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The comparison of environmental roles between restored Phragmites communis communities and disturbed ones in Lakeside wetlands of West Taihu Lake

西太湖湖滨带已恢复与受损芦苇湿地环境功能比较



全 文 :第 26卷第 8期
2006年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1.26.NO.8
Aug.,2006
西太湖湖滨带已恢复与受损芦苇湿地环境功能比较
田 自强 ,郑丙辉 ,张 雷 ,刁文彬
(1.中国环境科学研究院河流与海岸带环境研究室 100012;2.中国矿业大学 100083)
摘要:对西太湖湖滨带部分地段受损芦苇(Phragmites australis)湿地进行修复的基础上,开展了修复后湿地和相邻受损湿地内植
物生物量 ,湿地 水体与泥积 物中氮 、磷含量 ,底泥有 机质含量 ,底泥氮循环微 生物种类 和数量以及底泥重 金属种类 和含量等湿地
环境功能方面的比较研究。结果表日月:(1)受损湿地内近 20m宽的陆向辐射带均为水蓼(Polygon,am hydrop r)、红蓼(Polygonum
orientale)、水莎草(Juncelus serotinus)以及人工种植的苏丹草、苦荚菜和黑麦草等鱼食青饲料所取代。与修复后湿地相比,每 1 nl2
植物生物量较少 了 37% ~60%。(2)两类湿地 中的氮 、磷营养盐浓度沿水 向辐射带 、水位变幅带到陆向辐射带依 次呈递增趋 势 ,
且修复后湿地 内水体 中的无机氮浓度分别 比受损湿地增加 了 25.36% ,89.39%和 2562.30%,其 中以 NH4*一N为主 ,反硝化作用在
已修复湿地 中占主导地位。(3)两种湿地 内的水 向辐射带和水位变幅带底 泥氮 、磷含量均较低 ,陆向辐 射带 内较高 ,磷 含量分别
比受损湿地 同一水位梯 度高 3.19,2.62、2.25倍和 1.74倍 ;氮含量 分别 比受损 湿地 同 一水位梯度 高 1.84,6.08、2.09倍和 2.46
倍。(4)两种湿地内的水位变幅带和陆向辐射带中的底泥有机质含量较高,其中已恢复湿地底泥有机质含量达到 4.13%
5.65%。水 向辐射带含量均较低 ,一般在 0.65% 一0.8%之间 。(5)水位变 幅带和陆向辐射 带底泥有机 质含量较 高 ,其 中已修复
湿地泥积物有机质含量达到 42.17% ~56.5%。水向辐射带有机质 含量均较低 ,一般在 1.65% 8.o3%之 间 ;(5)受损湿地 内的
陆向辐射区和水位变幅区硝化细菌数量分别比反硝化细菌高3.73倍和 1.73倍,水向辐射区底泥中的硝化细菌和反硝化细菌数
基本相当;在已修复湿地内的陆向辐射区和水位变幅区反硝化细菌数量分别是硝化细菌数量的 10.69倍和 8.24倍,反硝化作用
占绝对优势;在水向辐射区及开阔湖体,湖水的频繁交换作用,硝化细菌数量相对较多,硝化作用较强。(6)在湿地水位变辐区
和陆向辐射 区沉积物 Mn含 量较 高 ,含 量在 800一lO00mg/g之 间。cu、zn、Pb等重金 属 污染元 素含量 分别 为 35.80 78.95 g,g,
53.76—154.50/~g/g和 48.06—108.88~g/g,重金属 污染对该区域水环 境无明显影响。
关键词 :湖滨带湿地 ;环境功 能 ;芦苇
文章编号 :1000.0933(2006)08.2625.08 中图分类号 :Q948 文献标识码:A
The comparison of environm ental roles between restored Phragmites communis
communities and disturbed ones in Lakeside wetlands of W est Taihu Lake
TIAN Zi—Qiang ,ZHENG Bing.Hui ’,ZHANG Lei ,DIAO Wen.Bin。 (1. e ∞rc^Ac础my D, r0M 眦 &妇, 尺
and Coastal Enmronmem Research Center,Beifng 100012,China;2.China University ofMining and Technology,Beifng 100083,China).Acta Ecoiogica Sinica,
2O06,26(8):2625—2632.
