不同湿地淤积物对芦苇生长的影响

代玉旭

(辽宁省石佛寺水库管理局有限责任公司，辽宁 沈阳 110166)

目前我国水体富营养化问题严重，而通过环湖截污、底泥疏浚等工程方式治理富营养化水体的效果并不明显[1]。近年来的研究表明，通过工程技术和水生植物恢复相结合，建立以水生植物为主的生态系统是调节、控制和治理水体富营养化问题的有效途径，对于水生植物所在湖泊的生态系统恢复有着十分重要的意义。影响水生植物长势、分布和种类结构的因素有很多，其中光照强度和营养元素普遍被认为是影响程度最大的影响因子[2]。大多数研究表明，营养元素含量对于水生植物的生长有较强的影响，在营养元素匮乏的条件下水生植物的生长会受到抑制作用。水体中外源磷含量较多时，水生植物的生物量会明显提升；初级生产力较低的水生植物初期生长受氮有效性的抑制；水体中溶解态K(钾)含量较高时，水生植物通常长势较好。通过研究发现水生植物生物量与淤积物营养特征之间的关系，对于了解水生植物生理和生态学特征、加强人工湿地的治理都具有重要意义。

石佛寺人工湿地位于沈阳市新城子区、法库县依牛堡乡和铁岭市铁法县境内，距离辽宁省沈阳市约47km，湿地内主要栽植的水生植物包括芦苇、水烛和荷花。2016年调查显示，目前湿地内芦苇、荷花和水烛面积分别为173.33、133.33和366.66hm2，生态水面积为16.13km2。凌河口人工湿地位于凌海市南部海岸线，全长约48km，湿地内生物物种丰富，共有动植物239科1024种。2016年调查显示，目前湿地保护区总面积为835.75km2，其中芦苇区域面积为62.76km2。

本研究通过将石佛寺人工湿地和凌河口人工湿地内的芦苇作为研究对象，以TN、TP、Ca和Mg作为淤积物中营养含量的主要指标，研究不同淤积物营养成分对芦苇生长造成的影响，以不同湿地内淤积物为底种植芦苇，在芦苇生长周期内观测植株生长情况和生物量的差异，进而研究淤积物营养物质含量与水生植物生长的关系。

1 材料与方法

1.1 采样点布设

2017年12月分别在石佛寺人工湿地和凌河口人工湿地的芦苇区域选取采样点各5个，具体采样点分布如图1所示。通过活塞式柱状采样器对各个样点内表层0～10cm的淤积物进行采集，采集的淤积物通过密封袋保存并贴好标签，带回实验室，将采集的淤积物放于10L桶内。按照水生植物的生长阶段，将一年划分为4个时期：蓄积期(1—3月)；生长期(4—6月)；成熟期(7—9月)；枯萎期(10—12月)，研究相同环境条件下，淤积物营养特征对水生植物生长的影响。

图1 淤积物采样点布设

1.2 数据测定与处理

芦苇幼苗取自石佛寺湿地，幼苗取回实验室后先用自来水浸泡1周，并将芦苇洗净。清洗过程中去除粘附在芦苇表面的丝状藻和附着颗粒物，并从中选取粗细、长度、重量较为一致的幼苗用于实验。将芦苇茎断插入淤积物中，每个桶重复插5支芦苇。通过虹吸法向桶内注入6L蒸馏水作为上覆水，泥水比约为1∶3。于芦苇生长过程中进行取样，洗净后切割并用80℃恒温将水生植物植株烘干至少48h，然后在60℃保持24h，称干重。

对于采样点淤积物中营养元素的测定，将部分取回的样品淤积物风干，然后粉碎并过100目筛。淤积物中TN和TP含量分别用水杨酸法和钼锑抗比色法，通过全自动间断式化学分析仪测定，Ca和Mg含量通过HCl-HNO3-HClO4消化-ICP法测定，营养元素含量取5个样点均值。采集的数据利用Microsoft Excel 2007和SPSS软件进行整理与分析，用Photoshop CS6软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同湿地淤积物中芦苇的生长

石佛寺淤积物和凌河口淤积物的表观差异：石佛寺淤积物颜色呈黑色，较为粘稠，淤积物中夹杂部分杂草及水生植物腐烂根茎；凌河口淤积物颜色呈褐色，不黏稠，杂物较少。石佛寺湿地与凌河口湿地淤积物营养成分相比较(见表1)，凌河口湿地淤积物中TN、TP、Ca和Mg含量均明显高于石佛寺。石佛寺湿地和凌河口湿地淤积物中营养元素含量顺序均为：Ca>Mg>TN>TP。

表1 石佛寺和凌河口淤积物平均营养水平含量 单位：g/kg

石佛寺和凌河口淤积物中芦苇的生物量差异较为明显，如图2所示。在石佛寺和凌河口淤积物中种植的芦苇其生物量变化趋势均为单峰型，凌河口淤积物中种植的芦苇生物量在各时期均高于石佛寺淤积物。从图2中可以看出，在3和4月取样时，2个湿地淤积物中芦苇生物量较为接近。随着芦苇的进一步发育，不同淤积物中芦苇的生物量差异开始逐渐显现。7月以后，芦苇进入成熟期，此阶段内凌河口淤积物中芦苇的生物量明显高于石佛寺。2个湿地淤积物中芦苇生物量均于8月达到峰值，之后9月石佛寺淤积物中芦苇生物量逐渐下降，而凌河口湿地中芦苇生物量仍就趋近于最大值，其生长持续时间较石佛寺延长了1个月。之后随着芦苇进入枯萎期后逐渐死亡，2个湿地淤积物中芦苇生物量均明显下降。

图2 石佛寺、凌河口不同时期芦苇生物量

结合表1和图2来看，芦苇的生物量与淤积物中营养物质含量有明显的联系。在水生植物处于蓄积期时，不同淤积物中水生植物生物量差异不大，但随着水生植物的进一步增长，淤积物中营养物质含量越高，芦苇的生物量干重越大，且这种现象在芦苇的成熟期更为明显，淤积物中较高的营养物质含量会推迟芦苇的衰败时间。

2.2 综合分析

在本实验条件下，石佛寺和凌河口淤积物中种植的芦苇均可以正常生长，芦苇的生长发育并不会因所处的生长环境为富营养化状态而受到抑制，但不同湿地淤积物中芦苇的生物量表现出明显的差异，这说明不同湿地淤积物对芦苇的生长发育会产生影响。

本研究发现，不同湿地淤积物对于芦苇的发育情况影响明显，水生植物的发育总体情况会随着淤积物中营养元素含量的增加而得到改善。

3 结论

芦苇在石佛寺湿地和凌河口湿地的淤积物中均可恢复生长，但芦苇的长势存在一定差异。不同湿地内淤积物营养水平有所不同，水生植物生物量受淤积物中营养元素含量的影响明显。在营养水平更高的凌河口湿地淤积物中种植的芦苇，总体来看其长势更好，生物量更高，且在成熟期的生长持续时间较石佛寺长，衰败时间较石佛寺晚。在芦苇生长初期，过高的营养元素含量可能会抑制芦苇生长，之后随着芦苇的进一步发育，芦苇生物量逐渐与淤积物中营养物质含量呈正相关，直到芦苇死亡腐解。此外，芦苇的生物量会受光照强度、温度等外界因素的影响。