周林飞，赵言稳，芦晓峰

沈阳农业大学水利学院，辽宁 沈阳 110866



不同生活型植物腐解过程对人工湿地水质的影响研究

周林飞，赵言稳*，芦晓峰

沈阳农业大学水利学院，辽宁 沈阳 110866

摘要：为探讨不同生活型水生植物腐解对石佛寺人工湿地水体水质的持续影响，在室内模拟3种生活型（浮叶型、挺水型和沉水型）6种水生植物（槐叶苹Salvinia natans和丘角菱Trapa japonica；蒲草Typha angustifolia和荷花Nelumbo nucifera；穗状狐尾藻Myriophyllum spicatum和金鱼藻Ceratophyllum demersum）的腐解过程，研究植物类型、生物量以及底泥对营养盐释放过程的影响程度。结果表明：（1）浮叶植物和沉水植物最易腐解，而挺水植物腐解最慢，沉水植物腐解最彻底，且生物量越大释放的营养物质越多；（2）同生活型植物之间pH值的变化具有很强的相关性（r＞0.826，P＜0.05），且底泥不影响pH的变化趋势，DO变化趋势因生活型不同存在明显差异；（3）挺水植物有机物释放过程较浮叶植物和沉水植物漫长，氮和碳的变化有一定相关性，底泥不影响水中氮的变化趋势，但对水中氮的浓度高低有影响；（4）浮叶植物组和挺水植物组磷的释放速率高于沉水植物，水体中磷浓度的高低与底泥和植物生物量有关，磷在水体和底泥存在明显吸附沉淀和迁移现象。

关键字：人工湿地；不同生活型；水生植物；腐解；水质

引用格式：周林飞，赵言稳，芦晓峰.不同生活型植物腐解过程对人工湿地水质的影响研究［J］.生态环境学报，2016，25（4）:664-670.

ZHOU Linfei，ZHAO Yanwen，LU Xiaofeng.Effects of Aquatic Plant Decomposition on Water Quality in Constructed Wetland ［J］.Ecology and Environmental Sciences，2016，25（4）:664-670.

水生植物作为湿地生态系统的重要组成部分，通过自身的生长代谢活动吸收大量氮、磷等营养物质使水体水质得以净化，并且某些水生植物还具有富集不同类型的重金属或吸收降解某些有机污染物的特殊功能（程伟等，2005），因此水生植物在维持湿地生态平衡和水质保护方面具有重要作用（李文朝等，2001）331。但水生植物经过生长周期后，植株开始枯老死亡并逐渐腐烂分解，使水体中溶解氧含量处于较低水平，分解后的营养盐进入水体中，导致二次污染而使水质恶化（宋晓娜等，2010；潘慧云等，2008）。

目前关于植物腐解的研究主要集中在湿地枯落物的分解和单一植物腐解对水体环境的影响，目前将不同生活型水生植物腐解过程进行对比研究的模拟试验较少，而实际上水生植物腐解过程及营养盐释放规律与水生植物的生活型具有相关性（叶春等，2014），因此有必要对不同生活型水生植物开展腐解模拟试验研究。本文选择3种生活型6种水生植物，通过模拟水生植物腐解过程，定期检测水体中营养物质的变化，探讨不同植物营养盐的释放规律，以及上覆水体营养盐的变化与底泥之间的关系，以期为人工湿地提供切实可靠的植物生态管理方案，从而更加充分合理地利用水生植物净化水质的功能。

研究背景为石佛寺人工湿地，湿地位于辽宁省沈阳市沈北新区黄家乡和法库县依牛堡乡。为改善生态环境、净化水质，2009年在石佛寺水库内辽河的左岸修建人工湿地，并种植芦苇（Phragmites Australis）、蒲草（Typha angustifolia）、荷花（Nelumbo nucifera），2012年遥感调查湿地总面积25.05 km2。由于水分充足，管理得当，湿地内又自然生长了一些新的湿地植物种类。经过2012─2014年3年调查，湿地内共有水生植物85种，包括挺水植物、沉水植物、浮叶植物以及湿生植物。分布面积广泛、生物量密集的水生植物在净化水质的同时，其衰败的植株残体又会落入水中，引起水质的一系列变化。因此，研究植物腐烂分解过程的内部机理成为解决湿地内源污染的当务之急。