Abstract:The research region is located in the west of the Taihu Lake. With the population increasing and economical
development,the land of lakeside of west Taihu La ke was reclaimed to develop agriculture,farmland and factories.In this study,
the ecological roles between restored Phragmites communis communities and disturbed ones were compared based on restored
sectional disturbed wetland structures.
The survey results show that the ecological indices of restored wetlands are higher than that of disturbed ones,including
biomass of plants,the concentrations of nitrogen and phosphorus nutrients in water and sediments,the numbers of three nitrogen
基金项目:国家“863”资助项 目(2002AA601012.06)
收稿日期 :2005.05.26:修订日期 :2006.02.25
作者简介:田自强(1971一),男,河南省信阳市人,博士,主要从事植被生态学,景观生态学,湿地生态学研究
*通讯作者 Coresponding author.E-mail:zhengbh@craes.org.eft
Foundation item:The project was supported by National“863”Program,China(No.2002AA601012—06)
Received date:2005—05—26;Accepted date:2006—02—25
Biography:TIAN zi—Qiang,Ph.D.,mainly engaged in vegetation ecology,landscape ecology and wedand ecology.
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cycle bacteria in sediments and the concentrations of heavy metals in sediments,etc.The species and numbeYs of plants in
terrestrial area have a great number of changes.the biomass of plants in disturbed wetlands decreased 37% ~ 60% . Th e
concentrations of dissolved inorganic nitrogen in the water of terrestrial area,transition area of water and terrene and water area in
the restored wetland are higher 25.36% ,89.39% and 2562.30% than those in the water of disturbed wetland.After analyzing
the vertical sediments samples.the concentrations of TP in the sediments of terestrial area of restored wetland are 3.19,2.62,
2.25 and 1.74 times as much as those in disturbed one:Th e concentrations of"IN are 1.84,6.08,2.09 and 2.46 times as much
as those in disturbed ones.Th e concentrations of organic in the sediments of terrestrial area and transition area of water and terene
area are higher than those of water areas,especially,the concentrations of organic in the sediments in restored wetland reach to
