全 文 ： 万方数据
1期 赵建刚，等：潜流湿地和表面流湿地的净化效果与植物生长比较 75
100
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2。
—_．_TP(SFW)
N03-N(SFw)
SP(洲)
CODer(SFw)
—-．卜一TP(SSFW)
0 0
8 month9 monthi0month11month12month 8 IIlonth9mnthlOITlonth11month12mnth
图1潜流湿地和表面流湿地对各污染物的净化效果比较
Fig．1Comparisonoftheremovalr teofthecontaminantsbetweenSSFWandSFW
大学行政学院的学生宿舍和餐厅排放的生活污水，其水
质基本参数为CODcr：152．3mgL-1；BODs：49．9mg．L一；
TN：22．2mg·L～；TP：mg·L一．，水力负荷为0．4L·S一。
从2003年8月份开始，每月上旬按照水和废水监测分
析方法p1对进出水的各项基本指标进行测定；2003年
12月植物收割时用土柱法测量湿地植物根系生物量，
土柱面积为30cmx30cm，每种植物随机取样3个，按
照0～5cm、5～15cm、15～30cm和30cm以下土层
(砾石层)全部挖掘，在清水中洗出所有根系，用游
标卡尺将所有根系按照d3mm
等3个等级进行分类，分别称其鲜重并于80℃烘箱中
烘48h后称干重以得出各植物的根系生物量，按照试
验统计方法[1oJ对所测数据进行标准差、T-N验分析。
2结果与分析
2．1对污染物的净化效果比较
整个实验过程中湿地对NO，-N的净化效果一直
稳定在80％以上的去除率，对其他污染物在实验初期
的效果较好，实验末期植物生长放缓时湿地系统的净
化效果较差(图1)。8、9月份两种湿地对TP的净化
效果较高，尤其是潜流湿地对TP的去除率在80％以
上，表面流湿地的去除率也可达到60％左右。从10
月份开始，两种湿地对TP的净化能力都有了明显的
下降，潜流湿地下降尤为明显，两种湿地的净化率都
不足50％，其中11月份去除率尚不到20％。潜流湿
地对TP的净化效果要好于同期的表面流湿地，其中
12月份时差别相当明显，潜流湿地尚且还可达到40％
的去除率，而表面流湿地的去除率不足lO％。所测5
个月中，表面流湿地对TP的平均去除率为
38．5士28．4％；潜流湿地为53．4+28．7％，T-N验结果表
明二者之间差异不显著(P>0，05)。8～10月份，湿地
对SP的净化效果比较理想，除了8月份时潜流湿地
净化效果稍差外，其它时期两种湿地都可有50％以上
N03一N(SSFW)
SP(SSFW)
CODcr(SSⅢ
的去除率。从11月份开始，湿地对SP的去除能力减
弱，两种湿地的净化率都在30％以下。两种湿地对SP
的去除效果差异明显，除了8月份表面流湿地的净化
效果优于潜流湿地外，其他时期潜流湿地的处理效果
则明显强于表面流湿地，其中10月份潜流湿地的去
除率可达90％以上，而表面流湿地的净化效果尚不足
40％。所测5个月中，两种湿地对SP的平均去除率为：
表面流湿地为38．7+30．8％；潜流湿地为50．6+33．1％，
T-N验结果表明二者之间差异不显著(P>0．05)。潜流
湿地和表面流湿地对NO，一N的净化效果很明显，经过
人工湿地的处理后，潜流湿地对N03-N的去除率可达
90％以上，表面流湿地稍差一些，也可达到80％左右
的去除率(8月份除外，只有65％的去除率)。潜流湿
地对NO，-N的处理效果稳定且明显，每个月份的净化
效果都优于同期的表面流湿地。两种湿地对N03．N5
个月的平均去除率为：表面流湿地为82．脏11．6％；潜
流湿地为93．5士4．6％，T-N验结果表明二者之间差异
显著(P<0．05)。潜流湿地对CODcr的处理效果明显
且一直稳定在80％左右的净化率；同期的表面流湿地
的净化能力稍差，9月份效果最好也只有50％的去除
率，11月份时效果最差，不足20％。两类湿地对CODcr
5个月的平均去除率为：表面流湿地为36．5+20．2％；
潜流湿地为76．6士11．0％，T-N验结果表明二者之问差
异显著(P2．2植物生长状况比较
7种植物在两类湿地里植株高度、群落覆盖度差
异都不明显(表1)。实验初期，象草、香根草、美人
蕉、水鬼蕉等在潜流湿地长得更快，植株更高大一些；
而风车草、菖蒲6月份时在表面流湿地长势更快一些；
芦苇整个实验期间生长一直较差。9月份表面流湿地
的象草出现部分枯萎现象，而潜流湿地的象草10月
下旬才开始出现叶片枯萎现象，但其长势仍然优于同
期表面流湿地象草的长势。8、9月份，潜流湿地里的
∞
蚰
∞
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加
万方数据
76 生态科学 25卷
表l潜流湿地和表面流湿地的植株高度(cm)
Table1Comparisonofpla theightbetweenSSFWandSFWduringdifferentp riods(cm)
植物Specise 6月Jun7月Jul 8月Aug9月Sep10月Oct11月Dec12月Nov
潜流湿地SSFW
风车草calternifolius
菖蒲A．calamus
象草尸purpureum