1　研究材料与方法

1.1试验材料的选择

针对不同植物的生境、生活习性，通过对石佛寺人工湿地水生植物进行多次野外调查，选择3种生活型（浮叶植物、挺水植物和沉水植物）6种水生植物作为研究对象。浮叶植物选择槐叶苹（Salvinia natans）和丘角菱（Trapa japonica），其中槐叶苹为自由漂浮植物，丘角菱为根生浮叶植物；挺水植物选择蒲草和荷花；沉水植物选择穗状狐尾藻（Myriophyllum spicatum）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum）。所选的6种水生植物是湿地内的优势种。试验所用的底泥为水生植物分布区的表层底泥。

1.2试验设计与管理

试验材料的取样时间为2014年9月24日，此时植株刚开始枯萎即将进入腐解阶段。取样方法：6种水生植物分别设置6个0.5 m×0.5 m的样方，合计36个。浮叶植物和沉水植物用水草定量夹将0.25 m2样方内的全部植物连根拔起，挺水植物采用收割法取样方内地面以上部分，将采集的植物体装入塑料袋带回试验室。当日将6种植物分别用清水洗净，去除根、败叶以及其他杂质，去除植物体表多余水分并晾干，分别称其鲜重，换算出每平方米内植物的生物量，据此确定槐叶苹等6种水生植物生物量密度分别为：槐叶苹1.4～3.0 kg·m-2；丘角菱1.7～3.2 kg·m-2；蒲草2.6～5.0 kg·m-2；荷花2.3～4.5 kg·m-2；穗状狐尾藻1.6～2.4 kg·m-2；金鱼藻1.6～4.0 kg·m-2。收集水生植物分布区的表层底泥，以引入微生物，虽然6种水生植物分布区域不同，但分布距离较近，底泥环境差异较小，因此将采集的底泥混合均匀待用。

试验地点为沈阳农业大学室内试验平台，取15个直径为40 cm，深70 cm的圆柱体塑料桶，依次编号为1～15号。自然条件下不同水生植物衰亡时间有一定差异，在腐烂分解周期中温度等环境因子也发生变化。本试验在相对一致且可控的室内相似条件下进行，如温度、光照、初始水环境等，以保证不同植物之间的可比性。将1～15号桶注满自来水，其中1、3、5、7、9、12、15号桶内分别铺12 cm厚的底泥，其余桶不铺底泥，静置7 d，对各桶内初始理化因子指标进行检测，然后放置已处于死亡阶段的水生植物。

试验分组如表1所示。按照水生植物的生活型将试验分为4组，第一组浮叶植物组包括2组对照试验，1号和2号桶放置槐叶苹，3号和4号放置丘角菱。第二组挺水植物组包括2组对照试验，5号和6号桶放置蒲草，7号和8号放置荷花。4组对照试验的目的是对比加底泥与不加底泥在水生植物腐解过程中对水质的影响；由于不同水生植物生物量存在一定差异，为了增加结果的可比性，1～8号桶放置的水生植物生物量均为3 kg·m-2，放置时尽量均匀地铺放在塑料桶内。第三组沉水植物组，9～11号桶放置穗状狐尾藻，12～14号放置金鱼藻，目的是对比加底泥与不加底泥以及不同生物量在水生植物腐解过程中对水质的影响，以穗状狐尾藻为例，9～10号对比加底泥与不加底泥在沉水植物衰亡腐解过程中对水质的影响，10、11号桶对比不同生物量在水生植物衰亡腐解过程中对水质的影响；9、10号为2.0 kg·m-2穗状狐尾藻，11号为3.0 kg·m-2穗状狐尾藻，12号、13号为2.0 kg·m-2金鱼藻，14号为4.0 kg·m-2金鱼藻，放置时尽量均匀。第四组空白对照试验，15号桶只铺放12 cm厚底泥，不加入植物。

表1　试验设计分组Table 1 Design of experiment group

试验日期为2014年9月24日至2015年3月8日，测定放置植物前水中各指标含量，即为第0天（2014-9-24）；在第8 天（2014-10-2）、第16天（2014-10-10）、第24 天（2014-10-28）、第34天（2014-11-15）、第52天（2014-12-2）、第68天（2015-1-3）、第100天（2015-2-4）、第132天（2015-3-8）取样测量。检测时段的确定根据腐解过程中营养物质实际变化速度进行调整，初期因其腐烂速度快，故缩短检测时间间隔，增加检测频度，后期根据水中物质的变化情况调整监测时间。为保证各试验桶温度处于相同水平，整个试验过程避免强光直射，使各桶受光量一致，温度均控制在12 ℃以上。实时补充桶内蒸发的水量，并观察记录各桶内植物腐烂状态。

