湿地驳岸生态修复与应用效果研究

邱璞 葛之刚 冯贵秀

摘要：研究针对湿地驳岸的水体污染物，采用香根草、水葱、菖蒲、美人蕉4种水生植物对水体中的氨氮和总磷污染物进行修复，开展了不同季节和不同水生植物对湿地驳岸的水体中的营养物质进行修复。对植物的生物量和水体中的总氪、铵态氪、硝态氪及总磷进行了分析。验证四种水生植物对湿地驳岸的水体的生态修复能力和效果。实验结果表明，水生植物的生物量对氨氪的去除率会有影响，但是两者之间相关性不强，说明水生植物对水体的净化能力除了和植物本身的生长有关系，还和其它因素有关联。

关键词：湿地；驳岸；生物修复

中图分类号：X171.4 文献标志码：B

前言

湿地是作为海洋、陆地之外的生态系统之一，是在陆地生态系统和水生态系统共同作用下的一种系统。湿地驳岸生态修复需要遵循去除原有的限制或者对现有的生态环境进行破坏发展，使生态系统的循环回到原来的发展趋势。其核心的思想有4类。分别是恢复治理、修复现有、替换有害部分和重建现有的生态系统。可采取湿地的植被修复驳岸生态或者采用其它的异地的生物资源进行生态修复。可通过物理或者化学的修复方法，减少水体恶化的趋势，有效改善湿地驳岸的生态环境。不同的湿地植物对湿地的生态和污染物的净化能力不尽相同，包含有浮游植物、挺水植物和沉水植物等。漂浮植物是生长在水面上，能够直接接受阳光的照射，并且还能抗风浪的影响。而挺水植物有水面部分和水下部分，可以降低水体的流速，拦截水体中的固体颗粒和悬浮物。沉水植物生长在水体当中。研究针对湿地驳岸的水体污染物，采用香根草、水葱、菖蒲、美人蕉4种水生植物对水体中的氨氮和总磷污染物进行修复，开展了不同季节和不同水生植物对湿地驳岸的水体中的营养物质进行修复。对植物的生物量和水体中的总氮、铵态氮、硝态氮及总磷进行了分析。验证四种水生植物对湿地驳岸的水体的生态修复能力和效果。

1实验部分

1.1湿地水生植物净化水体实验

研究区域水体属于农田周边，由于农田种植过程中肥料流失等原因，很大程度的增加了水体的负荷，氮和磷的大量输入导致了水体酸化和富营养化。主要造成了水体中氮、磷物质的累积，造成了水体富营养化，主要的指标为总氮、铵态氮、硝態氮、总磷。在每年不同季节的变化过程中，环境因素也会相应的变化，主要是温度、光照、风速等，对水体的富营养化造成了很大的影响。

根据实验的需求和对湿地水生植物种类的调查，选取香根草、水葱、菖蒲和美人蕉4种植物进行水质处理的水生植物。该四种水生植物在湿地中较为常见，适应实验地的气候条件和水质环境。从生长有该四种水生植物的地方进行取样，然后用蒸馏水对植物的根部及茎叶进行全面清洗，确保没有任何固体颗粒物和动植物附着在植株上，以便消除植物体本身带来的动植物的影响。然后放到含有培养液的水箱中培养1个月，选取长势良好的植株（植物的生物量为400 g）的四种水生植物，每种水生植物分别种植30株于水箱中。水箱尺寸为长80 cm，宽60 cm，高40 cm。水箱中的水深为30 cm，水箱底部铺设一层10 cm高的细砂。将水生植物的根部完全埋进砂子中。每种植物设置三个重复，设置空白组作为对照，消除其它因素的干扰。培养液采用硝酸铵钙和磷酸二氢钾配制而成，硝酸铵钙加入量为3g，磷酸二氢钾加入1.5g。（见表1）

水质净化实验选择在每年的四个季节开展，实验时间为30天，三个季节的平均水温分别为13.5℃、26.5℃、16.2℃、9.5℃。对水生植物每7天进行观察记录，并对水体中的总氮、铵态氮、硝态氮和总磷进行检测，观察变化规律。每次取样完成后，需用蒸馏水补充水量。保证水箱中水体水量的一致性。

