摘要：利用農業(yè)灌排系統(tǒng)改造建設生態(tài)溝渠是治理農田面源污染的重要技術措施，水生植物、填料及水力負荷等是影響溝渠凈化效率的重要因素。本研究以沉水植物苦草（Vallisneria natans）溝渠和沸石+苦草溝渠為研究對象，分析了不同水力負荷（HIR）下兩種溝渠對農田徑流中氮磷污染物的凈化效果差異，闡明了苦草對溝渠脫氮除磷的貢獻及其主要影響因素。結果表明，不同HLR下溝渠對水體氮和磷濃度去除率分別為47.7%-66.0%和57.5%-77.1%，隨HLR升高而降低；氮和磷單位面積去除率為305.3-1 009.2 mg·m-2·d-1和17.8-66.7 mg·m-2·d-1，隨HLR升高而升高。HLR顯著影響溝渠氮、磷凈化效率（P＜0．05），而沸石填料則影響較?。≒＞0．05）。與溝渠運行前相比，苦草的密度、葉長以及總生物量（干質量）分別增加5.9-7.0、1.8-2.3倍和4.0-5.0倍，低 HLR下苦草生長更好。苦草葉片及根系的氮、磷和葉綠素含量與水體氮磷含量顯著正相關（P＜0．05）?？嗖葜苯游杖コ土琢糠謩e為2 674.4-3 384.1 mg·m-2和579.6-673.9 mg·m-2，對溝渠氮和磷去除的貢獻分別為5.6%-19.9%和20.1%-65.0%，苦草吸收貢獻率隨HLR升高而降低，HLR是影響苦草直接吸收對溝渠氮、磷去除貢獻的主要因素。綜上，苦草溝渠可有效削減農田氮、磷流失，提高HLR雖然降低氮、磷濃度去除率，但能顯著增加氮、磷截留量。沸石+苦草溝渠長期運行后，應及時更新沸石以保障溝渠內填料強化凈化功能的發(fā)揮。因此，從濃度和通量兩方面對生態(tài)溝渠凈化效果進行綜合評價對于優(yōu)化溝渠設計和運行管理具有重要實踐意義。

關鍵詞：農田徑流；生態(tài)溝渠；沉水植物；填料；水力負荷

中圖分類號：X52 文獻標志碼：A 文章編號：1672-2043（2024）07-1621-11 doi：10.11654/jaes.2023-1112

農業(yè)種植過程中施用的大量化肥、農藥等往往不能被植物完全吸收利用，導致隨降雨或人為排水產生的農田徑流中攜帶高負荷的氮、磷等污染物進入周圍水體，加劇水體富營養(yǎng)化、有害藻華爆發(fā)以及水體生態(tài)退化，成為水體污染的主要驅動因素。自農業(yè)灌溉系統(tǒng)的農田排水溝建設發(fā)展以來，生態(tài)溝渠是農田徑流進入地表水體的主要通道，功能上類似于表流濕地或河流生態(tài)系統(tǒng)，可以通過底質吸附、植物吸收以及微生物降解等物理—化學—生物聯(lián)合作用去除水體中氮、磷等污染物，是農業(yè)面源污染防控的關鍵技術之一。因此，如何提高生態(tài)溝渠運行效果是農業(yè)面源污染治理領域的研究熱點。

作為生態(tài)溝渠的主要組成部分，沉水植物是溝渠常用水生植物類型之一，可以直接吸收水體中的氮磷等污染物將其去除，同時其葉片或根系表面能為微生物生長提供適宜微生境，間接促進水體污染物的微生物降解。沉水植物還可以有效降低水流速度，增加水力停留時間，促進懸浮顆粒的沉淀或防止其再懸浮，進而為生態(tài)溝渠截留凈化污染物提供適宜條件。植物通過吸收水體氮、磷等污染物并將其儲存在植物體內是水體氮、磷去除的重要機制之一，然而水力負荷、營養(yǎng)鹽含量等運行條件如何影響溝渠內沉水植物的生長及其對污染物的去除機制仍不清楚，尤其是沉水植物的直接吸收作用對溝渠脫氮除磷的貢獻如何仍需深入研究。

