湿地芦苇收割模式对水质净化效果的影响机制研究

Phragmites australis is a perennial wetland plants. Reed (P. australis) has an important function on water purification. Stubble height and harvest frequency have a significant impact on wetland purification efficiency, but the knowledge of mechanism for the influence of reed harvesting strategies on wetland water purification, and influence of harvesting on the reed growth remain unclear. This aim of this study is to reveal the impact of reed harvesting mode on wetland water purification, and propose reed harvesting mode based on the water quality. In this study, we conduct the outdoor cultivation and harvesting of reeds experiments, combining with artificial rainfall and periodic flooding method in order to study the effects of stubble height on reed growth. Then we reveal optimum stubble height to maintain vigorous growth. We conduct outdoor artificial wetland simulation experiments to explore the effects of harvest time, harvesting frequency and litter of reeds on wetland water purification. The results of experiment will reveal the growth response of reed to harvesting stress and evaluate contribution of nutrients removal by harvesting in water purification. It is beneficial to clarify mechanism for the influence of reed harvesting mode on wetland water purification. It also provides theoretical support to optimize the reed harvesting mode and maintaining sustainable purification ability of wetlands.

芦苇（Phragmites australis）对湿地水质净化有重要的功能。虽然工程应用中发现芦苇收割的留茬高度和收割频率对其水质净化效果有显著影响，但是关于收割对芦苇生长以及对水质净化效果的影响研究尚不充分，机理很不明确。本研究目标是初步揭示芦苇收割影响湿地水质净化效果的机理，并基于水质净化能力提出芦苇最佳收割模式。通过室外芦苇栽培和收割试验，结合人工降雨和周期性淹水的方法，研究芦苇不同生长期留茬高度对芦苇生长影响，确定维持芦苇旺盛生长的最适留茬高度。借助室外人工芦苇湿地开展模拟试验，探索收割时间、收割频率和芦苇枯落物对芦苇生长和湿地水质净化效果的影响。通过该研究，揭示芦苇生长对芦苇收割胁迫的响应规律、评价收割植物移除营养盐在湿地水质净化中的贡献、初步阐明芦苇收割对湿地水质净化的影响机制，为优化芦苇收割模式，维持湿地可持续净化能力提供理论支撑。

水安全是国家安全的重要组成部分。湿地是地球之肾，具有涵养水源、净化水质、维持水生态的功能。植物管理和水位调控是保持湿地功能的两个关键要素。本研究深入探寻了湿地芦苇收割和水位干湿交替对水质净化效果的影响，旨在为科学制定芦苇湿地管理策略提供理论依据。主要结论如下：.1.短期效应显示：生长初期，旺盛生长期和休眠期开展植物收割均对植物生长产生负面影响，留茬高度越低，植物受胁迫程度越高。收割导致芦苇的根系和根状茎生物量显著降低。芦苇收割后主要通过侧生芽生长和发育的方式进行补偿生长，不同生长期内收割的芦苇均未出现超补偿生长。周年效应显示：生长初期和休眠期的收割活动对植物的影响相对较小，而旺盛生长期的收割显著抑制芦苇的生长。.2.植物生长初期和旺盛生长期芦苇收割均削弱湿地水质净化效果，留茬高度越低，湿地出水水质越差。主要原因可能包括：（1）植物收割阻碍了植物健康生长；（2）植物收割刺激了湿地藻类的增殖；（3）植物收割增加系统温度日变化，降低微生物活性。.3.湿地系统添加芦苇枯落物初期，凋落物中易分解氮磷元素快速释放到周围水体，湿地出水水质降低；经过一段时间持续释放，枯落物主要以难分解植物碎屑为主，植物碎屑为微生物繁殖的提供了大量的表面积，提高了湿地出水水质。.4.生长初期和休眠期进行收割对芦苇生长的影响最小。为了充分利用芦苇枯落物对湿地水质净化的积极作用，建议在休眠期或生长初期对芦苇进行条状分区收割。关于湿地水位调控方面，应该避免表面流湿地出现干湿交替的现象。