恢復濕地氮磷去除的景觀生態(tài)學機制研究.pdf

1、基于恢復濕地去除氮磷是水環(huán)境修復的前沿領域。在景觀尺度上，深入理解生物與環(huán)境相互作用的氮磷去除機制，在水體富營養(yǎng)化控制和濕地恢復工程設計中具有重要意義。本研究以南四潮流域七星湖濕地為研究對象，基于野外取樣分析和統(tǒng)計方法，分析了不同時間尺度下氮磷去除率的變化規(guī)律，確定了主導環(huán)境要素和空間要素;研究了植物對氮磷去除率的影響，揭示了植被演替與氮磷去除的相互作用關(guān)系;探索了恢復濕地氮磷去除的動力學過程和等溫過程，分析了景觀要素對模型參數(shù)的影響。

2、研究結(jié)果如下:
　　(1)在不同時間尺度上，恢復濕地氮磷去除率呈現(xiàn)以下規(guī)律:1）恢復濕地氮磷去除效果顯著，在水體高氮磷濃度壓力下，多年平均去除率在70％以上;2）氮磷去除率在春夏秋三季差異不大，冬季顯著降低，但仍高于50％;3）氮磷去除率在年際間沒有顯著差異，恢復濕地功能可持續(xù)。
　　(2)環(huán)境要素和空間要素對恢復濕地氮磷去除率的影響如下:1）系統(tǒng)尺度上，各形態(tài)氮及總磷和顆粒態(tài)磷去除率與溫度顯著正相關(guān)，總氮去除率與溶解氧和進

3、水濃度顯著負相關(guān)，溶解性磷去除率則與水力停留時間顯著負相關(guān);主導景觀要素包括4個，其中溫度和水力停留時間影響最大。2）綴塊尺度上，氮磷去除率隨水力停留時間、進水濃度、周長、面積、容積、庫長和形狀指數(shù)的增大而增大，隨最大綴塊指數(shù)的增大而減小，其中進水濃度和最大綴塊指數(shù)的顯著性在季節(jié)上有差異;主導景觀要素中包括2個環(huán)境要素和8個空間要素，其中庫長影響最大。
　　(3)植被要素對恢復濕地氮磷去除率的影響為:1）植被綴塊面積和形狀指數(shù)在春

4、夏秋與各形態(tài)氮磷去除率都顯著正相關(guān)，植被綴塊密度、邊界密度和香濃多樣性等指數(shù)的影響與季節(jié)和氮磷形態(tài)有關(guān);主導植被格局指數(shù)包括4個，其中植被面積和最大綴塊指數(shù)影響最大。2）明水的比例和形狀指數(shù)在各季節(jié)與各形態(tài)氮磷去除率顯著負相關(guān)，最大綴塊指數(shù)與其顯著正相關(guān)，面積和邊界密度等指數(shù)的影響與季節(jié)和氮磷形態(tài)有關(guān);蘆葦+香蒲的面積、比例和形狀指數(shù)在各季節(jié)與多個形態(tài)氮磷去除率正相關(guān)，綴塊密度在春秋與其正相關(guān);荷花的面積和形狀指數(shù)在各季節(jié)與多個形態(tài)氮磷

5、去除率正相關(guān)，綴塊密度在春夏對磷去除率影響較大。主導植物群落格局指數(shù)在明水中有3個，蘆葦+香蒲中有5個，荷花中有3個，其中明水的最大綴塊指數(shù)和蘆葦+香蒲的形狀指數(shù)影響最大。
　　(4)氮磷脅迫下恢復濕地植物群落演替規(guī)律為:1）隨時間增加，植被面積增大、綴塊數(shù)減少，綴塊形狀趨向不規(guī)則;2）在所有氮磷濃度范圍，蘆葦+香蒲群落的面積都增大，是恢復濕地的優(yōu)勢群落類型，有利于氮磷去除;3）在高氮磷濃度區(qū)域，荷花由單一群落逐漸演變?yōu)閺碗s群落，

6、而在低氮磷濃度區(qū)域，荷花長勢良好且一直為單一群落。
　　(5)景觀要素影響恢復濕地氮磷背景濃度和k-C*降解常數(shù):1）環(huán)境要素主要影響氮背景濃度和氮磷降解常數(shù)，其中溶解氧和pH與其負相關(guān)，水力負荷則與其正相關(guān)，此外C*與氮降解常數(shù)正相關(guān);2）綴塊密度在春夏秋、邊界密度在春夏與多個形態(tài)氮背景濃度顯著正相關(guān)，平均綴塊面積在春季與各形態(tài)氮背景濃度顯著負相關(guān)，綴塊密度在春季與各形態(tài)氮磷的降解常數(shù)顯著正相關(guān)，容積在冬季與各形態(tài)磷降解常數(shù)顯著

7、負相關(guān);3）植被綴塊密度與多個氮磷背景濃度和降解常數(shù)正相關(guān)，尤其在春夏兩季。
　　(6)基于吸附理論的污染物反應模型研究表明:1）Langmuir和Freundlich模型都能較好的模擬恢復濕地氮磷去除的去除過程，其中Langmuir模型的解釋力更好;2）提高濕地氮磷進水濃度，延長水力停留時間，增大面積、容積和邊界復雜度都會使?jié)竦氐兹コ^程更符合Langmuir模型;3）準一級和準二級動力學模型都能較好的模擬恢復濕地氮磷去除過程