杜红霞 王 丽 湛景武 张德芳 张 军 张怡晨

(1.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西 西安 710055；2.中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710054；3.青海大学农林科学院，青海 西宁 810016)

不同湿地植物及其组配对富营养化水体的净化效果*

杜红霞1王 丽1湛景武2张德芳3张 军1张怡晨1

(1.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西 西安 710055；2.中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710054；3.青海大学农林科学院，青海 西宁 810016)

在西安市浐灞河湿地植物调查的基础上，选取优势种菖蒲(Acorusgramineus)、芦苇(Phragmitesaustralis)、荷花(Nelumbonucifera)和鸢尾(Iriswilsonii)作为试验植物，研究了4种植物及其不同组配对水体总氮、氨氮、硝态氮和总磷的去除效果。结果表明：芦苇+菖蒲对总氮的净化效果最好，平均去除率为54.72%，但去除率最大值(94.98%)出现在菖蒲处理39d时；鸢尾+芦苇对氨氮的净化效果最好，平均去除率为60.56%，但去除率最大值(93.60%)出现在菖蒲+鸢尾处理39d时；芦苇+菖蒲对硝态氮的净化效果最好，平均去除率为50.54%，去除率最大值(94.63%)出现在芦苇+菖蒲处理39d时；鸢尾+芦苇对总磷的净化效果最好，平均去除率为52.35%，去除率最大值(86.93%)出现在鸢尾+芦苇处理39d时。

湿地植物 组配方式 富营养化 氮 磷

湿地作为一种高效率的污水生态处理技术，在全球已被广泛应用[1-3]。植物在湿地中不仅可以直接截留氮磷，还具有景观美学效应[4-7]，对富营养化湖泊、河道等的处理有良好的效果[8],[9]227。植物种类的选择和组配对水体净化的效果有重要影响[9]230,[10],[11]328。一般来说，多种水生植物合理组配对水体的净化效果较单一植物好[12]。不同植物之间可能通过相互作用产生互补效应[13]，但也有可能产生互斥作用[11]332。本研究对西安市浐灞河湿地植物群落进行调查后选取4种优势植物作为研究对象，分析了不同植物种类及其组配对氮磷的净化效果，以期为湿地植物的选择与组配提供更多参考。

1 材料与方法

1.1 试验植物

2015年3月，在西安市浐灞河湿地经过调查后采集了菖蒲(Acorusgramieus)、芦苇(Phragmitesaustralis)、荷花(Nelumbonucifera)和鸢尾(Iriswilsonii)4种优势植物。在室内用自来水驯养适应15 d后选择生长状况良好且性状比较一致的植株作为试验植物，洗净后栽于试验用水中。

1.2 试验用水

根据实际水体水质调查数据[14]：总氮12.60 mg/L、总磷1.03 mg/L、氨氮5.24 mg/L、硝态氮4.68 mg/L、pH 8.02，配制试验用水以模拟河水。以自来水为基质，通过加入氯化铵、硝酸钾、磷酸二氢钾等无机盐，使得试验用水总氮12.90～13.06 mg/L、总磷2.32～2.62 mg/L、氨氮5.29～6.29 mg/L、硝态氮5.74～6.04 mg/L，各项指标均略高于实际水体，pH为7.03。

1.3 试验土壤

试验土壤为采自浐灞河上游河滩无污染的砂土。

1.4 试验设计

试验装置采用塑料整理箱(54 cm×38 cm×28 cm)，试验土壤覆盖厚度为16 cm，水深为10 cm。在每个试验装置中种植芦苇、鸢尾、菖蒲、荷花单一植物和鸢尾+芦苇、芦苇+菖蒲、菖蒲+鸢尾、菖蒲+荷花植物组配。每个试验装置中种植8株植物，组配处理采用交叉种植的方式，每组处理重复3次。