1.2主要试剂及设备

硝酸铵钙（农用）、磷酸二氢钾（农用）、重铬酸钾（分析纯）、便携式水质检测仪（美国HACH-DE07）、紫外可见光分光光度计（TQI-2000）

2结果与讨论

2.1驳岸水生植物对水体污染物净化结果

如图1所示不同季节温度下，四种水生植物对水体的净化结果。实验结果表达了不同季节不同的水生植物对水体总氮的去除率。可以看出，种植了水生植物的处理，水体中总氮的去除率要远大干空白对照组，水生植物对总氮的去除效果顺序为夏季、秋季、冬季、春季，夏季和秋季的对总氮的去除效果差异不大，从图中可以看出，温度对总氮的去除率具有显著的影响。水葱在秋季对水体总氮去除能力最好，美人蕉则是在夏季对总氮去除率最高。温度低的时候，植物的新陈代谢变缓慢，对营养物质的吸收减少，同时微生物的硝化作用减弱。造成了冬季低温条件下总氮的去除率减少。

种植了水生植物的处理，夏秋两季水体中总氮的去除率要远大于空白对照组，到冬天以后去除率大幅下降，去除率降到了40％以下。由于夏秋的温度较高，水生植物周边的氧气较为充足，铵态氮的去除率较为显著。美人蕉在冬季对铵态氮的去除率低于空白对照组，是因为在低温环境下美人蕉枯死导致水体的铵态氮上升。水生植物不同季节对铵态氮的去除率为秋季、夏季、冬季、春季。

不同季节对于硝态氮的去除率顺序为夏季、秋季、冬季、春季，和总氮的去除大小一样。去除率夏季最高达到79.5％，最低为53.6％。秋季为48.3％-74.9％。水生植物对水体净化过程中，铵态氮会转化为硝态氮，同时硝态氮也是反硝化作用的产物。可以看出水生植物具有一定的硝化-反硝化能力。植物能够吸收水体中的硝态氮，在各种还原酶的作用下合成植物蛋白。硝化反应和反硝化反应在夏天和冬天都会发生。

不同的水生植物在不同的季节，对水体中的总磷的去除率较为均衡，平均在50％左右，但是季节对水生植物去除总磷的效果并不显著。此外，实验中发现，实验过程中生物量变化较大的水生植物，对水体中总磷的吸收能力强，可以推断出生物量较大的水生植物对水体中总磷的去除率较大。空白对磷的去除率也有15％左右。可以判断在气温变化的过程中，磷酸盐溶解度发生了变化，导致磷的含量发生了变化。

2.2水生植物的生物量和水体污染物去除率影响关系

如图2所示不同季节湿地水生植物生物量与污染物去除率关系。从图可以看出，夏季不同的水生植物对水体污染物去除率一致，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为总磷>铵态氮>总氮>硝态氮。美人蕉、菖蒲的生物量都在500 g以上，进一步说明，夏季水生植物生长量对水体中的营养物质的去除率贡献大。秋季菖蒲的生物量最大，但是对氮元素的去除率却小于水葱。水葱的生物量比菖蒲的略小，但是对氮元素的去除率却大于菖蒲，尤其是对铵态氮的去除率，在四种水生植物中最高。冬季水葱的生物量最大，但是对铵态氮的去除率却小于香根草。冬季温度较低，对氮元素的去除能力大幅下降，小于40％。春季的生物量和营养物质的去除率趋势与冬季相近。

通过以上的实验对比可以发现，水生植物的生物量对氨氮的去除率会有影响，但是两者之间相关性不强，说明水生植物对水体的净化能力除了和植物本身的生长有关系，还和其它因素有关联。包括时间、温度、微生物和吸附过滤等因素。除此以外，不同的季节和不同的水生植物对水体污染物的去除率相关性也不尽相同，夏季较为显著，秋冬季效果不明显。

3结论

不同水生植物在不同的季节，对水体中的总磷的去除率较为均衡，平均在50％左右，但是季节对水生植物去除总磷的效果并不显著。实验过程中生物量变化较大的水生植物，对水体中总磷的吸收能力强，可以推断出生物量较大的水生植物对水体中总磷的去除率较大。水生植物的生物量对氨氮的去除率会有影响，但是两者之间相关性不强，说明水生植物对水体的净化能力除了和植物本身的生长有关系，还和其它因素有关联。包括时间、温度、微生物和吸附过滤等因素。温度低的时候，植物的新陈代谢变缓慢，对营养物质的吸收减少，同时微生物的硝化作用减弱。除此以外，不同的季节和不同的水生植物对水体污染物的去除率相关性也不尽相同，夏季较为显著，秋冬季效果不明显。