普者黑巖溶湖濱濕地沉積物全磷空間分布特征（環保）

      詹乃才¹，  劉云根^1，2，  王妍^1，2，  梁啟斌^1，2，  王書錦¹，  張慧娟¹

（1．西南林業大學環境科學與工程學院；2．西南林業大學農村污水處理研究所，云南昆明650224）

摘要：以滇東南巖溶湖濱濕地為研究對象，在普者黑湖濱濕地設置典型樣地，探討不同人為干擾方式（農業和農村）下，湖濱濕地在湖岸-湖心過程中沉積物全磷(TP)的空間分布特征。結果表明：(1)全磷在農業和農村干擾條件下湖濱濕地沉積物水平及垂直分布規律一致，具仁表現為：水平方向w(TP)總體按照湖岸-湖心依次遞減的變化趨勢；垂直方向w(TP)以表層最高，并依次向下層遞減；(2)分析2種人為干擾方式下的湖濱濕地沉積物w(TP)分布差異性表明，2種人為干擾方式下的湖濱濕地均存在對面源污染中磷素的攔截作用，且農村干擾方式下的湖濱濕地沉積物對面源污染中磷素的攔截效果更為明顯。

關鍵詞：空間分布；  全磷；  沉積物；  湖濱濕地

中圖分類號：X142   doi：10.3969/j .issn．1003-6504.2016.05.025    文章編號：1003-6504(2016)05-0129-06

  巖溶地貌湖泊具有地下水位淺、地表水和地下水交匯頻繁的特點，其污染不僅影響地表水使用功能，亦給地下水帶來污染風險。湖濱濕地是湖泊的水陸交錯區域，它在涵養水源、蓄洪防旱、維持生態平衡以及削減湖泊污染負荷等方面均有十分重要的作用。國內外開展了大量的有關湖濱濕地沉積物富營養化元素分布特征研究且成效顯著，研究表明：湖濱濕地沉積物中磷的空間分布具有明顯的規律性。由于巖溶湖濱濕地沉積物淺、泥炭消失、透水性高等特點，目前有關巖溶湖濱濕地沉積物磷的空間分布特征研究較少。

    普者黑湖是滇東南巖溶區最大的湖泊，已列入全國優質水源地保護范圍，為當地重要飲用水源地；同時，普者黑濕地已作為重點保護納入云南省濕地保護規劃。關于旅游活動對普者黑水質的影響、葉綠素a與水質因子的相關性分析及濕地生態系統健康評價已有報道，但是關于巖溶區湖濱濕地帶對底泥沉積物的削減特征等方面研究報道較少。

    磷是造成湖泊、河流等自然水體富營養化的主要限制性影響鹽之一，主要通過大氣沉降、地表徑流及地下水攜帶輸入湖泊系統。湖濱濕地對污染物人湖前磷的截留主要通過土壤吸附和沉淀、植物吸收、微生物固定、泥炭增長等作用來共同實現。沉積物是濕地生態系統主要環境要素之一，是底棲生物的棲息地和水生植被生長的重要場所，是濕地中營養物質的重

要蓄積庫，在沉淀和釋放污染物方面起著重要作用，本文通過探究巖溶湖濱濕地沉積物全磷的水平和垂直分布特征，為巖溶湖濱濕地生態系統的修復重建提供理論參考和技術指導。

1  研究區概況與研究方法

1.1  研究區概況

    研究區位于云南省文山壯族苗族自治州丘北縣境內的普者黑國家級旅游風景區一普者黑村附近(24。08'N，104006'E)，該區域屬于南亞熱帶高原季風氣候，多年平均氣溫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，區域內植被蓋度約70%，主要植被為挺水植物：茭草、荷花，一般生長狀況良好。

1.2  研究方法

1.2.1  樣點布設與樣品采集

  樣點布設采用典型樣帶法。在普者黑村普新橋南100 m處的湖泊主體水域兩側設置不同人為干擾下的樣地，具體如圖1所示，其中A區為農業干擾的湖濱濕地，B區為農村干擾的湖濱濕地。研究布設3條平行樣帶（編號I、Ⅱ、Ⅲ），相鄰2條樣帶間隔為30m，A區每條樣帶等距離布置6個采樣點，B區布置4個采樣點，同時在每條樣帶對應的湖泊主體水域布置

