濕地駁岸生態修復與應用效果研究

邱璞 葛之剛 馮貴秀

摘要：研究針對濕地駁岸的水體污染物，采用香根草、水蔥、菖蒲、美人蕉4種水生植物對水體中的氨氮和總磷污染物進行修復，開展了不同季節和不同水生植物對濕地駁岸的水體中的營養物質進行修復。對植物的生物量和水體中的總氪、銨態氪、硝態氪及總磷進行了分析。驗證四種水生植物對濕地駁岸的水體的生態修復能力和效果。實驗結果表明，水生植物的生物量對氨氪的去除率會有影響，但是兩者之間相關性不強，說明水生植物對水體的凈化能力除了和植物本身的生長有關系，還和其它因素有關聯。

關鍵詞：濕地；駁岸；生物修復

中圖分類號：X171.4 文獻標志碼：B

前言

濕地是作為海洋、陸地之外的生態系統之一，是在陸地生態系統和水生態系統共同作用下的一種系統。濕地駁岸生態修復需要遵循去除原有的限制或者對現有的生態環境進行破壞發展，使生態系統的循環回到原來的發展趨勢。其核心的思想有4類。分別是恢復治理、修復現有、替換有害部分和重建現有的生態系統?？刹扇竦氐闹脖恍迯婉g岸生態或者采用其它的異地的生物資源進行生態修復?？赏ㄟ^物理或者化學的修復方法，減少水體惡化的趨勢，有效改善濕地駁岸的生態環境。不同的濕地植物對濕地的生態和污染物的凈化能力不盡相同，包含有浮游植物、挺水植物和沉水植物等。漂浮植物是生長在水面上，能夠直接接受陽光的照射，并且還能抗風浪的影響。而挺水植物有水面部分和水下部分，可以降低水體的流速，攔截水體中的固體顆粒和懸浮物。沉水植物生長在水體當中。研究針對濕地駁岸的水體污染物，采用香根草、水蔥、菖蒲、美人蕉4種水生植物對水體中的氨氮和總磷污染物進行修復，開展了不同季節和不同水生植物對濕地駁岸的水體中的營養物質進行修復。對植物的生物量和水體中的總氮、銨態氮、硝態氮及總磷進行了分析。驗證四種水生植物對濕地駁岸的水體的生態修復能力和效果。

1實驗部分

1.1濕地水生植物凈化水體實驗

研究區域水體屬于農田周邊，由于農田種植過程中肥料流失等原因，很大程度的增加了水體的負荷，氮和磷的大量輸入導致了水體酸化和富營養化。主要造成了水體中氮、磷物質的累積，造成了水體富營養化，主要的指標為總氮、銨態氮、硝態氮、總磷。在每年不同季節的變化過程中，環境因素也會相應的變化，主要是溫度、光照、風速等，對水體的富營養化造成了很大的影響。

根據實驗的需求和對濕地水生植物種類的調查，選取香根草、水蔥、菖蒲和美人蕉4種植物進行水質處理的水生植物。該四種水生植物在濕地中較為常見，適應實驗地的氣候條件和水質環境。從生長有該四種水生植物的地方進行取樣，然后用蒸餾水對植物的根部及莖葉進行全面清洗，確保沒有任何固體顆粒物和動植物附著在植株上，以便消除植物體本身帶來的動植物的影響。然后放到含有培養液的水箱中培養1個月，選取長勢良好的植株（植物的生物量為400 g）的四種水生植物，每種水生植物分別種植30株于水箱中。水箱尺寸為長80 cm，寬60 cm，高40 cm。水箱中的水深為30 cm，水箱底部鋪設一層10 cm高的細砂。將水生植物的根部完全埋進砂子中。每種植物設置三個重復，設置空白組作為對照，消除其它因素的干擾。培養液采用硝酸銨鈣和磷酸二氫鉀配制而成，硝酸銨鈣加入量為3g，磷酸二氫鉀加入1.5g。（見表1）

水質凈化實驗選擇在每年的四個季節開展，實驗時間為30天，三個季節的平均水溫分別為13.5℃、26.5℃、16.2℃、9.5℃。對水生植物每7天進行觀察記錄，并對水體中的總氮、銨態氮、硝態氮和總磷進行檢測，觀察變化規律。每次取樣完成后，需用蒸餾水補充水量。保證水箱中水體水量的一致性。