香根草矿zizanioides
美人蕉Cindica
芦苇Pcommunis
水鬼蕉Hamericana
表面流湿地SFW
风车草Caltern-ifolius
菖蒲A．calamus
象草Ppurpureum
香根草矿zizanioides
美人蕉c．indica
芦苇Pcommunis
水鬼蕉HAmericana
65(50)
85(20)
175(45)
115(25)
110(60)
90(30)
60(60)
75(55)
90(20)
125(30)
85(15)
105(45)
85(20)
45(60)
115(60)
100(30)
230(60)
150(35)
180(80)
100(40)
70(70)
140(70)
100(30)
180(45)
130(30)
170(75)
100(30)
60(70)
155(90)
100(60)
300(80)
170(40)
180(90)
llO(50)
70(75)
160(90)
100(60)
220(75)
150(40)
170(80)
105(40)
60(75)
160(95)
90(50)
300(90)
180(45)
180(90)
110(50)
85(85)
160(95)
80(50)
235(85)
180(50)
170(85)
110(60)
85(85)
170(95)
90(50)
320(90)
180(50)
185(95)
115(55)
90(85)
170(95)
80(50)
280(85)
180(50)
180(90)
115(60)
85(85)
180(95)
340(90)
180(60)
185(95)
120(60)
90(85)
180(95)
240(90)
180(55)
185(95)
120(65)
90(85)
190(95)
350(90)
180(60)
190(95)
120(65)
90(85)
190(95)
350(90)
180(55)
190(95)
120(65)
90(85)
注：括号内数字为群落覆盖度(％)。Note：Valueintheblanksarethecoverageofcommunity(％)．
美人蕉和水鬼蕉较同期表面流湿地里的美人蕉和水
鬼蕉叶片墨绿，10月份以后，两种湿地里的这两种植
物叶片颜色较一致。菖蒲可能是受种植在两侧的风车
草和象草的遮蔽，在潜流湿地和表面流湿地里长势都
不好，从9月份开始，菖蒲就已表现出枯萎症状，到
11月，菖蒲长势很差，其地上部分大多已死亡，12
月份收割植物时发现潜流湿地里菖蒲的粗大的地下根
状茎通常分布在砾石层的表面，难以在碎石层中伸展，
而表面流湿地菖蒲的根状茎则全部分布在土壤中。
2．3根系分布与生物量比较
7种植物里菖蒲在实验末期已枯萎，香根草生长
很弱，几近枯萎，故没有测其根系生物量，对其他5
种植物的根系生长、分布和生物量等进行了分析测
定。植物在两类湿地里长势差异不大，但根系生物量
相差明显(表2)：表面流湿地植物根系生物量显著高
于潜流湿地的植物根系生物量(P<0．05)。植物根系
多分布在0～5cm的表层，潜流湿地和表面流湿地
O～5cm的表层根系生物量分别占根系总生物量的
86．4％和89．8％，而30cm以下层中少有植物根系分
布。至于不同直径根系的分布，两种湿地均以d的细根为主，潜流湿地和表面流湿地d分别占根系总量的58．4％和61．4％，其次是d>3mm
的粗根和根状茎，潜流湿地和表面流湿地分别占各自
根系总量的27．4％和24．6％，l最少，两种湿地同类根系生物量占根系总量的16％弱。
美人蕉植株虽高，但其根系在地表下延伸不长，
两种湿地里根系最深不过30tin。象草与美人蕉相似，
虽然植株高度都在300cm以上，可是其地下根系延伸
也不悔潜流湿地里的象草在30cm以下层尚出现少
量根系，且最深不过36cm。风车草在潜流湿地里根
系最长可伸至土表以下36cm，根颜色多黑色，少红
褐色，其中l高度虽不高，但根系在地表下延伸较长，芦苇在潜流
湿地里根系最长可伸至地表以下47cm，在表面流湿
地里根系也可伸至地表以下39cm。水鬼蕉虽然植株
高度不足1m，但根系分布较广，表面流湿地最深可
延伸至地表以下42cm，在土壤表层可见很多较清
晰的青绿色根，土层中的细根颜色多红白相问，少
黑色，但是大多数直径较粗的粗根基部都会出现较
明显的黑死症状；潜流湿地根系最深可伸至37cm，
砾石表层少见根系分布，砾石下的石缝中密布着白
花花的根系，砾石表层向下3cm处出现有大量根系
死亡脱落的皮层组织，粗根基部呈白色，末端会出
现黑死的斑块。
3讨论
目前国内外人工湿地的常规水力负荷为0．2～0．4
1T13·1TI～·d～，汪俊三等在云南星云湖处理富营养化
湖水1ITl3·1TI～·do的水力负荷为目前已有报道过
的国内最大的人工湿地水力负荷量[111，本次实验湿地
水力负荷亦较大达到O．72m3·1TI之·d～，这种情况下
污水尚未来得及与湿地充分接触便排出，因而人工湿
地植物可能尚未达到其吸收、转化污染物的最大能
万方数据
1期 赵建刚，等：潜流湿地和表面流湿地的净化效果与植物生长比较 77
表2潜流湿地与表面流湿地根系生物量的比较(g·m之)
坠垒!!!竺竺坐望璺堕!!翌堕!坐竺坐坠!竺坐苎墅垒竺塑望璺璺苎里型璺望堕璺!型!g：坐：：!
