湿地植物对农业面源磷污染净化作用的研究进展.docxVIP

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湿地植物对农业面源磷污染净化作用的研究进展

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宋玉芝张艳娜黄晓峰等

摘要：随着全球水环境问题的加剧，对湿地生态功能的认识程度在不断加深。农田磷的流失在水体污染中占有重要的地位，是引起水体富营养化的重要原因，磷是植物生长所必需的元素，湿地植物对营养物质的截留功能倍受关注。笔者就湿地植物对农业面源污染物磷的去除及去除机理，以及影响去除效果的主要因子等方面的国内外研究进行回顾和总结，明确湿地植物种类及其组合对农业面源磷负荷截流的重要性以及有关湿地植物未来的研究方向，为农业面源污染控制和水体富营养化污染管理提供思路。

关键词：湿地植物；农业面源；磷污染；净化作用

中图分类号：X71文献标志码：A文章编号：1002-1302（2014）07-0005-04

收稿日期：2013-10-09

基金项目：国家科技重大专项（编号：2012ZX07101-013-02）；国家自然科学基金（编号。

作者简介：宋玉芝（1970—），女，河南信阳人，副教授，主要从事水体富营养化方面的研究。E-mail：[email?protected]。农业面源污染物中的磷素是水体富营养化的主要限制性因子之一[1-2]，农田流失的养分随地表径流或农田退水进入受纳水体，导致下游水体富营养化，使水环境质量保护面临巨大的挑战[3]。湿地是陆地和水体之间的一个过渡带，它在汇集、转化各种营养物质和废弃物方面具有其他系统不可替代的重要作用。农田径流经由湿地，有利于径流水体水质的改善[4]。湿地对磷素的净化作用通过基质的吸附和沉淀、植物吸收、微生物固定等作用来实现[5]。植物是湿地系统重要的组成部分，在湿地对营养物质的截留功能中起着重要的作用[6]。植物存在与否对磷去除率的影响很大，种植植物的湿地系统对磷的去除率高于无植物湿地系统[6-8]。湿地植物不仅通过吸收作用直接去除湿地磷，湿地植物还能通过影响土壤理化性质及微生物种类及数量等从而间接影响湿地磷的去除，而湿地生境中氮和磷含量的改变导致物种间竞争能力和对环境胁迫适应能力的变化，进而引发植物群落的改变，导致湿地生态系统结构和功能的变化[9-11]。湿地中植物及湿地磷循环关系越来越多地受到相关学者关注。湿地及湿地植物用在处理生活污水、养殖水、污染湖泊及河流水、景观水、污水处理厂的尾水、复合废水、工业废水都有相关报道，在生活污水及工业污水处理方面研究较多，而将其作为净化农业面源磷污染及富营养化水体磷污染的研究还处在起步阶段[12-13]，针对已有的关于湿地植物对净化磷的研究进行回顾和总结。阐述湿地植物对磷污染的净化机理及影响因素，探讨湿地植物种类及组合对磷污染控制的重要性，以期为农业面源污染控制和水体富营养化污染管理提供理论依据。

1湿地植物对湿地磷的去除效应

湿地植物是湿地生态系统中重要的组成部分，在湿地生态系统对磷去除率中占据重要的位置[6-7，14-15]。已有研究表明，植物湿地系统春夏季磷的平均去除率在60%以上，即使在冬季也能达到40%以上，出水水质稳定，而无植物湿地系统磷的去除率仅为28%[7]；Cui等在垂直流人工湿地系统的研究表明，风车草的生物量每增加1000g，其地上部分TP积累量增加4.9g[14]；宋英伟等通过人工湿地试验表明，人工湿地种植植物后对总氮（TN）、总磷（TP）的去除率比无植物状态时分别提高13.6%和19.5%[15]。彭婉婷等研究表明，有植物湿地相对于无植物的湿地其最大净化率提高了4373%[6]。农业面源污水具有污染物浓度较低、成分复杂等特点[16]，而湿地植物在处理轻度富营养化水的人工湿地中，植物吸收对磷的去除起主要作用，植物平均磷积累量对去除水中磷的贡献率为510%[17]。农业面源污染径流水经过湿地植物的同化吸收、富集等作用从而减轻下游受纳水体的磷污染负荷。不同植物类型的湿地对水体磷的去除效果存在差异，与湿地植物去除磷的机制密切相关。

2湿地植物对水体磷素去除机理

2.1直接吸收作用

磷是植物生长所必需的营养元素，湿地植物通过根系、茎以及叶直接吸收水中的无机磷，同化成为自身的组成成分，从而减少水体磷的含量。湿地往往具有较高的初级生产力，高生产力导致湿地植被有较高的矿物质吸收率。已有的研究[18-19]表明，大型湿地植物吸收磷量为1.8～18.0g/（m2·年），其中芦苇地上部分吸收磷量大约为6.7g/（m2·年），大部分沼生植物的干物质生物量中磷的含量为0.15%～105%。植物磷积累量主要集中在植物的地上部，平均磷积累对去除水中磷的贡献率40.5%[20]，鲁静等研究表明，洱海流域44种湿地植物地上部分分别占有整株72%的生物量、75%的磷含量[10]，