摘要：以西藏林周县江夏湿地为研究区域，对其水体全年主要离子进行季节监测，分析了该湿地水体水化学特征和主要离子时空变化规律，探讨了主要离子的初步来源，并对湿地不同季节水体灌溉效用进行了评价。结果表明：湿地水体ｐＨ值在７．８～８．３之间，为弱碱性水，ＨＣＯ３－在阴离子中占绝对优势，阳离子中春季Ｎａ＋占优势，夏秋季节Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋占优势，冬季Ｍｇ２＋占优势。ＴＤＳ均＜１ｇ／Ｌ，为淡水水体。依据舒卡列夫分类法，江夏湿地水体化学类型为春季ＨＣＯ３—Ｎａ型水；夏季、秋季ＨＣＯ３—Ｃａ、Ｍｇ型水；冬季ＨＣＯ３—Ｍｇ型水。阴离子中除了ＳＯ４２－之外，其余ＨＣＯ３－、Ｃｌ－、ＮＯ３－含量均为出水口大于进水口。从同一离子不同空间位置来看，Ｃｌ－空间变异系数最大，其次是Ｍｇ２＋，Ｎａ＋最小；而从同一空间位置来看，３个位置离子浓度总体变化程度不大。根据离子间相关性分析和Ｇｉｂｂｓ分类法表明，江夏湿地水体离子来源主要是受拉萨河流域岩石风化的影响，枯水期（春、冬季）伴随一定程度的蒸发—结晶作用影响，大气降水影响不明显。灌溉效用评价结果显示，江夏湿地春季水体不适用于灌溉，而其他３个季节水体均可用于农业灌溉。
关键词：水化学特征；时空变化；灌溉效用；江夏湿地；西藏
中图分类号：Ｘ１４２文献标识码：Ａ文章编号：１００９－２２４２（２０１５）０６－０３１１－０５
水是湿地的主体，是湿地更新演替的主导因素，水质和水量是影响湿地自然环境的重要因素［１］；水也是湿地生态系统中对环境变化响应最敏感的因子，同时湿地结构和功能也显著地受到水分条件的控制［２］。因此，湿地水环境研究显得尤为重要。其研究核心是对于湿地水体水化学特征及其变化规律的研究，可以探寻湿地水体离子的来源，揭示水体所在区域的岩石和土壤特性，也可以反映周边人为活动对水体的影响［３］。当前，西藏湿地生态系统总面积达６００多万ｈｍ２，居全国之首［４］。对西藏高寒湿地水环境的研究还较少，只见于拉鲁湿地［５］、清水河流域［６］、甲玛湿地［７］、纳木错湖［８］、青藏尕海湖［９］、珠穆朗玛峰绒布河源区［１０］等地，这当中涉及湿地水化学特征研究的也只是很小一部分。本文以位于西藏政治经济中心的拉萨河流域典型高寒湿地———江夏湿地为研究区域，基于２０１４年全年在湿地不同位置定期持续采集的水样，结合前人多年相关研究经验，探讨该湿地水体水化学特征及其时空变化规律，并对该湿地水体进行灌溉效用评价，旨在揭示其水体水化学特征、离子主要来源及其影响因素，以期为该区域内水化学、地球化学循环研究提供基础数据，同时为西藏拉萨河流域高寒湿地保护和管理提供理论支撑。
１研究区概况
江夏湿地位于西藏林周县境内的江热夏村，属拉萨河上游，是季节性沼泽湿地，面积约为６７万ｍ２。每年６—９月雨季，拉萨河丰水期，湿地地下水位高，地表过湿或集水形成浅水沼泽湿地；冬春季由于拉萨河枯水期和地下水位低而使大部分湿地失水而形成草地。该湿地由于距拉萨市较远，人为活动较少，每年冬春季都有大量黑颈鹤来此越冬，是西藏黑颈鹤保护区，也是其它一些野生动物越冬栖息地。湿地植被主要以浮叶眼子菜、三叶藻、荸荠、孤尾藻、水葱、斑唇马先蒿等为主［１１］。林周县平均海拔３８６０ｍ，属高原温带半干旱季风气候，地势平坦，谷地开阔，气候温和，水量充沛，年平均气温５．８℃，为半农半牧区。
２研究方法
２．１样品采集与分析