1.3试验样品分析和数据处理

测定指标包括水体水温、pH值、溶解氧（DO）、化学需氧量（CODCr）、总氮（TN）、总磷（TP）；底泥中总磷（TP），总氮（TN），有机碳（TOC）。水体指标测定方法：总氮（TN）采用碱性过硫酸钾消解法测定，总磷（TP）采用硝酸-高氯酸消解法测定，化学需氧量（CODCr）采用重铬酸盐法测定，水温、pH、溶解氧（DO）采用德国便携式多参数光谱水质分析仪测定。底泥指标测定方法：有机碳（TOC）的测定采用重铬酸钾氧化-分光光度法测定，总氮（TN）采用半微量凯氏法测定，总磷（TP）采用消解-钼锑抗分光光度法测定。

数据采用SPSS 21.0进行统计分析，用Matlab 10.0绘制图表。

2　结果与分析

2.16种水生植物的腐解过程

温度是影响水生植物腐解的重要环境因子，9月末到10月中旬，水温为18～21 ℃，各桶植物漂浮在水面上，逐渐枯黄衰败，水的颜色开始变黄但始终比较清澈，其中浮叶植物槐叶苹和丘角菱桶内水的颜色最深，该颜色变化可能由于不同种植物本身所具有的色素造成的，而加底泥桶内水的颜色比不加底泥颜色深些。10月末到12月初，水温在15 ℃左右，浮叶植物组和沉水植物组部分叶片开始变薄、断裂、凋落并不断沉向桶底，水逐渐浑浊，但挺水植物组不明显。12月中旬到次年1月末，水温在12～13 ℃，浮叶植物组和沉水植物组植物腐解残体大量沉于桶底，水逐渐变回澄清，挺水植物组中蒲草和荷花的茎叶残留较多，水较浑浊。2月到3月初，水温从13 ℃升至17 ℃，浮叶植物组和沉水植物组基本腐解完毕，桶内水清澈见底，而挺水植物组腐解不彻底。相比之下，挺水植物腐解得慢，主要是因为不易分解的粗纤维含量高。因此，温度影响着腐解过程的始终。

2.2水生植物腐解对水体pH、DO的影响

2.2.1对pH的影响

由图1可知，水生植物分解过程中，pH呈先降低后升高的趋势，最终各桶pH维持在7.5～8.4，表明系统进入相对稳定阶段。pH变化与水生植物腐解过程有着密切联系，分析pH变化过程发现，初期pH的降低一方面是由于植物的大量死亡，光合作用逐渐减弱，水中CO2含量增多，导致pH降低；一方面由于植物体内部分不稳定有机物被释放进入水体，在微生物作用下分解并释放出CH4、CO2，会加剧pH降低（武海涛等，2007），且水中的NH3和胺类物质（Wang et al.，2010；Carvalho et al.，2005；张娟等，2012），在氨氧化细菌的作用下，NH4+-N逐渐向NO3--N转化，在综合作用下水体pH降低到较低水平。试验后期随着室内温度的降低，加之水生植物腐解趋于尾声，水中的碳源不足等原因，微生物的活性降低，释放的CO2也逐渐减少，NH4+-N向NO3--N转化的速率也不断降低，pH逐渐回升，并恢复到接近初始水平。然而，空白试验组15号桶的pH值无明显变化，可知其他试验组水体pH的变化是由于水生植物腐解引起的。

比较前3组试验桶pH变化过程发现，沉水植物组中，生物量较大的狐尾藻11号桶（3.0 kg·m-2）和金鱼藻14号桶（4.0 kg·m-2），其pH变化幅度也较生物量小的10号桶（2.0 kg·m-2）和13号桶（2.0 kg·m-2）大，相关性分析表明，不同生活型植物之间pH变化具有相似的变化趋势，并且同种生活型的2种植物之间pH值无显著差异（P＜0.05），且加底泥与不加底泥不影响pH值变化趋势（r＞0.826，P＜0.05）。

