華僑城濕地土壤總氮、總磷的垂直分布研究

丁蘇麗，韓錦輝

(1 重慶川儀環(huán)境科技有限公司，重慶 401121；2 重慶大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司兩江院區(qū)，重慶 401121)

濕地作為一種常年或季節(jié)性積水或過濕的獨特生態(tài)系統(tǒng)，具有重要得生態(tài)功能和較高的生態(tài)價值[1]。而海濱濕地因地理位置特殊，同時受到陸地和潮水的作用，在具有景觀經(jīng)濟價值的同時，承載著城市一定的工農(nóng)業(yè)和生活廢水[2]。

土壤是氮磷元素的重要儲存庫，氮磷元素的含量在一定程度上反映了土壤的營養(yǎng)狀況，土壤營養(yǎng)的流失往往伴隨著水體的污染[3-4]。因此，對土壤營養(yǎng)鹽的研究至關(guān)重要。

華僑城濕地地處深圳市腹地，具有很大的經(jīng)濟價值和生態(tài)旅游價值。已有學(xué)者研究表明，由于旅游開發(fā)、外來物種入侵等因素已經(jīng)使得華僑城濕地生態(tài)環(huán)境遭到破壞[5]，但目前對華僑城濕地總氮、總磷分布情況的研究較少。本文通過對華僑城濕地柱狀土壤中總氮和總磷含量的測定，分析了總氮和總磷的垂直分布特征，以期了解華僑城濕地的污染狀況，為相關(guān)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實 驗

1.1 研究區(qū)域

深圳市華僑城濕地(E 113°58′，N 22°53′)北連世界之窗、錦繡中華兩大著名旅游景點，南接歡樂海岸購物中心。華僑城濕地為半人工濕地，通過位于歡樂海岸的人工河道與深圳灣相連，通過人工泵水完成與近海水體的交換[6]。

本實驗沿濕地人工湖北岸，自東向西選取了三個柱狀樣品采樣點，其編號依次為S1、S2、S3(圖1)。采樣點S3靠近華僑城濕地景區(qū)西入口，附近有一些人為制造的垃圾，采樣點S1臨近華僑城濕地與深圳灣通道的水閥。采樣點S2處有人工種植的幼小秋茄，并有一觀景用的人工棧道，采樣點S1、S3周圍生長的植物多為蘆葦，并稀疏地分布著一些水蔗草等草本植物。

圖1 華僑城人工濕地地形圖及采樣點的分布

1.2 樣品采集與處理

1.2.1 樣品的采集和預(yù)處理

2015年11月，采用PVC管(直徑5 cm)在華僑城濕地西入口自東向西每隔200 m、250 m，垂直采集了3根未受擾動的柱狀樣，S1、S2、S3柱狀樣長度分別為23 cm、24 cm、21 cm。柱狀樣帶回實驗室每隔1 cm進行切割，混勻后將每一份土樣在55 ℃烘干箱中干燥24 h后取出，去除樹根、落葉等雜質(zhì)，用研缽研磨后過100目尼龍篩保存?zhèn)溆?，此外對每根柱狀樣隨機抽取15%的土樣做平行實驗。

1.2.2 總氮、總磷的測定

每份樣品稱取0.1～0.2 g于消解管內(nèi)，加入5 mL濃H2SO4，在375 ℃下消煮至液體澄清，待冷卻至室溫后用高純水定容。吸取適量消煮液至容量瓶中并用高純水稀釋，用NaOH溶液中和后定容，每一批同時做空白實驗?？偟?Total Nitrogen，TN)和總磷(Total Phosphorus，TP)的含量應(yīng)用濕化學(xué)分析法，采用營養(yǎng)鹽分析儀(CleverChem3800)測定。營養(yǎng)鹽TN、TP的標準偏差分別為0.71 mg/g、0.09 mg/g。

2 結(jié)果與討論

2.1 總氮、總磷數(shù)據(jù)的統(tǒng)計

表1 總氮、總磷統(tǒng)計數(shù)據(jù)