另外，由于我國土地資源緊缺，在不增加溝渠建設規(guī)模、避免占用額外土地的前提下，在溝渠內間隔設置功能性基質填料，利用填料吸附作用截留氮、磷等污染物，并為微生物生長提供載體環(huán)境，是進一步提高生態(tài)溝渠凈化效率的有效方式。然而，由于填料存在吸附飽和的問題，溝渠運行一定周期后填料強化功能如何仍需進一步驗證。

苦草（Vallisneria natans）為常綠沉水植物，水質凈化效果好、易管理，已被廣泛應用于生態(tài)溝渠建設。因此，本文以苦草溝渠（VDD）和填料苦草溝渠（ZVDD）為研究對象，通過分析不同水力負荷下的兩種溝渠凈化效果差異，探究水力負荷差異對兩種溝渠內沉水植物生長和吸收去除氮、磷的影響，查明沉水植物吸收對溝渠氮、磷去除的貢獻及其影響因素，為進一步利用生態(tài)溝渠有效控制農田面源污染提供理論依據(jù)與技術參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

實驗在上海市農業(yè)科學院下屬莊行試驗站（30°53＇24N，121°23＇15E）的中試規(guī)模生態(tài)溝渠內開展，實驗區(qū)域氣候為亞熱帶海洋性季風氣候，10a平均氣溫為16.1 0C，降水量為1 191.5 mm。

1.2 實驗設計

選擇研究區(qū)內的6條生態(tài)溝渠開展實驗，溝渠深1.30 m、長30.00 m，橫截面為上底寬1.05 m、下底寬0.40 m的倒梯形，溝渠側壁為預留種植孔預制板，孔內種植狗牙根[Cynodon daccYJon（L．）Pers.]。其中3條為苦草溝渠；另外3條為沸石+苦草溝渠，即每隔Sm在溝底設置了粒徑為4-6 cm的沸石填料，沸石裝填于尼龍網袋后置于溝底，厚度為0.40 m、長度為1.00m，與溝渠內壁同寬，為2013年填入（圖1）。在溝渠內按50株·m-2密度種植沉水植物苦草，采用附近河道水澆灌培育1個月，待苦草成活、群落建成后開始正式實驗。根據(jù)實驗區(qū)農田排水中氮、磷濃度，在40m3的配水池內，用附近池塘水添加NH4Cl和KH2PO4配制進水，進水中TN、氨氮、硝態(tài)氮和TP濃度分別為2.32-5.35、1.18-2.50、0.64-1.70 mg·L-1和0.09-0.26mg·L-1。實驗期間，每條溝渠內保持水深0.70 m、水量為11.76 m3。依據(jù)前期實驗結果，綜合考慮進水水質特征、凈化效率、溝渠規(guī)格等，采用流量閥控制、設置29.20、14.60 m3·m-2·d-1和7.30 m3·m-2·d-13種水力負荷（HIR），隨機對應兩種類型溝渠的3條溝渠，共形成6個處理：高、中、低水力負荷下的苦草溝渠（VDD -H，VDD -M，VDD -L）和沸石+苦草溝渠（ZVDD-H，ZVDD-M，ZVDD-L）。于2019年6月20日正式啟動動態(tài)進水實驗，實驗持續(xù)53d。

1.3 樣品采集與分析

實驗期間，每6-7 d上午9：00-10： 00利用塑料水樣瓶在溝渠進、出水口處采集水樣，送至實驗室進行水質分析。同時，采用便攜式水質測定儀HI9829（HANNA，意大利）原位測定水體溫度、pH、溶解氧（DO）和電導率（EC）等指標。采用流式注射自動分析儀（Seal，AA3，德國）測定水體氨氮、硝態(tài)氮濃度。采用堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法（GB11894-1989）測定水體總氮（TN）含量，采用過硫酸鉀消解—鉬銻抗分光光度法（GB 11893-1989）測定水體總磷（TP）含量。