42.17% ~56.5% .On the contrary,the concentrations of organic in the sediments of water area are lower. In the restored
wetland,the number of denitrifying bacteria in the terestrial area and transition area of water and terrene area are 10.69 and 8.24
times as much as those of nitrobacteria in water area.Th e results demonstrate that denitrifieation play a signifcant role in nitrogen
remova1.Based on the quantitative analysis of four(Mn,Cu,Zn,Pb)heavy metal elements in the surficial sediments,the
enrichment of Mn appe ars higher and that of the other heavy metals appe ar lower.Th e assessment result of the heavy metals’
ecological risk revealed except Mn,which belongs to middle potential risk, most heavy metals belong to the light potential
ecological risk segment.
Key words:lakeside wetlands;environment roles;Phraginites cornrnunis
湖滨带湿地是陆地生态系统和湖泊生态系统之间的重要生态交错带,它是湖泊与其周围环境间物质和能
量交换的重要通道 ,由陆源产生的矿物质、营养物质 、有 机物质和毒性物质在通过湖滨带进入湖泊时经历了生
物 、地质及水文等因子的共同作用 ,经过湿地生态系统 的截流 、过滤 、沉积 、转化等各种物理 、化学过程后得到
净化。因此湖滨带在一定程度上是湖泊的一道保护屏 障,也是健全 的湖泊生态系统不可缺少 的有机组成部
分 。
自20世纪 80年代以来,太湖富营养化程度不断加重,90年代局部水域达到重富营养水平,其中环太湖湖
滨带生态退化已被认为是太湖水质恶化 的诱发 因子之一 。1950~1985年间太湖流域 围垦建圩 498个,围
湖造 田不仅破坏了湖滨带的天然湿地生态系统 ,而且过量 的化肥通过地表径流和土壤渗透作用流人人湖河
道;20世纪 90年代太湖渔业养殖获得迅猛发展,几乎在太湖的沿岸地带均有分布,鱼塘肥水不定期排人河
道;西太湖防洪大堤工程的建设也使太湖湖滨带湿地生态系统受到破坏,由于大堤修建在正常蓄水 位的岸边
线上 ,因此正常蓄水位以上 的岸滩生态系统基本上都被破坏 ,太湖南部及西部沿岸地带芦苇带的宽度均窄于
大堤建成以前 ;沿岸区域的渔业养殖的超常规发展加剧 了湖滨带生态系统的退化;其 中西太湖现有养殖面积
约为0.23万 hm2,由于草食性以及食底栖动物鱼类的捕食,使得养殖区水草和螺、蚌等软体类底栖动物无法生
长;另外 ,沿太湖人 口的大量增加 以及陶瓷、化工类乡镇企业的迅 猛发展 ,大量的生活污水,有毒 、工业有害废
水直排太湖,破坏了原有的水生生态系统。特别是太湖湖滨带开发利用强度过高,湖滨地区生态环境结构破
坏严重 ,环境污染和生态退化现象突出.是影响和制约太湖水质 的改善和生态系统恢复的重要因子之一。太
湖水质的 日益恶化 ,直接影响该地 区环境与经济的可持续发展和用水安全 。
本文通过对西太湖湖滨带受损芦苇湿地进行局部恢复,比较了西太湖湖滨带健康湿地生态系统与受损湿
地生态系统在植物生物量、湿地水体和底泥 中氮、磷营养盐 、重金属及有机质等方面的沉积效果.为恢复和重
建西太湖湖滨带湿地生态系统 .改善太湖生态环境奠定了实践基础 。
l 研究地区与研究方法
1.1 湖滨带水质状况
本研究 区域 位于江苏省宜兴市大浦镇林庄港 ,研究对象是 以芦苇为优势种的典型湖滨带 自然湿地 ,长度
lO00m,宽度 90m。2004年对林庄河 口湖滨带人湖水质进行了动态监测 ,部分指标测定结果见表 1所示。监测
结果表明(表 1):4月份到 11月份均有水华现象,尤以7~10月份是太湖“水华”现象较为严重的时期,虽然林
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8期 田自强 等:西太湖湖滨带已恢复与受损芦苇湿地环境功能比较 2627
