洱海湿地植物不同组合配置对氮磷的去除效果研究

陈晓希，白晓华

(1.大理市洱海保护管理局，云南 大理 671000；2.云南省环境科学研究院，云南 昆明 650034)

洱海湿地植物不同组合配置对氮磷的去除效果研究

陈晓希1，白晓华2

(1.大理市洱海保护管理局，云南 大理 671000；2.云南省环境科学研究院，云南 昆明 650034)

建立多种水生植物模拟控制实验，揭示洱海湖滨大型水生植物组合在湿地中去除氮磷功能的差异：纸莎草、再力花和芦苇与其他植物搭配组合对氮磷去除效果最佳；美人蕉对水质的影响效果最不稳定，但当美人蕉与其他植物搭配时，却起到很好的水质影响效果。挺水植物可以较快地降低水体氮磷水平，但是氮磷去除率与水体氮磷含量成正相关关系。

湿地植物；组合；氮磷去除；去除效果；洱海

大型水生植物是水域生态系统中的初级生产者之一。水生植物在生长过程中可生产大量有机物质，为水生动物提供直接或间接的饲料[1-3]，同时吸收同化水体和底泥中的氮、磷等营养物质，对降低水体营养水平、防止富营养化有重要的作用[4-5]。

近年来，随着洱海保护治理工作的深入开展，大理市在洱海重要入湖河口逐步实施和恢复了一系列湖滨湿地，旨在通过构建湿地对入湖径流进行治理，达到削减入湖污染负荷的目的[6-8]。

为优化湿地植物配置，本文在洱海弥苴河河口区湖滨带开展模拟控制实验，以探讨不同水生植物组合的水质净化效果。控制试验分别加注洱海湖水和弥苴河河水，研究不同植物组合在不同氮磷水平下对不同形态氮、磷的去除效果。

1 实验方法

根据云南大理的气候特征和湖滨植物种类，选择了15种水生植物：再力花、香蒲、菖蒲、纸莎草、梭鱼草、茭白、千屈菜、水葱、美人蕉、旱伞草、鸢尾、芦苇、薄荷、灯心草和花叶芦竹。在弥苴河示范区附近开展植物组合水质实验，比较各种植物组合对水体氮磷的影响。

室外培养实验植物组合各组植物构成如表1所示。

2 实验结果

2.1 不同植物组合对水体中氮的去除效果分析

2.1.1 不同植物组合对总氮(TN)的去除

6月各植物组TN去除率差异较大，加注弥苴河水试验组各组从17%～98%不等，洱海水试验组各组在3%～93%(图1)。各植物组洱海水试验组和加注弥苴河水试验组均在7月达到较好的去除效果，加注弥苴河水试验组中，去除率达90%左右，洱海水试验组达82%以上。8—10月，弥苴河+植物试验组中，TN去除率呈逐月下降趋势。洱海水试验组去除率在8—10月变幅较小。

2.1.2 不同植物组合对硝态氮(NO3-N)的去除

加注弥苴河水试验组与洱海水试验组NO3-N的变化趋势基本相同(图2)。加注弥苴河水试验组在5—7月R1、R2、R8、R9和R14 5组去除率先降低后升高，其余各组去除率逐月上升。洱海水试验组6—7月去除率均呈上升趋势。7月份各植物组对NO3-N去除率效果最好，均可达90%左右。8月两组NO3-N去除率均显著下降，加注弥苴河水试验组降至15%左右，洱海水试验组降至0%～5%左右。9—10月NO3-N去除率又显著回升。10月份，加注弥苴河水试验组NO3-N去除率达90%以上，洱海水试验组之间略有差异，去除率在35%～70%。

整体去除效果表现为：加注弥苴河水试验组>洱海水试验组。

表1 植物组合

2.1.3 不同植物组合对氨态氮(NH3-N)的去除

各植物组两种N、P水平NH3-N去除效果差异较大(图3)。加注弥苴河水试验组 NH3-N 去除率在5%～80%，且不呈现明显的规律。洱海水试验组NH3-N去除率随时间呈较微弱的先降低后升高的趋势，去除率在0%～105%。

2.2 不同植物组合对水体中磷的去除效果分析

2.2.1 不同植物组合对总磷(TP)的去除效果分析

加注弥苴河水试验组和洱海水试验组对TP的去除效果随时间变化趋势见图4，去除率变化趋势基本一致，均有逐月上升的趋势。弥苴河水+植物试验组，对TP的去除范围在5%～85%，洱海水+植物试验组，TP变化在0%～95%。

2.2.2 不同植物组合对总溶解性磷(TDP)的去除效果分析

各植物组TDP各月去除率变化差异较大(图5)。加注弥苴河水试验组的R3、R8、R9和R14试验组，5—8月去除率先降低后升高，其他各植物组均逐月上升，TDP去除率8月可达60%左右。9月加注弥苴河水试验组中，R9组去除率略有上升，其余各植物组均明显下降。10月，有植物组去除率回升幅度较大，去除率达70%以上，对照组去除率为20%。有植物组TDP去除率优于对照组。洱海水试验组各组随时间推移，去除率先降后升，各试验组9月份TDP去除效果最好，去除率在30%～98%。进入秋季(10月份)TDP去除率略有下降。

2.3 各植物组合在不同进水条件下对TN、TP的去除效果分析

2.3.1 各植物组合在不同进水条件下对TN的去除效果分析

洱海水中，TN变化范围为0.668～0.940 mg/L，7月TN浓度最大，8月有所降低，9—10月上升但幅度不大(表2)。弥苴河水体TN浓度逐月降低，变化范围为0.456～1.819 mg/L，6—8月弥苴河水体TN含量高于洱海水体，9月和10月洱海水TN含量高于弥苴河水。

