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芦苇型水陆交错带中根孔结构及其影响下的水化学研究

王为东  
【摘要】: 本文研究了白洋淀芦苇型水陆交错带中根孔的结构和空间分布特征、根孔作用下苇地-沟壕系统中的水化学状态以及在根孔影响下水陆交错带中的物质传输机理。 (1)首次发现:交错带土壤中水生植物形成的根孔异常发达。据17个大剖面统计,芦苇根孔主要分布在120cm以上,在20-70cm之间尤为集中,其中40-60厘米处根孔面积占剖面面积的2.2%以上。死活根孔数目比例为48.4%和51.6%。50%以上根孔径级小于5mm,然而,径级大于10mm根孔的面积却占到根孔总面积的90%。湿地根孔以横向走向为主。染料示踪和苇地入渗率实验均表明湿地根孔导水迅速,可为氮磷等污染物提供传输、吸附、转化界面。 (2)用野外现场实验验证了水陆交错带根孔净化的新假说。净化机理为,在水位(势)发生变化时,由于芦苇根孔的存在,可使水在陆地和水体之间自由交换至4-8米,从而大大增强了苇地系统的净化效率。此时,溶解于水中的污染物被土壤矿物吸附或降解。在水位为大沽高程8米左右时,白洋淀的苇地-沟壕系统具有最好的净化效率。当水位从7.3m升至8.1m,在苇地内部4m范围内,铵态氮、总氮、溶解态活性磷和总磷浓度减少了90%、64%、99%和92%。然而在干旱年份,当水位为6.5m(低于根孔分布区)时,这种净化区域仅局限在苇地边缘0.5m范围。在水位为8m时,湖泊净化区边界长7670km,有效根孔区体积为9.0×10~6m~3。当水位降到6.5m时,湖泊净化边界区长度减至1530km,有效根孔区体积为2.8×10~4m~3。 (3)芦苇型水陆交错带潜水的主要水化学特征是高浓度的CO_2、硬度和碱度与低浓度的溶解氧。在苇地潜水中,CO_2分压是大气中CO_2分压的23-704倍,氧气分压则为大气中相应分压的5-34%。芦苇根孔相当于一个“CO2泵”,向潜水中单向输送CO2。自苇地边缘区至中央,主要离子成分呈现空间梯度变化。苇地潜水水化学类型的变化发生在离苇地边缘0.5米处。沟水和潜水中优势阳离子分别为Na~+和Ca~(2+)。苇地潜水中营养盐水平较低,且较为恒定,随周围淀(沟)


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