图1　3种生活型水生植物腐解过程中pH、DO的变化Fig.1 The changing of pH and DO during the decomposition process of the three kinds of life forms

2.2.2对DO的影响

根据对水生植物的腐烂过程的观察和记录可以看出，在腐解初期，植物体大量死亡并漂浮在水体表面，阻碍了大气复氧，并且水生植物腐解过程中释放出的营养物质为水中微生物的生命活动提供了丰富的碳源和氮源，增强了其呼吸作用，促进了氧的消耗，造成水体中的DO迅速下降（叶碧碧等，2011），因而各桶中溶解氧在短短几天内降到较低水平。根据实际观察，浮叶植物最容易腐烂分解，所以1～4号桶的槐叶苹和丘角菱在水中的溶解氧最先降至0，而沉水植物穗状狐尾藻、金鱼藻植物体具有大量的叶片，具有的丰富的海绵组织，并附着了大量微生物（李静等，2008），促进了植物体快速腐解。在腐解试验进行至第16天时（10月10日），穗状狐尾藻和金鱼藻试验桶内溶解氧先后都减少至0。溶解氧是影响水生植物腐解的重要因素（张智等，2005），高浓度的溶解氧可以增强好氧微生物的活力，增加碳氮的释放。试验后期，随着植物残体不断向桶底沉降，大气复氧能力逐渐得到恢复，水中DO逐渐升高，试验结束时浮叶植物组和沉水植物组桶内植物腐解完毕，水体逐渐趋于清澈，透明度增加。

由图1可知挺水植物组溶解氧呈先降低后升高再呈波动式降低的趋势，这与其腐解过程相关。蒲草、荷花由于其植物体所含茎的比重较大，其茎具有通气组织，且均含有难腐解的纤维组织（刘白贵等，2008），导致其生物质的腐烂分解过程比较漫长，这使其溶解氧变化趋势不同于浮叶植物组和沉水植物组。初期有叶片浮于水面，阻止了大气复氧，易腐解的物质先腐解，消耗溶解氧，使溶解氧迅速降低；易腐解物质腐烂掉，植物残体吸水下沉，水面裸露加强了复氧，同时茎中的通气组织将氧气向水面深处传递，所以溶解氧又升高了；次年随着室内温度的上升，微生物活性增强，植物残体加速腐解，DO再次降至较低水平。

15号空白试验桶DO一直在6.0 mg·L-1以上，而温度通过影响微生物的活性，间接影响着溶解氧的变化，对空白组的水温和DO进行相关分析发现，水体DO与水温呈显著负相关（r=-0.684，P＜0.05），加底泥与不加底泥试验桶溶解氧变化趋势差异不明显（P＜0.05），表明空白组溶解氧变化主要受温度影响，其他各试验桶溶解氧变化除了受温度变化影响，植物的腐烂分解是造成溶解氧变化的主要原因。由于3种生活型水生植物体内物质形态及含量决定了分解微生物的喜好程度，造成腐烂分解速率差别较大（Strickland et al.，2009），浮叶植物分解速度最快，沉水植物次之，而挺水植物最慢。至试验结束时，挺水植物组腐解仍在继续。可知，水体中DO浓度的高低与植物的生活型和生物量有很大的关联，因此，合理控制湿地中植物残留量，避免大量植物腐解造成水体极度缺氧。

图2　3种生活型水生植物腐解过程中COD、TN、TP的变化Fig.2 The changing of COD，TN and TP during the decomposition process of the three kinds of life forms