庄河道进行了清淤,但东南风的作用,湖水夹带着大量篮绿藻倒灌进入湖河道内,加上河道两侧生活污水,氮
素营养盐浓度仍很高,TN含量基本在 1—2.5mg/L之间,部分时段甚至更高,全年水质基本处于劣V类的地表
水质;11P含量不同时段差异较大,9、10月份 11P含量较高,基本在Ⅳ类和V类水质限值2:f~7,11月份 11P含量
较低,在 0.02—0.045mg/L之间,处于Ⅱ类和Ⅲ类水质限值之间,这与林庄河道的清淤有直接的关系。
裹 1 2004年林庄港入湖河水 N,P监测指标结果 lrag/L)
1.2 研究区的选择和样线 采样点布置(图 1)
在示范区的林庄河 口布置 3条样线 ,其 中 1 和 2
为人为强烈干扰下的受损芦苇 自然湿地 ;3 为芦苇恢
复重点区域 ,每条样线 3个重复。每条样线的样点按陆
向辐射带一水位变幅带一水向辐射带一开 阔湖体梯度
布置。
1.3 分析测试内容及方法
(1)湖滨带湿地植被生物量测定 在植物生长量最
大时 ,对每条样线的芦苇群落进行 lm×1m面积的植物
生物量 以及植物不同器官氮、磷含量测定 。以比较不同
干扰程度下,相同面积芦苇群落生物量 的差异及由此带
来的吸收水体及底泥 N、P的量的不同。
样线 Sampleline A
l
2
’ ‘ ‘ ‘ ’ ‘ ’ ‘ ^ ’ ’ ‘
E s:
二二二二二 C
D
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3
El E2 E2
\ B
图 1 研究区样线布点示 意图
Fig.1 Schematic ma p of sampling stations in research&lea
A:西太湖水体;B防洪大堤;C:入湖河口区;D:潜水堤;El:受损湿
地 ;E2:恢 复湿地 Note:A:water body of West Taihu Lake:B:C0ntrol
flood dam;C:River mouth;D:Subaqueous dam;E1:Disturbed wetlands:
E2:Restoted wetlands
(2)湖滨带水体中可溶性氮 、磷含量测定 每两个星期沿 3条样线不同水位梯度采集水样 ,在现场采用荷
兰产 SKALAR SAN~ 自动分析仪进行测定 。测定项 目包括 :总氮(TN)、总磷 (TP)、硝态氮 (NO3一N)、氨态氮
(NH4+一N)、磷酸盐(PO:一一P),每一样点的测定指标取平均值。
(3)湖滨带底泥氮、磷的测定 沿 3条样线不同水位梯度采集底泥样品,带回实验室。总氮(TN)采用碱
性 K2S208压热消解 ,UV光度法测定 ;总磷(TP)测定采用酸性 K2S208压热消解一磷钼兰 比色法测定。
(4)湖滨带湿地底泥有机质含量测定 沿 3条样线不 同水位梯度采集底 泥样 品,带回实验室采用重铬 酸
钾容量法进行有机质含量测定 。
(5)湖滨带湿地底泥微生物含量测定 沿 3条样线不 同水位梯度采集底泥样品,带 回实验室。用最大可
能数(MPN:Most.Probable—Number)法测定水样 中硝化、亚硝化和反硝化细菌 的数量。
(6)湖滨带湿地底泥重金属含量测定 沿 3条样线 不 同水位梯度采 集底 泥样品,带 回实验室采用 HF—
HCIO 一HNO 消解一原子吸收测定。测定重金属包括 :cr,cu,cd,Pb,Mn,Zn。
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生 态 学 报 26卷
2 结果分析
2.1 湖滨带湿地植被生物量的调查
由于受人为强烈干扰 ,1#样线受损湿地内,近 20m宽的陆向辐射带的芦苇均为水蓼、水莎草以及人工种
植的鱼草所取代。植物生长良好,分枝多,冠形宽大。但数量较少,以单株或几株组成小群落。例如,红蓼单
株高 2.5m,鲜重近 2kg。陆向辐射带 内植物生物量 比恢复湿地减少近 2kg/m 。水位变幅带以及水 向辐射带由
于水位长期消长不定,一年中的大部分时间被水淹没 ,受人为干扰较小 ,仍是以芦苇为优势种的湿地群落,生
长较好。3条样线 内所测的芦 苇生物量相差不大 ,在 1m 区域内,水位变幅带 内的芦 苇鲜重在 3.5kg左右,水
向辐射带内的芦苇鲜重在 2.5~3kg之间波动(表 2)。
表 2 3条样线芦 苇湿地植物群落生物量比较分析
Table2 The comparison of Cant biomas in 3 samlae fines of Phragmltes communis community
seq

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取样点 The 植
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1#
2#
3#
A
水蓼 Polygonum hydropiper
水 莎草 Jurwelus erotinus