1.5 检测方法

pH采用PHS-3C玻璃电极pH计测定，总氮采用碱性过硫酸钾消解—紫外分光光度法测定，总磷采用过硫酸钾消解—钼酸铵分光光度法测定，氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定，硝态氮采用紫外分光光度法测定[15]。

2 结果与分析

2.1 不同植物种类及组配对氮磷的净化效果

由表1可见，单一植物处理时，芦苇对总氮的净化效果最好，平均去除率为53.46%；菖蒲次之，平均去除率为52.21%；鸢尾最差，平均去除率为50.72%。这主要是因为芦苇根系的泌氧作用可以促进微生物对氮的去除[16]。植物组配处理时，芦苇+菖蒲对总氮的净化效果最好，平均去除率为54.72%；鸢尾+芦苇次之，平均去除率为54.24%；菖蒲+荷花最差，平均去除率为50.48%。不同植物种类及组配对总氮的净化效果从高到低依次为芦苇+菖蒲、鸢尾+芦苇、菖蒲+鸢尾、芦苇、菖蒲、荷花、鸢尾、菖蒲+荷花。总体而言，除菖蒲+荷花外两种植物组配处理对总氮的净化效果略好于单一植物处理。

单一植物处理时，菖蒲、芦苇、荷花对氨氮的净化效果基本相当，鸢尾相对较差。植物组配处理时，鸢尾+芦苇对氨氮的净化效果最好，平均去除率为60.56%；芦苇+菖蒲次之，平均去除率为54.65%；菖蒲+荷花最差，平均去除率仅为46.40%。不同植物种类及组配对氨氮的净化效果从高到低依次为鸢尾+芦苇、芦苇+菖蒲、菖蒲+鸢尾、芦苇、荷花、菖蒲、鸢尾、菖蒲+荷花。同样地，除菖蒲+荷花外两种植物组配处理对氨氮的净化效果好于单一植物处理。

单一植物处理时，芦苇对硝态氮的净化效果最好，平均去除率为44.14%；菖蒲次之，平均去除率为42.70%；荷花最差，平均去除率为41.04%。植物组配处理时，芦苇+菖蒲对硝态氮的净化效果最好，平均去除率为50.54%；菖蒲+鸢尾次之，平均去除率为47.17%；菖蒲+荷花最差，平均去除率为42.99%。不同植物种类及组配对硝态氮的净化效果从高到低依次为芦苇+菖蒲、菖蒲+鸢尾、鸢尾+芦苇、芦苇、菖蒲+荷花、菖蒲、鸢尾、荷花。

植物对水体中磷的去除主要有沉积、吸附、吸收等作用[17]。由表1可知，不同植物种类及组配对总磷的净化效果亦存在差异。单一植物处理时，菖蒲对总磷的净化效果最好，平均去除率为46.79%；鸢尾次之，平均去除率为45.70%；芦苇最差，平均去除率为43.25%。对总磷的净化效果，植物组配处理均高于单一植物处理，其中鸢尾+芦苇净化效果最好，平均去除率为52.35%；芦苇+菖蒲次之，平均去除率为51.63%；菖蒲+荷花最差，平均去除率为48.18%。不同植物种类及组配对总磷的净化效果从高到低依次为鸢尾+芦苇、芦苇+菖蒲、菖蒲+鸢尾、菖蒲+荷花、菖蒲、鸢尾、荷花、芦苇。

表1 不同植物种类及组配对氮磷的去除率

图1 不同植物种类及组配对氮磷的去除率随时间变化散点图Fig.1 Time varation scatter plot of removal efficiency of nitrogen and phosphorus by different plants and their configurations

2.2 不同植物种类及组配对氮磷的净化效果的时间选择

在整个实验周期中，不同植物种类及组配在不同时间段对氮磷的净化效果亦不同。由图1(a)可见，对总氮的去除率，单一植物处理的最大值出现在菖蒲处理39 d时，去除率为94.98%，最小值出现在菖蒲处理34 d时，去除率为7.29%；植物组配处理的最大值出现在芦苇+菖蒲处理39 d时，去除率为94.03%，最小值出现在菖蒲+鸢尾处理34 d时，去除率为12.57%。

