代玉旭

(遼寧省石佛寺水庫管理局有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110166)

目前我國(guó)水體富營(yíng)養(yǎng)化問題嚴(yán)重，而通過環(huán)湖截污、底泥疏浚等工程方式治理富營(yíng)養(yǎng)化水體的效果并不明顯[1]。近年來的研究表明，通過工程技術(shù)和水生植物恢復(fù)相結(jié)合，建立以水生植物為主的生態(tài)系統(tǒng)是調(diào)節(jié)、控制和治理水體富營(yíng)養(yǎng)化問題的有效途徑，對(duì)于水生植物所在湖泊的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)有著十分重要的意義。影響水生植物長(zhǎng)勢(shì)、分布和種類結(jié)構(gòu)的因素有很多，其中光照強(qiáng)度和營(yíng)養(yǎng)元素普遍被認(rèn)為是影響程度最大的影響因子[2]。大多數(shù)研究表明，營(yíng)養(yǎng)元素含量對(duì)于水生植物的生長(zhǎng)有較強(qiáng)的影響，在營(yíng)養(yǎng)元素匱乏的條件下水生植物的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制作用。水體中外源磷含量較多時(shí)，水生植物的生物量會(huì)明顯提升；初級(jí)生產(chǎn)力較低的水生植物初期生長(zhǎng)受氮有效性的抑制；水體中溶解態(tài)K(鉀)含量較高時(shí)，水生植物通常長(zhǎng)勢(shì)較好。通過研究發(fā)現(xiàn)水生植物生物量與淤積物營(yíng)養(yǎng)特征之間的關(guān)系，對(duì)于了解水生植物生理和生態(tài)學(xué)特征、加強(qiáng)人工濕地的治理都具有重要意義。

石佛寺人工濕地位于沈陽市新城子區(qū)、法庫縣依牛堡鄉(xiāng)和鐵嶺市鐵法縣境內(nèi)，距離遼寧省沈陽市約47km，濕地內(nèi)主要栽植的水生植物包括蘆葦、水燭和荷花。2016年調(diào)查顯示，目前濕地內(nèi)蘆葦、荷花和水燭面積分別為173.33、133.33和366.66hm2，生態(tài)水面積為16.13km2。凌河口人工濕地位于凌海市南部海岸線，全長(zhǎng)約48km，濕地內(nèi)生物物種豐富，共有動(dòng)植物239科1024種。2016年調(diào)查顯示，目前濕地保護(hù)區(qū)總面積為835.75km2，其中蘆葦區(qū)域面積為62.76km2。

本研究通過將石佛寺人工濕地和凌河口人工濕地內(nèi)的蘆葦作為研究對(duì)象，以TN、TP、Ca和Mg作為淤積物中營(yíng)養(yǎng)含量的主要指標(biāo)，研究不同淤積物營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)蘆葦生長(zhǎng)造成的影響，以不同濕地內(nèi)淤積物為底種植蘆葦，在蘆葦生長(zhǎng)周期內(nèi)觀測(cè)植株生長(zhǎng)情況和生物量的差異，進(jìn)而研究淤積物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量與水生植物生長(zhǎng)的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)

2017年12月分別在石佛寺人工濕地和凌河口人工濕地的蘆葦區(qū)域選取采樣點(diǎn)各5個(gè)，具體采樣點(diǎn)分布如圖1所示。通過活塞式柱狀采樣器對(duì)各個(gè)樣點(diǎn)內(nèi)表層0～10cm的淤積物進(jìn)行采集，采集的淤積物通過密封袋保存并貼好標(biāo)簽，帶回實(shí)驗(yàn)室，將采集的淤積物放于10L桶內(nèi)。按照水生植物的生長(zhǎng)階段，將一年劃分為4個(gè)時(shí)期：蓄積期(1—3月)；生長(zhǎng)期(4—6月)；成熟期(7—9月)；枯萎期(10—12月)，研究相同環(huán)境條件下，淤積物營(yíng)養(yǎng)特征對(duì)水生植物生長(zhǎng)的影響。

圖1 淤積物采樣點(diǎn)布設(shè)

1.2 數(shù)據(jù)測(cè)定與處理

蘆葦幼苗取自石佛寺濕地，幼苗取回實(shí)驗(yàn)室后先用自來水浸泡1周，并將蘆葦洗凈。清洗過程中去除粘附在蘆葦表面的絲狀藻和附著顆粒物，并從中選取粗細(xì)、長(zhǎng)度、重量較為一致的幼苗用于實(shí)驗(yàn)。將蘆葦莖斷插入淤積物中，每個(gè)桶重復(fù)插5支蘆葦。通過虹吸法向桶內(nèi)注入6L蒸餾水作為上覆水，泥水比約為1∶3。于蘆葦生長(zhǎng)過程中進(jìn)行取樣，洗凈后切割并用80℃恒溫將水生植物植株烘干至少48h，然后在60℃保持24h，稱干重。