芦苇 Phragrmtes communt$
芦苇 Phragmtes commurtl’,$
芦苇 Phragmtes comyn“
芦苇 Phragmtes comynunl~’
芦苇 Phragmtes comynunt$
芦苇 Phragmtes communl~
芦苇 Phragmtes communl~
芦苇 Phragmtes communt$
A陆向辐 射带 The terrestrial area;B水位变 幅带 The transition area of water and terene;C水 向辐射带 The water area;样方 面积 Sample area.1 X
1m2
2.2 已修复湿地与受损湿地水体中 N、P营养盐浓度 比较分析
含氮、磷营养盐的污染入湖河水在通过湖滨带湿地时 ,经过生物 、地质及水文等因子的共 同作用得到净
化 ,因此健康的湖滨带湿地对湖泊水质的改善具有积极的作用 。对修复后湿地和受损湿地水体中 N/P营养盐
的浓度测定结果表明,两种湿地营养盐均以氮为主 ,可溶性磷浓度较低。一般在 0.04~0.06rag/L。修复后 的
湿地内不同区域氮 、磷营养盐浓度均高于受损湿地 。两类湿地各营养盐浓度沿水 向辐射带 、水位变 幅带到陆
向辐射带依次呈递增趋势。其 中修 复后湿地 内水体中的无机氮浓度沿水位梯度分别为 1.66mg/L,1.71mg/L
和 25.82mg/L,分别 比受损湿地增加了 25.36%,89.39%和 2562.30%(表 3)。
除水向辐射带外 ,已修复湿地中不同水位梯度水体中可溶性氮均以 NH;一N为主,分别比同一水位梯度下
的 NO;.N浓度增加了25.31倍和 241.32倍 ,氮素 的反硝化作用在 已修复湿地中占主导地位(图 2)。受太湖东
南风的长期影 响,湖水频繁对受损湿地的冲刷 ,水交换频繁,水体溶解氧浓度高,水体 中氮循环 以硝化作用为
主。NO;.N浓度比同一水位梯度下的 NH:.N浓度分
别高 85.21%,17.54%和 397.34%。
2.3 已修复湿地与受损湿地底泥中 N、P营养盐浓度
比较分析
湖滨带湿地底泥中的氮、磷营养盐是湿地初级生
产者和食物链 中基础元素的重要来源 ,同时对湿地 中
营养盐的收支及其生物地球化学循环有着极其重要
的作用。对两 种湿地类 型不 同水位梯度下 的柱状泥
样进行的测定结果表明:受损 湿地不 同水位梯度下 的
表 3 已修复湿地与受损湿地不同水位梯 度下水体 中 N、P含量
Table 3 The dissolved phosphorus and nitrogen content in diferent
water lines between restored wetlands and disturbed one(mg/L)
8 1 5 6 5 3 5 5
1 1 3 2 2 3 2 4 3 3
5 2 4 2 5 7 ● 4 8 7
2 1 3 3 3 3 3 4 3 3
● m ;乌 ;乌 勰
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8期 田自强 等:西太湖湖滨带已恢复与受损芦苇湿地环境功能比较
底泥氮、磷营养盐含量较低,0~20cm的柱状底泥样品
中的氮 、磷含量 无明显差别 ,磷在 0.364~0.529mg/g之
间,氮含量在 0.801~1.617mg/g之间。已修复湿地中的
水向辐射带和水位变幅带底泥中氮、磷含量与受损湿地
的不同水位梯度之间无较大变化。陆向辐射带变化较
大 ,在 0~20cm的柱状底泥 4个分层样 品中,磷含量分
别比受损湿地 同一水位梯度高 3.19倍 ,2.62倍 ,2.25倍
和 1.74倍 ;氮 含量 比受损湿地 同一水 位 梯度 高 1.84
倍 ,6.08倍 、2.09倍和 2.46倍(表 4)。
2.4 已修复湿地与受损湿地底泥有机质含量比较分析
湖泊泥积物中的有机质一般由难 降解 的木质素和


Z

Z
耋30
暑25
占 20
l5
磊lo

主 5
l 0
{三

I 1 A l 1/3 l 1 1 i3 I
修复后湖滨带湿删 受损湖滨带湿地
Restored wetlands I Disturbed wetlands
取样点Sampling spot
图2 已修复湿地和受损湿地水体中NO3、N 浓度含量
Fig.2 The c0mp s0n of NOr and N} in the water between restored
腐殖质等稳定物质,糖类、半纤维素、纤维素、脂肪酸、蛋 d 抵 bed⋯
白质化合物等较易降解的物质以及蛋白质类的含氮化合物 3类基本物质组成。在西太湖以芦苇典型湖滨带
湿地泥积物中,不同水位梯度下,有机质的含量或分解程度 与有机质种类、溶解氧、微生物种类和数量关系密
切 。
裹 4 已修复湿地与受损湿地 不同水位梯度下底泥氮、磷含量
