桂林会仙湿地不同土地利用类型水质指标受耕种影响研究

张志玲，余金凤，张明旭，邓建华，邓杰群

（广西水利电力职业技术学院，南宁 530003）

水质保护在生态环境中有着举足轻重的作用，也是“绿水青山就是金山银山”生态理念的重要体现。水质的污染受到土地利用类型因素的影响较大[1]，不同的土地利用类型如住宅用地、坑塘水面、水田、原生湿地都会对水质产生不同的影响，故研究土地利用类型与水质的关系及影响，有利于污染的控制、水资源的保护及水资源的可持续利用，根据结果可以优化土地利用类型结构。有国外学者研究表明土地利用类型对水质具有直接的影响。徐启渝[2]等学者对鄱阳湖流域赣江进行研究发现林地、水田与居民建设用地对水质影响最为显著。王杰[3]杨强强[4]等对不同区域土地利用与水质关系进行研究，都得出耕地、建设用地对水质有显著的负面影响的结论。因此，需要针对典型区域开展土地利用类型对水质的影响。本研究区在中国最大的岩溶湿地—会仙湿地，会仙湿地被誉为“漓江之肾”，是漓江流域最大的喀斯特地貌原生态湿地，是极具研究价值的典型湿地。因此，针对会仙湿地不同土地类型区水质进行取样研究，探讨不同土地利用类型下耕种对水质的影响，为湿地区域土地利用结构与水资源安全保证提供科学参考。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区概况

会仙湿地位于广西桂林市临桂区会仙镇境内，属中亚热带季风气候，日照较多，雨量充沛，气候宜人，年均气温19.1℃，年均降雨量1889 mm，无霜期302 d。会仙湿地于2012年被列入国家湿地公园试点，并命名为“广西桂林会仙喀斯特国家湿地公园”，湿地公园规划总面积586.75 hm2，其中，水域面积占总面积的57%，耕地面积占18%，林地总面积占14%，沼泽地面积占10%。会仙湿地存在的自然湿地与人工湿地的比例为1∶2。

1.2 样品采集及测定

在会仙湿地七星码头至古桥之间水域（全长约2.08 km）内，根据不同土地利用类型选择5 个采样区，分别为：住宅用地、坑塘水面、水田1、水田2、原生湿地[5，6]，具体详见图1。

图1 监测点位分布图

采样方法：2021年2-5月期间，每个月进行一次采样，采样点在水深0.3-0.5 m 处，用500 ml 聚乙烯瓶采集水样，根据国标法进行定样和预处理。所有水样采集后贴好标签带回实验室按要求保存，所有指标分析采用国家标准，并在两天内完成测量，样品测量设置3个平行样，实验室内测定水样中的COD、氨氮、总氮、总磷及pH等5个水质参数，测量方法如表1。

表1 检测方法

表2 水质指标相关性分析

1.3 数据处理

利用Excel 和SPSS23.0对各土地利用类型选取的水质指标数据进行处理及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 水质监测指标特征

由图2 可知，会仙湿地不同土地利用方式下的水样水质指标COD、氨氮、总氮浓度平均值存在相似的趋势性，表现出住宅用地＞坑塘水面＞水田1＞水田2＞原生湿地，COD是指水中需要被氧化还原性物质的量，河流水中COD越高意味着水中含有大量还原性物质，这些还原性物质主要是有机污染物，表示河流的有机物污染越严重。如图1 可见，住宅用地处的湿地水中有机污染物含量最高，污染最严重，这与人类生活污水排入河流有密切的关系，而原生湿地河流中的COD的含量则最少，表明没有人为干扰下的原生态湿地的水质有机物污染最小，可见人为因素对水中COD 的影响极大。氨氮是以游离氨、铵离子形式存在于水体中的耗氧污染物，也是水中植物的营养素。它将导致水体的富营养化它也是总氮含量中的一部分，而水中的总氮含量常被用来表示水体受营养物质污染的程度，也是衡量水质的重要指标之一[7]。氨氮、总氮会造成水体的富营养化，对鱼类及某些水生生物有毒害，从数据可以看出，原生湿地的水环境状态会低于其它的土地利用方式，其次是水田2。

