论文部分内容阅读
摘要 三峡库区消落带形成后带来诸多生态环境问题，研究表明采用多年生草本狗牙根和牛鞭草构建消落带人工湿地生态系统可有效应对这些问题，但目前仍未有研究报道这两种人工湿地生态系统对进入系统的含氮污水的总氮去除效应。笔者研究了以这两个种为优势种的人工湿地对不同浓度含氮污水的季节性消减效果。研究结果表明，以狗牙根和牛鞭草为优势物种的人工湿地比未进行生态修复的空白对照，在总氮去除能力方面显著要高，牛鞭草和狗牙根的总氮去除率分别为57.4%和42.4%，而对照总氮去除率则为负值（-22.4%），三者之间差异显著。狗牙根和牛鞭草对污水氮的去除能力受到生长期和入水污水的氮浓度的显著影响，生长初期和生长末期对氮的去除能力要低于生长旺期；相对而言狗牙根对中氮污水的去氮能力要高于高氮污水，而牛鞭草对高氮污水的去氮能力要高于中氮污水。该研究表明在三峡库区消落带，采用适宜物种构建人工湿地进行生态修复，对于截留、吸收库区屏障带进入消落带生态系统的含氮污水具有重要的生态效益，是防治三峡库区水体富营养化的有效途径。
关键词 三峡库区；消落带；人工湿地；氮去除；狗牙根；牛鞭草
中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）13-210-03
Abstract The waterlevel fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir are facing a number of ecological problems after formed，many studies have shown that construction of wetlands with perennials such as Cynodon dactylon and Hemarthria altissima， can efficiently deal with these issues.However，currently there are no reports regarding the nitrogen removal efficiency by these wetlands.In the present study，how species composition，growth status were investigated，as well as nitrogen concentration of influx sewage，affectedthe nitrogen removal efficiency of constructed wetland.Results showed that C.dactylon and H.altissima wetlands had significantly higher total nitrogen removal rate （57.4% for C.dactylon，42.4% for H.altissima） than wetland without perennials（blank，-22.4%）.Growth stage and nitrogen concentration of influx sewage significantly affected the ability of wetlands to remove nitrogen.Constructed wetlands with C.dactylon and H.altissima can reach peak in nitrogen removal efficiency during the growth period.C.dactylon wetland have higher nitrogen removal rate on sewage with moderate nitrogen concentration than high nitrogen concentration，while H.altissima wetland was the opposite.The present study demonstrated that construction of wetland with C.dactylon and H.altissima could efficiently intercept and store excessive nitrogen input from upland，and was an efficient way to alleviate eutrophication of water body in the Three Gorges Reservoir area.