Table 4 The comparison of phosphorus and nitrogen content in sediments with diferent wate r lines between restored wetlands an d disturbed ones
对 2#和 3#样线底泥进行分层取样 的分析结果表 明,水位变幅带和陆向辐射带内底泥有机质含量较高,
其中已修复湿地的陆向辐射带泥积物有机质含量达到 42.17%~56.5%。不 同底泥深度下的泥积物有机质含
量也有所不同,在水 向辐射带 内,泥积物以篮绿藻死亡体为主,厚度在 15cm左右。篮绿藻体 内含有丰富的蛋
白质和淀粉 ,属于易降解物质 ,因此两种湿地泥积物中测定 的有机质含量均较低,一般在 1.65% ~8.03%之
间;在水位变幅带和陆向辐射带内,由于浅层土壤中部分溶解氧的存在 ,厌氧微生物活动较弱 ,泥积物有机质
分解减弱 ,所以在 0~lOcm垂直深度 中的泥积物有机质 含量较高,10~20cm范围内的有机质含量较低,这与
该土层在厌氧条件下 ,厌 氧微生物活动频繁 ,引起泥 裹5 已修复湿地与受损湿地不同水位梯度下底泥有机质含量
积物有机质分解 加快 密切相关 。与受损湿地 内的陆
向辐射带相比,已修复湿地泥积物有机质含量明显
高,这与该区域内含有较多难降解的木质素和腐殖质
等稳定物质有关(表 5)。
2.5 已修复湿地与受损湿地底泥中氮循环微生物含
量比较分析
在氮循环过程中,生物固氮、氨化 、反硝化是微生
物的特有环境功能,只有存在这些细菌,才能发生相
应的氮循环过程 ,因此 ,氮循 环细菌 的分布对氮循环
Table 5 The compa rison of TOC content in sediments with diferent
waterline betwe n restored wetlandsan d disturbed OlleS
柱状泥样 不 同 取样 长度 有 机质 含 量
湿地类 取样点 TOC concentration in diferent parts of
Wetland types Sampli“g sites surface sediments(%)
0~5cm 5一 lOcm 10— 15cm 15—20em
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过程有重要影响 ¨ 。通过用 MPN法测定底泥中反硝化、硝化和亚硝化等细菌数 目,来反映反硝化 、硝化和
亚硝化的作用强度。对稻 田氮循环研究表明 :由硝化一反硝化细菌所引起的硝化一反硝化作用是 土壤 、湿地 中
氮素损失的重要机制之一 ,氮肥施人稻田后其氮素损失可达 30%~70%,而且大部分氮素以分子态形式进
人大气 。在湿地研究中,国外提出了根区法 ,认 为根际微生物在湿地植物根际的氧化一还原微环境中,进行着
硝化一反硝化作用 ,促进了湿地氮素释放 ’ 。王国祥 ,濮培民等对太湖湖泊生态系统 中的氮循环细菌分布进
行了研究 ,结果表明,水生高等植物覆盖区内的氨化和反硝化细菌密度明显高于无植物覆盖的敞水区;附着于
水生高等植物根际的氨化细菌将水中的有机氮转化为无机氮 ,其 中的大部分转化 为气态的氨气直接进人大
气;同时,反硝化细菌将无机氮盐还原为气态的 N 0及 N 释放 到大气中 ,从而削减 了水体中的氮负荷 ,对富
营养化的水体的净化作用具有特别重要的积极意义 ” 。目前 ,对太湖湖滨带底泥中氮循环微生物的测定和
研究尚未开展 。鉴于此 ,对湖滨带 已修复湿地与受损湿地底泥中氮循环硝化细菌 、亚硝化细菌和反硝化细菌
数量进行了测定(表 6和图 3),探讨微生物在净化富营养化水质方面的机理及其重要作用 。
对 已修复和受损湖滨带湿地底 泥中的硝化细菌、
亚硝化细菌和反硝化细菌含量测定结果表明 ,由于两
种类型湿地以及 同一湿地不同水位梯度 之间底 泥结
构 、底泥组成成分以及底泥溶解氧浓度的不 同,3种微
生物数量均表现出明显的差异 。受损湿地 长期 受波
浪冲刷 ,底泥沉积量 较少 ,细砂 占一定 比例 ,结构 松
散 ,溶解氧浓度较 高,硝化细 菌数量 占一定优势 。其
中陆向辐射区和水位变幅区硝化细菌数量 分别 比反
硝化细菌高 3.73倍 和 1.73倍 ,水 向辐射 区底泥中的
硝化细菌和反硝化细菌数基本 相当。随着 波浪的减
弱以及沉积物的大量增加,已修复湿地 内底泥结构发
生了重大变化 ,泥 内溶解 氧浓度急剧 降低,随温度 的
升高,这种情况在陆向辐射区和水位变幅区表现尤为
明显,反硝化细菌数量分别是硝化细菌数量的 10.69
倍和 8.24倍 ,亚硝化细菌数量也有一定增加,分别是
硝化细菌数量的 4.83倍和 10倍 ,反硝化作用 占绝对
优势 ;在水向辐 射区及开阔湖体 ,湖水 的频繁交换作
用 ,硝化细菌和反硝化细菌数量相当 ,硝化作用较强。
2.6 已修复湿地和受损湿地底泥重金属含量分析
以往的研究结 果表明,在受纳水体 中。重金属污