由图1(b)可见，对氨氮的去除率，单一植物处理的最小值和最大值分别出现在菖蒲处理23 d和芦苇处理39 d时，去除率分别为11.18%、92.26%；植物组配处理的最大值出现在菖蒲+鸢尾处理39 d时，去除率为93.60%，最小值出现在荷花+菖蒲处理23 d时，去除率为10.55%。

由图1(c)可见，对硝态氮的去除率，单一植物处理的最小值和最大值分别出现在鸢尾处理34、28 d时，去除率分别为4.37%、87.18%；植物组配处理的最大值出现在芦苇+菖蒲处理39 d时，去除率为94.63%，最小值出现在鸢尾+芦苇处理13 d时，去除率为3.93%。

由图1(d)可见，对总磷的去除率，单一植物处理的最大值出现在鸢尾处理39 d时，去除率为84.62%，最小值出现在芦苇处理23 d时，去除率为1.11%；植物组配处理的最高值出现在鸢尾+芦苇处理39 d时，去除率为86.93%，最小值出现在菖蒲+荷花处理23 d时，去除率为10.66%。

3 结 论

芦苇+菖蒲对总氮的净化效果最好，平均去除率为54.72%，去除率最大值(94.98%)出现在菖蒲处理39 d时；鸢尾+芦苇对氨氮的净化效果最好，平均去除率为60.56%，去除率最大值(93.60%)出现在菖蒲+鸢尾处理39 d时；芦苇+菖蒲对硝态氮的净化效果最好，平均去除率为50.54%，去除率最大值(94.63%)出现在芦苇+菖蒲处理39 d时；鸢尾+芦苇对总磷的净化效果最好，平均去除率为52.35%，去除率最大值(86.93%)出现在鸢尾+芦苇处理39 d时。

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Purifyingeffectsoneutrophicwaterbydifferentwetlandplantsandtheirconfigurations

DUHongxia1，WANGLi1，ZHANJingwu2,ZHANGDefang3,ZHANGJun1,ZHANGYichen1.

(1.SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi’anShaanxi710055;2.CCTEGXi’anResearchInstitute,Xi’anShaanxi710054;3.AcademyofAgricultureandForestrySciences,QinghaiUniversity,XiningQinghai810016)

Through regional investigation of the wetland plants in Chanba River wetland in Xi’an,4 dominant species of plants (Acorusgramineus,Phragmitesaustralis,NelumbonuciferaandIriswilsonii) were selected as purifying plants for wetland water treatment.The effects on removal efficiency of total nitrogen,ammonia nitrogen,nitrate nitrogen and total phosphorus in water were studied by the plants and their configurations.Results showed that:Phragmitesaustralis+Acorusgramineushad the best average removal efficiency (54.72%) on total nitrogen,but the maximum removal efficiency was 94.98% when treated byAcorusgramineusafter 39 d;Iriswilsonii+Phragmitesaustralishad the best average removal efficiency (60.56%) on ammonia nitrogen,but the maximum removal efficiency was 93.60% when treated byAcorusgramineus+Iriswilsoniiafter 39 d;Phragmitesaustralis+Acorusgramineushad the best average removal efficiency (50.54%) on nitrate nitrogen with maximum removal efficiency of 94.63% after 39 d;Iriswilsonii+Phragmitesaustralishad the best average removal efficiency (52.35%) on total phosphorus with maximum removal efficiency of 86.93% after 39 d.

wetland plant; configuration types; eutrophication; nitrogen; phosphorus

杜红霞，女，1979年生，博士，讲师，研究方向为环境生态和水土保持。

*陕西省教育厅专项科研项目(No.15JK1386)；国家级大学生创新创业训练计划项目(No.201610703040)；陕西省大学生创新创业训练计划项目(No.20161238)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.06.007

2016-12-10)