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 重慶川儀環境科技有限公司，重慶 401121；2 重慶大學建筑規劃設計研究總院有限公司兩江院區，重慶 401121)

濕地作為一種常年或季節性積水或過濕的獨特生態系統，具有重要得生態功能和較高的生態價值[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，在具有景觀經濟價值的同時，承載著城市一定的工農業和生活廢水[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狀況，土壤營養的流失往往伴隨著水體的污染[3-4]。因此，對土壤營養鹽的研究至關重要。

華僑城濕地地處深圳市腹地，具有很大的經濟價值和生態旅游價值。已有學者研究表明，由于旅游開發、外來物種入侵等因素已經使得華僑城濕地生態環境遭到破壞[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，為相關研究提供基礎數據。

1 實 驗

1.1 研究區域

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，用研缽研磨后過100目尼龍篩保存備用，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，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。總氮(Total Nitrogen，TN)和總磷(Total Phosphorus，TP)的含量應用濕化學分析法，采用營養鹽分析儀(CleverChem3800)測定。營養鹽TN、TP的標準偏差分別為0.71 mg/g、0.09 mg/g。

2 結果與討論

2.1 總氮、總磷數據的統計

表1 總氮、總磷統計數據

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。營養鹽的含量大小則為TN>TP。從各元素的變異系數來看，S2的營養鹽TN的變異系數最大，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律，最大值分別出現在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化狀況，而且是衡量濕地土壤環境質量的重要指標之一[8-9]。為研究華僑城濕地總氮、總磷兩種營養鹽的歷史分布狀況，本文分析了其含量的垂直分布情況，結果顯示：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定。李衛華[10]在研究潮白河濕地沉積物的營養鹽空間分布特征中發現，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現，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相對穩定，這與本研究相似。李衛華在其研究中解釋，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物質少，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致營養鹽污染的主要因素，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，其根系不發達導致上層的營養鹽含量比下層低。

4 結 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。