紅樹種植系統(tǒng)對氮、磷的凈化效應及機理.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)，構建室內模擬種植系統(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，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)的推廣提供科學依據(jù)。結果表明：
　　 (1)根據(jù)主要水質因子的期間變化，結果顯

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。系統(tǒng)A累計12周對DIN、TN、PO4-P和TP相應的去除率分別為91.08％～92.25％、84.90％～88.20％、90.54％～96.20％、79.38％～83.63

4、％。根據(jù)《海水水質標準》(GB3097-1997)，系統(tǒng)A的水質基本為一類或二類水質，紅海欖單種系統(tǒng)因對磷的去除效果不佳，水質達不到四類水質，而對照系統(tǒng)出水則因為DIN超標達不到四類水質標準。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。對照系統(tǒng)有73.20％的磷被土壤吸附。
　　 (3)從根系結構、根系分泌低分子量有機酸、磷細菌數(shù)量和磷轉化作用強度、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％