Key words Three Gorges Reservoir；Waterlevel fluctuation zone；Constructed wetland；Nitrogen removal； Cynodon dactylon； Hemarthria altissima
三峽工程正式运行后，水位逐渐从原先的海拔62 m上升到2008年的175 m，形成了岸线长5 578 km、面积达34 900 km2的消落带。消落带是人工水库水位、河水（溪流）与陆地交界处的两边，直至河水影响消失为止的区域。消落带是水生生态系统和陆生生态系统交替控制的过渡地带，在生态、环境和经济美学方面都具有非常重要的功能。
三峡库区消落带形成后，由于不能忍耐长期冬季水淹胁迫，库区消落带原有植物大量消失，消落带生境受到反复淹水浪涌侵蚀，逐渐凸显了许多生态环境问题，如生态系统更为脆弱、消落带截污减污功能降低、消落带土壤侵蚀严重以及景观恶化等。这些生态学问题对水库水环境安全具有潜在威胁作用，迫切需要采取解决措施。 近年来，国内多家科研单位积极开展了消落带生态修复的理论和试践研究。在物种优选研究这个关键环节上，多个野外群落学调查、模拟淹水试验研究发现，狗牙根（Cynodon dactylon）和牛鞭草（Hemarthria altissima）非常适应消落带环境，是生态修复的适宜物种，对于维系消落带生物多样性水平、稳定消落带生态系统和降低消落带土壤侵蚀程度具有显著效果[1-2]。
然而，目前缺少对两个物种在生态环境效益方面作用的研究报道。三峡库区消落带是库区污水进入水库的最后一道屏障，湿地植物去除氮被认为是消落带湿地生态系统的重要生态效益之一[3-5]。因此，研究这两个物种对污水氮的去除效益无疑具有重要意义。该研究以狗牙根和牛鞭草为研究对象，研究了两个物种对不同浓度含氮污水的季节性消减效果差异，为三峡库区消落带生态修复提供依据。
1 材料与方法
1.1 系统构造及运行条件
采用半模拟的垂直流人工湿地系统，系统搭建在重庆忠县石宝寨共和村。采用体积为0.035 m3（0.5 m长×0.35 m宽×0.2 m高）的塑料盆为容器，基质采用海拔165 m的消落带原生土。采用随机区组试验设计，每个处理3个重复。塑料盆以10°左右的角度搁置在支架上，以模拟库区消落带湿地生态系统分布的坡度。垂直流人工湿地试验系统结构示意图见图1。
系统进水采用间歇式，污水从系统顶部灌入。间歇式进水可以使得湿地土壤交替出现好氧和厌氧环境，有利于湿地中的硝化反硝化耦合作用进行，且便于较低水力负荷时的布水均匀，充分地利用湿地表面和体积。日间每12 h进水1次，水力负荷为0.055 5 t/（m3·d）。系统进水根据《国家地表水环境质量标准》（GB3838-2002），配置轻（Light，1 mg/L，Ⅰ 类水质）、中（Middle，2 mg/L，Ⅴ类水质）、重（Heavy，5 mg/L，>Ⅴ类水质）3种氮浓度的污水。污水为自配（其中硝态氮和铵态氮比例为4∶1），相应磷浓度为0.05、0.10和0.50 mg/L，相应COD浓度为38.38、32.32、42.42 mg/L[6-9]。
狗牙根（C）、牛鞭草（H）于2014年4月播种，待自然生长1个月后，开始进行污水处理。生长旺期（8月）调查的狗牙根和牛鞭草两个种的个体密度分别为2 600和3 600株/m2。与此同时设置了对照处理，对照处理下消落带土壤基质上自然生长着一些一年生草本如苍耳（Xanthium sibiricum）和稗子（Echinochloa crusgalli）等。
1.2 测定时间及水质指标的测定
根据两个物种生长状况，选择2014年6月（生长初期）、8月（生长旺期）和10月（生长末期）对入水和出水水质进行测定。
湿地系统处理污水前后的总氮、硝态氮和铵态氮等理化参数按照《水和废水监测分析方法（第四版）》进行测定。水样加硫酸使pH≤2，保存在4 ℃以下，在24 h 内进行测定。采用连续流动分析仪AA3测定全氮、硝氮、氨氮指标，单位均是mg/L。入水部分水质参数当场用EXO1多参数水质仪测定，分别是温度/电导率（Temp/Cond）、光学溶解氧（ODO）、酸碱度/氧化还原电位（pH/ORP）、浊度（Turbidity），见表1。
1.3 统计分析方法
各处理在总氮去除率之间的差异采用带交互作用的三因素方差分析方法进行显著性检验，采用LSD进行处理间多重比较分析，所有统计分析均采用SPSS13.0 统计软件包（SPSS13.0 for Windows）来完成。
2 结果与分析
