桂林會(huì)仙濕地水質(zhì)與濕地植物生長的關(guān)系

王艷萍李發(fā)文 莫 晨沈利娜

（1桂林市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所 廣西桂林 541001 2桂林市金天環(huán)境工程有限責(zé)任公司 廣西桂林 541001 3中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所/國土資源部廣西壯族自治區(qū)巖溶動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/生態(tài)實(shí)驗(yàn)室廣西桂林 541004）

引言

會(huì)仙濕地是中國最大的巖溶濕地，是漓江流域最大的喀斯特地貌原生態(tài)濕地，具有保持水源、凈化水質(zhì)、蓄洪抗旱、維護(hù)生物多樣性等重要的環(huán)境調(diào)節(jié)功能和生態(tài)效益[2]。近半個(gè)世紀(jì)，因缺乏有效的管理和保護(hù)，受過度開發(fā)、環(huán)境污染等多種因素的影響，濕地面積不斷萎縮，植被也受到不同程度破壞。目前，關(guān)于桂林會(huì)仙濕地水質(zhì)與植物生長的關(guān)系尚無深入研究成果。本文在對(duì)濕地16個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位的植物群落進(jìn)行野外調(diào)查和水質(zhì)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，研究了水質(zhì)與水生物的相關(guān)關(guān)系，為濕地生態(tài)修復(fù)提供了科學(xué)支持[1]。

濕地植物泛指生長在濕地環(huán)境中的植物，本次調(diào)查的植物是指生長在水陸交匯處，土壤潮濕或者有淺層積水環(huán)境中的植物[3]。濕地植物根據(jù)生活型和生態(tài)特點(diǎn)，分為濕生植物和水生植物兩大類，濕生型、沉水型、浮水型和挺水型4類[4]。濕地水質(zhì)控制了濕地植物的生長環(huán)境，影響著濕地植物群落的分布，同時(shí)濕地植物對(duì)水質(zhì)具有一定的適應(yīng)和凈化作用。

1 研究方法

采樣點(diǎn)設(shè)置。根據(jù)會(huì)仙濕地所在水系及區(qū)域水功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量要求，結(jié)合水量變化情況，此次水質(zhì)調(diào)查監(jiān)測點(diǎn)位主要位于會(huì)仙濕地中心區(qū)域主要河流、淺水湖塘以及古桂柳運(yùn)河。基于2011年廣西師范大學(xué)梁士楚教授在會(huì)仙濕地的濕地植物調(diào)查資料[5]，本次調(diào)查重點(diǎn)在睦洞湖、睦洞河、古桂柳運(yùn)河、八仙湖、督龍?zhí)痢⒎炙痢ⅫS插塘、安龍?zhí)恋鹊湫蛥^(qū)進(jìn)行。

濕地植物調(diào)查與水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)。濕地植物監(jiān)測以實(shí)地調(diào)查為主，合理布設(shè)樣線，根據(jù)不同的水質(zhì)情況，在每個(gè)典型區(qū)設(shè)置樣地。樣方大小為1m×1m，記錄人類活動(dòng)、土地利用、水文地質(zhì)特征、水深、透明度、水溫、水生植物種類、覆蓋度等，樣方數(shù)量根據(jù)調(diào)查面積、群落類型確定[6]。

水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)：水溫、pH值、溶解氧、懸浮物、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、總氮、砷、汞、鎘、六價(jià)鉻、陰離子表面活性劑。我們現(xiàn)場采用WTW測試水溫、PH、電導(dǎo)、氧化還原電位，采用鈣堿試劑盒測試Ca2+和堿度（HCO3-），采用 TDS筆測試溶解性固體總量（TDS），獲得的結(jié)果證明該區(qū)域地表水有部分地下水補(bǔ)給。

采樣方法按原國家環(huán)境保護(hù)總局《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T91-2002）[6]中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。各監(jiān)測項(xiàng)目對(duì)照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）[7]進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方法采用單因子評(píng)價(jià)法，即選取監(jiān)測因子對(duì)照相應(yīng)的類別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

采樣時(shí)間及頻次。在2014年枯水季節(jié)（12月），2015年平水季節(jié)（4月）和豐水季節(jié)（8月）分別進(jìn)行濕地植物的調(diào)查和監(jiān)測，具體監(jiān)測點(diǎn)位見表2。水質(zhì)監(jiān)測時(shí)間及頻率按水文年的豐、平、枯三個(gè)水期各監(jiān)測1次，每次在相同點(diǎn)位連續(xù)采樣2天，每天采樣1次。

