人工湿地中植物多样性对氨挥发的影响研究

摘要

高铵态氮污水的氨挥发造成严重的环境和健康问题。人工湿地已广泛应用于处理高铵态氮污水，尽管对水中氮去除有较好的效果，但处理过程中往往有大量氨挥发，这些氨与大气雾霾和氮沉降密切相关。研究已证明人工湿地中植物多样性能够提高污水氮去除率、生物量生产等生态系统功能，但是植物多样性对氨挥发的影响未知。为了探究人工湿地中植物物种丰富度和物种差异性对氨挥发的影响，本研究建立了模拟人工湿地的微宇宙实验系统，其中配置4个植物物种丰富度水平以及所有可能的15个物种组合。本研究在不同的污水停留时间进行了4次氨挥发测量。结果表明:(1)提高植物物种丰富度可以减少系统氨挥发:污水停留1天和4天时达到显著(P＜0.05)，停留7天和8天时近显著(P＜0.10)，但是物种丰富度对基质中污水铵态氮浓度和植物生物量的影响较弱;(2)物种差异性显著影响系统氨挥发及相关功能，其中有羊蹄存在的系统比其他系统具有显著低的氨挥发通量（P＜0.05）;(3)物种差异性对氨挥发及相关功能的影响高于物种丰富度;(4)在污水供给初期（停留1天）污水氮浓度较高时，存在互补效应贡献于多样性对氨挥发的抑制作用（特别是在包含羊蹄的混种系统中），随着停留时间的增加污水氮浓度降低，互补效应减弱;(5)混种系统的氨挥发通量与基质中污水铵态氮浓度正相关(P＜0.05)而与生物量生产负相关(P＜0.05)。本研究表明，在人工湿地中可以通过配置植物多样性（特别是选择合适的物种组合）来抑制人工湿地氨挥发，同时提高污水氮去除率和植物生物量生产。

目录

声明

致谢

摘要

图目录

表目录

术语

1 引言

1．1 NH3挥发研究进展

1．1．1 NH3挥发问题的产生

1．1．2 NH3挥发的影响因素

1．1．3 NH3挥发减排措施

1．1．4 科学难题和问题

1．2 生物多样性与生态系统功能关系的研究现状

1．2．1 生物多样性与生态系统功能关系的假说

1．2．2 生物多样性与生态系统功能关系的实证研究

1．2．3 生物多样性与生态系统功能关系研究的不足

1．3 人工湿地中生物多样性与生态系统功能研究进展

1．3．1 人工湿地的发展及应用

1．3．2 人工湿地中植物多样性研究

1．3．3 人工湿地中的NH3挥发研究

1．4 本研究的科学问题与内容

1．4．1 科学问题

1．4．2 研究内容

2 材料和方法

2．1 实验设计及植物配置

2．2 取样及参数测定

2．2．1 NH3挥发采样及分析

2．2．3 植物及基质采样及分析

2．3 相关计算

2．4 统计分析

3 结果

3．1 植物多样性对人工湿地系统NH3挥发的影响

3．1．1 植物物种丰富度与系统NH3挥发的关系

3．1．2 植物物种差异性与系统NH3挥发的关系

3．1．3 物种丰富度与物种差异性对NH3挥发影响的相对重要性

3．1．4 污水停留时间对NH3挥发的影响

3．2 植物多样性对人工湿地氮去除的影响

3．2．1 植物物种丰富度与基质中污水氮浓度的关系

3．2．2 植物物种差异性对基质中污水氨浓度的影响

3．2．3 物种丰富度与物种差异性对基质中污水氮浓度影响的相对重要性

3．2．4 污水停留时间对基质中污水氮浓度的影响

3．3 植物多样性对基质氮存留的影响

3．3．1 植物物种丰富度与基质氮存留的关系

3．3．2 植物物种差异性与基质氮存留的关系

3．4 植物多样性对人工湿地植物生物量生产的影响

3．4．1 植物物种丰富度与植物生物量的关系

3．4．2 植物物种差异性与植物生物量的关系

3．5 NH3挥发超减排效应、污水氮超消耗效应和生物量超产效应

3．5．1 植物多样性对NH3挥发的超减排效应

3．5．2 植物多样性对污水氮的超消耗效应

3．5．3 植物多样性对生物量的超产效应

3．6 人工湿地NH3挥发与相关生态系统功能之间的关系

3．6．1 NH3挥发与基质中污水氮浓度的关系

3．6．2 NH3挥发与基质沙中含量的关系

3．6．3 NH3挥发与植物生物量的关系

4 讨论

4．1 物种丰富度对生态系统NH3挥发以及其他功能的影响

4．2 物种差异性对生态系统NH3挥发以及其他功能的影响

4．3 物种丰富度与物种差异性对生态系统NH3挥发及其他功能影响的相对重要性

4．4 基质中污水氮浓度对生物多样性效应的影响

4．5 人工湿地NH3减排与相关生态系统功能间的协同与权衡

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

硕士期间发表的论文