造纸废水对辽河三角洲湿地生态系统的影响及生态修复研究

辽河三角洲是典型河口三角洲。辽河三角洲湿地是我国东北地区重要滨海生态系统，近年来盐碱化日趋严重。本项目针对该湿地盐碱化问题，采用短期试验和长期研究、人工模拟和野外实测、常规土壤理化指标测试与植物群体生理生态特性分析相结合的方法，开展辽河三角洲湿地生态修复应用基础研究。研究造纸废水补给后湿地土壤理化性质和生物指标的变化，通过表征造纸废水补给对辽河三角洲湿地生态系统物理、化学和生物指标的影响，揭示废水补给和湿地生态系统相互作用的过程与机理，定量评估废水补给对辽河三角洲湿地生态系统的影响，建立废水补给条件下辽河三角洲湿地生态系统修复的模型，为辽河三角洲湿地生态恢复提出途径与对策。本研究将土壤、植物、水作为一个生态系统，利用系统生态学综合研究方法，解决湿地可持续利用的实际问题，具有重要科学意义。

本研究主要对造纸废水补给湿地的适宜浓度、废水补给后湿地土壤的理化性质、废水补给对湿地植物群体生产的影响三个主要方面进行了深入研究，同时对双台河口湿地生态系统经济价值评估进行了拓展研究。结果表明：（1）不同浓度污水灌溉芦苇株高的大小为80%＞60%＞100%＞40%＞20%；芦苇茎粗的依次为80%＞100%＞60%＞40%＞20%；从全生育期来看芦苇株高依次为：Ⅵ处理＞Ⅴ处理＞Ⅳ处理＞Ⅲ处理＞Ⅱ处理＞Ⅰ处理，地上生物量依次为80%＞60%＞100%＞40%＞20%；灌溉不同浓度污水造纸废水芦苇叶、茎、穗中的TN含量随废水浓度的增加而增加，均呈现80%＞100%＞60%＞40%＞20%。由此得出造纸废水补给湿地的适宜浓度是80%。（2）全生长期灌溉废水较非全生长期灌溉土壤比重显著增加，土壤容重值显著降低，C1O、C2O、C3O容重分别较CK降低了11.63%、10.57%、9.65%；土壤孔隙度显著增加，C1O、C2O、C3O分别比CK提高44.06%、41.55%、39.44%；土壤有机质、总氮、总磷含量均显著增加，全生长期灌溉组土壤呼吸强度最高。灌溉废水后根际与非根际土壤中容重降低，土壤孔隙度增大；根际土壤和非根际土壤中微生物数量、酶活性和土壤呼吸强度均呈增加的趋势。（3）造纸废水灌溉总体上促进了芦苇植株茎粗、株高、叶面积及生物总量的增加，在废水浓度为300mg/L（CODCr）、全生长期灌溉时达到最大；随造纸废水浓度的增加，芦苇叶片水势、蒸腾速率及气孔导度呈增加的趋势；造纸废水灌溉后芦苇体内活性氧含量降低，抗氧化酶和抗氧化物质的活性增加，芦苇细胞膜透性和膜脂过氧化作用降低；在快速生长期灌溉300mg/L的造纸废水（C1III），芦苇生长及生理指标效果最佳，其次是C1IV，CK是最差，说明造纸废水灌溉有利于改善芦苇生长及生理状态。（4）经拓展研究表明辽宁双台河口湿地生态系统总经济价值为71.06亿元，其中直接经济价值为50.82亿元，间接经济价值为20.24亿元。其中资源功能价值最大39.48亿元，占湿地总经济价值的55.57%，其次为人文功能价值11.33亿元，占15.95%，环境净化功能价值11.14亿元，占15.67%。