普者黑岩溶湖滨湿地沉积物全磷空间分布特征（环保）

      詹乃才¹，  刘云根^1，2，  王妍^1，2，  梁启斌^1，2，  王书锦¹，  张慧娟¹

（1．西南林业大学环境科学与工程学院；2．西南林业大学农村污水处理研究所，云南昆明650224）

摘要：以滇东南岩溶湖滨湿地为研究对象，在普者黑湖滨湿地设置典型样地，探讨不同人为干扰方式（农业和农村）下，湖滨湿地在湖岸-湖心过程中沉积物全磷(TP)的空间分布特征。结果表明：(1)全磷在农业和农村干扰条件下湖滨湿地沉积物水平及垂直分布规律一致，具仁表现为：水平方向w(TP)总体按照湖岸-湖心依次递减的变化趋势；垂直方向w(TP)以表层最高，并依次向下层递减；(2)分析2种人为干扰方式下的湖滨湿地沉积物w(TP)分布差异性表明，2种人为干扰方式下的湖滨湿地均存在对面源污染中磷素的拦截作用，且农村干扰方式下的湖滨湿地沉积物对面源污染中磷素的拦截效果更为明显。

关键词：空间分布；  全磷；  沉积物；  湖滨湿地

中图分类号：X142   doi：10.3969/j .issn．1003-6504.2016.05.025    文章编号：1003-6504(2016)05-0129-06

  岩溶地貌湖泊具有地下水位浅、地表水和地下水交汇频繁的特点，其污染不仅影响地表水使用功能，亦给地下水带来污染风险。湖滨湿地是湖泊的水陆交错区域，它在涵养水源、蓄洪防旱、维持生态平衡以及削减湖泊污染负荷等方面均有十分重要的作用。国内外开展了大量的有关湖滨湿地沉积物富营养化元素分布特征研究且成效显著，研究表明：湖滨湿地沉积物中磷的空间分布具有明显的规律性。由于岩溶湖滨湿地沉积物浅、泥炭消失、透水性高等特点，目前有关岩溶湖滨湿地沉积物磷的空间分布特征研究较少。

    普者黑湖是滇东南岩溶区最大的湖泊，已列入全国优质水源地保护范围，为当地重要饮用水源地；同时，普者黑湿地已作为重点保护纳入云南省湿地保护规划。关于旅游活动对普者黑水质的影响、叶绿素a与水质因子的相关性分析及湿地生态系统健康评价已有报道，但是关于岩溶区湖滨湿地带对底泥沉积物的削减特征等方面研究报道较少。

    磷是造成湖泊、河流等自然水体富营养化的主要限制性影响盐之一，主要通过大气沉降、地表径流及地下水携带输入湖泊系统。湖滨湿地对污染物人湖前磷的截留主要通过土壤吸附和沉淀、植物吸收、微生物固定、泥炭增长等作用来共同实现。沉积物是湿地生态系统主要环境要素之一，是底栖生物的栖息地和水生植被生长的重要场所，是湿地中营养物质的重

要蓄积库，在沉淀和释放污染物方面起着重要作用，本文通过探究岩溶湖滨湿地沉积物全磷的水平和垂直分布特征，为岩溶湖滨湿地生态系统的修复重建提供理论参考和技术指导。

1  研究区概况与研究方法

1.1  研究区概况

    研究区位于云南省文山壮族苗族自治州丘北县境内的普者黑国家级旅游风景区一普者黑村附近(24。08'N，104006'E)，该区域属于南亚热带高原季风气候，多年平均气温16.4℃，雨季多集中在5-10月，平均降雨量1 206.8 mm，海拔1 436~1 499 m，区域内植被盖度约70%，主要植被为挺水植物：茭草、荷花，一般生长状况良好。