實驗運行前后，采集進水區(qū)和出水區(qū)植物樣品。每個區(qū)域隨機采集3個植物樣方（25 cm×25 cm）。帶根系采集整株植物，用自來水清洗干凈底泥等雜物，計數(shù)植物株數(shù)。測量植物葉長、根長及地上、地下部分濕質量。將植物在烘箱內105℃殺青后，在80℃烘干至質量恒定，測定植物地上、地下干質量。植物樣品研磨過篩后，采用元素分析儀測定植物TN含量，采用H2SO4-H2O2消煮后、鉬銻抗分光光度法測定植物TP含量。隨機采集進水區(qū)和出水區(qū)苦草新生完全展開葉片，用自來水沖洗干凈后，再用超純水沖洗3次、用濾紙將葉片表面水分擦干，采用95%乙醇提取法測定葉片葉綠素含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

目前通常采用沿溝渠水流方向的氮、磷濃度差對溝渠攔截凈化效率進行評價。但是也有研究認為，采用通量表征污染量，通過污染物濃度與流量的乘積，表征通過某一橫截面積的污染物量，兼顧濃度及水體流量等特征的變化，對于流速時空差異較大的溝渠更為合理。但是，目前關于生態(tài)溝渠凈化效率的研究多以濃度差異評價為主，結合通量的單位面積凈化效率報道較少，難以綜合評價生態(tài)溝渠實際運行效果。因此，本研究采用濃度和通量兩種方法綜合評價不同處理下溝渠凈化效率，兩種評價方法計算公式分別如下：

（1）以氮、磷濃度差計算濃度去除率（RR）計算公式為：

RR=（Ci-Ce/Ci）×100%（1）

式中：Ci和Ce為進出水中氮、磷質量濃度，mg·L-1。

（2）氮、磷單位面積去除率（AR， mg·m-2·d-1）計算公式為：

AR=（Ci-Ce/A）×Flow＊103（2）

式中：Flow為流量，m3·d-1；A為溝渠面積，m2。

根據(jù)運行前后進、出水區(qū)植物生物量，氮、磷含量等計算評估植物吸收對溝渠脫氮除磷的貢獻（PC），計算公式如下：

PC=QP／Q×100%（3）

Q=AR×T（4）

QP=Bf×Cpf-Bi×Cpi（5）

式中：Q為溝渠氮、磷去除量，mg·m-2;AR為氮、磷單位面積去除率，mg·m-2·d-1；y為運行天數(shù)，d；Qp為植物吸收氮、磷量（進、出水區(qū)平均值），mg·m-2，及和Bf分別為溝渠運行前后苦草生物量，g·m-2;Cpi和Cpf分別為溝渠運行前后苦草氮、磷含量，mg·g-1。

所有實驗數(shù)據(jù)均采用SPSS 19．0軟件進行統(tǒng)計分析。采用單因素方差分析、雙因素方差分析和Tukey多重比較分析結果的顯著性，采用Pearson雙尾檢驗分析指標間的相關性，采用P＜0.05代表統(tǒng)計學顯著性差異。

2 結果與討論

2.1 不同溝渠對農田徑流中氮、磷凈化效果

2.1.1 不同溝渠內水體理化性質差異

由表1可知，實驗期間，進水區(qū)pH值范圍為7.64-7.74，各溝渠出水pH普遍升高，并且總體上表現(xiàn)為未添加沸石溝渠高于有沸石溝渠，尤其是在中低HLR下出現(xiàn)顯著差異（P＜0．05）。同樣地，水體D0含量在進水區(qū)為5.21-5.48 mg·L-1，出水區(qū)則顯著升高至5.58-7.32 mg·L-1，也表現(xiàn)為未添加沸石溝渠出水DO高于有沸石溝渠，并且在中低HLR下出現(xiàn)顯著差異（P＜0.05）。水體中游離的CO2和碳酸鹽含量變化在一定程度上會改變水體的pH值，溝渠內苦草通過光合作用消耗水體CO2并釋放氧氣導致水體DO和pH升高，而VDD中較多的苦草量可能是導致其pH和DO高于ZVDD的主要原因。進水EC值平均為550-568 μS·cm-1，出水EC值總體低于進水，并且呈現(xiàn)隨HLR升高而增加的趨勢，另外未添加沸石溝渠EC值更低，尤其是在中低HLR下VDD-L和VDD-M中的EC值分別為508 μS·cm-1和501 μS·cm-1，而添加沸石的ZVDD-L和ZVDD-M則分別達532 μS·cm-1和540 μS·cm-1，這一結果與Kumwimba等報道的溝渠水體EC值為255-1 320μS·cm-1一致。沉水植物的攔截凈化以及顆粒物沉降吸附等作用可能是導致水體EC值下降的主要原因，另外，高HLR下水流較快，影響沉降吸附，導致EC值相對較高。

