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人工湿地植物营养元素积累及其生态化学计量学研究

刘其霞

  目前人工湿地系统应用广泛,处理着各种类型的废水。这种污水处理系统与传统的污水处理工程相比,最显著的特点是植物的运用。在处理轻度富营养污水湿地中生长着的植物,一方面起着吸收污水中营养物质的作用,另一方面,由于处理的污水受污染程度比较轻,营养元素浓度比较低而可能存在着限制植物生长的影响。于是我们对人工湿地植物8种营养元素(K、N、Ca、Mg、P、Na、Fe、Zn)积累以及生态化学计量学进行研究。对来自处理轻度富营养污水人工湿地的22个物种50个植物样本地上部分营养元素浓度研究表明,几乎所有样本的8种营养元素浓度都处于自然界植物营养元素浓度正常范围,即处理轻度富营养污水人工湿地中植物不存在某一元素的绝对缺乏。由于即使所有的营养元素都达到了正常浓度范围,植物仍然有可能相对缺乏某种营养元素。我们对植物地上部分对K:N、K:P、Ca:Mg和N:P比例生态化学计量学进行研究。结果显示:处理轻度富营养污水人工湿地中的植被N:P=12.9,N:K=0.72,属于轻微氮限制状态中:但是由K:P=21.14推断,则属于磷限制,或者说,处理轻度富营养污水人工湿地不缺钾。我们考察各种植物在处理轻度富营养污水人工湿地中的营养元素积累。研究发现营养元素积累最多的五个物种几乎集中了人工湿地植物所有的营养元素积累量,这样的五个物种积累的钾、氮、钙、镁、磷、钠、铁、锌元素量分别占总积累量的85.92%,70.70%,68.76%,81.20%,74.63%,71.38%,69.21%,66.78%;美人蕉、菩提子、黑麦草以及五节芒四个物种在人工湿地各种营养元素积累量起主要作用。分析地上地下营养元素积累比例,钠元素和铁元素在植物的地下部分分布多于地上部分分布,积累比例为1.51和2.46倍;其余的几种营养元素浓度则在植物的地上部分积累较多,积累比例分别为钾元素3.48倍,氮元素的2.76倍,钙元素的3.25倍,镁元素的2.05倍,磷元素的3.65倍,锌元素的1.47倍。对处理轻度富营养污水人工湿地—观鱼池系统进行营养元素动力学研究,分析植物在水质净化中的效果。在轻度富营养水质条件下,人工湿地对水体中钾、氮、磷、钠、铁、锌的去除率分别为33.31%,19.57%,58.42%,11.93%,84.18%,61.18%。收割植物地上部分,相当于去除了人工湿地积累的钾、氮、磷、钠、铁、锌元素的23.84%,6.03%,9.92%,0.34%,1.30%和18.11%;有选择收割美人蕉、菩提子、黑麦草和五节芒四个物种,而保留其他物种在人工湿地中的生长,相当于去除了人工湿地积累的钾、氮、磷、钠、铁、锌元素的25.73%,5.51%,8.96%,0.59%,2.91%和19.74%。按植物的科属特点、生长季节、生长高度、生活史对其划分功能群,发现非禾草类物种的营养元素浓度高于禾草类的营养元素浓度;冬春季节物种营养元素浓度高于夏秋季节营养元素浓度;多年生植物的营养元素浓度高于一年生植物的营养元素浓度;由植株高度而确定的功能群之间的各种营养元素浓度没有如高度梯度一般表现出相应的规律。另外,针对不同的采样季节的物种,营养元素浓度之间差异不显著,因而在研究过程中,我们可以将不同的采样时间的各个样本和物种合并进行分析讨论。……   
[关键词]:人工湿地;轻度富营养;营养元素浓度;生态化学计量学;营养元素积累;营养元素移除
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江大学2006年