1.2  研究方法

1.2.1  样点布设与样品采集

  样点布设采用典型样带法。在普者黑村普新桥南100 m处的湖泊主体水域两侧设置不同人为干扰下的样地，具体如图1所示，其中A区为农业干扰的湖滨湿地，B区为农村干扰的湖滨湿地。研究布设3条平行样带（编号I、Ⅱ、Ⅲ），相邻2条样带间隔为30m，A区每条样带等距离布置6个采样点，B区布置4个采样点，同时在每条样带对应的湖泊主体水域布置

1个对照采样点，共33个采样点。利用底泥采样器于2014年10月15-17日采集柱状沉积物，自上而下分别将0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm的沉积物样品带回实验室进行分析。样带水质概况见表1。

1.2.2  样品分析及数据处理

    沉积物样品经自然风干后，磨细过20目和100目筛，全磷采用钼锑抗分光光度法测定。利用SPSS19.0进行数据分析。

2  结果与分析

2.1  普者黑湖滨湿地沉积物中w(TP)的水平变化

2 .1.1  农业干扰下的湖滨湿地沉积物中w(TP)的水平变化

    普者黑A区湖滨湿地湖岸-湖心(A1～A7)方向上的3条样带沉积物中全磷含量水平变化规律如图2所示。总体来看，3条样带（样带I、Ⅱ和Ⅲ）水平变化规律明显，均按湖岸-湖心依次递减变化。如样带I

 相关性分析表明，样带之间沉积物TP含量相关性显著，如中层沉积物(5～10 cm)中，样带I和样带Ⅱ沉积物TP含量呈极显著正相关(r=0.896)，样带I和样带Ⅲ呈显著正相关(r=0.861)，样带Ⅱ和样带Ⅲ呈显著正相关(r=0.811)。

2 .1.2  农村干扰下的湖滨湿地沉积物中w(TP)的水平变化

  普者黑B区湖滨湿地湖岸-湖心(B1～B5)方向上的3条样带沉积物全磷含量的水平变化规律见图3，总体来看，3条样带（样带I、Ⅱ和Ⅲ）水平变化规律明显，均按湖岸-湖心依次递减变化。如样带I，沉积物表层(0～5 cm)、中层(5～10 cm)和底层(10~15 cm)TP含量水平变化规律均很明显，从湖岸(B1)到湖心(B5)依次呈递减变化，变化范围分别在0.69～0.45 g/kg，0.66～0.34 g/kg，0.67～0.27 g/kg；样带Ⅱ中，表层、中层沉积物TP含量水平变化规律同样带I相似，依次呈递减的趋势，变化范围分别在0.58～0.36 g/kg，0.53～0.27g/kg，但在底层沉积物中，TP含量水平变化规律不明显，波动性很小，标准偏差为0.03 g/kg;样带Ⅲ中，表

层与中层沉积物TP水平变化规律均呈现先降低再略增高的趋势，在湖心点略有偏高，底层沉积物呈现依次递减的水平变化态势，且变化范围在0.86～0.27g/kg。

    总的趋势来看，沉积物以湖岸地区的TP含量最高，并依次向湖心地区递减。相关性分析表明，样带之间沉积物TP含量相关性显著，如底层(10～15 cm)沉积物中，样带I和样带Ⅱ沉积物TP含量呈显著正相关(r=0.870)，样带I和样一带Ⅲ呈显著正相关(r=0.919)，样带Ⅱ和样带Ⅲ呈显著正相关(r=0.903)。

2.2  普者黑湖滨湿地沉积物中w(TP)的垂直变化

  2种人为干扰方式下的沉积物中TP含量的纵向垂直变化分别见图4、图5。总体来看，A区、B区沉积物TP含量均以表层(0～5 cm)最高，并依次向下层递减。如A区内，样带Ⅱ各点沉积物TP含量均以表层最高，并依次向下层递减，样带I、Ⅲ中沉积物IP变化略微缓和，但依然以表层含量最高，并依次向下递减；B区中样带I、Ⅱ中沉积物TP含量垂直变化规律极为明显，各样点沉积物TP含量均以表层最高，并依次向下层递减；样带Ⅲ中除B_Ⅲ1样点底泥TP含量以表层最高，中层和底层含量极为接近，其他各点均以表层TP含量最高，并呈现出依次向下递减的趋势。总的趋势来看，2种人为干扰方式下普者黑湖滨湿地沉积物TP含量均以表层最高，并依次向下层递减。