2.3水生植物腐解对水体COD、TN、TP的影响

2.3.1对COD的影响

化学需氧量（CODCr）作为衡量水体受有机物污染程度的综合性指标（黄东等，2010），其数值大小代表水体有机物含量的高低。由图2可以看出，浮叶植物和沉水植物组CODCr呈先升高后降低的趋势，Wu et al.（2007）认为在腐解初期，植物残体中大量的易溶物质的快速溶解和在微生物及胞外酶作用下的缓慢分解，导致水中有机物等还原性物质增加，在第8天（10月2日）前后两组试验桶内的有机物含量先后达到最大值，同时随着植物的腐解水中的溶解氧也降至最低值，水体严重缺氧，进而抑制了有机物的分解（Johnson et al.，2006），后期随着含氧水平提高，有机物以CO2和CH4形式释放（李雪英等，2011），水体CODCr逐渐降低，试验结束时基本降至10 mg·L-1以下。而挺水植物组却截然不同，由于蒲草和荷花茎叶木质素等难溶性物质含量较高，微生物分解起来相对困难，在分解初期，分解速度相对较慢，较同等生物量的其他植物组有机物浓度低，随着水体溶解氧浓度的增加，纤维素分解菌的活性得到激发，植物组织中难溶物质大量分解（Rejmankova et al.，2007），有机物浓度较浮叶植物组和沉水植物组高，达到最高值也比这两组滞后，且在后期随着温度的变化有机物浓度也发生波动，这主要是因为温度的波动影响着纤维素分解菌的活性，到实验结束有机物质量浓度处于11.8～20.4 mg·L-1。

分析15号空白试验桶发现，初期底泥中有机物释放至水中，使水中有机物浓度高达10.3 mg·L-1，在微生物作用下，至试验结束时，有机物的浓度又降至10 mg·L-1以下，可知有机物在底泥和上覆水体之间存在释放和吸附沉淀过程。比较3组试验发现，试验初期，加入底泥的试验桶水中有机物浓度均高于不加入底泥的桶，该结果也验证了水中的部分有机物来自于底泥的释放的结论；沉水植物组中11号桶（3.0 kg·m-2）有机物浓度大于9号桶（2.0 kg·m-2），14号桶（4.0 kg·m-2）有机物浓度大于12号桶（2.0 kg·m-2），所以植物生物量的增大，提高了微生物群落的数量（Galicia et al.，2011；张四海等，2011），从而使释放的有机物相对较多；浮叶植物和沉水植物组在试验进行至第16天（10月10日）时，各桶的有机物浓度基本趋于较低水平，而挺水植物组高浓度有机物的时间较长。

综上，6种水生植物腐解过程中有机物变化趋势存在很大差异，浮叶植物和沉水植物有机物释放速度快，挺水植物组释放时间较长，同生活型有一定的相似性，生物量越大释放的有机物越多，分解后的残体沉积到底泥中，成为水体营养的“源”，因此要注意底泥中有机物向水体中再释放，避免水质变差。

2.3.2对TN的影响

水体ρ（TN随时间的变化情况如图2所示，在浮叶植物和沉水植物组中，腐解初期由于植物体内以物理淋溶为主的易溶性有机颗粒和无机盐类含量多，分解速率快（卢少勇等，2005；刘白贵等，2008），同时水中大量的有机物为微生物提供了丰富的碳源，进而促进了微生物的繁殖，加速了植物腐解速度，因此两组试验桶水中TN均迅速上升，大都在第8天（10月2日）达到极值。随着分解的进行，木质素等难溶性物质比重增加，此时的溶解氧含量较低（图1），促进了微生物的反硝化作用，使水中NO3--N不断向其它形式的含氮物质转化，部分以N2O、N2的形式释放到空气中（Bastviken et al.，2005），因而浮叶植物和沉水植物组水体TN快速下降，然后随着腐解的继续，TN浓度呈波动式变化，这种波动与水生植物腐解过程中大量残体的沉降以及气体造成水体扰动有关（张来甲等，2013）。挺水植物组TN浓度先呈波动式上升，到第34天（11月15日）达到峰值，随后快速下降，第68天后随着温度的升高，微生物的活性增强，TN又开始快速上升，至试验结束达到领一个峰值。这种变化过程除与腐解过程有关，还与微生物的硝化和反硝化反应有关。至试验结束时，浮叶植物和沉水植物组腐解已基本结束，水中TN降至较低水平，而腐解不完全的挺水植物组水中TN仍存在上升趋势，腐解第132天（2015年3月8日），桶内TN浓度仍高达20.0 mg·L-1。