2.1.2 不同生態(tài)溝渠對水體氮、磷凈化效果差異

圖2為實驗期間不同溝渠進、出水氮、磷濃度。除前3次部分各溝渠出水平均TN濃度高于《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002）V類標準2.0 mg·L-1外，隨著溝渠內苦草生長，溝渠凈化能力增強，各溝渠出水TN濃度基本低于2.0 mg·L-1，低HLR下VDD和ZVDD甚至低至0.32 mg·L-1。另外，不同溝渠出水平均TN濃度呈現(xiàn)較大差異，總體表現(xiàn)為ZVDD - H＞VDD-H＞VDD-M＞ZVDD-M＞ZVDD-L＞VDD-L，即出水中TN含量隨HLR升高而增加。相應地，各溝渠平均TN濃度去除率為47.7%-66.0%，隨HLR升高而降低（圖3）。雙因素方差分析結果表明，溝渠類型和HLR及其交互作用對TN去除率均無顯著影響（表2）。除實驗早期高水力負荷下溝渠出水氨氮濃度約為0.5-1．0 mg·L-1外，各溝渠出水中氨氮濃度多為0.20 mg·L-1左右，優(yōu)于地表水Ⅱ類標準，各溝渠出水中氨氮平均濃度總體表現(xiàn)為ZVDD-H＞VDD -H＞ZVDD-M＞VDD-M＞ZVDD-L＞VDD-L，隨HLR降低而降低；各溝渠對氨氮的平均去除率為78 .0%- 89.7%。表明苦草溝渠可以有效去除水體氨氮。雙因素方差分析結果表明，HLR顯著影響溝渠對氨氮的凈化效果，其中高HLR下溝渠對氨氮凈化效率顯著低于中和低HLR下（P＜0．05）。各溝渠出水中硝態(tài)氮濃度總體變化范圍為0.08-1.40 mg·L-1，平均硝態(tài)氮濃度為0.46-0.82 mg·L-1，總體表現(xiàn)為ZVDD -H＞VDD-H＞ZVDD-M＞VDD-M＞VDD-L＞ZVDD-L，各溝渠對硝態(tài)氮的去除率為30.6%-62.3%，高HLR下硝態(tài)氮去除率顯著小于低HLR下（P＜0．05）?？嗖轀锨Π钡娜コ矢哂谙鯌B(tài)氮，一方面沉水植物苦草會優(yōu)先吸收利用氨氮，另一方面植物光合產氧可能促進氨氮通過硝化作用轉化為硝態(tài)氮，另外在pH＞8.0的情況下少量氨氮可通過氨揮發(fā)去除；硝態(tài)氮則主要通過微生物的反硝化作用轉化為N2O或N2得以從水體中徹底去除，這一過程多受水體DO以及碳源供應等影響，尤其是農田徑流中往往由于低碳氮比限制了反硝化作用，這也很好地解釋了進水以氨氮為主，而溝渠出水硝態(tài)氮含量更高。在各采樣時間溝渠出水TP濃度多低于0．1 mg·L-1，出水平均TP濃度為0．04-0.08 mg·L-1，可達地表水Ⅱ類標準，總體表現(xiàn)為ZVDD -H＞VDD - H＞ZVDD - L＞VDD - M＞ZVDD - M＞VDD-L，各溝渠TP濃度去除率為57.5%-77.1%（圖3d），這與張樹楠等報道的結果接近；TP濃度去除率隨HLR升高而降低，并在高和低HLR間存在顯著差異（P＜0．05）?？傮w而言，各溝渠對氮、磷的去除率主要受HLR影響，隨HLR降低而升高，這與溝渠內氮、磷主要通過植物吸收、基質吸附、化學沉降以及微生物降解等作用得以去除有關。HLR低時，污水停留時間長，有助于各類生化反應的充分發(fā)生，促進氮、磷的有效去除。沸石填料添加對溝渠氮、磷凈化效率沒有顯著影響，這可能是由于沸石在溝渠內放置時間較長，出現(xiàn)了吸附飽和，雖然其表面微生物仍能發(fā)揮作用，但對溝渠凈化效率的提升有限，因此應及時進行填料的更新或解吸以保障其作用的有效發(fā)揮。