平均而言，牛鞭草的总氮去除率为57.4%，狗牙根的总氮去除率为42.4%，而对照总氮去除率则为负值（-22.4%）。三者之间差异显著（P<0.001，表2），牛鞭草对总氮的去除率要略高于狗牙根（P<0.05）。不同生长期总氮去除率出现明显动态变化，图2是狗牙根、牛鞭草及对照在不同生长期对不同氮浓度污水的总氮去除趋势。在生长初期（6月），两个种总氮去除率要显著低于生长旺期和生长末期（P<0.001，表2），而生长旺期总氮去除率高于生长末期。不同氮浓度污水的总氮去除率有显著差异（P<0.001，表2），两个种对中度和重度污染的水具有较高的总氮去除率，如在8月，狗牙根对中度和重度污染的水的总氮去除率分别为74.5%和62.6%，而对轻度污染的水的总氮去除率为60.3%（P<0.05）。
此外，無论是种和污水含氮浓度（S×T），种和取样时间（S×D），还是污水含氮浓度与取样时间（T×D）之间都存在显著的交互作用（P值均<0.01，表2），而三者的交互作用没有显著效应。种和污水含氮浓度交互作用显著说明牛鞭草和狗牙根对总氮的去除能力取决于入水水体污染水平。从图2可知，狗牙根对中氮污水的总氮去除率要高于牛鞭草，而牛鞭草对高氮污水的总氮去除率要高于狗牙根。而S以及T的显著交互效应可能主要由于对照在生长旺期（8月）和生长末期（10月）差异不显著导致（图2）。
3 结论与讨论
该研究表明，三峡库区消落带以狗牙根和牛鞭草为优势物种的人工湿地比未进行生态修复的空白对照，在总氮去除能力方面显著要高。狗牙根和牛鞭草对总氮的去除能力受到生长期和入水污水的氮浓度的显著影响。
国内外相关研究表明，湿地生态系统对氮的吸收截留能力与湿地植物密不可分。事实上，狗牙根和牛鞭草湿地系统可以通过以下一些与湿地植物相关的机制提高系统对氮的截留能力：①通过蒸腾或主动吸收方式吸收氮素用于个体生长；②通过生物量的分解为硝化反硝化细菌提供重要碳源；③通过地下根系分布，物理阻挡截留流入污水的氮素化合物，增加水力驻留时间，提高系统对氮的吸收截留能力；④通过地下根系建立适合的好氧-厌氧微环境梯度，为硝化反硝化细菌提供适宜环境，促进硝化-反硝化耦合反应的进行[10-14]。 两个物种对氮的去除能力明显受到生长期的调节，总体而言，生长初期和生长末期对氮的去除能力要低于生长旺期。在8月，植物生长旺盛，对土壤氮素的需求增强，这可能是生长旺期对氮的去除效率高的原因之一。此外，生长旺期环境温度较高，微生物的新陈代谢以及相应的有氧呼吸速率增强，可能增加了土壤厌氧区范围，有利于硝化反硝化耦合作用的进行。生长末期种有狗牙根和牛鞭草的人工湿地总氮去除能力出现明显下降，这与生长末期部分植物生物量凋亡将一些吸收截留的氮素重新释放到土壤中相关[15-17]。
两个物种对氮的去除能力也受到进入系统的污水含氮水平的影响。相对而言，狗牙根对中氮污水的去氮能力要高于高氮污水，而牛鞭草对高氮污水的去氮能力要高于中氮污水。可能原因是两个种的生长对土壤氮素的需求不一样所导致的。研究表明，土壤过量氮素对植物生长有明显抑制作用[18]，从而降低了湿地植物对氮的吸收截留能力。此外，过高氮量也会导致植物个体间竞争加剧，大量植株个体和底部叶片衰亡，从而增加了进入湿地系统的氮含量，导致湿地生态系统对氮的吸收截留能力下降。无论是狗牙根、牛鞭草还是对照对低氮污水的去除率都比较低，可能说明低氮污水进入湿地系统后，其阴阳离子对土壤颗粒物理吸附的硝态氮和铵态氮进行了交换，将土壤固持的氮素解吸释放到水体中，降低了湿地系统对氮的吸收截留效益。
消落带湿地生态系统对氮素的吸收截留效益，除了笔者所研究的因素以外，还与系统的水力停留时间、运行时间、坡度坡向、土壤基质、污水理化性质等物理因素；湿地系统植物的种植密度、物种组成等生物因素；刈割等管理因素相关，仍需要进一步的深入研究。但至少该研究的结果表明，在三峡库区消落带，采用适宜物种进行生态修复，对于截留、吸收库区屏障带进入消落带湿地生态系统的生活和生产污水的氮素具有重要的生态效益，是防治三峡库区水体富营养化的有效途径[19-20]。
参考文献
[1]成水平，吴振斌，况琪军.人工湿地植物研究[J].湖泊科学，2002，14（2）：179-184.
[2] 谭淑端，朱明勇，党海山，等.三峡库区狗牙根对深淹胁迫的生理响应[J].生态学报，2009，29（7）：3685-3691.
[3] ZHANG C B，KE S S，WANG J，et al.Responses of microbial activity and community metabolic profiles to plant functional group diversity in a fullscale constructed wetland[J].Geoderma，2011，160（3）：503-508.
