼莲的池塘鱼类单体质量、总产量及氮、磷利用率均高于对照,表明利用凤眼莲修复养殖水体对鱼类生长无负面影响。饲料输入是养殖池塘水体氮、磷的主要输入方式;鱼类产出与沉积作用是养殖池塘水体磷的主要输出方式,在水体氮输出总量中占比较高;凤眼莲植株形式的氮、磷输出量约占总输出的7.41%~13.78%和5.81%~9.87%。利用低覆盖度的凤眼莲原位修复养殖水体,虽可控制水体氮、磷等污染物浓度在较低的水平,但修复后的养殖水仍然存在污染风险,因此有必要对养殖池塘排水作进一步深度净化。