样品采集于２０１４年４，７，１０月和２０１５年１月４次野外采集水样，每次采集样品位置为同一位置，分别是湿地进水口、湿地中部和湿地出水口。用蒸馏水清洗过的聚乙烯瓶采集水样，采样前振荡清洗３次，采样后马上加入水样固定剂，密封保存，带回实验室测定水质指标。水样化学成分的分析参照中国生态系统网络观测分析测试［１２］；ｐＨ计玻璃电极法测定水样ｐＨ值；阳离子（Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｎａ＋、Ｋ＋）和阴离子（Ｃｌ－、ＮＯ３－、ＳＯ４２－）含量用ＩＣＤｉｏｎｅｘ—１２０离子色谱仪分析测定；ＨＣＯ３－用ＨＣｌ滴定法测定；按照各离子含量总和减去（１／２ＨＣＯ３－）含量计算ＴＤＳ；水体总硬度按（Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋毫克当量总和）×５０计算；总碱度是ＨＣＯ３－、ＣＯ３２－和ＳＯ４２－毫克当量之和［１３］。
２．２数据处理
试验数据采用ＳＰＳＳ１９．０进行统计分析，采用Ｅｘｃｅｌ２０１０进行制图。
３结果与分析
３．１江夏湿地水化学特征分析
从表１可以看出，江夏湿地水体呈弱碱性，ｐＨ值范围为７．８～８．３之间。研究区阴离子含量大小顺序为ＨＣＯ３－＞ＳＯ４２－＞ＮＯ３－＞Ｃｌ－，ＨＣＯ３－在不同时间段含量都占据绝对的优势，其毫克当量百分比分别为春季９０．８％，夏季６８．９７％，秋季８５．１９％，冬季８４．８％；阳离子含量大小顺序为（春季）Ｎａ＋＞Ｃａ２＋＞Ｍｇ２＋＞Ｋ＋；（夏、秋季）Ｃａ２＋＞Ｍｇ２＋＞Ｎａ＋＞Ｋ＋；（冬季）Ｍｇ２＋＞Ｃａ２＋＞Ｎａ＋＞Ｋ＋。江夏湿地各个季节平均阳离子浓度总和（ＴＺ＋＝Ｃａ２＋＋Ｍｇ２＋＋Ｎａ＋＋Ｋ＋）分别为春季３４．０８６４ｍｇ／Ｌ，夏季６３．２７４４ｍｇ／Ｌ，秋季７６．６８４２ｍｇ／Ｌ，冬季７３．９７５７ｍｇ／Ｌ；平均阴离子浓度总和（ＴＺ－＝ＨＣＯ３－＋ＳＯ４２－＋ＮＯ３－＋Ｃｌ－）分别为春季３０５．６５５８ｍｇ／Ｌ，夏季２７４．６４４３ｍｇ／Ｌ，秋季３３３．２５９６ｍｇ／Ｌ，冬季３９４．２０７５ｍｇ／Ｌ。ＴＤＳ是水体各组分浓度的总指标，能很好的反映水体组分在总体上的分布特征和变化趋势，在江夏湿地其范围为１８０．３２９５～２９７．０５７６ｍｇ／Ｌ，均＜１ｇ／Ｌ，故该区域为淡水水体；总硬度和总碱度的范围分别为１．３３６４～１０．５２１５ｍｇ／Ｌ和１６７．２２２７～２８０．７３７１ｍｇ／Ｌ。ＴＤＳ、总硬度和总碱度的最大值均出现在冬季（１月份）。依据舒卡列夫分类法，江夏湿地水体化学类型为春季７—Ａ型，即矿化度不大于１．５ｇ／Ｌ的ＨＣＯ３—Ｎａ型水；夏季、秋季为２—Ａ型，即矿化度不大于１．５ｇ／Ｌ的ＨＣＯ３—Ｃａ、Ｍｇ型水；冬季为３—Ａ型，矿化度不大于１．５ｇ／Ｌ的ＨＣＯ３—Ｍｇ型水。
３．２江夏湿地主要离子浓度时空变化规律
３．２．１主要离子季节变化规律从图１可以看出，阴阳离子的季节变化呈现出不同的规律。阴离子中除了ＳＯ４２－以外，其他的离子最大值均出现在夏季，最小值均出现在春冬季；而ＳＯ４２－最大值出现在冬季，最小值出现在春季。阳离子中Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋变化规律相同，最大值均出现在冬季，最小值均出现在春季；而Ｎａ＋的变化正好相反，最大值出现在春季，最小值出现在冬季；Ｋ＋含量一年四季趋于稳定。从各主要离子的季节变异系数来看（表２），总体上阴离子的变异系数大于阳离子的变异系数。ＳＯ４２－变异系数最大，平均可达５１．７０％，说明其含量受时间变化影响显著；其次为ＨＣＯ３－，平均变异系数为２７．２９％，说明其随着季节变化有较明显的波动；Ｃｌ－和ＮＯ３－变异系数波动较为明显，１０％以下到５０％作用均有呈现。同时，江夏湿地绝大多数离子的变异系数普遍表现为春夏季大于秋冬季。３．２．２主要离子空间变化规律从图２可以看出，江夏湿地各主要离子的空间分布表现出一定的复杂性。Ｃｌ－、ＮＯ３－和ＨＣＯ３－在出水口的浓度要比进水口和中部高，它们在出水口的含量分别为１６．