撫順社河濕地植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)效果研究

王寵

摘要：? 以撫順社河濕地4種常見(jiàn)水生植物為研究對(duì)象，利用小型模擬人工濕地系統(tǒng)，研究不同濕地植被對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)能力，其結(jié)果表明：4種濕地植物都能較好的去除富營(yíng)養(yǎng)化水體中的總磷含量，試驗(yàn)組的去除率都顯著高于對(duì)照組（p<0.01），且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，去除率逐漸增大，最后趨于穩(wěn)定。4種濕地植物對(duì)總氮含量的去除率依次為：蘆葦（68%）>扁稈藨草（65%）>香蒲（62%）>針藺（60%）>CK。對(duì)氨氮的去除率依次為：蘆葦>扁稈藨草>香蒲>針藺>CK，試驗(yàn)組均能較好的去除氨氮含量，其中蘆葦?shù)男Ч罴?。扁稈藨草?duì)化學(xué)需氧量的去除率最高，為77.64%，其次為：蘆葦>香蒲>針藺>CK，扁稈藨草對(duì)化學(xué)需氧量的去除極顯著優(yōu)于對(duì)照組（p<0.01）。

關(guān)鍵詞：? 社河濕地;? 富營(yíng)養(yǎng)化;? 濕生植物;? 修復(fù)效果;? 去除率

中圖分類(lèi)號(hào)：? ?S 718. 51 + 2. 3? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1001 - 9499（2019）03 - 0059 - 04

濕地是重要的自然資源，具有豐富的生物多樣性[ 1 ]，不僅能夠提供大量的淡水資源，還能夠貯存水分、防治水土流失、凈化空氣、增加氧氣含量[ 2 ]，是一種較為穩(wěn)定的，在陸地和水域共同作用下而形成的生態(tài)系統(tǒng)，具有不可替代的作用。撫順社河濕地是大伙房水庫(kù)重要的水源地，擔(dān)負(fù)著水量供給和水生態(tài)安全的重任，河流兩側(cè)為生態(tài)公益林和商品林。濕地生態(tài)系統(tǒng)分布在森林生態(tài)系統(tǒng)中，兩者相互作用共同發(fā)展，森林生態(tài)系統(tǒng)為濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)，不僅增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也為社河的水生態(tài)安全提供保障。因此，研究濕地植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)效果具有重要的生態(tài)意義。

1 材料與方法

1. 1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于遼寧省撫順縣東部山區(qū)（124° 07'? 52''～124°16'26''E，41°41'25''～41°47'52''N），總面積734.54 hm2，河道平均比降3.08‰，濕地率為54.96%。該地區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫6.6 ℃，無(wú)霜期130～150天，年平均降水量826.8 mm，年平均蒸發(fā)量為1 100 mm。土壤類(lèi)型可劃分為暗棕壤、棕壤、草甸土、白漿土、沼澤土和水稻土等6個(gè)土類(lèi)，以棕壤土為主。

1. 2 研究方法

通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，最后選取蘆葦、扁稈藨草、針藺、香蒲作為研究對(duì)象，采用小型模擬人工濕地系統(tǒng)[ 3 ]，研究不同濕地植被對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)能力。試驗(yàn)裝置準(zhǔn)備完畢后，將4種預(yù)處理后的植物分別植入試驗(yàn)裝置中，一次性注入5 L預(yù)先配好的富營(yíng)養(yǎng)化水體[ 4 ]（KNO3、NH4NO3、NaH2PO4和葡萄糖混合液），每個(gè)處理（輕度、中度、重度3個(gè)梯度及對(duì)照）3次重復(fù)，試驗(yàn)周期為42天，每隔7天取一次水樣（200 mL），測(cè)定總磷、總氮、氨氮、化學(xué)需氧量的含量，計(jì)算去除率（ψ）。采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定總磷含量、過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定總氮含量、納氏試劑光度法測(cè)定氨氮含量、重鉻酸鉀法測(cè)定化學(xué)需氧量[ 5 ]。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同濃度處理下總磷的凈化效果

