紅樹種植系統(tǒng)對氮、磷的凈化效應(yīng)及機理.pdf

1、養(yǎng)殖水體中富含大量的氮、磷等營養(yǎng)元素，易引起富營養(yǎng)化等污染問題，這已成為全球廣泛關(guān)注的熱點。紅樹作為一種耐鹽木本植物，在水體污染物的凈化上具有極大的潛力。目前研究多集中于紅樹對水體氮、磷凈化效應(yīng)的研究，缺乏紅樹對氮、磷凈化機理的深入探討。本研究選擇紅樹植物秋茄(Kandelia candel)、桐花樹(Aegiceras corniculatum)、木欖(Bruguiera gymnorrhiza)和紅海欖(Rhizophora sty

2、losa)四種單種模式(分別編號為A-1、A-2、B-1、B-2)及秋茄-桐花樹混種、木欖-紅海欖兩種混種模式(編號為A-3、B-3)，構(gòu)建室內(nèi)模擬種植系統(tǒng)，處理人工配制養(yǎng)殖水體以及深圳海上田園養(yǎng)殖塘水，考察其對氮、磷的凈化效應(yīng)，篩選高效凈化率的紅樹植物種類及其合理的組合，以氮、磷在系統(tǒng)中的物質(zhì)平衡和凈化機理作為重點開展研究，為今后紅樹林種植-養(yǎng)殖系統(tǒng)的推廣提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：
　　 (1)根據(jù)主要水質(zhì)因子的期間變化，結(jié)果顯

3、示，模擬系統(tǒng)對人工配制養(yǎng)殖水體及深圳海上田園養(yǎng)殖塘水的凈化效果較為一致。系統(tǒng)A相較系統(tǒng)B，出水pH較低(7.8～8.3)，DO較高(比對照系統(tǒng)提高9.57％～28.14％)，對TOC、DIN、Org-N、TN、PO4-P、DOP、PP、TP等指標具有良好的凈化效應(yīng)。系統(tǒng)A累計12周對DIN、TN、PO4-P和TP相應(yīng)的去除率分別為91.08％～92.25％、84.90％～88.20％、90.54％～96.20％、79.38％～83.63

4、％。根據(jù)《海水水質(zhì)標準》(GB3097-1997)，系統(tǒng)A的水質(zhì)基本為一類或二類水質(zhì)，紅海欖單種系統(tǒng)因?qū)α椎娜コЧ患?，水質(zhì)達不到四類水質(zhì)，而對照系統(tǒng)出水則因為DIN超標達不到四類水質(zhì)標準。以DIN和PO4-P為主要參考指標，四種紅樹的凈化效果按優(yōu)劣排序為：桐花＞秋茄＞木欖＞紅海欖。
　　 (2)系統(tǒng)A通過植物吸收的氮可以占到系統(tǒng)水體氮輸入的51.37％～65.43％，而系統(tǒng)B僅有24.97％～37.25％。氮損失最大的是秋茄

5、單種系統(tǒng)，桐花樹單種系統(tǒng)次之，對照系統(tǒng)最小。磷主要賦存在土壤中，水體輸入的磷超過40％賦存在土壤中。紅樹植物累積磷比例最大的是秋茄-桐花樹混種系統(tǒng)，達38.98％，而土壤中累積的磷占40.87％。秋茄單種系統(tǒng)中植物和土壤的貢獻分別為10.94％和67.87％。桐花樹單種系統(tǒng)中植物和土壤的貢獻則為21.47％和59.27％。木欖單種系統(tǒng)有74.77％的磷被土壤吸附，植物吸收的部分僅有1.11％。紅海欖單種系統(tǒng)、木欖-紅海欖系統(tǒng)對磷的吸收是

6、負效應(yīng)。對照系統(tǒng)有73.20％的磷被土壤吸附。
　　 (3)從根系結(jié)構(gòu)、根系分泌低分子量有機酸、磷細菌數(shù)量和磷轉(zhuǎn)化作用強度、土壤磷形態(tài)變化等差異，揭示不同紅樹植物對磷素凈化效率差異的原因。秋茄、桐花樹根具有較長的根長和較大根表面積，根系分泌低分子量有機酸和根際微生物磷轉(zhuǎn)化作用強度高于木欖和紅海欖，有利于使土壤難溶性磷(Al-P、Fe-P、O-P、Ca-P)轉(zhuǎn)化成生物有效性高的磷(速效磷)，并通過植物體對磷的吸收利用，增強了土壤的

7、再吸附能力，實現(xiàn)系統(tǒng)水體較高的磷素去除率。
　　 (4)從土壤氮形態(tài)變化、礦化速率、根際微生物數(shù)量和微生物作用強度等差異，揭示不同紅樹植物對氮素凈化效率差異的原因。秋茄、桐花樹具有較強的礦化和硝化速率，促進氮的遷移轉(zhuǎn)化，土壤TN、固定態(tài)銨和無機氮均減少。秋茄、桐花樹促進氮通過硝化-反硝化等其它作用離開系統(tǒng)，相當于對照的1.89～4.68倍。秋茄、桐花樹的相對生長速率較木欖和紅海欖高，吸收的氮占進水氮中的51.37％～65.43％