桂林會仙濕地不同土地利用類型水質指標受耕種影響研究

張志玲，余金鳳，張明旭，鄧建華，鄧杰群

（廣西水利電力職業技術學院，南寧 530003）

水質保護在生態環境中有著舉足輕重的作用，也是“綠水青山就是金山銀山”生態理念的重要體現。水質的污染受到土地利用類型因素的影響較大[1]，不同的土地利用類型如住宅用地、坑塘水面、水田、原生濕地都會對水質產生不同的影響，故研究土地利用類型與水質的關系及影響，有利于污染的控制、水資源的保護及水資源的可持續利用，根據結果可以優化土地利用類型結構。有國外學者研究表明土地利用類型對水質具有直接的影響。徐啟渝[2]等學者對鄱陽湖流域贛江進行研究發現林地、水田與居民建設用地對水質影響最為顯著。王杰[3]楊強強[4]等對不同區域土地利用與水質關系進行研究，都得出耕地、建設用地對水質有顯著的負面影響的結論。因此，需要針對典型區域開展土地利用類型對水質的影響。本研究區在中國最大的巖溶濕地—會仙濕地，會仙濕地被譽為“漓江之腎”，是漓江流域最大的喀斯特地貌原生態濕地，是極具研究價值的典型濕地。因此，針對會仙濕地不同土地類型區水質進行取樣研究，探討不同土地利用類型下耕種對水質的影響，為濕地區域土地利用結構與水資源安全保證提供科學參考。

1 研究地區與研究方法

1.1 研究區概況

會仙濕地位于廣西桂林市臨桂區會仙鎮境內，屬中亞熱帶季風氣候，日照較多，雨量充沛，氣候宜人，年均氣溫19.1℃，年均降雨量1889 mm，無霜期302 d。會仙濕地于2012年被列入國家濕地公園試點，并命名為“廣西桂林會仙喀斯特國家濕地公園”，濕地公園規劃總面積586.75 hm2，其中，水域面積占總面積的57%，耕地面積占18%，林地總面積占14%，沼澤地面積占10%。會仙濕地存在的自然濕地與人工濕地的比例為1∶2。

1.2 樣品采集及測定

在會仙濕地七星碼頭至古橋之間水域（全長約2.08 km）內，根據不同土地利用類型選擇5 個采樣區，分別為：住宅用地、坑塘水面、水田1、水田2、原生濕地[5，6]，具體詳見圖1。

圖1 監測點位分布圖

采樣方法：2021年2-5月期間，每個月進行一次采樣，采樣點在水深0.3-0.5 m 處，用500 ml 聚乙烯瓶采集水樣，根據國標法進行定樣和預處理。所有水樣采集后貼好標簽帶回實驗室按要求保存，所有指標分析采用國家標準，并在兩天內完成測量，樣品測量設置3個平行樣，實驗室內測定水樣中的COD、氨氮、總氮、總磷及pH等5個水質參數，測量方法如表1。

表1 檢測方法

表2 水質指標相關性分析

1.3 數據處理

利用Excel 和SPSS23.0對各土地利用類型選取的水質指標數據進行處理及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 水質監測指標特征

由圖2 可知，會仙濕地不同土地利用方式下的水樣水質指標COD、氨氮、總氮濃度平均值存在相似的趨勢性，表現出住宅用地＞坑塘水面＞水田1＞水田2＞原生濕地，COD是指水中需要被氧化還原性物質的量，河流水中COD越高意味著水中含有大量還原性物質，這些還原性物質主要是有機污染物，表示河流的有機物污染越嚴重。如圖1 可見，住宅用地處的濕地水中有機污染物含量最高，污染最嚴重，這與人類生活污水排入河流有密切的關系，而原生濕地河流中的COD的含量則最少，表明沒有人為干擾下的原生態濕地的水質有機物污染最小，可見人為因素對水中COD 的影響極大。氨氮是以游離氨、銨離子形式存在于水體中的耗氧污染物，也是水中植物的營養素。它將導致水體的富營養化它也是總氮含量中的一部分，而水中的總氮含量常被用來表示水體受營養物質污染的程度，也是衡量水質的重要指標之一[7]。氨氮、總氮會造成水體的富營養化，對魚類及某些水生生物有毒害，從數據可以看出，原生濕地的水環境狀態會低于其它的土地利用方式，其次是水田2。