由人工濕地系統(tǒng)對(duì)不同濃度富營(yíng)養(yǎng)化水體中總磷的去除效果（圖1）可以看出：隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，4種濕地植物和對(duì)照組的總磷含量均減小，但不同處理濃度的減小程度不同。輕度濃度下，4種濕地植物去除富營(yíng)養(yǎng)化水體中總磷含量的效果均優(yōu)對(duì)照組，各個(gè)時(shí)間段對(duì)照組總磷含量依次為0.089 5 mg/L、0.075 4 mg/L、0.06 mg/L、0.05 mg/L、0.038 8 mg/L、0.037 8 mg/L，其中，蘆葦?shù)娜コ首罡?，各個(gè)時(shí)間段總磷含量依次為0.081 2 mg/L、0.058 6 mg/L、0.048 5 mg/L、0.028 4 mg/L、0.010 8 mg/L、0.009 8 mg/L，當(dāng)42天時(shí)接近穩(wěn)定，去除率高達(dá)90.2%;其次是扁稈藨草，各個(gè)時(shí)間段總磷含量依次為0.083 5 mg/L、0.059 9 mg/L、0.050 4 mg/L、0.029 5 mg/L、0.017 6 mg/L、0.016 6 mg/L，去除率為83.4%;香蒲和針藺總磷含量去除率為82.8%和81.5%，同樣高于對(duì)照組（62.2%）。中度濃度下，4種濕地植物的去除率均優(yōu)于對(duì)照組，蘆葦、扁稈藨草、香蒲、針藺總磷含量去除率依次為70%、68%、58%、54%，而對(duì)照組僅為28%，當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間為21天時(shí)，總磷含量趨于穩(wěn)定，去除率達(dá)到最大值，去除效果達(dá)到最大。重度濃度下，4種濕地植物的去除率均優(yōu)于對(duì)照組，蘆葦、扁稈藨草、香蒲、針藺總磷含量去除率依次為55%、50%、46.5%、39%，對(duì)照組僅為14.5%，當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間為14天時(shí)，總磷含量趨于穩(wěn)定，去除率達(dá)到最大值，去除效果達(dá)到最大。

2. 2 不同濃度處理下總氮的凈化效果

由人工濕地系統(tǒng)對(duì)不同濃度富營(yíng)養(yǎng)化水體中總氮的去除效果（圖2）可知：4種濕地植物和對(duì)照組的總氮含量均隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。輕度濃度下，4種濕地植物去除輕度富營(yíng)養(yǎng)化水體中總氮含量的效果均優(yōu)于對(duì)照組，各個(gè)時(shí)間段對(duì)照組總氮含量依次為1.85 mg/L、1.78 mg/L、1.65 mg/L、1.5 mg/L、1.4 mg/L、1.3 mg/L，去除率為35%。4種濕地植物中，蘆葦?shù)娜コ首罡?，各個(gè)時(shí)間段總氮含量依次為1.75 mg/L、1.1 mg/L、0.6 mg/L、0.4 mg/L、0.35 mg/L、0.32 mg/L。當(dāng)42天時(shí)接近穩(wěn)定，去除率高達(dá)84%;其次是扁稈藨草，各個(gè)時(shí)間段總氮含量依次為1.78 mg/L、1.3 mg/L、0.8 mg/L、0.6 mg/L、0.55 mg/L、0.54 mg/L，去除率為73%;香蒲和針藺總氮含量去除率為72%和71%，同樣高于對(duì)照組。蘆葦對(duì)總氮的去除水平顯著優(yōu)于其它植物和對(duì)照組（p<0.05）。中度濃度下，4種濕地植物的去除率均優(yōu)于對(duì)照組（22%），蘆葦、扁稈藨草、香蒲、針藺總氮含量去除率依次為68%、65%、62%、60%。重度濃度下，4種濕地植物的去除率均優(yōu)于對(duì)照組（20%），蘆葦、扁稈藨草、香蒲、針藺總氮含量去除率依次為48.5%、42%、38.5%、37.5%。蘆葦對(duì)重濃度總氮的去除明顯高于針藺、香蒲和空白對(duì)照組（p<0.01），與扁稈藨草無(wú)明顯差異。

2. 3 不同濃度處理下氨氮的凈化效果

由人工濕地系統(tǒng)對(duì)不同濃度富營(yíng)養(yǎng)化水體中氨氮的去除效果（圖3）可知：4種濕地植物和對(duì)照組的氨氮含量隨時(shí)間的增加而減小。輕度濃度下，4種濕地植物去除輕度富營(yíng)養(yǎng)化水體中氨氮含量的效果均優(yōu)于對(duì)照組，各時(shí)間段對(duì)照組氨氮含量依次為0.38 mg/L、0.36 mg/L、0.35 mg/L、0.34 mg/L、0.24 mg/L、0.23 mg/L，4種濕地植物中，蘆葦?shù)娜コ首罡?，各個(gè)時(shí)間段氨氮含量依次為0.31 mg/L、0.23 mg/L、0.13 mg/L、0.05 mg/L、0.04 mg/L、0.04 mg/L，去除率高達(dá)90%;其次是扁稈藨草，各個(gè)時(shí)間段氨氮含量依次為0.32 mg/L、0.25 mg/L、0.15 mg/L、0.09 mg/L、0.08 mg/L、0.07 mg/L，去除率為82.5%;香蒲和針藺氨氮含量去除率為80%和77.5%，同樣高于對(duì)照組（42.5%）。中度濃度下，4種濕地植物的去除率均優(yōu)于對(duì)照組（27.5%），蘆葦、扁稈藨草、香蒲、針藺氨氮含量去除率依次為63.5%、62.5%、75%、65%，香蒲的去除效果要由于其他3種濕地植物。重度濃度下，4種濕地植物的去除率均優(yōu)于對(duì)照組（40%），蘆葦、扁稈藨草、香蒲、針藺氨氮含量去除率依次為60%、48.75%、52.5%、53.75%。蘆葦對(duì)重度富營(yíng)養(yǎng)水體中氨氮的去除率顯著高于對(duì)照組。