５６８７，２８．２６４，３３６．４４４１ｍｇ／Ｌ；进水口的含量分别为１０．０４６２，１６．２３６４，１９７．８３１１ｍｇ／Ｌ。ＳＯ４２－浓度在进水口高，达到２０．１４８９ｍｇ／Ｌ，出水口低，为６．９９７７ｍｇ／Ｌ。阳离子浓度在各个不同位置水体中含量基本持平，进水口略低，其中Ｋ＋含量随着水体位置的改变变化不大。从空间变异系数来看（表３），同一离子在不同空间位置，其空间变化对不同水体中不同离子的影响程度各有特点，平均空间变异系数最大的是Ｃｌ－，平均为７７．５２％，其次是Ｍｇ２＋，平均变异系数为６９．１１％，最小的是Ｎａ＋，为１１．４１％；从同一空间位置来看，３处水体的空间变异系数为进水口４１．７６％，中部４３．５８％，出水口４９．５９％，总体变化程度不大。
３．３江夏湿地主要离子相关性分析
对各离子浓度进行了Ｋｅｎｄａｌｌ’ｓ秩相关分析（表４），可以看出，湿地内离子组成主要受ＮａＨＣＯ３、Ｍｇ（ＨＣＯ３）２、Ｃａ（ＨＣＯ３）２和Ｍｇ（ＳＯ４）２的迁移转化３１３的影响。Ｃｌ－与ＨＣＯ３－之间呈极显著负相关，因为两者都带有相同的负电荷，存在排斥作用；Ｃｌ－与ＳＯ４２－存在极显著正相关，说明其可能具有相似的离子来源；Ｎａ＋与ＮＯ３－存在显著的正相关，说明它们之间可能存在某种相互作用，具体原因还需进一步深入研究。３．４江夏湿地灌溉水效用评价对江夏湿地不同季节的灌溉水体进行分级分类，可以分析其是否适合用于农业灌溉［１４］。Ｗｉｌｃｏｘ采用Ｎａ＋的比率对灌溉水进行分类，分为５类：①非常好；②好；③允许使用；④不太适合；⑤不适合。按照公式计算Ｎａ＋的比率：Ｎａ＋％＝Ｎａ＋／（Ｃａ２＋＋Ｍｇ２＋＋Ｋ＋＋Ｎａ＋）×１００％。经过计算，与Ｗｉｌｃｏｘ的分类标准对比后得知，江夏湿地春季水体属于第５类水体，不适合灌溉，而夏秋冬季水体属于第２类水体，适合灌溉。
４讨论
水体中碳酸的存在直接受ｐＨ值大小的影响，ＨＣＯ３－在偏酸、偏碱及中性水中占优势，江夏湿地水体ｐＨ监测结果为７．８～８．３之间，为弱碱性水，因此该区域内水体ＨＣＯ３－含量占优势。大气干湿沉降、岩石和矿物的风化以及人为活动的输入是地表水体溶解质的主要来源。ＨＣＯ３－主要来源于碳酸岩盐的溶解，少部分可能来源于土壤和大气中的ＣＯ２的溶解和生物降解有机物过程的产物。一般认为，Ｃｌ－和Ｎａ＋相对含量较高的地表水可能受２种因素的影响较大：大气降水和河水蒸发。Ｃｌ－和Ｎａ＋相对含量较低、而ＨＣＯ３－和Ｃａ２＋含量较高的地表水主要受岩石风化的影响。在江夏湿地，离子含量的变化是随着季节变化而波动的。Ｎａ＋浓度在春季呈现最高值，随着时间的推移逐渐下降，可能是由于江夏湿地的水源为拉萨河，而春季正逢拉萨河枯水期，湿地大部分失水，降雨又稀少，湿地的水体形成主要是地下水的反渗与维持。而此时在湿地土壤中由于离子的吸附作用（吸附亲和性Ｃａ２＋＞Ｎａ＋），所以Ｎａ＋含量增加，Ｃａ２＋含量减小，从而造成Ｎａ＋含量偏高的状况［１５］。夏季ＨＣＯ３－、ＮＯ３－和Ｃｌ－含量均达到了最高值，说明丰水期水量的增加是导致水体中离子浓度升高的直接原因。ＳＯ４２－主要源于工业活动和大气沉降等因素，ＮＯ３－主要源于农业活动，两者在全年中浓度均较低，说明了江夏湿地目前还处于受人为干扰较少的状态。已有研究表明，位于半干旱气候区的高海拔区域地表水化学组成很大程度上受蒸发—结晶作用影响［８］。江夏湿地Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋和Ｋ＋含量在秋冬季含量上升，主要原因由于秋冬季蒸发作用强烈、降水稀少，湿地水体蒸发作用会导致水体离子浓缩，从而造成其含量增加。