图2 不同土地利用类型水质指标

不同土地利用方式下的pH 值波动不大，都接近于7。总磷浓度平均值在住宅用地处含量最大，达到了3.763，其它土地利用下的总磷明显低于这个值，并且差别不大。

2.2 不同土地利用类型COD耕种后变化特征

由图3 可知，不同土地利用类型化学需氧量（COD）随着耕作时间的变化而变化，未耕种前住宅用地、坑塘水面的COD 值明显高于播种后的数值，而水田1、水田2、原生湿地的COD 值则恰好相反，产生这种现象的原因可能是水田播种，土壤加入化肥、农药后使水中的化学需氧量增加，而随着水流的流动，使得水田2、原生湿地的水质也受到了影响，说明会仙湿地耕种对水质的有一定的影响。

图3 不同土地利用类型COD随耕种的浓度变化

2.3 不同土地利用类型氮元素耕种后变化特征

由图4 可知，不同土地利用类型化学氨氮水平在耕作的不同阶段也有较大区别，播种后住宅用地，水田、和原生湿地的氨氮含量都较耕种前有较大的提高，只有坑塘水面的氨氮值在播种后发生了少许下降。而总氮水平的数值在耕种前后的变化与氨氮水平的表现有所不同，只有在水田中表现出播种后总氮数值有增长，而其他环境中总氮水平并未增加反而有所降低。由于化肥的主要成分是氨氮，这种现象说明施加化肥、农药等人为因素直接增加了水中的氨氮含量。

图4 不同土地利用类型氮元素随耕种的浓度变化

图5 不同土地利用类型磷元素随耕种的浓度变化

图6 不同土地利用类型pH值随耕种的浓度变化

2.4 不同土地利用类型磷元素耕种后变化特征

通过全磷数据的对比，我们发现在所有土地利用类型中磷的含量在播种后都有显著的提高，说明总磷水平受人类活动的影响的程度更大，而且影响范围也更广[8]。

2.5 不同土地利用类型pH值耕种后变化特征

在pH值的数据中，我们看到在未耕种时，当地各区域水质普遍小于7，程弱酸性。在水田播种后，除原生湿地外其他几个区域pH值都有一定幅度的升高，可推测当地施用的肥料以碱性肥料居多，可适当中和当地的弱酸性环境。

2.6 相关性分析

对这各项指标进行相关性分析发现COD、氨氮、总氮、总磷之间具有显著的正相关关系，而这几个要素与pH值间程呈一定的负相关。这种情况说明COD 指标受氮、磷水平影响较大，而这种影响的主要因素是农业生产过程中使用的氮磷肥料溶于水体，导致水体中的微生物增殖，导致水体COD 水平升高。在这种情况下，PH值虽然也有升高，但影响PH值的因素较多，所以PH值并未与其他几个参数呈现较大的相关性。

3 讨论

通过对会仙湿地水质指标数据的分析，可以得出湿地中的水体水质在一定程度上会受到附近农业生产的影响，其COD水平会随着农田的生产阶段改变而发生变化。这种影响的主要原因是由于化肥、农药等外来物质的使用，导致水体出现了一定程度的富营养化，增加了水体中微生物的数量。一般来说，这种影响应该随着农业生产过程呈现周期性的变化。但是随着逐年的农业生产中持续的使用化肥农药等物质，这种影响极有可能会产生一定的累积效应呈现逐年上升的趋势，这种趋势也需要进行长期的观察才能够证实[9]。以后，对会仙湿地的水质进行长期的、有计划的跟踪监测将是保障该地区水质的重要手段。

4 结论

会仙湿地不同土地利用方式下的水质指标COD、氨氮、总氮浓度平均值存在相似的趋势性，各指标含量平均值表现出住宅用地＞坑塘水面＞水田1＞水田2＞原生湿地，COD、氨氮、总氮、pH 值随着耕作时间的变化而变化，播种后住宅用地，水田和原生湿地的氨氮含量都比耕种前增加，总氮含量在水田中表现出播种后全氮数值有增长，在所有土地利用类型中磷的含量在播种后都有显著的提高，耕种时pH 值都有一定幅度的升高，并且得出COD、氨氮、总氮、总磷指标之间具有显著的相关关系。因此，针对会仙湿地不同土地类型区水质进行取样研究，探讨不同土地利用类型下耕种对水质的影响，为湿地区域土地利用结构与水资源安全保证提供科学参考。