比较各组植物试验桶发现，2、4、6、8号桶水体TN浓度分别高于对应1、3、5、7号桶内水体TN浓度，说明底泥对水中的氮有一定的吸附作用，但试验结束后各桶底泥TN均比初始值低，这是因为底泥中的厌氧微生物在缺氧条件下，发生反硝化作用，使氮以气体形势溢出（Bastardo，1979；Bastviken et al.，2005）。将同种植物试验组进行相关性分析，发现二者有很强的相关性（r＞0.72，P＜0.05），从而说明底泥不影响水体中氮的变化趋势，但会对水中的氮含量高低产生影响。对15号空白进行测定发现，初期时水中TN达10.6 mg·L-1，此时水体所含氮主要来自于底泥的释放，因此上覆水体和底泥之间明显存在着氮的吸附和转移。生物量较大的11号桶（3.0 kg·m-2）和14号桶（4.0 kg·m-2），在整个腐解过程中水中总氮浓度均高于生物量较低的10号桶（2.0 kg·m-2）和13号桶（2.0 kg·m-2），因此生物量大其释放的氮也相对较多，结合碳的变化过程发现，氮和碳变化有一定相关性。因此3种植物体内物质形态及组成比例的差异以及各类物质分解的难易程度差异，可能是造成腐烂分解过程中氮释放特征差异的主要原因（李文朝等，2001）334。

2.3.3对TP的影响

水体TP变化如图2所示，比较3组试验桶水中的总磷变化趋势发现，由于腐解过程受到多种因素的影响，尤其是影响腐解过程的关键性因素，如植物体内木质素含量、C/N等，导致腐解过程中磷的释放速率存在明显差异（Koukoura et al.，2003；Berg et al.，1993）。浮叶植物组（1～4号桶）和挺水植物组（5～8号桶）试验初期磷就开始向水体释放，除4号桶水体TP是在第52天（12月2日）达到最大值1.84 mg·L-1，7号桶水体TP是在第24天（10月28日）达到最大值2.00 mg·L-1外，其余均是在第34天（11月15日）达到最大值，其范围为1.06～2.31 mg·L-1，之后TP降低，到试验结时，TP范围为0.01～0.55 mg·L-1；沉水植物组（9～14号桶），磷的释放速率明显慢于浮叶植物组和挺水植物组，第16天检测水样TP基本为0，第24天磷才开始向水体释放。原因有二，较低的溶解氧水平抑制了植物腐解的进行；浮叶植物叶中含有较易腐解的海绵组织等活性物质，磷主要存在于这些活性物质中，可被优先释放出来，所以磷的释放较快。

表2　底泥中全N、全P、C的变化Table 2 The change of total N，total P，C in the sediment

沉水植物组加底泥与不加底泥水体TP变化趋势是不同的，加底泥的桶水体TP先升高再降低，不加底泥组一直处于升高状态。试验结束时，试验组各桶底泥TP含量均比初始时有显著增加，表明水中的磷并不是始终滞留在水体中，而是可以向桶底迁移，沉积至底泥中，底泥对磷有明显的吸附作用（叶春等，2014；张来甲等，2013）。而浮叶植物组和挺水植物组加底泥和不加底泥水体TP都在达到最大值后呈下降趋势，原因在于试验结束时，浮叶植物组和挺水植物组无底泥桶还有植物残体沉积于桶底，部分有机磷被植物残体吸附沉淀，且沉积物对磷也具有吸附作用。沉水植物组生物量较大的11号（3.0 kg·m-2）和14号（4.0 kg·m-2）磷的含量高于生物量较小的10号（2.0 kg·m-2）和12号（2.0 kg·m-2）实验桶，因此，大生物量可提高水体TP质量浓度。

综上，浮叶植物组和挺水植物组磷的释放速率要高于沉水植物组，水体中磷浓度的高低与底泥和植物生物量有关，上覆水体中的磷可以迁移到底泥中。15号空白试验桶初期未检出磷，试验结束时，TP达0.09 mg·L-1，水中的磷主要来自于初始底泥的释放，因此沉积在底泥中的磷也可向水体再次释放，成为内源污染。

2.4水生植物腐解底泥营养物质的变化

有研究表明（厉恩华等，2006；Hu et al.，2010；Pettit et al.，2012），底泥对上覆水体有很强的吸附及截留作用，氮、磷、有机物被释放到水体后，会在沉积物和上覆水体之间发生明显的转移现象。检测初始和试验结束时各试验桶底泥中N、P、C的含量结果如表2所示。

