陳海生 李振宇

摘 要：選取4種長潭水庫消落帶上常見的濕地水生植物水芹、菖蒲、水蓼、莎草，研究其對水庫水體中氨態(tài)氮和硝態(tài)氮的降解能力。結果表明，4種水生植物對NH4-N和NO3-N都具有良好的降解效果，在實驗期間前15d，各處理水體中NH4-N和NO3-N濃度都顯著降低，但各植物對水體中NH4-N和NO3-N的降解率相差較大。其中，以水芹對水體中NH4-N和NO3-N的降解率最大，其次是菖蒲，以莎草處理水體NH4-N和NO3-N的降解率最低。并且在實驗期間的后15d，各處理水體中NH4-N和NO3-N濃度與前15d相比下降幅度明顯遲緩。 結果可為浙江省水庫消落帶植物群落的構建和濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復以及水庫富營養(yǎng)化治理提供依據。

關鍵詞：水庫;消落帶;水生植物;NH4-N;NO3-N;降解

中圖分類號 S564.2 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2018）24-0102-2

水庫消落帶是指水庫中由于季節(jié)性水位漲落和人為調控水庫水位漲落，致使被水淹沒的土地周期性出露水面，是一種特殊的季節(jié)性水陸交替濕地生態(tài)系統(tǒng)。水庫消落帶作為水庫和地表水的分界面，其在控制水庫水質、減少水庫污染方面具有重要作用[1]。

水庫富營養(yǎng)化指的是水體中N、P等營養(yǎng)鹽含量過多而引起的水質污染現象[2]。隨著大量的不合理施用的化肥、農藥所造成農業(yè)面源污染的隨機排放，導致了湖泊、河流和水庫的富營養(yǎng)化。浙江省的水庫大多是飲用水水庫。在水庫的富營養(yǎng)化治理的各種措施中，利用消落帶中的水生植物吸收水體中氨態(tài)氮和硝態(tài)氮等營養(yǎng)物質、降解水庫中污染物指標是一種高效低成本的治理措施。本研究選取4種長潭水庫消落帶上常見的濕地水生植物，分別是水芹（Oenanthe javanica）、菖蒲（Acorus calamus L.） 、水蓼（Polygonum hydropiper L.）、莎草（Cyperus rotundus L.）。研究其對水體中氨態(tài)氮和硝態(tài)氮的降解能力，從中篩選出對水庫水體水質凈化效果好的植物，為水庫消落帶植物群落的構建和濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試植物 選取在浙江省黃巖長潭水庫消落帶上自然生長的、生長良好且生長一致的4種濕地水生植物各100g，分別是水芹（Oenanthe javanica）、菖蒲（Acorus calamus L.） 、水蓼（Polygonum hydropiper L.）、莎草（Cyperus rotundus L.）。

1.2 實驗方法 實驗于2017年5月10日至6月10日在浙江省長潭水庫管理局塑料大棚內進行。水生植物種植在直徑40cm、高45cm的桶，容積都為56L。桶的底部放置厚度為10cm的礫石。實驗采用人工配置污水的方式，水體主要成分為（NH4）SO4、KNO3，和KH2PO4，其余營養(yǎng)成分根據Hoagland營養(yǎng)液進行配置。模擬污水中N、P元素初始濃度是根據對浙江省長潭水庫的實 際測定值來確定的。每桶種植一種植物，每處理設3個重復。實驗期間每天添加水庫里的水補充水面蒸發(fā)和植物蒸騰所損失的水分，以保持桶里的水位而不被降低。

1.3 測定指標 于5月25日和6月10日對每個桶內的水質進行一次取樣，測定其NH4-N、NO3-N、TN、TP值。水樣中NH4-N采用納氏試劑光度法（GB 7479-87），NO3-N采用酚二磺酸光度法（GB7480-87）[3]。

2 結果與分析

2.1 消落帶水生植物對水體中NH4-N的降解效應 如表1和表2所示，4種水生植物對NH4-N都具有良好的降解效果，在實驗期間前15d，各處理水體中NH4-N濃度都顯著降低。由實驗開始時的2.54～2.65mg·L-1降低到1.37～1.87mg·L-1，4種植物的降解率為28.03%～46.48%。但各植物對水體中NH4-N的降解率相差較大，以水芹對水體中NH4-N的降解率最大，水體中NH4-N濃度由實驗開始時的2.56（mg·L-1）降到15d后的1.37mg·L-1，降解率為46.48%。其次是菖蒲，水體中NH4-N濃度由實驗開始時的2.61mg·L-1下降到15d后的1.76mg·L-1，降解率為32.57%。以莎草處理水體NH4-N的降解率最低，由實驗開始時的2.54mg·L-1下降到15d后的1.83mg·L-1，降解率只有28.03%。

