【摘 要】
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人工湿地作为一种利用自然过程实现水质净化的绿色污水处理技术,目前已在农业面源污染治理方面得到有效的推广和应用。但目前对人工湿地净化污水的研究多集中于基质-植物-微生物三者之间的协同作用,而对底栖动物的研究相对较少,底栖动物作为人工湿地污水处理系统中关键的组成部分,不仅可以通过摄食、富集作用直接去除水体中的污染物,还可以通过爬行、筑穴等生物扰动作用改变沉积物的物理化学性质,间接促进植物和微生物对污染
【基金项目】
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2021.6,项目主持人:李裕元','3693','86_rJNg5XqNrrx7tt052UCGV2sYHjDLi2k_kGoS3W3Oykg1cxbvrRw==');
">国家重点研发计划项目:集约化养殖粪污高效转化利用关键技术及专用设备研发(2018YFD0800100),起止时间:2018.72021.6,项目主持人:李裕元;
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人工湿地作为一种利用自然过程实现水质净化的绿色污水处理技术,目前已在农业面源污染治理方面得到有效的推广和应用。但目前对人工湿地净化污水的研究多集中于基质-植物-微生物三者之间的协同作用,而对底栖动物的研究相对较少,底栖动物作为人工湿地污水处理系统中关键的组成部分,不仅可以通过摄食、富集作用直接去除水体中的污染物,还可以通过爬行、筑穴等生物扰动作用改变沉积物的物理化学性质,间接促进植物和微生物对污染物的去除。因此,研究人工湿地底栖动物群落特征及影响因素对于进一步健全完善人工湿地生态功能、提高污水净化效率具有重要指导意义。基于此,本研究以湖南省长沙县典型亚热带红壤丘陵区为研究区域,通过为期一年的野外小区控制试验,系统研究了梭鱼草(Pontederia cordata)、水生美人蕉(Canna glauca)、黄菖蒲(Iris psudacorus)、梭鱼草+绿狐尾藻(P.cordata+M.elatinoides)、水生美人蕉+绿狐尾藻(C.glauca+M.elatinoides)、黄菖蒲+绿狐尾藻(I.psudacorus+M.elatinoides)、绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)以及无植物对照(CK)构成的8种表流人工湿地底栖动物的群落分布特征及其与水环境因子的关系,以期为人工湿地生态功能的进一步提升探寻新的技术路径。主要研究结论如下:(1)4个季节共采集到底栖动物34种,以体型较小的节肢动物为主要类群,体型较大的软体动物则较少。其中,季节对底栖动物物种数目影响较大,表现为夏秋季高于春冬季,相比于单一挺水植物湿地,挺水植物+绿狐尾藻组合湿地底栖动物物种数目较少。(2)不同季节和不同植物湿地中底栖动物优势种组成有所差异,但总体来说,除春季的无植物对照湿地、夏季的绿狐尾藻及挺水植物+绿狐尾藻组合湿地霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)优势度较小外(Y<0.02),其他植物湿地霍甫水丝蚓均占据了一定的优势地位(Y>0.02),优势度值最高可达到0.48,表明霍甫水丝蚓为人工湿地中最主要优势物种。(3)底栖动物年均丰度和生物量与水体富营养化程度呈正相关关系。其中,水处理效果最差的无植物对照湿地的底栖动物年均丰度和生物量最高,而水处理效果较好的挺水植物+绿狐尾藻组合湿地底栖动物年均丰度和生物量则相对较低。总体来说,该人工湿地底栖动物生物多样性较低,Shannon-Weiner多样性指数(H’)、Margalef丰富度指数(d)和Pielou均匀度指数(J)变化范围仅分别为0.46~1.26、0.26~1.03和0.27~0.81。(4)人工湿地底栖动物物种数与pH、DO(溶解氧)呈显著正相关,与Eh(氧化还原电位)则呈显著负相关,丰度和生物量与NH3-N和TN浓度、EC(电导率)、p H、WT(水温)以及COD(化学需氧量)等指标均呈显著正相关,而与Eh呈显著负相关(P<0.05)。不同底栖动物物种丰度的影响因素也有所不同,其中,腹足纲丰度与DO呈正相关,多出现于夏季的绿狐尾藻及挺水植物+绿狐尾藻组合湿地;蛭纲和除摇蚊幼虫以外的其他昆虫丰度与Eh呈正相关,主要存在于秋冬季,且几乎在每种植物湿地中都有存在;摇蚊幼虫丰度主要与水质理化指标NH3-N、EC、COD和TN呈正相关,而寡毛纲丰度主要与p H呈显著正相关(P<0.05),且两者主要出现于春季和夏季的各个湿地。
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