试验结束时，各试验桶底泥中的TN均有减少的趋势，而空白试验桶水体TN由初始值的2 mg·L-1升高至结束时的19.3 mg·L-1，主要来自于底泥中氮的释放，是导致底泥氮减少的部分原因；另一方面可能由于在微生物的反硝化作用下，氮以气体形式移出系统，导致各桶底泥中氮的减少。试验结束时，试验组各桶底泥TP含量均比初始时有显著增加，说明水体中的磷有部分从水体中转移至底泥中，并且试验后期在好氧条件下，进一步促进了磷向底泥的沉降，因而试验结束时底泥中的总磷含量有显著增长。各桶底泥中有机质，均有小幅减少的趋势，加入植物的试验桶底泥有机质的减少主要由于底泥中C的释放，并有部分被微生物作为能源利用。

3　结论

（1）水生植物腐解中营养盐的释放过程较复杂，不同生活型植物腐解速度不同，浮叶植物和沉水植物最易腐解，挺水植物腐解过程漫长，从腐解的彻底程度看沉水植物腐解最彻底，且生物量越大释放的营养物质越多。

（2）水生植物腐解过程中，pH呈先降低后升高的趋势，同生活型植物之间pH值具有很强的相关性（r＞0.826，P＜0.05），底泥不影响pH的变化趋势。DO变化趋势因生活型不同存在明显差异，植物内部结构组织成分的不同是造成溶解氧变化差异的主要原因。

（3）植物腐解过程中氮和碳的变化因生活型的不同存在着差异。浮叶植物和沉水植物释放有机物时间较短暂，而挺水植物释放的有机物较多；氮和碳的变化有一定相关性，底泥不影响水中氮的变化趋势，但对氮的浓度高低有影响。

（4）浮叶植物组和挺水植物组磷的释放速率要高于沉水植物，水体中磷浓度的高低与底泥添加与否、植物生物量有关，磷在水体和底泥存在明显吸附沉淀和迁移现象，因此沉积在底泥中的磷可向水体释放，成为内源污染。

在植物腐解过程中，大量营养物质被释放到水体中，浮叶植物和沉水植物在一年内基本可腐解完毕，对水体的影响具有明显的阶段性，而挺水植物在周年内难以分解彻底，大量残体不仅造成水体污染，同时会加高底泥的厚度。因此，在湿地管理过程中，适当收割水生植物，及时清理湿地底泥，对人工湿地的健康运行具有重要意义。

参考文献：

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Effects of Aquatic Plant Decomposition on Water Quality in Constructed Wetland

ZHOU Linfei，ZHAO Yanwen，LU Xiaofeng
College of Water Conservancy，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China

Abstract：The continued effects of aquatic plant decomposition on water quality of the created wetland at ShiFo Temple were evaluated using an indoor simulation，in which the influence of vegetation types，biomass，and sediment on nutrient releasing process were examined during the decomposition process of Floating-leave （Salvinia natans and Trapa japonica），Emerged （Typha angustifolia and Nelumbo nucifera） and Submerged （Myriophyllum spicatum and Ceratophyllum demersum） plants.Compared with Floating-leave and Submerged plants，Emerged plants were undergoing the slowest decomposition； while，the most thoroughly decomposed plants were the Submerged group.In addition，the amount of nutrients that were released corresponds to the weight of biomass，the more is larger.In the measures of pH and DO values，a strong correlation was revealed between the type of the plant and pH （r ＞ 0.826，P ＜ 0.05），and DO was varied significantly among the three plant groups.The organics releasing process of Emerged plant shows longer than the Floating-leave and Submerged groups，which two correlations were found between nitrogen and carbon，and nitrogen and sediment.In the measure of phosphorus releasing rates，Floating-leave and Emergent plants were higher than the Submerged group.Besides，we also found the concentration of water phosphorus corresponded to the level of sediment and plant biomass，and the precipitation and adsorption migration of phosphorus appeared in both water and sediment.

Key words：constructed wetland； different life forms； aquatic plant； decomposition； water quality

DOI：10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.04.016

中图分类号：X171

文献标志码：A

文章编号：1674-5906（2016）04-0664-07

基金项目：国家自然科学青年科学基金项目（31200392）；辽宁省水利科技指导性计划项目（2016137-12）

作者简介：周林飞（1971年生）女，副教授，博士，主要从事水环境与水生态研究。Email:zlf924@163.com

*通信作者：赵言稳（1988年生）女，硕士研究生，研究方向水环境与水生态。Email:julanven@163.com

收稿日期：2015-12-06