【摘要】：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。本研究以南四湖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的影響。研究結果如下：(1)在不同時間尺度上,恢復濕地氮磷去除率呈現以下規(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,總氮去除率與溶解氧和進水濃度顯著負相關,溶解性磷去除率則與水力停留時間顯著負相關；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、庫長和形狀指數的增大而增大,隨最大綴塊指數的增大而減小,其中進水濃度和最大綴塊指數的顯著性在季節(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在春夏秋與各形態(tài)氮磷去除率都顯著正相關,植被綴塊密度、邊界密度和香濃多樣性等指數的影響與季節(jié)和氮磷形態(tài)有關；主導植被格局指數包括4個,其中植被面積和最大綴塊指數影響最大。2)明水的比例和形狀指數在各季節(jié)與各形態(tài)氮磷去除率顯著負相關,最大綴塊指數與其顯著正相關,面積和邊界密度等指數的影響與季節(jié)和氮磷形態(tài)有關；蘆葦+香蒲的面積、比例和形狀指數在各季節(jié)與多個形態(tài)氮磷去除率正相關,綴塊密度在春秋與其正相關；荷花的面積和形狀指數在各季節(jié)與多個形態(tài)氮磷去除率正相關,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和蘆葦+香蒲的形狀指數影響最大。(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,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：1)環(huán)境要素主要影響氮背景濃度和氮磷降解常數,其中溶解氧和pH與其負相關,水力負荷則與其正相關,此外C*與氮降解常數正相關；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,平均綴塊面積在春季與各形態(tài)氮背景濃度顯著負相關,綴塊密度在春季與各形態(tài)氮磷的降解常數顯著正相關,容積在冬季與各形態(tài)磷降解常數顯著負相關；3)植被綴塊密度與多個氮磷背景濃度和降解常數正相關,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,其中準二級動力學模型擬合結果更好�；謴蜐竦厝コ资且粋�生物與環(huán)境之間相互作用的復雜過程。本研究在景觀尺度上明確了恢復濕地氮磷去除率與景觀要素的關系,揭示了氮磷脅迫下的植物群落演替特征,提出了從吸附角度分析濕地氮磷去除過程,為濕地生態(tài)恢復和綜合利用提供了理論依據和技術支持。
【圖文】：

七星湖濕地工程是南四湖流域＂截蓄導＂生態(tài)工程的一部分，主要目的是削減逡逑城河水中的氮a惻ǘ齲繁Ｄ纖鋇鞫叩乇恚桑桑衫嗨�。工辰{藿ㄍ瓿捎冢玻埃埃鼓輳�，辶x獻苊婊叮常耄恚�，设计处理能力１１０００ｍ３／ｄ，共包括５各c擁ピ�，壤_跡玻彼盡Ｊ義系賾校哺黿叢�；一蕼\嗆鈾�，该部窋S醚罡諳鸞呵繕嫌緯嗆幼蟀兌豢�，辶x希保沖義

本文編號：2660099