數(shù)據(jù)處理。采用ArcGis空間分析中的克里金指數(shù)插值法，獲得調(diào)查區(qū)平水期綜合水質(zhì)插值圖，整體上刻畫出調(diào)查區(qū)一般情況下綜合水質(zhì)狀況。

2 研究結(jié)果

2.1 水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

各監(jiān)測點(diǎn)豐、平、枯季水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)詳見表1。

表1 水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)一覽表

在各水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)位的所有監(jiān)測因子中，以化學(xué)需氧量、總氮、總磷、溶解氧、氨氮、汞等為主要污染因子，出現(xiàn)不同程度的Ⅲ類-劣Ⅴ類水質(zhì)，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），監(jiān)測期間會(huì)仙濕地中心區(qū)域主要河流、淺水湖塘以及古桂柳運(yùn)河等布設(shè)的監(jiān)測點(diǎn)位水質(zhì)為Ⅲ類-劣Ⅴ類。

總體來看，豐水期較平水期和枯水期綜合水質(zhì)差，枯水期相對(duì)水質(zhì)最優(yōu)，見圖6-1。豐水期中6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)劣Ⅴ類水質(zhì)，豐水期因水濁度大，沉水植物難以看到，豐水期濕地植物凈化作用不明顯。

2.2 水生植物調(diào)查結(jié)果

水質(zhì)特別差的水域，沉水植物難以生長，古桂柳運(yùn)河（高岸村）、睦洞河（高岸村）、八仙湖、督龍?zhí)痢昌執(zhí)痢⒎炙痢ⅫS插塘、陡門等監(jiān)測點(diǎn)很難見到沉水植物，監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)普遍偏差。水質(zhì)相對(duì)較好的荷塘岔口、荷塘、龍山附件、安龍?zhí)恋葷竦兀了参锵鄬?duì)豐富。越是沉水植物物種豐富的水域，水就越清澈，水質(zhì)也相對(duì)較好。

結(jié)合會(huì)仙濕地景觀現(xiàn)狀，綜合分析濕地植物、水質(zhì)情況，人為干擾越少的濕地，濕地植物群落相對(duì)完好，水質(zhì)也較好。整體來看，會(huì)仙濕地核心保護(hù)區(qū)睦洞湖區(qū)域遠(yuǎn)離村莊的水道水質(zhì)較好，較其他調(diào)查點(diǎn)，沉水植物多樣性最高，常見密齒苦草、五刺金魚藻、黃花貍藻、水龍尾、馬來眼子菜、菹草、黑藻等，挺水植物有華克拉莎、蘆葦、荷花等，浮水植物水龍、蓮子草等，濕地植物種類和數(shù)量較多。調(diào)查中鳳眼蓮可見度最高，特別是水質(zhì)較差，缺乏流動(dòng)性水域中，鳳眼蓮占優(yōu)勢。雖然鳳眼蓮對(duì)重金屬有一定吸附作用，但從會(huì)仙濕地生態(tài)的健康考慮，應(yīng)對(duì)鳳眼蓮的快速擴(kuò)張采取人工措施，加以干預(yù)，以免影響濕地其他植物的生存，破壞生態(tài)平衡。

表2 會(huì)仙濕地綜合水質(zhì)與群落關(guān)系

2.3 水質(zhì)數(shù)據(jù)處理結(jié)果

根據(jù)16個(gè)調(diào)查點(diǎn)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制監(jiān)測點(diǎn)豐水期、平水期和枯水期的綜合水質(zhì)折線圖(見圖1)。總體來看，枯水期綜合水質(zhì)相對(duì)好，平水期綜合水質(zhì)相對(duì)差，豐水期綜合水質(zhì)最差。

采用ArcGis空間分析中的克里金指數(shù)插值法，獲得調(diào)查區(qū)平水期綜合水質(zhì)插值圖，整體上刻畫出調(diào)查區(qū)一般情況下綜合水質(zhì)狀況（見圖2）。調(diào)查區(qū)西邊和東邊水質(zhì)相對(duì)較好，中部水質(zhì)相對(duì)差。會(huì)仙濕地中間接受周邊地下水補(bǔ)給，受周邊水質(zhì)影響較大，往西、往東，地下水補(bǔ)給相對(duì)少，轉(zhuǎn)化相對(duì)快，水質(zhì)相對(duì)好。

