退耕還濕濕地對水質的凈化效果研究

李華軍，張勇斌，李大偉，李曉柏

(1.湖南省林業科學院,湖南 長沙 410000；2.郴州市林業局, 湖南 郴州 423000)

1 引言

柏樹河為郴州市最大的本土河流—西河的支流。西河發源于北湖區與桂陽縣交界處的仰天湖、龍渡嶺，流經桂陽、北湖、蘇仙、永興4個縣(區)的14個鄉(鎮、街道)，在永興縣塘門口鎮匯入耒水，為湘江上游耒水的支流。近年來，因河流兩岸在農業種植中大量使用化肥農藥，農業面源污水源源不斷排入柏樹河中，導致河水遭受污染，嚴重影響了河流兩岸居民的用水安全，減少農業面源污染迫在眉睫。許多研究成果表面，河濱濕地在維持河流生態系統的穩定性和凈化水質上有較好的效果[1,2]。西方國家早在20世紀70年代就開始了退化濕地的重建與恢復研究，自90年代開始，我國也開始越來越重視退耕還濕在濕地恢復中的重要作用，許多地方已經開展了大量針對退耕還濕方面的理論和技術研究，越來越多的研究成果顯示，退耕還濕是一項恢復河濱濕地生態系統，減少農業面源污染的重要措施[3,4]。

2013年以來湘江保護和治理被列為湖南省委省政府的“一號重點工程”，成立了由省委書記親自掛帥的湘江保護和治理委員會，推進湘江保護和治理工作。2016開始退耕還濕試點工作開始在全省各地陸續開展，2018年，作為試點縣之一的桂陽縣在柏樹河兩岸建設退耕還濕試點區，以檢驗退耕還濕濕地在凈化水質和減少農業面源污染上的有效性和合理性，為湖南“一湖四水”的保護和治理提供低成本、可借鑒、可復制、可推廣的示范樣板。

濕地植物是濕地的重要組成部分，不同的濕地植物具有不同的生物學特性，因此不同的植物配置對污水水質的凈化效果也會有所差異[5]。前人的研究結果表明挺水植物、浮水植物、沉水植物相互組合時對污水的凈化效果要好于單獨使用挺水植物[6]。因此，本次在退耕還濕濕地中構建了不同類型的植物搭配模式，以考察其對污水的凈化效果，旨在為全省的農業面源污染治理提供技術支持。

2 實驗區概況

柏樹河退耕還濕濕地如圖1所示。

圖1 柏樹河退耕還濕濕地平面布置

小班基本因子表如表1所示。

還濕濕地在項目實施前主要為在耕水田，通過退耕還濕，將水田改造為河濱潛流濕地。通過水系、田埂和圍堰調整后，對還濕地塊為土層結構良好的水田，以種植結構調整為主，實施經濟型還濕，水深在20 cm以內種植水蕹菜、水芹菜；水深大于20 cm的地塊，種植湘蓮、菰(茭白)。其他區域以生態景觀型還濕為主，根據不同水深設計濕地植物，水深小于40 cm，種植黃菖蒲、花菖蒲、水生鳶尾、水生美人蕉、風車草、水蔥等觀賞價值較高的挺水植物；水深40～80 cm的地塊種植蘆葦、蘆竹、再力花、東方香蒲高大挺水植物；水深大于80 cm的種植睡蓮、綠狐尾藻、黑藻、菹草等沉水植物。

表1 小班基本因子表

續表1

小班號名稱還濕類型面積/hm2植物配置小班號名稱還濕類型面積/hm2植物配置67退耕還濕生態景觀型0.0979黃菖蒲、花菖蒲、水生鳶尾、水生美人蕉109退耕還濕生態景觀型0.1639睡蓮、香菇草、綠狐尾藻浮葉和黑藻68退耕還濕生態景觀型0.1263黃菖蒲、花菖蒲、水生鳶尾、水生美人蕉110退耕還濕生態景觀型0.1005睡蓮、香菇草、綠狐尾藻浮葉和黑藻69退耕還濕生態景觀型0.1133黃菖蒲、花菖蒲、水生鳶尾、水生美人蕉111退耕還濕生態景觀型0.2018睡蓮、香菇草、綠狐尾藻浮葉和黑藻70退耕還濕生態景觀型0.0805黃菖蒲、花菖蒲、水生鳶尾、水生美人蕉112退耕還濕生態景觀型0.1981睡蓮、香菇草、綠狐尾藻浮葉和黑藻71退耕還濕生態景觀型0.1771蘆葦、蘆竹、再力花、東方香蒲114退耕還濕經濟型0.1292茭白 115退耕還濕經濟型0.1163黃菖蒲、花菖蒲、水生鳶尾、水生美人蕉

種植密度根據植物的生態學特性來確定。湘蓮種植密度為3.0 m×4.0 m，呈品字形排列；菰(茭白)種植密度為1.5 m×2.0 m，呈品字形排列；水蕹菜、芹菜種植密度為0.40 m×0.50 m，呈品字形排列；蘆葦、蘆竹、再力花、東方香蒲種植密度為0.50 m×0.60 m，呈小塊狀混交；黃菖蒲、花菖蒲、水生鳶尾、水蔥種植密度為0.40 m×0.50 m，呈小塊狀混交，水生美人蕉、風車草、皇冠草種植密度為0.50 m×0.60 m，呈小塊狀混交；睡蓮種植密度為3.0 m×4.0 m，香菇草、綠狐尾藻種植密度為0.50 m×0.60 m(叢植)。還濕濕地規劃面積10.2362 hm2，整個還濕區總體保持濕地系統平均水力負荷控制在0.35 m3/(m2·d)以內，區域凈化水量約3萬m3/ d。

3 研究方法

4 凈化效果

還濕濕地進水口、出水口、各植物種植區的污染物濃度及去除效果如表2所示。

圖2 水質取樣點分布

通過對比各種植區域取水點污染物濃度的變化范圍，COD濃度變化最大的為黃菖蒲+花菖蒲+水生鳶尾+水生美人蕉+風車草+水蔥種植區，差值為3.73 mg/L，最小的為睡蓮+綠狐尾藻+黑藻+菹草種植區，差值為2.41 mg/L；TN濃度變化最大的為湘蓮+茭白種植區，差值為0.37 mg/L，最小的為睡蓮+綠狐尾藻+黑藻+菹草種植區，差值為0.04 mg/L；TP濃度變化最大的為黃菖蒲+花菖蒲+水生鳶尾+水生美人蕉+風車草+水蔥種植區，差值為0.03 mg/L，最小的為睡蓮+綠狐尾藻+黑藻+菹草種植區，差值為0.01 mg/L。

表2 還濕濕地對污染物的去除效果

5 結論與討論

StudyonthePurificationEffecttoWaterQualityofConversionFromCultivationBacktoWetland

Li Huajun1, Zhang Yongbin2, Li Dawei2, Li Xiaobai2

(1.HunanAcademyofForestry,Changsha,Hunan, 410000,China; 2.ZhuzhouForestryBureau,Zhuzhou, 423000,China)

Keywords: conversion from cultivation back to wetland; plant allocation; water purification