2. 4 不同濃度處理化學(xué)需氧量的凈化效果

由人工濕地系統(tǒng)對(duì)不同濃度富營(yíng)養(yǎng)化水體中化學(xué)需氧量的去除效果（圖4）可知：4種濕地植物和對(duì)照組的化學(xué)需氧量含量隨時(shí)間的增加而減小。輕度濃度下，4種濕地植物去除輕度富營(yíng)養(yǎng)化水體中化學(xué)需氧量含量的效果均優(yōu)于無(wú)植被的對(duì)照組，各個(gè)時(shí)間段對(duì)照組化學(xué)需氧量含量依次為23.3 mg/L、18.5 mg/L、16.3 mg/L、15.3 mg/L、15 mg/L，15 mg/L。4種濕地植物中，扁稈藨草去除率最高，各個(gè)時(shí)間段化學(xué)需氧量含量依次為17.6 mg/L、15.3 mg/L、11.5 mg/L、7.9 mg/L、7.1 mg/L、6.8 mg/L，去除率高達(dá)77.64%;其次是蘆葦，各個(gè)時(shí)間段化學(xué)需氧量含量依次為17.6 mg/L、15.3 mg/L、11.5 mg/L、7.9 mg/L、7.1 mg/L、6.8 mg/L，去除率為71.31%;香蒲和針藺化學(xué)需氧量含量去除率為64.56%和55.7%，同樣高于對(duì)照組（26.71%）;差異顯著性分析表明，輕度處理下扁稈藨草對(duì)化學(xué)需氧量的去除率顯著高于對(duì)照組（p<0.05）。中度濃度下，4種濕地植物的去除率均優(yōu)于對(duì)照組，去除率依次為扁稈藨草（71.53%）>蘆葦（69.16%）>香蒲（61.89%）>針藺（60.46%），扁稈藨草的凈化能力顯著高于對(duì)照組（p<0.01）。重度濃度下，4種濕地植物的去除率均優(yōu)于對(duì)照組，去除率最高的是扁稈藨草，其數(shù)值為72.11%，其次是蘆葦和香蒲，去除率最低的是針藺，僅為60.58%。扁稈藨草對(duì)化學(xué)需氧量的去除極顯著優(yōu)于對(duì)照組（p<0.01）。

3 結(jié) 論

3. 1 輕度濃度下，試驗(yàn)組對(duì)總磷的去除效果顯著高于對(duì)照組（p<0.01）;扁稈藨草對(duì)總氮的去除效果顯著高于其他3種濕地植物（p<0.05）;氨氮去除效果最好是蘆葦，顯著高于扁稈藨草、針藺、香蒲（p<0.05）;扁稈藨草對(duì)化學(xué)需氧量的去除率高于其它3種植物，顯著高于對(duì)照組（p<0.05）。

3. 2 中度濃度下，蘆葦對(duì)總磷的去除效果最好，同時(shí)蘆葦對(duì)總氮的去除效果也最好，顯著高于對(duì)照組（p<0.05），但與其他3種植物的去除能力無(wú)顯著差異（p>0.05）;香蒲對(duì)氨氮的去除效果最好，高于蘆葦、針藺和扁稈藨草，顯著高于對(duì)照組（p<0.05）;扁稈藨草對(duì)化學(xué)需氧量的去除效果最佳。

3. 3 重度濃度下，蘆葦對(duì)總氮的去除效果最好，顯著高于對(duì)照組（p<0.05），但與其他3種植物的去除能力無(wú)顯著差異（p>0.05）;蘆葦對(duì)氨氮的去除效果最好，高于扁稈藨草、針藺、香蒲，顯著高于對(duì)照組（p<0.05）;扁稈藨草對(duì)化學(xué)需氧量的去除率最高，顯著高于對(duì)照組（p<0.05）。

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（責(zé)任編輯：? ?李 丹）