圖4為不同溝渠的單位面積氮、磷去除率。六條溝渠對TN、氨氮、硝態(tài)氮和TP的單位面積去除率分別為305.3-1 009.2、213.2-758.2、82.7-221.2 mg·m-2·d-1和17.8-66.7 mg·m-2·d-1，Chen等阻也報道了近似的去除效果。雙因素方差分析（表2）結果表明，HLR顯著影響單位面積TN（P＜0.01）、氨氮（P＜0．01）、硝態(tài)氮（P＜0．05）和TP （P＜0．01）去除率，而溝渠類型及其與HLR的交互作用對單位面積氮、磷去除率無顯著影響（P＞0．05）。Tukey事后檢驗結果表明，高HLR下溝渠TN單位面積去除率顯著高于中、低HLR下（P＜0.05），而中、低HLR下TN單位面積去除率無顯著差異（P＞0．05）；氨氮單位面積去除率隨HLR升高顯著升高，并在3個HLR梯度間均呈現(xiàn)極顯著差異（P＜0.01），硝態(tài)氮單位面積去除率只在高和低HLR間表現(xiàn)出顯著差異（P＜0．05）。TP單位面積去除率在3個HLR間均表現(xiàn)出顯著差異（P＜0．05）?？傮w而言，與濃度去隙率相反，各溝渠對不同形態(tài)氮和磷的單位面積去除率隨HLR升高而增加。Reedy等認為HLR升高為更多營養(yǎng)鹽去除提供了可能，Chen等的研究也報道了同樣的結果。目前對于生態(tài)溝渠出水氮、磷濃度還沒有嚴格的標準，本研究的結果表明，在實驗進水濃度下，出水氮、磷濃度基本可以達到低于地表水水質Ⅴ類、甚至Ⅱ類標準，并且中、高HLR下氮、磷濃度去除率也多無顯著差異，因此，在實際運行中適當提高HLR可能有利于溝渠截留更多氮、磷污染物。

2.2 不同溝渠中苦草生長繁殖響應特征

2.2.1 不同溝渠內苦草生長繁殖特征

實驗期間，溝渠內水溫為28.1-31.3℃，比較適宜苦草的生長繁殖。圖5為不同溝渠內苦草生長指標情況。與實驗開始時相比，苦草的植株密度、葉片長度以及總生物量（干質量）分別增加5.9-7．0、1.8-2.3倍和4.0-5.0倍，表明在實驗運行條件下苦草生長良好；并且低HLR下溝渠內苦草葉長、根長及總生物量（干質量）略高于高HLR。Pearson相關分析表明（表3），苦草植株密度與水體TN、氨氮和TP含量呈顯著正相關（P＜0.05，雙尾檢測），溝渠水體高氮、磷含量可能促進了苦草的營養(yǎng)繁殖。周金波等研究發(fā)現(xiàn)，苦草對氨氮的最大適宜濃度為6.0 mg·L-1，在此范圍內苦草生物量隨氨氮濃度升高而增加。也有研究表明，苦草在一級B標水體中，即TN濃度和TP濃度分別約為9.6 mg·L-1和1.0 mg·L-1時，生物量大幅增加，并可將水質凈化達到Ⅴ類。本實驗中溝渠水體TN、氨氮及TP濃度均低于以上報道的數(shù)值范圍，有利于苦草的生長繁殖，進而促進溝渠對氮、磷等污染物的去除。