表2 试验植物组加注水的氮磷浓度 (mg/L)

洱海TP含量变化范围为0.049～0.115mg/L，6—8月TP含量比较接近但逐月略有上升，9月有所下降，10月显著升高。TP变化范围为0.058～0.113 mg/L，8月TP含量最高。相比较，6～9月弥苴河水体TP含量高于洱海水体，10月洱海TP含量较弥苴河略高。

图6和图7为弥苴河与洱海水+植物对TN去除效果的比较。所选6组植物组合TN去除率随时间变化趋势基本一致。加注弥苴河水试验组中，7月去除效果最好，除R8组外，其余各植物组TN去除率8—10月持续降低，R8组10月去除率较9月略有上升。加注弥苴河水试验组TN去除率8—10月去除率变化趋势与水体TN浓度变化趋势较一致。洱海水试验组在7月去除效果最好，8—10月去除率先降低后升高。洱海水试验组TN去除率变化趋势与洱海水体TN浓度变化趋势相一致。6—8月，加注弥苴河水试验组各组去除率高于洱海水试验组，9月和10月洱海水试验组的TN去除率高于加注弥苴河水试验组。

2.3.2 各植物组合在不同进水条件下对TP的去除效果分析

弥苴河与洱海水试验组中，TP含量持续下降(图8、图9)。弥苴河R1组8月份下降幅度最大，其余各植物组均在10月份TP去除率达到最大。洱海水试验组中，TP去除率变化趋势与水体中TP浓度变化趋势较一致，水体TP浓度越高去除率越大。1、4、5、8 4组6—9月加注弥苴河水试验组TP去除率高于洱海水试验组，10月低于洱海水试验组，与两种水体TP浓度变化趋势相一致。7和11两组6—8月TP去除率加注弥苴河水试验组高于洱海水试验组，9月和10月低于洱海水试验组。

3 讨论

洱海组TN去除率排名前五位的分别是L9(纸莎草、再力花、芦苇)、L11(再力花、香蒲、美人蕉)、L1(梭鱼草、鸢尾、芦苇)、L13(再力花、茭白、美人蕉)、L12(水葱、薄荷、美人蕉)。TP去除率排名前五位的是L9(纸莎草、再力花、芦苇)、L7(水葱、千屈菜、菖蒲)、L2(梭鱼草、鸢尾、纸莎草)、L1(梭鱼草、鸢尾、芦苇)、L3(纸莎草、鸢尾、菖蒲)。可见，低氮磷浓度的水源下，美人蕉、梭鱼草、再力花、纸莎草和鸢尾在与其他植物组合时，对氮磷的去除效果较好。本研究中洱海水试验组对TN和TP处理效果均较好的是L1和L9两组。

加注弥苴河水试验组TN去除率从高到低依次是：R14(水葱、纸莎草、美人蕉)、R5(灯心草、梭鱼草、再力花)、R9(纸莎草、再力花、芦苇)、R4(灯心草、薄荷、菖蒲)。TP去除率由高到低是：R2(梭鱼草、鸢尾、纸莎草)、R4(灯心草、薄荷、菖蒲)、R9(纸莎草、再力花、芦苇)、R6(茭白、香蒲、芦苇)、R5(灯心草、梭鱼草、再力花)。加注的水源中氮磷含量较高时，灯心草、梭鱼草、纸莎草和再力花在与其他植物配合组成植物组合时对氮磷的去除效果较好。本研究中加注弥苴河水试验组对TN和TP处理效果均较好，特别是R4、R5和R9。

洱海水试验组与弥苴河水试验组各植物组去除效果相比，加注弥苴河水试验组去除效果相对稳定，且去除率相对较高。两种氮磷水平对比发现，氮磷去除率与水体氮磷含量成正相关关系。

4 结论

(1)洱海和弥苴河两种氮磷水平下，纸莎草、再力花和芦苇与其他植物搭配组合时，对水质影响效果最为稳定，氮磷去除率最高。美人蕉对水质的影响效果最不稳定，但当美人蕉与其他植物搭配时，却有很好的水质影响效果。挺水植物可以较快地降低水体氮磷水平。

(2)洱海水试验组与加注弥苴河水试验组各植物组去除效果相比，加注弥苴河水试验组去除效果相对稳定，且去除率相对较高。两种氮磷水平对比发现，氮磷去除率与水体氮磷含量成正相关关系。本研究氮磷水平较低，所以从治理富营养化的角度来说，还需要考虑综合其他措施，同时要重视对大型水生植物的收获利用，减少因植物掉落腐烂引起的二次污染。

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Removal Effects of Nitrogen and Phosphorus on Wetland Plant Assemblages in Erhai Lake

CHEN Xiao-xi1,BAI Xiao-hua2

(1. Erhai Lake Conservation and Management Bureau of Dali, Dali Yunnan 671000, China)

Removal effects of nitrogen and phosphorus on wetland plant assemblages were studied by the wetland plant experiments in Miju River，Erhai Lake. Papyrus, Hardy Canna, and Reed had the best removal effect of nitrogen and phosphorus. Canna had a poor result. However a better effect was appeared when Canna assorted with other plants. Emergent plants could remove nitrogen and phosphorus rapidly. But their removal effects of nitrogen and phosphorus were positively correlated with the concentrations of nitrogen and phosphorus.

wetland Plant; combination; removal effects; nitrogen and phosphorus; Erhai Lake

2017-02-13

陈晓希(1984-)，女，汉族，云南大理人，本科，环境保护工程师，主要从事湖泊生态学方面的研究。

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A

1673-9655(2017)03-0046-07