1.2主要試劑及設備

硝酸銨鈣（農用）、磷酸二氫鉀（農用）、重鉻酸鉀（分析純）、便攜式水質檢測儀（美國HACH-DE07）、紫外可見光分光光度計（TQI-2000）

2結果與討論

2.1駁岸水生植物對水體污染物凈化結果

如圖1所示不同季節溫度下，四種水生植物對水體的凈化結果。實驗結果表達了不同季節不同的水生植物對水體總氮的去除率。可以看出，種植了水生植物的處理，水體中總氮的去除率要遠大干空白對照組，水生植物對總氮的去除效果順序為夏季、秋季、冬季、春季，夏季和秋季的對總氮的去除效果差異不大，從圖中可以看出，溫度對總氮的去除率具有顯著的影響。水蔥在秋季對水體總氮去除能力最好，美人蕉則是在夏季對總氮去除率最高。溫度低的時候，植物的新陳代謝變緩慢，對營養物質的吸收減少，同時微生物的硝化作用減弱。造成了冬季低溫條件下總氮的去除率減少。

種植了水生植物的處理，夏秋兩季水體中總氮的去除率要遠大于空白對照組，到冬天以后去除率大幅下降，去除率降到了40％以下。由于夏秋的溫度較高，水生植物周邊的氧氣較為充足，銨態氮的去除率較為顯著。美人蕉在冬季對銨態氮的去除率低于空白對照組，是因為在低溫環境下美人蕉枯死導致水體的銨態氮上升。水生植物不同季節對銨態氮的去除率為秋季、夏季、冬季、春季。

不同季節對于硝態氮的去除率順序為夏季、秋季、冬季、春季，和總氮的去除大小一樣。去除率夏季最高達到79.5％，最低為53.6％。秋季為48.3％-74.9％。水生植物對水體凈化過程中，銨態氮會轉化為硝態氮，同時硝態氮也是反硝化作用的產物?？梢钥闯鏊参锞哂幸欢ǖ南趸?反硝化能力。植物能夠吸收水體中的硝態氮，在各種還原酶的作用下合成植物蛋白。硝化反應和反硝化反應在夏天和冬天都會發生。

不同的水生植物在不同的季節，對水體中的總磷的去除率較為均衡，平均在50％左右，但是季節對水生植物去除總磷的效果并不顯著。此外，實驗中發現，實驗過程中生物量變化較大的水生植物，對水體中總磷的吸收能力強，可以推斷出生物量較大的水生植物對水體中總磷的去除率較大?？瞻讓α椎娜コ室灿?5％左右。可以判斷在氣溫變化的過程中，磷酸鹽溶解度發生了變化，導致磷的含量發生了變化。

2.2水生植物的生物量和水體污染物去除率影響關系

如圖2所示不同季節濕地水生植物生物量與污染物去除率關系。從圖可以看出，夏季不同的水生植物對水體污染物去除率一致，去除率最高的水生之物是美人蕉。不同污染物的去除率大小為總磷>銨態氮>總氮>硝態氮。美人蕉、菖蒲的生物量都在500 g以上，進一步說明，夏季水生植物生長量對水體中的營養物質的去除率貢獻大。秋季菖蒲的生物量最大，但是對氮元素的去除率卻小于水蔥。水蔥的生物量比菖蒲的略小，但是對氮元素的去除率卻大于菖蒲，尤其是對銨態氮的去除率，在四種水生植物中最高。冬季水蔥的生物量最大，但是對銨態氮的去除率卻小于香根草。冬季溫度較低，對氮元素的去除能力大幅下降，小于40％。春季的生物量和營養物質的去除率趨勢與冬季相近。

通過以上的實驗對比可以發現，水生植物的生物量對氨氮的去除率會有影響，但是兩者之間相關性不強，說明水生植物對水體的凈化能力除了和植物本身的生長有關系，還和其它因素有關聯。包括時間、溫度、微生物和吸附過濾等因素。除此以外，不同的季節和不同的水生植物對水體污染物的去除率相關性也不盡相同，夏季較為顯著，秋冬季效果不明顯。

3結論

不同水生植物在不同的季節，對水體中的總磷的去除率較為均衡，平均在50％左右，但是季節對水生植物去除總磷的效果并不顯著。實驗過程中生物量變化較大的水生植物，對水體中總磷的吸收能力強，可以推斷出生物量較大的水生植物對水體中總磷的去除率較大。水生植物的生物量對氨氮的去除率會有影響，但是兩者之間相關性不強，說明水生植物對水體的凈化能力除了和植物本身的生長有關系，還和其它因素有關聯。包括時間、溫度、微生物和吸附過濾等因素。溫度低的時候，植物的新陳代謝變緩慢，對營養物質的吸收減少，同時微生物的硝化作用減弱。除此以外，不同的季節和不同的水生植物對水體污染物的去除率相關性也不盡相同，夏季較為顯著，秋冬季效果不明顯。