2.2.2 不同溝渠內苦草氮、磷及葉綠素含量特征

圖6為溝渠內苦草氮、磷含量情況。實驗開始時，苦草葉片和根系TN含量分別為30.5 mg·g-1和22.8 mg·g-1；實驗結束時，苦草葉片TN含量顯著升高為32.3-41.0 mg·g-1，根系TN含量為19.3-26.5 mg·g-1，較實驗開始時部分溝渠中苦草根系TN含量有小幅下降?？嗖軹N含量總體表現(xiàn)為葉片高于根系，這一結果與Wang等的報道一致。另外，進水區(qū)苦草的葉片和根系TN含量均高于出水區(qū)，其中ZVDD-H和VDD-M中葉片以及VDD-H中的TN含量在進水區(qū)顯著高于出水區(qū)（P＜0．05）。實驗起始時，苦草葉片和根系TP含量分別為6.07 mg·g-1和5.97 mg·g-1；實驗結束時，葉片和根系TP含量在各溝渠進水區(qū)總體表現(xiàn)為升高，但在出水區(qū)降至3.97-4.80 mg·g-1。另外，與苦草TN含量變化趨勢一致，進水區(qū)根葉TP含量均高于出水區(qū)，但是與TN不同的是，幾乎所有6個溝渠內進水區(qū)和出水區(qū)苦草TP含量都表現(xiàn)出顯著甚至極顯著差異。這可能是由于植物體內元素含量反映了周圍環(huán)境中元素的濃度情況，而植物磷含量相較于氮對周圍環(huán)境中氮、磷的供應更敏感。這一結果也與溝渠內氮、磷濃度從進水區(qū)至出水區(qū)逐漸降低相一致，進水區(qū)較高的水體氮、磷含量保障了更充分的氮、磷供應量。Pearson相關分析結果也表明，苦草葉片TN含量主要與溝渠水體中氨氮和TP呈顯著正相關（P＜0．05），這可能與溝渠內氮以氨氮為主要成分，并且苦草等沉水植物通常優(yōu)先吸收利用氨氮相關。苦草葉片和根系TP含量則與水體TN、氨氮和TP含量呈極顯著正相關（P＜0．01）（表2），這與Garbey等報道的結果相一致，即沉水植物磷含量通常隨水體養(yǎng)分升高而增加。相應地，苦草地上、地下及總磷儲量也與水體TN、氨氮和TP含量呈極顯著正相關（P＜0.01），表明水體高氮、磷含量促進了苦草對水體中磷的吸收同化，從而將磷從水體徹底去除。

光合作用是植物對環(huán)境變化最為敏感的生理過程之一，葉片葉綠素含量是衡量光合作用強弱的重要因素，并與環(huán)境氮、磷供應密切相關。圖6（e）表明，與實驗前相比，運行結束時各溝渠內苦草葉綠素含量呈升高趨勢，為2.22-3.60 mg·g-1，表明溝渠氮、磷營養(yǎng)鹽輸入促進了苦草葉綠素的合成。另外，苦草葉片葉綠素含量總體表現(xiàn)為進水區(qū)高于出水區(qū)，并與硝態(tài)氮含量極顯著正相關（P＜0.01），表明氮營養(yǎng)鹽是影響植物葉綠素的重要因素。實驗前，苦草葉片葉綠素a/b為1.58，實驗結束時進水區(qū)苦草葉片葉綠素a/b值多表現(xiàn)為小幅降低、而出水區(qū)則小幅增加，并且葉綠素a/b與水體TN、氨氮、硝態(tài)氮含量呈極顯著負相關（P＜0．01）、和TP含量呈顯著負相關（P＜0．05），可能是由于在相對較高氮、磷含量環(huán)境下，苦草通過增加葉綠素b的含量調整對光線的適應能力。