1個對照采樣點，共33個采樣點。利用底泥采樣器于2014年10月15-17日采集柱狀沉積物，自上而下分別將0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm的沉積物樣品帶回實驗室進行分析。樣帶水質概況見表1。

1.2.2  樣品分析及數據處理

    沉積物樣品經自然風干后，磨細過20目和100目篩，全磷采用鉬銻抗分光光度法測定。利用SPSS19.0進行數據分析。

2  結果與分析

2.1  普者黑湖濱濕地沉積物中w(TP)的水平變化

2 .1.1  農業干擾下的湖濱濕地沉積物中w(TP)的水平變化

    普者黑A區湖濱濕地湖岸-湖心(A1～A7)方向上的3條樣帶沉積物中全磷含量水平變化規律如圖2所示?？傮w來看，3條樣帶（樣帶I、Ⅱ和Ⅲ）水平變化規律明顯，均按湖岸-湖心依次遞減變化。如樣帶I

 相關性分析表明，樣帶之間沉積物TP含量相關性顯著，如中層沉積物(5～10 cm)中，樣帶I和樣帶Ⅱ沉積物TP含量呈極顯著正相關(r=0.896)，樣帶I和樣帶Ⅲ呈顯著正相關(r=0.861)，樣帶Ⅱ和樣帶Ⅲ呈顯著正相關(r=0.811)。

2 .1.2  農村干擾下的湖濱濕地沉積物中w(TP)的水平變化

  普者黑B區湖濱濕地湖岸-湖心(B1～B5)方向上的3條樣帶沉積物全磷含量的水平變化規律見圖3，總體來看，3條樣帶（樣帶I、Ⅱ和Ⅲ）水平變化規律明顯，均按湖岸-湖心依次遞減變化。如樣帶I，沉積物表層(0～5 cm)、中層(5～10 cm)和底層(10~15 cm)TP含量水平變化規律均很明顯，從湖岸(B1)到湖心(B5)依次呈遞減變化，變化范圍分別在0.69～0.45 g/kg，0.66～0.34 g/kg，0.67～0.27 g/kg；樣帶Ⅱ中，表層、中層沉積物TP含量水平變化規律同樣帶I相似，依次呈遞減的趨勢，變化范圍分別在0.58～0.36 g/kg，0.53～0.27g/kg，但在底層沉積物中，TP含量水平變化規律不明顯，波動性很小，標準偏差為0.03 g/kg;樣帶Ⅲ中，表

層與中層沉積物TP水平變化規律均呈現先降低再略增高的趨勢，在湖心點略有偏高，底層沉積物呈現依次遞減的水平變化態勢，且變化范圍在0.86～0.27g/kg。

    總的趨勢來看，沉積物以湖岸地區的TP含量最高，并依次向湖心地區遞減。相關性分析表明，樣帶之間沉積物TP含量相關性顯著，如底層(10～15 cm)沉積物中，樣帶I和樣帶Ⅱ沉積物TP含量呈顯著正相關(r=0.870)，樣帶I和樣一帶Ⅲ呈顯著正相關(r=0.919)，樣帶Ⅱ和樣帶Ⅲ呈顯著正相關(r=0.903)。

2.2  普者黑湖濱濕地沉積物中w(TP)的垂直變化

  2種人為干擾方式下的沉積物中TP含量的縱向垂直變化分別見圖4、圖5?？傮w來看，A區、B區沉積物TP含量均以表層(0～5 cm)最高，并依次向下層遞減。如A區內，樣帶Ⅱ各點沉積物TP含量均以表層最高，并依次向下層遞減，樣帶I、Ⅲ中沉積物IP變化略微緩和，但依然以表層含量最高，并依次向下遞減；B區中樣帶I、Ⅱ中沉積物TP含量垂直變化規律極為明顯，各樣點沉積物TP含量均以表層最高，并依次向下層遞減；樣帶Ⅲ中除B_Ⅲ1樣點底泥TP含量以表層最高，中層和底層含量極為接近，其他各點均以表層TP含量最高，并呈現出依次向下遞減的趨勢?？偟内厔輥砜?，2種人為干擾方式下普者黑湖濱濕地沉積物TP含量均以表層最高，并依次向下層遞減。