從表2可看出，在實驗期間的后15d，各處理水體中NH4-N濃度與前15d相比下降幅度明顯遲緩，4種植物的降解率為16.12%～22.41%，比前15d4種植物對NH4-N降解率的28.03%～46.48%明顯減少。這期間各植物對水體中NH4-N的降解率還是有區(qū)別的。同樣的，以水芹對水體中NH4-N的降解率最大，降解率為22.41%。其次是菖蒲，降解率為21.59%。以莎草處理水體NH4-N降解率最低，降解率只有16.12%。

2.2 消落帶水生植物對水體中NO3-N的降解效應 如表3和表4所示，4種水生植物對NO3-N都具有良好的降解效果，在實驗期間前15d，各處理水體中NO3-N濃度都顯著降低。由實驗開始時的1.98～2.12mg·L-1下降到1.21～1.41mg·L-1，4種植物的降解率為30.36～41.26%。

但各植物對水體中NO3-N的降解率相差較大。以水芹對水體中NO3-N的降解率最大，水體中NO3-N濃度由實驗開始時的2.06mg·L-1下降到15d后的1.21mg·L-1，降解率為41.26%。其次是菖蒲，水體中NO3-N濃度由實驗開始時的2.12mg·L-1降到15d后的1.37mg·L-1，降解率為35.61%。以莎草處理水體NO3-N降解率最低，由實驗開始時的2.03mg·L-1下降到15d后的1.41mg·L-1，降解率只有30.36%。

從表4還可看出，在實驗期間的后15d，各處理水體中NO3-N濃度與前15d相比下降幅度明顯遲緩，4種植物的降解率為20.19%～23.14%。比前15d4種植物對NO3-N降解率的30.36%～41.26%要明顯減少。但這期間各植物對水體中NO3-N的降解率還是有區(qū)別的。同樣的，以水芹對水體中NO3-N的降解率最大，降解率為23.14%。其次是菖蒲，降解率為22.12%。以莎草處理的水體NO3-N降解率最低，降解率只有20.19%。

3 討論

（1）在有水生植物存在的水庫消落帶濕地生態(tài)系統(tǒng)中，水生植物通過光合作用釋放氧氣，以及通過通氣組織將氧氣從空氣中輸送到植物的根系，這樣植物根際周圍會產生硝化細菌群落，水庫水體中的NH4+在植物根際發(fā)生硝化作用而產生NO3-。水生植物非根際區(qū)域由于處在淹水條件下氧氣含量較低。厭氧環(huán)境促使NO3-進行反硝化作用而產生氣態(tài)的N2和N2O散失到大氣中去。植物根系的這種分泌氧氣的特性還使水庫消落帶濕地生態(tài)系統(tǒng)中的底泥產生氧化層和還原層，從而使得硝化作用和反硝化作用交替進行而脫氧，從而使得水庫水體中的總氮得到降解[4]。

（2）利用水生植物進行水庫水體富營養(yǎng)化治理具有投資少、風險小、效率高等優(yōu)勢。但很多水生植物到冬季就停止生長，容易產生二次污染。因此，今后在水生植物降污研究上，應注意篩選能安全越冬且能高效凈化水體的植物種類，以使水庫水體能周年得到凈化。

4 結論

（1）浙江省山區(qū)水庫消落帶濕地中常見的水生植物水芹、菖蒲、水蓼、莎草4種水生植物對NH4-N都具有良好的降解效果，但各植物對水體中NH4-N的降解率相差較大。其中，以水芹對水體中NH4-N的降解率最大，其次是菖蒲，以莎草處理水體NH4-N降解率最低。并且在實驗期間的后15d，各處理水體中NH4-N濃度與前15d相比下降幅度明顯遲緩。

（2）4種水生植物對NO3-N都具有良好的降解效果，在實驗期間前15d，各處理水體中NO3-N濃度都顯著降低，但各植物對水體中NO3-N的降解率相差較大。其中，以水芹對水體中NO3-N的降解率最大，其次是菖蒲，以莎草處理水體NO3-N降解率最低。并且在實驗期間的后15d，各處理水體中NO3-N濃度與前15d相比下降幅度明顯遲緩。

（3）在浙江省山區(qū)水庫恢復和重建水芹、菖蒲等水生植物作為消落帶的建群種，是治理水庫富營養(yǎng)化、防止藍藻暴發(fā)的有效措施。

參考文獻

[1]陳翠翠，于洪賢，姚允龍，等.西泉眼水庫消落帶水生植物群落及分布特點[J].東北林業(yè)大學學報，2012，40（1）：110-113.

[2]鐘一銘，曹瑛杰.土地利用方式對浙江省長潭水庫富營養(yǎng)化程度的影響[J].江西農業(yè)學報，2010，22（5）：110-113.

[3]國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測方法》編委會，水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學出版社，2002：243-257.

[4]韓瀟源，宋志文，李培英.高效凈化氮磷污水的濕地水生植物篩選與組合[J].湖泊科學，2008，20（6）：741-747.

（責編：張宏民）