[4] MITSCH W J，HORNE A J，MAIRN R W.Nitrogen and phosphorus retention in wetlandsecological approaches to solving excess nutrient problems[J].Ecological Engineering，2000，14（1/2）：1-7.
[5] 徐德福，徐建民，王華胜，等.湿地植物对富营养化水体中氮、磷吸收能力研究[J].植物营养与肥料学报，2005，11（5）：579-601.
[6] 梁康，王启烁，王飞华，等.人工湿地处理生活污水的研究进展[J].农业环境科学学报，2014，33（3）：422-428.
[7] 胡康萍.人工湿地设计中的水力学问题研究[J].环境科学研究，1991，4（5）：8-12.
[8] 龚琴红，田光明，吴坚阳，等.垂直流湿地处理低浓度生活污水的水力负荷[J].中国环境科学，2004（3）：275-279.
[9] 吴振斌，徐光来，周培疆，等.复合垂直流人工湿地对不同氮污水的净化[J].环境科学与技术，2004，27（1）：30-32.
[10] 徐治国，何岩，闫百兴，等.湿地植物对外源氮，磷输入的响应研究[J].环境科学研究，2007，20（1）：64-68.
[11] BERGSTERMANN A，CRDENAS L，BOL R，et al.Effect of antecedent soil moisture conditions on emissions and isotopologue distribution of N2O during denitrification[J].Soil Biology and Biochemistry，2011，43（2）：240-250.
[12] 金卫红，付融冰，顾国维.人工湿地中植物生长特性及其对TN和TP的吸收[J].环境科学研究，2007，20（3）：75-80.
[13] VYMAZAL J.Constructed wetlands for wastewater treatment[J].Water，2010，2（3）：530-549.
[14] MALTAISLANDRY G，MARANGER R，BRISSON J.Effect of artificial aeration and macrophyte species on nitrogen cycling and gas flux in constructed wetlands[J].Ecological Engineering，2009，35（2）：221-229.
[15] 卢少勇，金相灿，余刚.人工湿地的氮去除机理[J].生态学报，2006，26（8）：2670-2677.
[16] 马井泉.人工湿地脱氮关键过程的作用机理研究[D].北京：中国水利水电科学研究院，2006.
[17] 王晓娟，张荣社.人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究[J].环境科学学报，2006，26（2）：225-229.
[18] 赵风华，马军花，欧阳竹.过量施氮对冬小麦生产力的影响[J].植物生态学报，2012，36（10）：1075-1081.
[19] 蒋跃平，葛滢，岳春雷，等.人工湿地植物对观赏水中氮磷去除的贡献[J].生态学报，2004，24（8）：1720-1725.
[20] BURGIN A J，HAMILTON S K.Have we overemphasized the role of denitrification in aquatic ecosystems？ A review of nitrate removal pathways[J].Frontiers in Ecology and the Environment，2007，5（2）：89-96.
关键词 三峡库区；消落带；人工湿地；氮去除；狗牙根；牛鞭草
中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）13-210-03
Abstract The waterlevel fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir are facing a number of ecological problems after formed，many studies have shown that construction of wetlands with perennials such as Cynodon dactylon and Hemarthria altissima， can efficiently deal with these issues.However，currently there are no reports regarding the nitrogen removal efficiency by these wetlands.In the present study，how species composition，growth status were investigated，as well as nitrogen concentration of influx sewage，affectedthe nitrogen removal efficiency of constructed wetland.Results showed that C.dactylon and H.altissima wetlands had significantly higher total nitrogen removal rate （57.4% for C.dactylon，42.4% for H.altissima） than wetland without perennials（blank，-22.4%）.Growth stage and nitrogen concentration of influx sewage significantly affected the ability of wetlands to remove nitrogen.Constructed wetlands with C.dactylon and H.altissima can reach peak in nitrogen removal efficiency during the growth period.C.dactylon wetland have higher nitrogen removal rate on sewage with moderate nitrogen concentration than high nitrogen concentration，while H.altissima wetland was the opposite.The present study demonstrated that construction of wetland with C.dactylon and H.altissima could efficiently intercept and store excessive nitrogen input from upland，and was an efficient way to alleviate eutrophication of water body in the Three Gorges Reservoir area.