圖2 不同土地利用類型水質指標

不同土地利用方式下的pH 值波動不大，都接近于7。總磷濃度平均值在住宅用地處含量最大，達到了3.763，其它土地利用下的總磷明顯低于這個值，并且差別不大。

2.2 不同土地利用類型COD耕種后變化特征

由圖3 可知，不同土地利用類型化學需氧量（COD）隨著耕作時間的變化而變化，未耕種前住宅用地、坑塘水面的COD 值明顯高于播種后的數值，而水田1、水田2、原生濕地的COD 值則恰好相反，產生這種現象的原因可能是水田播種，土壤加入化肥、農藥后使水中的化學需氧量增加，而隨著水流的流動，使得水田2、原生濕地的水質也受到了影響，說明會仙濕地耕種對水質的有一定的影響。

圖3 不同土地利用類型COD隨耕種的濃度變化

2.3 不同土地利用類型氮元素耕種后變化特征

由圖4 可知，不同土地利用類型化學氨氮水平在耕作的不同階段也有較大區別，播種后住宅用地，水田、和原生濕地的氨氮含量都較耕種前有較大的提高，只有坑塘水面的氨氮值在播種后發生了少許下降。而總氮水平的數值在耕種前后的變化與氨氮水平的表現有所不同，只有在水田中表現出播種后總氮數值有增長，而其他環境中總氮水平并未增加反而有所降低。由于化肥的主要成分是氨氮，這種現象說明施加化肥、農藥等人為因素直接增加了水中的氨氮含量。

圖4 不同土地利用類型氮元素隨耕種的濃度變化

圖5 不同土地利用類型磷元素隨耕種的濃度變化

圖6 不同土地利用類型pH值隨耕種的濃度變化

2.4 不同土地利用類型磷元素耕種后變化特征

通過全磷數據的對比，我們發現在所有土地利用類型中磷的含量在播種后都有顯著的提高，說明總磷水平受人類活動的影響的程度更大，而且影響范圍也更廣[8]。

2.5 不同土地利用類型pH值耕種后變化特征

在pH值的數據中，我們看到在未耕種時，當地各區域水質普遍小于7，程弱酸性。在水田播種后，除原生濕地外其他幾個區域pH值都有一定幅度的升高，可推測當地施用的肥料以堿性肥料居多，可適當中和當地的弱酸性環境。

2.6 相關性分析

對這各項指標進行相關性分析發現COD、氨氮、總氮、總磷之間具有顯著的正相關關系，而這幾個要素與pH值間程呈一定的負相關。這種情況說明COD 指標受氮、磷水平影響較大，而這種影響的主要因素是農業生產過程中使用的氮磷肥料溶于水體，導致水體中的微生物增殖，導致水體COD 水平升高。在這種情況下，PH值雖然也有升高，但影響PH值的因素較多，所以PH值并未與其他幾個參數呈現較大的相關性。

3 討論

通過對會仙濕地水質指標數據的分析，可以得出濕地中的水體水質在一定程度上會受到附近農業生產的影響，其COD水平會隨著農田的生產階段改變而發生變化。這種影響的主要原因是由于化肥、農藥等外來物質的使用，導致水體出現了一定程度的富營養化，增加了水體中微生物的數量。一般來說，這種影響應該隨著農業生產過程呈現周期性的變化。但是隨著逐年的農業生產中持續的使用化肥農藥等物質，這種影響極有可能會產生一定的累積效應呈現逐年上升的趨勢，這種趨勢也需要進行長期的觀察才能夠證實[9]。以后，對會仙濕地的水質進行長期的、有計劃的跟蹤監測將是保障該地區水質的重要手段。

4 結論

會仙濕地不同土地利用方式下的水質指標COD、氨氮、總氮濃度平均值存在相似的趨勢性，各指標含量平均值表現出住宅用地＞坑塘水面＞水田1＞水田2＞原生濕地，COD、氨氮、總氮、pH 值隨著耕作時間的變化而變化，播種后住宅用地，水田和原生濕地的氨氮含量都比耕種前增加，總氮含量在水田中表現出播種后全氮數值有增長，在所有土地利用類型中磷的含量在播種后都有顯著的提高，耕種時pH 值都有一定幅度的升高，并且得出COD、氨氮、總氮、總磷指標之間具有顯著的相關關系。因此，針對會仙濕地不同土地類型區水質進行取樣研究，探討不同土地利用類型下耕種對水質的影響，為濕地區域土地利用結構與水資源安全保證提供科學參考。