2.3 苦草氮、磷吸收對生態(tài)溝渠凈化效率的貢獻

植物吸收是沉水植物水質凈化的主要途徑之一。但是關于植物直接吸收對溝渠、濕地等系統(tǒng)脫氮除磷的貢獻一直存在爭議。由表4可知，六條溝渠內苦草吸收除氮量為2 674.4-3 384.1 mg·m-2，低于沉水植物穗狀狐尾藻（Myriophyllum aquaticum）的4.0-222 g·m-2，以及植物溝渠中的挺水植物水甜茅（GZYceriamaxima）的17.8-86.2 g·m-2、蘆葦（Phragmites austra-lis）的50.5-81.8 g·m-2以及香蒲的（Typha latifolia）的66.3-86.2 g·m-2；溝渠內苦草直接吸收去除磷量為579.6-673.9 g·m-2，這一值也遠低于挺水植物的8.52-81.8 g·m-2。造成這一差異的原因，一方面可能是由于苦草生物量遠低于上述報道中的挺水或沉水植物；其次是不同報道溝渠中氮、磷濃度差異、運行方式、季節(jié)等也會影響植物吸收氮、磷量?？嗖菸盏?、磷主要儲存于地上部分，分別占82.10%-87.2%和78.7%-85.7%，這是由于溝渠內苦草地上生物量及氮、磷含量均高于地下部分（圖5，圖6）。不同溝渠間，VDD-L中苦草吸收氮、磷量最大，可能是低HLR下增加了水力停留時間，促進苦草吸收氮、磷?？嗖葜苯游諏锨土兹コ呢暙I分別為5.6%-19.9%和18.1%-65.0%，其中對脫氮的貢獻與金樹權等報道的1.5%-13.3%接近，而對溝渠除磷的貢獻則高于報道的2.2%-13.2%。另外，苦草吸收對溝渠氮、磷去除的貢獻隨HLR升高顯著降低，這主要是由于隨HLR升高各溝渠去除氮、磷量顯著升高（圖4），導致苦草直接吸收對脫氮的貢獻降低。因此，植物吸收對溝渠脫氮除磷的貢獻一方面因物種、運行條件、季節(jié)等因素而異，另一方面需綜合考慮HLR等運行參數(shù)差異。另外，研究也發(fā)現(xiàn)隨著溝渠水體氮、磷含量從進水區(qū)至出水區(qū)遞減，進、出水區(qū)苦草生物量，氮、磷含量等顯著降低，因此在評估溝渠這類線型濕地內植物吸收氮、磷的貢獻時，應根據(jù)流程氮、磷等含量變化合理設置植物樣品采集樣點，以提高評估植物吸收作用的準確性。

3 結論

（1）苦草溝渠和沸石+苦草溝渠中總氮、總磷的去除率分別可達47.7%-66.0%、5 7.5 %-77.1%，總氮、總磷的單位面積去除率分別為305.3-1 009.2、17.8-66.7 mg·m-2·d-1；濃度去除率隨水力負荷（HIR）升高而降低，單位面積去除率則隨HLR升高而升高；HLR是影響生態(tài)溝渠氮、磷去除效果的主要因素，其中對總氮和總磷單位面積去除率的影響更為顯著。

（2）低HLR下溝渠內苦草生長更好，苦草葉片及根系氮、磷和葉綠素含量在進出水區(qū)差異顯著，并與溝渠水體氮、磷含量顯著相關。

（3）苦草直接吸收對溝渠氮、磷去除量的貢獻分別為5.6%-19.9%、20.1%-65.0%，并且隨HLR升高而降低，HLR是影響苦草直接吸收對溝渠氮、磷去除貢獻的主要因素。

（4）雖然提高HLR會降低生態(tài)溝渠對農田尾水中氮、磷的濃度去除率，但可以顯著增加氮、磷的截留量。因此，根據(jù)區(qū)域農田面源污染現(xiàn)狀和控制要求，采用濃度和通量相結合對生態(tài)溝渠凈化效率進行綜合評價，優(yōu)化生態(tài)溝渠設計與運行管理，有助于提高農田面源污染治理效果。另外，還應加強水力負荷等因素影響下外加填料凈化機理的研究，及時更新或替換填料以保障其強化凈化功能的發(fā)揮。

（責任編輯：葉飛）

基金項目：上海市2022年度“科技創(chuàng)新行動計劃”國內科技合作項目（22015821200）；國家重點研發(fā)計劃項目（202IYFC3201503-02） ；長江生態(tài)環(huán)境保護修復聯(lián)合研究二期項目（2022-LHYJ-02-0304）；上海市農業(yè)科學院卓越團隊建設計劃項目（滬農科卓2022-023）