染物不易溶解 ,绝 大部分结合 到悬 浮物和沉积物 中。
在被水流搬运过程 中,当其负荷量超过搬运能力时 ,
表 6 已修 复和受损湿地 内底泥微生物指标(×104个,g)
Table 6 The microorganism numbers in sedimen~ be tween resmred
wetlands and disturbed ones(×1 04 ind./g)
蛋至
妻l

三 :二 把“
l C l B l A C l B f A
开阔湖 已修复湿地 受损湿地
.ake wat击 Restored wetlands Disturbed wetlands
图3 已修复湿地和受损湿地底泥微生物含量比较
Fig.3 The microorganism numbers comparison in sediments be tween restored
wetlands and disturbed ones
最终进人沉积物 。湖滨带湿地作 为重金属等污染物截留、过虑和沉积的场所 ,沉积物 中的重金属含量比相应
水中的重金属含量高的多 ,常常得到积累,并表现出较明显的含量分布规律 ¨ 。因此 ,对西太湖湖滨带湿地
底泥中重金属含量的动态监测 ,可反映出周边工业的发展对水系及湖体水质污染的程度 ,分析主要重金属污
染变化趋势 ,评价重金属潜在生态危害,确定主要污染物 ,为控制水污染提供依据。
对研究区内两种湿地底泥中的重金属含量进行了分析,结果表 明,Mn是湿地底泥中沉积的主要重金属。
主要分布在水位变辐区和陆向辐射区,含量在 800~1000mg/g之间。开阔湖体及两类湿地中的水 向辐射区底
泥中的 Mn含量低,仅在 0.45~1.27mg/g之间。说 明在水位变幅带和陆向辐射带等强氧化环境下 ,Mn形成稳
定氧化物沉积下来;在开阔湖体和水向辐射带等还原环境下 ,导致 Mn从沉积物 中迁出。针对底泥中的其他
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8期 田自强 等:西太湖湖滨带已恢复与受损芦苇湿地环境功能比较 2631
重金属的测定结果,分别比较了张于平和陆敏有关太湖湖心及开阔湖体底泥重金属的测定数据,与本文的测
定结果相差不大,cu为 35.80—78.95/~g/g,Zn为 53.76—154.50/lg/g,Pb为 48.06—108.88p.g/g,说明重金属污染
对该区域的影响是有 限的(表 7)。
表 7 已修复和受损湿地 内底泥重金属含量测试 结果
TabIe 7 The metals iI1 mm蚰 Is between restored wetlands and disturbed 011~
3 结论 与讨 论
湿地中生物群落的组织结构及其生命活动,分解转化了水体中的污染物,降低湖水营养水平。西太湖湖
滨带的湿地生态系统 由于受人类经济活动的强烈干扰 ,土地结构发生了巨大变化,形成 了一个与湖滨带湿地
生态系统完全不同的农业(渔业 )生态系统 ,其改善水环境的生态功能被大大地削弱。通过对西太湖湖滨带部
分典型芦苇湿地进行恢复的研究结果表明,恢复后的湖滨带湿地植物生物量每平方米增加了37% 60%,植
物群落恢复良好 ,较好地起到了拦截入湖河道径流夹带的泥沙及其它陆源污染物的作用。不同水位梯度水体
中的氮营养 盐含 量均 有 大幅度 的增 加 ,其 中已恢 复湿 地 陆 向辐射 区 无机 氮 浓度 比受损 湿 地 内增 加 了
2562.30%,以 NH4+一N为主,反硝化作用强烈。通过湖滨带湿地特有 的促淤功能,低泥 中的氮 、磷、有机质含量
显著提高。底泥中氮循环微生物数量均有大幅度增加 ,其 中反硝化细菌数量在陆向辐射区和水位变辐区均有
显著增加 ,分别是硝化细菌数量的 10.69倍和 8.24倍 ,反硝化作用强烈。除 Mn之外 ,测定 的其它 5种重金属
含量均较低 ,说明重金属污染尚未对研究区水环境造成一定的生态危害。
References:
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
O
1
2
3
4
5
Boon P J,Calow P,Petts G E.River Conservation and Management.England:John Wiley& Sons Ltd..1992.1~304.
Dennis F W.Ecological issues related to wetland preservation of riparian ecosystems.Trends Plant Science,1999,(4):337~338.
Moles J,Mannel C,Crawford C.Managed flooding for riparian ecosystem restoration.Bioscience,1998,48(9):749.