圖1 監(jiān)測點(diǎn)綜合水質(zhì)折線圖

圖2 平水期綜合水質(zhì)插值圖

3 水質(zhì)污染的原因分析

結(jié)合會(huì)仙濕地景觀遙感監(jiān)測和實(shí)地調(diào)查，造成各監(jiān)測點(diǎn)水質(zhì)污染的的主要原因有：

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面源污染是會(huì)仙濕地水質(zhì)污染的主導(dǎo)因素。隨著人口的增加濕地用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的面積在過去的10年中不斷增加，人為改造濕地土地利用類型，如人工開墾濕地變?yōu)檗r(nóng)田、種植水稻、西瓜等農(nóng)業(yè)活動(dòng)，不僅縮減了部分天然濕地景觀面積，種植過程中大量化肥、農(nóng)藥的使用，增加了濕地氮磷鉀等污染物輸入，巖溶濕地地上和地下水體緊密聯(lián)系，四通八達(dá)，容易使點(diǎn)上污染迅速擴(kuò)散，部分農(nóng)田的污染足以導(dǎo)致整個(gè)濕地水質(zhì)的下降。過去圍湖養(yǎng)殖，挖水塘養(yǎng)魚養(yǎng)鴨等農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖活動(dòng)，使部分天然濕地轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯竦兀诖水a(chǎn)生大量畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，無處理直接排入濕地水體中，造成了水體氮、磷等超標(biāo)，部分濕地水體出現(xiàn)嚴(yán)重的富營養(yǎng)化。

農(nóng)村生活污水的直接排放，加劇了村、屯等人口集中區(qū)域的濕地水體污染。靠近村子的幾個(gè)碼頭，如七星碼頭、三義碼頭水體出現(xiàn)了渾濁、發(fā)臭等現(xiàn)象，水生植物以苦草為主，水生植物多樣性降低。影響了村民用水質(zhì)量，破壞了濕地旅游景觀。

人為干擾，破壞了部分濕地水生植物的生長環(huán)境，造成了部分水生植物物種在原有區(qū)域的消失，如龍山水域的大茨藻群落，因當(dāng)?shù)鼐用袂謇硭辣黄茐摹Ｋ参锒鄻有詼p少，破壞群落之間的穩(wěn)定性，影響了水生植物的水質(zhì)凈化能力。

結(jié)語

濕地水質(zhì)與水生植物的關(guān)系非常密切，兩者之間相互依存，維持良好的穩(wěn)定狀態(tài) 。缺乏水生植物的濕地，不能對(duì)水質(zhì)起到維持和改善作用,而水生植物高覆蓋的濕地,反而對(duì)水質(zhì)起到破壞作用。可見，水質(zhì)下降會(huì)改變水生物的生存環(huán)境，導(dǎo)致水生物種群動(dòng)態(tài)和群落結(jié)構(gòu)與功能變化，影響濕地生態(tài)服務(wù)功能的發(fā)揮。

本研究發(fā)現(xiàn)，水質(zhì)普遍偏差的水域，沉水植物難以生長；水質(zhì)相對(duì)較好的水域，沉水植物相對(duì)豐富。結(jié)合景觀現(xiàn)狀，綜合分析濕地植物、水質(zhì)情況，人為干擾越少的濕地，濕地植物群落相對(duì)完好，水質(zhì)也較好。水質(zhì)較差，缺乏流動(dòng)性水域中，鳳眼蓮可見度最高，占優(yōu)勢，要保護(hù)生態(tài)平衡，應(yīng)加以人工干預(yù),以增加濕地植物群落中物種的豐富度,這將有利于群落的穩(wěn)定[8]，改善水質(zhì)。本研究找出了造成會(huì)仙濕地水質(zhì)污染的部分主要原因，因地制宜，制定并實(shí)施改善水質(zhì)的措施，對(duì)恢復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)有著舉足輕重的作用，有效保護(hù)濕地生物多樣性。

[1]武士蓉，徐夢佳，趙彥偉.白洋淀濕地水質(zhì)與水生物相關(guān)性研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013,33(11):3160-3165.

[2]張定亨.中國最大的巖溶濕地—會(huì)仙，廣西林業(yè)，2012，7:33-37.

[3]宋永昌.植被生態(tài)學(xué)，上海：華東師范大學(xué)出版社，2001.

[4]馬祖陸，蔡德所，蔣忠誠.巖溶濕地分類系統(tǒng)研究,廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，27(2):101-106.

[5]梁士楚.廣西桂林水生高等植物的概括，西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，1988（1）：1-6.

[6]地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（HJ/T91-2002）.

[7]地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）北京:國家環(huán)境保護(hù)總局，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.

[8]曹曉，劉紅玉，李玉鳳.西溪濕地公園濕地植物群落及其與水環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2011,27(3):69-75.