對(duì)于采樣點(diǎn)淤積物中營(yíng)養(yǎng)元素的測(cè)定，將部分取回的樣品淤積物風(fēng)干，然后粉碎并過100目篩。淤積物中TN和TP含量分別用水楊酸法和鉬銻抗比色法，通過全自動(dòng)間斷式化學(xué)分析儀測(cè)定，Ca和Mg含量通過HCl-HNO3-HClO4消化-ICP法測(cè)定，營(yíng)養(yǎng)元素含量取5個(gè)樣點(diǎn)均值。采集的數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel 2007和SPSS軟件進(jìn)行整理與分析，用Photoshop CS6軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濕地淤積物中蘆葦?shù)纳L(zhǎng)

石佛寺淤積物和凌河口淤積物的表觀差異：石佛寺淤積物顏色呈黑色，較為粘稠，淤積物中夾雜部分雜草及水生植物腐爛根莖；凌河口淤積物顏色呈褐色，不黏稠，雜物較少。石佛寺濕地與凌河口濕地淤積物營(yíng)養(yǎng)成分相比較(見表1)，凌河口濕地淤積物中TN、TP、Ca和Mg含量均明顯高于石佛寺。石佛寺濕地和凌河口濕地淤積物中營(yíng)養(yǎng)元素含量順序均為：Ca>Mg>TN>TP。

表1 石佛寺和凌河口淤積物平均營(yíng)養(yǎng)水平含量 單位：g/kg

石佛寺和凌河口淤積物中蘆葦?shù)纳锪坎町愝^為明顯，如圖2所示。在石佛寺和凌河口淤積物中種植的蘆葦其生物量變化趨勢(shì)均為單峰型，凌河口淤積物中種植的蘆葦生物量在各時(shí)期均高于石佛寺淤積物。從圖2中可以看出，在3和4月取樣時(shí)，2個(gè)濕地淤積物中蘆葦生物量較為接近。隨著蘆葦?shù)倪M(jìn)一步發(fā)育，不同淤積物中蘆葦?shù)纳锪坎町愰_始逐漸顯現(xiàn)。7月以后，蘆葦進(jìn)入成熟期，此階段內(nèi)凌河口淤積物中蘆葦?shù)纳锪棵黠@高于石佛寺。2個(gè)濕地淤積物中蘆葦生物量均于8月達(dá)到峰值，之后9月石佛寺淤積物中蘆葦生物量逐漸下降，而凌河口濕地中蘆葦生物量仍就趨近于最大值，其生長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間較石佛寺延長(zhǎng)了1個(gè)月。之后隨著蘆葦進(jìn)入枯萎期后逐漸死亡，2個(gè)濕地淤積物中蘆葦生物量均明顯下降。

圖2 石佛寺、凌河口不同時(shí)期蘆葦生物量

結(jié)合表1和圖2來看，蘆葦?shù)纳锪颗c淤積物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量有明顯的聯(lián)系。在水生植物處于蓄積期時(shí)，不同淤積物中水生植物生物量差異不大，但隨著水生植物的進(jìn)一步增長(zhǎng)，淤積物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量越高，蘆葦?shù)纳锪扛芍卦酱?，且這種現(xiàn)象在蘆葦?shù)某墒炱诟鼮槊黠@，淤積物中較高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量會(huì)推遲蘆葦?shù)乃r(shí)間。

2.2 綜合分析

在本實(shí)驗(yàn)條件下，石佛寺和凌河口淤積物中種植的蘆葦均可以正常生長(zhǎng)，蘆葦?shù)纳L(zhǎng)發(fā)育并不會(huì)因所處的生長(zhǎng)環(huán)境為富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)而受到抑制，但不同濕地淤積物中蘆葦?shù)纳锪勘憩F(xiàn)出明顯的差異，這說明不同濕地淤積物對(duì)蘆葦?shù)纳L(zhǎng)發(fā)育會(huì)產(chǎn)生影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同濕地淤積物對(duì)于蘆葦?shù)陌l(fā)育情況影響明顯，水生植物的發(fā)育總體情況會(huì)隨著淤積物中營(yíng)養(yǎng)元素含量的增加而得到改善。

3 結(jié)論

蘆葦在石佛寺濕地和凌河口濕地的淤積物中均可恢復(fù)生長(zhǎng)，但蘆葦?shù)拈L(zhǎng)勢(shì)存在一定差異。不同濕地內(nèi)淤積物營(yíng)養(yǎng)水平有所不同，水生植物生物量受淤積物中營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響明顯。在營(yíng)養(yǎng)水平更高的凌河口濕地淤積物中種植的蘆葦，總體來看其長(zhǎng)勢(shì)更好，生物量更高，且在成熟期的生長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間較石佛寺長(zhǎng)，衰敗時(shí)間較石佛寺晚。在蘆葦生長(zhǎng)初期，過高的營(yíng)養(yǎng)元素含量可能會(huì)抑制蘆葦生長(zhǎng)，之后隨著蘆葦?shù)倪M(jìn)一步發(fā)育，蘆葦生物量逐漸與淤積物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量呈正相關(guān)，直到蘆葦死亡腐解。此外，蘆葦?shù)纳锪繒?huì)受光照強(qiáng)度、溫度等外界因素的影響。