不同濕地淤積物對蘆葦生長的影響

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)

目前我國水體富營養(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養(yǎng)化問題的有效途徑，對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。影響水生植物長勢、分布和種類結(jié)構(gòu)的因素有很多，其中光照強(qiáng)度和營養(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，營養(yǎng)元素含量對于水生植物的生長有較強(qiáng)的影響，在營養(yǎng)元素匱乏的條件下水生植物的生長會受到抑制作用。水體中外源磷含量較多時，水生植物的生物量會明顯提升；初級生產(chǎn)力較低的水生植物初期生長受氮有效性的抑制；水體中溶解態(tài)K(鉀)含量較高時，水生植物通常長勢較好。通過研究發(fā)現(xiàn)水生植物生物量與淤積物營養(yǎng)特征之間的關(guān)系，對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，全長約48km，濕地內(nèi)生物物種豐富，共有動植物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)的蘆葦作為研究對象，以TN、TP、Ca和Mg作為淤積物中營養(yǎng)含量的主要指標(biāo)，研究不同淤積物營養(yǎng)成分對蘆葦生長造成的影響，以不同濕地內(nèi)淤積物為底種植蘆葦，在蘆葦生長周期內(nèi)觀測植株生長情況和生物量的差異，進(jìn)而研究淤積物營養(yǎng)物質(zhì)含量與水生植物生長的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設(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)域選取采樣點各5個，具體采樣點分布如圖1所示。通過活塞式柱狀采樣器對各個樣點內(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，帶回實驗室，將采集的淤積物放于10L桶內(nèi)。按照水生植物的生長階段，將一年劃分為4個時期：蓄積期(1—3月)；生長期(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，淤積物營養(yǎng)特征對水生植物生長的影響。

圖1 淤積物采樣點布設(shè)

1.2 數(shù)據(jù)測定與處理

蘆葦幼苗取自石佛寺濕地，幼苗取回實驗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)、長度、重量較為一致的幼苗用于實驗。將蘆葦莖斷插入淤積物中，每個桶重復(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。

對于采樣點淤積物中營養(yǎng)元素的測定，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，通過全自動間斷式化學(xué)分析儀測定，Ca和Mg含量通過HCl-HNO3-HClO4消化-ICP法測定，營養(yǎng)元素含量取5個樣點均值。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

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均為單峰型，凌河口淤積物中種植的蘆葦生物量在各時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，2個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，其生長持續(xù)時間較石佛寺延長了1個月。之后隨著蘆葦進(jìn)入枯萎期后逐漸死亡，2個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，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，淤積物中營養(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@，淤積物中較高的營養(yǎng)物質(zhì)含量會推遲蘆葦?shù)乃r間。

2.2 綜合分析

在本實驗條件下，石佛寺和凌河口淤積物中種植的蘆葦均可以正常生長，蘆葦?shù)纳L發(fā)育并不會因所處的生長環(huán)境為富營養(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蘆葦?shù)纳L發(fā)育會產(chǎn)生影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同濕地淤積物對于蘆葦?shù)陌l(fā)育情況影響明顯，水生植物的發(fā)育總體情況會隨著淤積物中營養(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，但蘆葦?shù)拈L勢存在一定差異。不同濕地內(nèi)淤積物營養(yǎng)水平有所不同，水生植物生物量受淤積物中營養(yǎng)元素含量的影響明顯。在營養(yǎng)水平更高的凌河口濕地淤積物中種植的蘆葦，總體來看其長勢更好，生物量更高，且在成熟期的生長持續(xù)時間較石佛寺長，衰敗時間較石佛寺晚。在蘆葦生長初期，過高的營養(yǎng)元素含量可能會抑制蘆葦生長，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芄庹諒?qiáng)度、溫度等外界因素的影響。