四种植物单种人工湿地磷去除与分配研究

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构建水鬼蕉、美人蕉、风车草、芦苇四种植物单种表面流人工湿地(2m×1m×0.7m,L× W× D),比较它们地上部分生长与生物量等生理生态特征及人工湿地运行两年间磷素分配与去除率的变化,并通过对各生长特性指标与磷去除率、基质全磷含量、植物磷含量的相关性等进行分析,比较了各植物湿地之间的差异。   1.2011年全年水鬼蕉、美人蕉、风车草、芦苇湿地对TP及SP的去除率分别为:25.8-80.3%,42.6-81.6%;32.8-83.2%,20.7-90.8%;27.0-81.2%,5.2-82.9%;32.3-59.5%,14.4-68.1%。夏季芦苇湿地TP去除率极显著低于其他湿地(P<0.01),秋季美人蕉湿地TP去除率极显著高于其他湿地。春季风车草湿地SP去除率极显著高于其他湿地,秋季美人蕉湿地SP去除率显著高于其他湿地(P<0.05),冬季水鬼蕉湿地SP去除率极显著高于其他湿地。2012年全年水鬼蕉、美人蕉、风车草、芦苇湿地对TP及SP的去除率分别为:31.4-85.8%,19.8-86.6%;27.1-91.5%,26.7-94.7;29.6-92.6%,32.0-95.1%;39.9-87.4%,22.8-88.9%。本年各季节间四种植物湿地对TP的去除率均无显著差异,秋季美人蕉和风车草湿地对SP的去除率显著高于其他湿地。   2.2011年湿地输入总磷量为19.2 g m-2,水鬼蕉、美人蕉、风车草、芦苇湿地基质全磷积累量分别为:24.95 mg kg-1,19.79mg kg-1,22.92 mg kg-1,25.44mgkg-1;植物含磷量从大到小分别为:美人蕉(1737 mg m-2)>风车草(620 mg m-2)>芦苇(303 mg m-2)>水鬼蕉(94 mg m-2),各湿地通过基质截留及收割植物对入水总磷去除的贡献率为:水鬼蕉湿地(80.8%,1.0%);美人蕉湿地(65.1%,18.1%),风车草湿地(74.2%,6.5%),芦苇湿地(82.4%,3.2%)。2012年进水全磷输入量为每块湿地16.2 g m-2,水鬼蕉、美人蕉、风车草、芦苇湿地基质全磷积累量分别为:18.16 mg kg-1,19.73 mg kg-1,17.78 mg kg-1,19.49 mg kg-1。植物含磷量从大到小分别为:风车草(736 mg m-2)>水鬼蕉(610 mg m-2)>美人蕉(546 mg m-2)>芦苇(429 mg m-2),各湿地通过基质截留及收割植物对入水总磷去除的贡献率为:水鬼蕉湿地(73.0%,7.9%),美人蕉湿地(79.3%,7.1%),风车草湿地(71.5%,9.5%),芦苇湿地(78.3%,5.6%)。   3.四种植物年际生长特点有差异。除美人蕉外,其余三种植物地上部分在第二年的生长速度及生长状态均较第一年有不同程度的提升。芦苇和水鬼蕉第二年长势好,株高、植株密度和地上生物量都极显著高于第一年,水鬼蕉的地上生物量更是第一年的5.67倍,差异达到极显著水平;风车草两年间生长状态保持在稳定水平,美人蕉第二年的生长明显衰退,植株枯败的情况较2011年严重及有所提前,植物地上生物量显著低于第一年。四种植物在两年间均表现出夏季生长较快的特点。   4.四种植物湿地两年间磷去除率(TP、SP)与植物生物量(地上、地下)之间均存在较高的相关性,四种湿地间的比较发现地下部分生物量与磷去除率的正相关性较高,2012年这种正相关性更达到显著水平。2011-2012年,四种植物湿地,植物除磷量与地上生物量间均存在极显著的正相关,相关系数在0.99以上,四种植物湿地间的比较也得出相同结论。2011年,风车草和芦苇湿地,磷的去除率与植物除磷量间均存在较高相关性,相关系数在0.9以上,2012年除美人蕉湿地外,其余植物湿地磷的去除率与植物除磷量间均存在极显著的正相关关系(P<0.01)。这些均说明植物生长越茂盛,湿地系统对含磷污染物的去除能力越强。
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