2.3  2種人為干擾方式下的湖濱濕地沉積物w(TP)分布差異性比較

    A、B區湖濱濕地沉積物中各樣點TP含量相對于湖岸的變化率分別見表2、表3?？傮w表明，2種人為干擾方式下的湖濱濕地沉積物w(TP)均呈現出相對于湖岸的變化率增加的態勢。如A區中樣帶I、Ⅱ中A2～A7點沉積物TP含量相對于湖岸(Al) TP含量的變化率總體上呈依次增加的趨勢，且樣帶Ⅱ中湖心(A7)中層(5～10 cm)、底層(10～15 cm)w(TP)相對于湖岸變化率均超過50%，樣帶Ⅲ中除表層(0～5 cm)有很大差異外，中層、底層均呈現出與樣帶I相似的變化規律；B區各樣帶均呈現出與A區中樣帶I、Ⅱ相似的變化趨勢，且樣帶I表層和樣帶Ⅲ底層中湖心(B7)w(TP)相對于初始濃度均超過50%。

3  結論與討論

    (1)普者黑湖濱濕地位于滇東南巖溶地區，屬于典型的巖溶濕地。近年來，由于生態旅游業的發展和人類活動干擾的影響，導致普者黑湖泊水體富營養化加重、巖溶湖濱濕地磷元素沉積通量不斷增大且與外源污染的輸入有密切關系，這與沈德福等對桂林巖溶湖濱濕地以及田昆等對云南納帕海巖溶濕地的研究結果基本一致，但關于巖溶湖濱濕地沉積物富營養化元素分布特征的緣由有待進一步研究。

    (2)湖濱濕地底泥中的P是濕地水生植物和食物鏈中基礎元素的重要來源，同時對濕地營養鹽的收支及其生物地球化學循環有著極其重要的作用。普者黑2種人為干擾方式下的湖濱濕地沉積物w(TP)的總體水平變化很明顯，均按湖岸-湖心依次遞減變化，與此前吳春篤等和王佩等關于對湖濱濕地帶底泥P分布特征的研究基本類似；從垂直變化來看，總體上沉

積物w(TP)以表層最高，并依次向下層遞減，這與此前等人關于對太湖、劍湖、滇池等湖泊的研究結果基本一致，說明普者黑湖濱濕地與一般湖濱濕地類似，都具有對農業面源污染中P的削減作用和對農村污水中P的凈化效果。

    (3)通過比較分析2種人為干擾方式下的湖濱濕地區域沉積物w(TP)相對于湖岸濃度的變化率表明，在湖岸-湖心這一過程中，2種濕地沉積物w(TP)都呈現出相對于湖岸變化率遞增的變化規律，尤其是農村干擾方式下的湖濱濕地帶沉積物w(TP)相對于湖岸變化率的變化趨勢更為明顯。說明2種湖濱濕地都具有對污染面源中磷素的攔截作用，且不同人為干擾方式

下湖濱濕地沉積物中TP儲存量存在差異，農村干擾方式下的湖濱濕地沉積物TP儲存量更大些。

4  建議

  (1)由湖濱濕地沉積物中全磷的空間變化規律來看，湖濱濕地對面源污染中磷素存在攔截作用，建議在農業或農村面源污染嚴重的區域建設人工濕地生態系統，從而起到凈化水質、保護環境的效果。

  (2)農村干擾方式下的湖濱濕地沉積物全磷儲存量更大，對面源污染中磷素的攔截效果更為明顯，建議在旅游景區（賓館、農家樂）附近建設人工濕地-污水處理設施，從而保障居民的生活質量。