Whigham D F.Ecological issues related to wetland preservation,restoration,creation and assessment.The Science of the Total Environment,1999,240:3 1
~ 40.
Cheng S P,Xia Y C.Studies on artifcial wetland with catail( angustifol/a),Rush( M ) Ⅲ.Mechanisms of purifying wastewater.Taihu
Lake.Journal of Lake Sciences,1998,12(10):66~71.
Guo H Y,Wang X R,Zhu J G.Quantifcation of non—point sources phosphorus polution in key protection area of Taihu Lake.Chin J Appl Ecol,15(1):
136~141.
Sheng X L,Shu J H,Peng B Z,et a1.Study on emission standards of total nitrogen and total phosphorus at Taihu Valley in Jiangsu Province Scientia
Geographica Sinica,2002,22(4):449—452.
Shi J H.Status quo of environmental quality in East Taihu Lake.Journal of Lake Sciences,1994,6(2):166~170.
xu P Z,Qin BQ Degeneration of ecosystem oflakeside zone around TaihuLakeand planningforits rehabilitation.Water resources protection,2002,(3):
31~36.
Matulewich VA,Finstein MS.Distribution of autotrc’phic nitrifying bacteria in a poluted river(the Passaic).Appl Environ Microbiol,1978,35(1):67~71.
Northup R R,Yu Z,Dahlgren R A,Vogt K A.Polyphenol control of nitrogen release from pine liter.Nature,1995,377(21):227~229.
Rheinheimer G.Aqustic Microbiology.3rd.NewYork:John Wiley&Sons,1985.
Reddy K R,Patrick Jr W H.Denitrification losses in flooded rice fields.Fert Res,1986,9:99一ll6.
Brix H.Treatment of was tewater in the rhizosphere of wetland plan ts—the root—zone method.Water Sc i Tech.1987,19:107~ 118.
RogeraKH,Breer P F,Chlick A J.Netrogen removal in experimental wetlandtreatment systems:evidencesforthe role of aquatic plants.Res JWPCF,1991,
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2632 生 态 学 报 26卷
63(7):934—941.
[16] Wang G X,Pu P M,Huang Y K,et a1.Distribution and role of denitrifying,nitrifying,nitrosation and ammnifying bacteria in the Taihu Lake.Chin J Appl
Environ Biol,1998,5(2):190—194.
[17]
[18]
[19]
Christensen P B,Sorensen J.Temporal variation of denitrifcation activity in Cant-covered,litoral sediment from lake Hampen,Denmark.Appl Environ
Micrlbiol,1986,51(6):1174~1179.
Jia Z B,Liang T,Lin J Z,et a/.Study on heavy metal contam ination and potentis ecological risk in Hong Kong Rivers.Acta Scientiarum N~uralium
Universitatis Pekinensis,1997,33(4):485~492.
Zhang Y P,Qu W C.Determination of Heavy metal contents in the sediments from Taihu Lake and its environmental signifcance.1Rock and Mineral
Analysis,2001,20(1):34~36.
参考文献 :
成水平 ,夏宜垮 .香蒲和灯心草人 工湿地群落对太湖水质净化的机理研究 Ⅲ .湖泊科学 ,1998.12(10):66~71
郭红岩 ,王晓蓉 ,朱建国 .太湖一级保护 区非点源磷污染的定量化研究.应 用生态学报 ,2004,15(1):136 141.
盛学 良,舒金华,彭补拙,等.江苏省太湖流域总氮、总磷排放标准研究.地理科学,2002,22(4):449~452.
石建华 .东太湖的环境质量现状调查评价 .湖泊科学 ,1994,6(2):166—170.
许朋 柱 ,秦伯强 .太湖湖滨带生态 系统退化原因以及恢 复与重建设想.水资源保护 ,2002,(3):31 36.
王国祥,濮培民,黄宜凯.太湖反硝化细菌、亚硝化细菌和氨化细菌的分布及作用.应用与环境生物学报,1998,5(2):190 194
贾振邦 ,梁涛 ,林健枝 .香港河流重金属污染及潜在生态危害研究 .北京大学学报 ,1997,33(4):485~492.
张于平 ,瞿文川 .太湖沉积物 中重金属的测定及环境 意义 .岩矿测试 ,2001,20(1):34—36.
5 6 7 8 9 培
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