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本论文以三江平原小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地为研究对象,通过模拟实验,揭示了植物不同生长期内小叶章湿地系统对水中磷的净化规律,分析了输入含磷污水对湿地土壤活性铁、活性铝、铁磷(Fe-P)和铝磷(Al-P)含量的影响,阐明了湿地土壤净化水中磷的效率及其与土壤性质的关系。
小叶章湿地系统对水中正磷酸盐的净化效率较高,平均净化率为88.63%;对水中有机磷的净化效率较差,平均净化率为5.54%,显著低于对水中正磷酸盐的净化效率。由小叶章的慢速生长期至衰老期,湿地系统对水中正磷酸盐和有机磷的净化效率均显著降低。正磷酸盐的输入浓度由5 mg/L增加到10 mg/L时,输入浓度对小叶章湿地系统净化水中正磷酸盐效率的影响不明显;有机磷的输入浓度由5 mg/L增加到10 mg/L时,小叶章湿地系统对水中有机磷的净化效率显著升高。
含磷污水输入前,小叶章生长期对土壤活性铁、活性铝和Fe-P含量的影响均显著,对土壤Al-P含量的影响不显著;土壤活性铁和活性铝的含量均是小叶章成熟期内最高,土壤Fe-P含量则是小叶章成熟期内最低;土层对小叶章湿地土壤活性铁、活性铝、Fe-P和Al-P含量的影响均显著;在小叶章湿地40 cm的土壤深度内,20~40 cm土壤层的活性铁和活性铝含量均最高,该层Fe-P和Al-P的含量均最低。
磷输入浓度对小叶章湿地0~40 cm土壤层的活性铁、活性铝、Fe-P和Al-P含量的影响均不显著。净化时间对小叶章湿地0~40 cm土壤层的活性铁和Al-P含量的影响均不显著,对活性铝和Fe-P含量的影响显著。长时间输入高浓度含磷污水显著降低小叶章湿地0~40 cm土壤层的活性铝含量。不受磷输入浓度的影响,长时间输入污水显著增加小叶章湿地0~40 cm土壤层的Fe-P含量。
小叶章的成熟期内湿地土壤对水中磷的净化效率最高,衰老期内土壤总磷(TP)减少。在各种因素的共同影响下小叶章生长期对土壤净化水中磷效率的影响不显著。TP的输入浓度由10 mg/L增加到20 mg/L时,小叶章湿地土壤对水中磷的净化效率提高,但差异不显著。TP的输入浓度为20 mg/L时,净化前期和中后期小叶章湿地土壤对水中磷的净化效率分别为4.56和-0.71 mg/(kg·d),差异显著;小叶章湿地的0~10、10~20和20~40 cm土壤层对水中磷的净化效率分别为2.27、-0.87和0.51 mg/(kg·d),但差异不显著。
小叶章湿地系统净化水中磷的过程中,磷在土壤中的累积受各种因素的综合影响。土壤有机质和酸性磷酸酶活性能够促进磷在小叶章湿地土壤中的累积;土壤pH和TP则具有抑制作用;土壤活性铁、铝与其关系不密切。