根系Rootbiomass 0-5cm 5-15cm 15-30cm >30cm 合计Total
注：+P<0．05．“P力，整个净化过程可能更多的依赖湿地床体填料的吸
附和微生物的吸收利用，这样湿地系统的整体净化功
能难免大打折扣，而且由于此次实验污水水质远较云
南星云湖水水质差，结果导致人工湿地对污水中各污
染物的净化效果普遍不高(对N03一N的净化效果除
外)。实验栽种的7种植物中菖蒲、香根草行将枯萎，
象草实验末期长势也很差，可能是由于这几种植物不
能耐受如此大的水力负荷而导致植物体某些生理性
状发生紊乱；但水鬼蕉、美人蕉等生长一直很好，说
明这两种植物对污染物的耐受能力较强，今后还可适
当加大水力负荷或在构建人工湿地植物群落时将其
植于湿地的进水1：3位置。
此次实验所测污水的4个基本指标中，潜流湿地
的净化效果明显高于表面流湿地的净化效果，但植物
生长季末所测的根系生物量结果表明潜流湿地的根
系生物量远远低于同期表面流湿地的根系生物量。作
者2003年对16块小表面流湿地进行植物物种筛选的
实验研究结果表明湿地植物根系生物量与湿地净化
效果间存在明显的正相关关系[7】，这两次实验结果似
乎彼此矛盾，其实不然：前次实验是在表面流湿地里
进行的，而本次实验场地一为潜流湿地，一为表面流
湿地，潜流湿地里污水在砾石层中流动，与植物根系
充分接触，而表面流湿地中的污水只能在湿地床表面
流动，潜流湿地中污水与植物根系的比表面积、有效
接触体积远较表面流湿地中的大。湿地微生物是人工
湿地净化污水的主力军，植物根系附近能形成好氧、
缺氧和厌氧的不同环境，为各种不同微生物的吸附和
代谢提供了良好的生存环境，也为人工湿地污水处理
系统提供了足够的分解者。植物根系与污水的充分接
触，有利于湿地微生物净化污染物的功能发挥，利于
提高污水的净化效率。因此湿地的净化效果不仅与植
物根系生物量有一定的正相关关系，与植物根系的发
达程度和茎叶生长状况同样密切相关【1引，与污水在湿
地床体流动过程中污水与植物根系的有效接触面积
和有效接触体积的大小关系似乎更为密切。人工湿地
水力负荷的设计对湿地净化效果和湿地寿命而言至
关重要，如能构建一适中水力负荷的潜流湿地和表面
流湿地，正确分析其净化效果并结合植物根系密度、
根系表面积、地下茎密度、根系生物量等更全面充分
的相关性关系分析，可能会为人工湿地净化污水机理
揭示出更有意义的结果。
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万方数据
潜流湿地和表面流湿地的净化效果与植物生长比较
作者： 赵建刚， 刘丽娜， 陈章和， ZHAO Jian-gang， LIU Li-na， CHEN Zhang-he
作者单位： 赵建刚,ZHAO Jian-gang(暨南大学水生生物研究所,广州,510632;华南师范大学生命科学学
院,广州,510631)， 刘丽娜,LIU Li-na(佛山市南海区石门中学,佛山528248;华南师范大学
生命科学学院,广州,510631)， 陈章和,CHEN Zhang-he(华南师范大学生命科学学院,广州
,510631)
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2006,25(1)
被引用次数： 7次

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