Key words Three Gorges Reservoir；Waterlevel fluctuation zone；Constructed wetland；Nitrogen removal； Cynodon dactylon； Hemarthria altissima
三峽工程正式运行后，水位逐渐从原先的海拔62 m上升到2008年的175 m，形成了岸线长5 578 km、面积达34 900 km2的消落带。消落带是人工水库水位、河水（溪流）与陆地交界处的两边，直至河水影响消失为止的区域。消落带是水生生态系统和陆生生态系统交替控制的过渡地带，在生态、环境和经济美学方面都具有非常重要的功能。
三峡库区消落带形成后，由于不能忍耐长期冬季水淹胁迫，库区消落带原有植物大量消失，消落带生境受到反复淹水浪涌侵蚀，逐渐凸显了许多生态环境问题，如生态系统更为脆弱、消落带截污减污功能降低、消落带土壤侵蚀严重以及景观恶化等。这些生态学问题对水库水环境安全具有潜在威胁作用，迫切需要采取解决措施。 近年来，国内多家科研单位积极开展了消落带生态修复的理论和试践研究。在物种优选研究这个关键环节上，多个野外群落学调查、模拟淹水试验研究发现，狗牙根（Cynodon dactylon）和牛鞭草（Hemarthria altissima）非常适应消落带环境，是生态修复的适宜物种，对于维系消落带生物多样性水平、稳定消落带生态系统和降低消落带土壤侵蚀程度具有显著效果[1-2]。
然而，目前缺少对两个物种在生态环境效益方面作用的研究报道。三峡库区消落带是库区污水进入水库的最后一道屏障，湿地植物去除氮被认为是消落带湿地生态系统的重要生态效益之一[3-5]。因此，研究这两个物种对污水氮的去除效益无疑具有重要意义。该研究以狗牙根和牛鞭草为研究对象，研究了两个物种对不同浓度含氮污水的季节性消减效果差异，为三峡库区消落带生态修复提供依据。
1 材料与方法
1.1 系统构造及运行条件
采用半模拟的垂直流人工湿地系统，系统搭建在重庆忠县石宝寨共和村。采用体积为0.035 m3（0.5 m长×0.35 m宽×0.2 m高）的塑料盆为容器，基质采用海拔165 m的消落带原生土。采用随机区组试验设计，每个处理3个重复。塑料盆以10°左右的角度搁置在支架上，以模拟库区消落带湿地生态系统分布的坡度。垂直流人工湿地试验系统结构示意图见图1。
系统进水采用间歇式，污水从系统顶部灌入。间歇式进水可以使得湿地土壤交替出现好氧和厌氧环境，有利于湿地中的硝化反硝化耦合作用进行，且便于较低水力负荷时的布水均匀，充分地利用湿地表面和体积。日间每12 h进水1次，水力负荷为0.055 5 t/（m3·d）。系统进水根据《国家地表水环境质量标准》（GB3838-2002），配置轻（Light，1 mg/L，Ⅰ 类水质）、中（Middle，2 mg/L，Ⅴ类水质）、重（Heavy，5 mg/L，>Ⅴ类水质）3种氮浓度的污水。污水为自配（其中硝态氮和铵态氮比例为4∶1），相应磷浓度为0.05、0.10和0.50 mg/L，相应COD浓度为38.38、32.32、42.42 mg/L[6-9]。
狗牙根（C）、牛鞭草（H）于2014年4月播种，待自然生长1个月后，开始进行污水处理。生长旺期（8月）调查的狗牙根和牛鞭草两个种的个体密度分别为2 600和3 600株/m2。与此同时设置了对照处理，对照处理下消落带土壤基质上自然生长着一些一年生草本如苍耳（Xanthium sibiricum）和稗子（Echinochloa crusgalli）等。
1.2 测定时间及水质指标的测定
根据两个物种生长状况，选择2014年6月（生长初期）、8月（生长旺期）和10月（生长末期）对入水和出水水质进行测定。
湿地系统处理污水前后的总氮、硝态氮和铵态氮等理化参数按照《水和废水监测分析方法（第四版）》进行测定。水样加硫酸使pH≤2，保存在4 ℃以下，在24 h 内进行测定。采用连续流动分析仪AA3测定全氮、硝氮、氨氮指标，单位均是mg/L。入水部分水质参数当场用EXO1多参数水质仪测定，分别是温度/电导率（Temp/Cond）、光学溶解氧（ODO）、酸碱度/氧化还原电位（pH/ORP）、浊度（Turbidity），见表1。
1.3 统计分析方法