華僑城濕地三個采樣點位中，TN和TP的含量基本上遵循著S3>S1>S2的規(guī)律。S3采樣點的TN的含量最高，平均值為7.45 mg/g，含量變化范圍為1.20～12.47 mg/g；S1采樣點的TP含量最高，平均值為2.11 mg/g ，變化范圍為0.73～4.66 mg/g。營養(yǎng)鹽的含量大小則為TN>TP。從各元素的變異系數(shù)來看，S2的營養(yǎng)鹽TN的變異系數(shù)最大，為0.70，這表明TN的空間分布相對不均勻，離散性相對較大[7]，可能因為此處經(jīng)過人為種植秋茄等植物，受影響較大。

2.2 總氮、總磷的垂直分布特征

華僑城三個采樣點的總氮、總磷和氮磷比的垂直分布情況如圖2所示，TN的垂直分布可以分為兩個階段，第一個階段是0～17 cm，此階段三個采樣地的總氮含量一直在減少，分別從11.99 mg/g、9.52 mg/g、11.51 mg/g降到3.49 mg/g、1.63 mg/g、9.69 mg/g。第二個階段是17 cm往下，此階段的TN含量基本不變，且S1、S2和S3的含量都很接近。TP的垂直分布跟TN不同，S2和S3在表層(0～3 cm)含量變化明顯，3 cm以下遞減得比較緩慢，分別從1.55 mg/g、1.46 mg/g降低到0.47 mg/g、0.63 mg/g，含量最大值都出現(xiàn)在表層，分別為3.40 mg/g和3.53 mg/g。S1的總磷含量也隨深度增加而減少，但呈明顯的“S”型變化，最大值也出現(xiàn)在表層為4.66 mg/g。

圖2 總氮、總磷含量和氮磷比的垂直分布

從華僑城濕地土壤的氮磷比變化規(guī)律來看，S2的表層土壤(0～2 cm)N/P值最大為12.46，其次是S3和S1，中層(3～18 cm)S3的N/P值大于S2，S1最小，底層則相差不大。S1和S3的N/P值都有先增大后減小的規(guī)律，最大值分別出現(xiàn)在12 cm和9 cm處，為7.28 mg/g和9.43 mg/g。

3 討 論

濕地土壤氮、磷元素作為植物生長的必需元素，不僅間接地反映了水體富營養(yǎng)化狀況，而且是衡量濕地土壤環(huán)境質(zhì)量的重要指標之一[8-9]。為研究華僑城濕地總氮、總磷兩種營養(yǎng)鹽的歷史分布狀況，本文分析了其含量的垂直分布情況，結(jié)果顯示：華僑城濕地中總氮、總磷的含量隨深度增加而減小，上層明顯高于下層，總磷的垂直分布比總氮穩(wěn)定。李衛(wèi)華[10]在研究潮白河濕地沉積物的營養(yǎng)鹽空間分布特征中發(fā)現(xiàn)，潮白河濕地TN的表層含量明顯高于底層；劉文龍等[11]研究膠州灣蘆葦潮灘土壤氮磷分布時也發(fā)現(xiàn)，土壤總氮、總磷的含量在表層波動較大，且TP含量分布情況較TN相對穩(wěn)定，這與本研究相似。李衛(wèi)華在其研究中解釋，由于流入濕地的污水中氮磷含量高，濕地表層具有截留沉淀作用，含氧量高且微生物活躍，而底層植物根系較少且植物殘體釋放營養(yǎng)物質(zhì)少，因此表層總氮含量明顯高于底層；而膠州灣由于蘆葦植被根系的影響，也使得營養(yǎng)鹽的含量隨深度的增加而減少，而大氣沉降以及微生物的硝化、反硝化和生物固氮作用則使得TP含量較TN相對穩(wěn)定。本研究中華僑城濕地同潮白河濕地相似，周圍的小沙河污水，其它排污口的生活污水以及深圳灣等外源污水的輸入可能是導(dǎo)致營養(yǎng)鹽污染的主要因素，大氣沉降以及微生物作用使TN的垂直變化比TP大；且華僑城濕與膠州灣濕地一樣，主要岸邊植物多為蘆葦和水蔗草等草本植物，其根系不發(fā)達導(dǎo)致上層的營養(yǎng)鹽含量比下層低。

4 結(jié) 論

華僑城濕地土壤中總氮、總磷含量的垂直分布均以表層最高，隨著深度的增加不斷減小，說明近幾年華僑城濕地周邊污水的排入是營養(yǎng)鹽的主要來源；總氮的變化波動趨勢比總磷大，說明華僑城濕地土壤微生物活動較強。