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试验选择千屈菜、芦苇、香蒲等十种湿地植物作为研究对象,在低温(5~15℃)环境下,检测植物在不同温度下对不同浓度的各种形态氮的吸收水平,并与常温(25℃)情况对照分析。结果表明:氮浓度的高低会影响植物的吸收水平,香蒲、石菖蒲对高浓度氮具有教高的耐受能力,可考虑作为处理高浓度氮的湿地植物;低温下植物对氮的吸收进程呈由初期大量快速吸附到吸收趋于平缓的基本规律;除石菖蒲外各湿地植物对氮的吸收速率随温度升高呈缓慢上升趋势,而石菖蒲在低温和常温下的吸收率相差不大(均小于1%);植物种类不同,其根系体积、比表面积等相差较大,其中植物根系表面积是影响氮初期吸附效果的重要指标,物理吸附作用稳定后,植物根系活跃吸收面积则对氮的吸收率贡献较大;不同植物的生物量以及各种形态的生物量氮差异显著,其中千屈菜根系组织的储氮能力最强。
考察潜流型湿地沿程土壤微环境指标及水质指标。结果表明:湿地土壤的氨化、硝化、反硝化强度与湿地的TN去除率呈明显正相关关系,脲酶和脱氢酶活性分别与湿地的TN和COD去除率呈极显著相关关系,因此可以把以上微环境指标用于评价湿地的净化能力和效果。
对低温域(0~15℃)十种湿地植物根际土壤的氮转化强度进行检测,发现低温下植物根际土壤氮转化强度均低于常温;氨化、反硝化强度随温度降低呈不断下降趋势,硝化强度在低于10℃时大幅下降;植物种类对根际土壤氮化、硝化强度影响较大、对反硝化强度影响不明显;低温条件下香蒲根际土壤氨化强度最大,为0.85mg/(kg·h),慈菇根际土壤硝化强度最大,为0.21mg/(kg·h),芦苇根际土壤反硝化强度最大,为14.56mg/(kg·h)。通过对植物根际土壤氮转化强度指标的综合评价,香蒲、千屈菜、芦苇等湿地植物可作为改善低温条件下人工湿地脱氮效率的优选耐寒植物。植物根际土壤的脱氢酶活性远低于脲酶活性,且受温度影响不明显;植物种类对根际土壤脲酶活性的影响不明显,对脱氢酶活性影响较大,对pH值几乎无影响;植物的存在有利于改善根际微环境使之有利于根际微生物的生长繁殖。
分析香蒲根系分泌物中有机酸的主要成分,考察其对土壤指标及水质的影响。结果表明:不同浓度的香蒲根系分泌物对土壤氮转化强度的影响不同;利用高效液相色谱法测出香蒲根系分泌物中常见的有机酸为草酸和柠檬酸,草酸和柠檬酸均对土壤氮转化强度有促进作用;植物根系分泌物能加速水中细菌的生长繁殖,对低温下细菌生长的促进作用更为明显,进而促进污染水体的自净过程。