各处理在总氮去除率之间的差异采用带交互作用的三因素方差分析方法进行显著性检验，采用LSD进行处理间多重比较分析，所有统计分析均采用SPSS13.0 统计软件包（SPSS13.0 for Windows）来完成。
2 结果与分析
平均而言，牛鞭草的总氮去除率为57.4%，狗牙根的总氮去除率为42.4%，而对照总氮去除率则为负值（-22.4%）。三者之间差异显著（P<0.001，表2），牛鞭草对总氮的去除率要略高于狗牙根（P<0.05）。不同生长期总氮去除率出现明显动态变化，图2是狗牙根、牛鞭草及对照在不同生长期对不同氮浓度污水的总氮去除趋势。在生长初期（6月），两个种总氮去除率要显著低于生长旺期和生长末期（P<0.001，表2），而生长旺期总氮去除率高于生长末期。不同氮浓度污水的总氮去除率有显著差异（P<0.001，表2），两个种对中度和重度污染的水具有较高的总氮去除率，如在8月，狗牙根对中度和重度污染的水的总氮去除率分别为74.5%和62.6%，而对轻度污染的水的总氮去除率为60.3%（P<0.05）。
此外，無论是种和污水含氮浓度（S×T），种和取样时间（S×D），还是污水含氮浓度与取样时间（T×D）之间都存在显著的交互作用（P值均<0.01，表2），而三者的交互作用没有显著效应。种和污水含氮浓度交互作用显著说明牛鞭草和狗牙根对总氮的去除能力取决于入水水体污染水平。从图2可知，狗牙根对中氮污水的总氮去除率要高于牛鞭草，而牛鞭草对高氮污水的总氮去除率要高于狗牙根。而S以及T的显著交互效应可能主要由于对照在生长旺期（8月）和生长末期（10月）差异不显著导致（图2）。
3 结论与讨论
该研究表明，三峡库区消落带以狗牙根和牛鞭草为优势物种的人工湿地比未进行生态修复的空白对照，在总氮去除能力方面显著要高。狗牙根和牛鞭草对总氮的去除能力受到生长期和入水污水的氮浓度的显著影响。
国内外相关研究表明，湿地生态系统对氮的吸收截留能力与湿地植物密不可分。事实上，狗牙根和牛鞭草湿地系统可以通过以下一些与湿地植物相关的机制提高系统对氮的截留能力：①通过蒸腾或主动吸收方式吸收氮素用于个体生长；②通过生物量的分解为硝化反硝化细菌提供重要碳源；③通过地下根系分布，物理阻挡截留流入污水的氮素化合物，增加水力驻留时间，提高系统对氮的吸收截留能力；④通过地下根系建立适合的好氧-厌氧微环境梯度，为硝化反硝化细菌提供适宜环境，促进硝化-反硝化耦合反应的进行[10-14]。 两个物种对氮的去除能力明显受到生长期的调节，总体而言，生长初期和生长末期对氮的去除能力要低于生长旺期。在8月，植物生长旺盛，对土壤氮素的需求增强，这可能是生长旺期对氮的去除效率高的原因之一。此外，生长旺期环境温度较高，微生物的新陈代谢以及相应的有氧呼吸速率增强，可能增加了土壤厌氧区范围，有利于硝化反硝化耦合作用的进行。生长末期种有狗牙根和牛鞭草的人工湿地总氮去除能力出现明显下降，这与生长末期部分植物生物量凋亡将一些吸收截留的氮素重新释放到土壤中相关[15-17]。
两个物种对氮的去除能力也受到进入系统的污水含氮水平的影响。相对而言，狗牙根对中氮污水的去氮能力要高于高氮污水，而牛鞭草对高氮污水的去氮能力要高于中氮污水。可能原因是两个种的生长对土壤氮素的需求不一样所导致的。研究表明，土壤过量氮素对植物生长有明显抑制作用[18]，从而降低了湿地植物对氮的吸收截留能力。此外，过高氮量也会导致植物个体间竞争加剧，大量植株个体和底部叶片衰亡，从而增加了进入湿地系统的氮含量，导致湿地生态系统对氮的吸收截留能力下降。无论是狗牙根、牛鞭草还是对照对低氮污水的去除率都比较低，可能说明低氮污水进入湿地系统后，其阴阳离子对土壤颗粒物理吸附的硝态氮和铵态氮进行了交换，将土壤固持的氮素解吸释放到水体中，降低了湿地系统对氮的吸收截留效益。
消落带湿地生态系统对氮素的吸收截留效益，除了笔者所研究的因素以外，还与系统的水力停留时间、运行时间、坡度坡向、土壤基质、污水理化性质等物理因素；湿地系统植物的种植密度、物种组成等生物因素；刈割等管理因素相关，仍需要进一步的深入研究。但至少该研究的结果表明，在三峡库区消落带，采用适宜物种进行生态修复，对于截留、吸收库区屏障带进入消落带湿地生态系统的生活和生产污水的氮素具有重要的生态效益，是防治三峡库区水体富营养化的有效途径[19-20]。
参考文献
[1]成水平，吴振斌，况琪军.人工湿地植物研究[J].湖泊科学，2002，14（2）：179-184.