2.3  2种人为干扰方式下的湖滨湿地沉积物w(TP)分布差异性比较

    A、B区湖滨湿地沉积物中各样点TP含量相对于湖岸的变化率分别见表2、表3。总体表明，2种人为干扰方式下的湖滨湿地沉积物w(TP)均呈现出相对于湖岸的变化率增加的态势。如A区中样带I、Ⅱ中A2～A7点沉积物TP含量相对于湖岸(Al) TP含量的变化率总体上呈依次增加的趋势，且样带Ⅱ中湖心(A7)中层(5～10 cm)、底层(10～15 cm)w(TP)相对于湖岸变化率均超过50%，样带Ⅲ中除表层(0～5 cm)有很大差异外，中层、底层均呈现出与样带I相似的变化规律；B区各样带均呈现出与A区中样带I、Ⅱ相似的变化趋势，且样带I表层和样带Ⅲ底层中湖心(B7)w(TP)相对于初始浓度均超过50%。

3  结论与讨论

    (1)普者黑湖滨湿地位于滇东南岩溶地区，属于典型的岩溶湿地。近年来，由于生态旅游业的发展和人类活动干扰的影响，导致普者黑湖泊水体富营养化加重、岩溶湖滨湿地磷元素沉积通量不断增大且与外源污染的输入有密切关系，这与沈德福等对桂林岩溶湖滨湿地以及田昆等对云南纳帕海岩溶湿地的研究结果基本一致，但关于岩溶湖滨湿地沉积物富营养化元素分布特征的缘由有待进一步研究。

    (2)湖滨湿地底泥中的P是湿地水生植物和食物链中基础元素的重要来源，同时对湿地营养盐的收支及其生物地球化学循环有着极其重要的作用。普者黑2种人为干扰方式下的湖滨湿地沉积物w(TP)的总体水平变化很明显，均按湖岸-湖心依次递减变化，与此前吴春笃等和王佩等关于对湖滨湿地带底泥P分布特征的研究基本类似；从垂直变化来看，总体上沉

积物w(TP)以表层最高，并依次向下层递减，这与此前等人关于对太湖、剑湖、滇池等湖泊的研究结果基本一致，说明普者黑湖滨湿地与一般湖滨湿地类似，都具有对农业面源污染中P的削减作用和对农村污水中P的净化效果。

    (3)通过比较分析2种人为干扰方式下的湖滨湿地区域沉积物w(TP)相对于湖岸浓度的变化率表明，在湖岸-湖心这一过程中，2种湿地沉积物w(TP)都呈现出相对于湖岸变化率递增的变化规律，尤其是农村干扰方式下的湖滨湿地带沉积物w(TP)相对于湖岸变化率的变化趋势更为明显。说明2种湖滨湿地都具有对污染面源中磷素的拦截作用，且不同人为干扰方式

下湖滨湿地沉积物中TP储存量存在差异，农村干扰方式下的湖滨湿地沉积物TP储存量更大些。

4  建议

  (1)由湖滨湿地沉积物中全磷的空间变化规律来看，湖滨湿地对面源污染中磷素存在拦截作用，建议在农业或农村面源污染严重的区域建设人工湿地生态系统，从而起到净化水质、保护环境的效果。

  (2)农村干扰方式下的湖滨湿地沉积物全磷储存量更大，对面源污染中磷素的拦截效果更为明显，建议在旅游景区（宾馆、农家乐）附近建设人工湿地-污水处理设施，从而保障居民的生活质量。