[2] 谭淑端，朱明勇，党海山，等.三峡库区狗牙根对深淹胁迫的生理响应[J].生态学报，2009，29（7）：3685-3691.
[3] ZHANG C B，KE S S，WANG J，et al.Responses of microbial activity and community metabolic profiles to plant functional group diversity in a fullscale constructed wetland[J].Geoderma，2011，160（3）：503-508.
[4] MITSCH W J，HORNE A J，MAIRN R W.Nitrogen and phosphorus retention in wetlandsecological approaches to solving excess nutrient problems[J].Ecological Engineering，2000，14（1/2）：1-7.
[5] 徐德福，徐建民，王華胜，等.湿地植物对富营养化水体中氮、磷吸收能力研究[J].植物营养与肥料学报，2005，11（5）：579-601.
[6] 梁康，王启烁，王飞华，等.人工湿地处理生活污水的研究进展[J].农业环境科学学报，2014，33（3）：422-428.
[7] 胡康萍.人工湿地设计中的水力学问题研究[J].环境科学研究，1991，4（5）：8-12.
[8] 龚琴红，田光明，吴坚阳，等.垂直流湿地处理低浓度生活污水的水力负荷[J].中国环境科学，2004（3）：275-279.
[9] 吴振斌，徐光来，周培疆，等.复合垂直流人工湿地对不同氮污水的净化[J].环境科学与技术，2004，27（1）：30-32.
[10] 徐治国，何岩，闫百兴，等.湿地植物对外源氮，磷输入的响应研究[J].环境科学研究，2007，20（1）：64-68.
[11] BERGSTERMANN A，CRDENAS L，BOL R，et al.Effect of antecedent soil moisture conditions on emissions and isotopologue distribution of N2O during denitrification[J].Soil Biology and Biochemistry，2011，43（2）：240-250.
[12] 金卫红，付融冰，顾国维.人工湿地中植物生长特性及其对TN和TP的吸收[J].环境科学研究，2007，20（3）：75-80.
[13] VYMAZAL J.Constructed wetlands for wastewater treatment[J].Water，2010，2（3）：530-549.
[14] MALTAISLANDRY G，MARANGER R，BRISSON J.Effect of artificial aeration and macrophyte species on nitrogen cycling and gas flux in constructed wetlands[J].Ecological Engineering，2009，35（2）：221-229.
[15] 卢少勇，金相灿，余刚.人工湿地的氮去除机理[J].生态学报，2006，26（8）：2670-2677.
[16] 马井泉.人工湿地脱氮关键过程的作用机理研究[D].北京：中国水利水电科学研究院，2006.
[17] 王晓娟，张荣社.人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究[J].环境科学学报，2006，26（2）：225-229.
[18] 赵风华，马军花，欧阳竹.过量施氮对冬小麦生产力的影响[J].植物生态学报，2012，36（10）：1075-1081.
[19] 蒋跃平，葛滢，岳春雷，等.人工湿地植物对观赏水中氮磷去除的贡献[J].生态学报，2004，24（8）：1720-1725.
[20] BURGIN A J，HAMILTON S K.Have we overemphasized the role of denitrification in aquatic ecosystems？ A review of nitrate removal pathways[J].Frontiers in Ecology and the Environment，2007，5（2）：89-96.