从离子含量的空间变化来看，大部分阴离子（ＨＣＯ３－、Ｃｌ－、ＮＯ３－）含量都表现出出水口大于进水口的现象，这与前人对西藏地表水的相关研究结果一致［６］。主要原因有：首先，该湿地出水口基本是封闭状态，水体靠渗透排放而不是直接排放，这在一定程度上造成了离子的滞留；其次，从进水口到出水口，水体ｐＨ值一直升高，这样会释放更多的ＨＣＯ３－，且周边农田施用的氮肥，以及湿地土壤中硝化作用造成湿地出水口ＮＯ３－含量增加。总体来说，该湿地各主要离子的空间变化与其水化学成因息息相关，即水体由进水口到出水口的过程，实质是从河流补给水到蒸发浓缩型水的过渡，这期间水体的化学成分也随之发生变化。ＳＯ４２－呈现与其他３个阴离子相反的变化规律，进水口浓度高，出水口浓度低，在排除工业活动的影响之外，可能与湿地自身的净化功能有关。各离子间的相关系数在一定程度上可解释离子的来源［１６］，但单凭相关性解释不完全。对地表水离３１４水土保持学报第２９卷子起源的自然因素的分析中，Ｇｉｂｂｓ（１９７０年）设计的ＴＤＳ与Ｎａ＋／（Ｎａ＋＋Ｃａ２＋）的关系图或ＴＤＳ与Ｃｌ－／（Ｃｌ－＋ＨＣＯ３－）的关系图应用最为广泛。这些关系能简单有效地判断地表水体中离子的各种起源机制的相对重要性。本研究中，江夏湿地ＴＤＳ含量范围为１８０．３２９５～２９７．０５７６ｍｇ／Ｌ，Ｃｌ－／（Ｃｌ－＋ＨＣＯ３－）比值均＜０．１，只有春季Ｎａ＋／（Ｎａ＋＋Ｃａ２＋）接近于１。可见，江夏湿地水体离子的起源优势机制是岩石的风化作用，冬春两季伴随蒸发、结晶作用，大气降水的输入作用十分有限，这与对高原高山区域的相关研究结果一致［６，８，１７－１８］。农牧区土壤和作物受灌溉水质的影响极大，江夏湿地周围都是农田，所以有必要评价其水体的灌溉效用性。选用盐分和Ｎａ＋浓度作为水体是否适用于灌溉的指标［１９］。灌溉水体中过量的盐分和Ｎａ＋会对作物产生危害，如果水体中的Ｎａ＋代替了土壤中的Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋，会减弱土壤渗透性，造成土壤板结［２０］。经评价，除了春季水体不适用于灌溉，其余季节江夏湿地水体均可用于农业灌溉。
５结论
（１）江夏湿地水化学特征为ｐＨ值在７．８～８．３之间，为弱碱性水，ＨＣＯ３－在阴离子中占绝对优势，阳离子中春季Ｎａ＋占优势，夏秋季节Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋占优势，冬季Ｍｇ２＋占优势。ＴＤＳ均＜１ｇ／Ｌ，为淡水水体。依据舒卡列夫分类法，江夏湿地水体化学类型为春季ＨＣＯ３—Ｎａ型水；夏季、秋季ＨＣＯ３—Ｃａ、Ｍｇ型水；冬季ＨＣＯ３—Ｍｇ型水。（２）阴阳离子季节变化呈现出不同的规律。阴离子中除了ＳＯ４２－之外，其他离子最大值均出现在夏季，最小值出现在春冬季；阳离子中Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋最大值出现在冬季，最小值出现在春季，但Ｎａ＋变化规律和Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋相反，Ｋ＋四季含量趋于稳定。总体上阴离子的时间变异系数大于阳离子的时间变异系数。（３）阴阳离子空间变化具有复杂性。阴离子中除了ＳＯ４２－之外，其余ＨＣＯ３－、Ｃｌ－、ＮＯ３－含量均为出水口大于进水口。同一离子不同空间位置，Ｃｌ－空间变异系数最大，其次是Ｍｇ２＋，Ｎａ＋最小。从同一空间位置来看，３个位置离子浓度总体变化不大。（４）离子来源分析。根据离子间相关性分析和Ｇｉｂｂｓ分类法表明，江夏湿地水体离子来源主要受拉萨河流域岩石风化的影响，枯水期（春、冬季）伴随一定程度的蒸发—结晶作用，大气降水影响不明显。（５）对江夏湿地水体灌溉效用评价结果显示，江夏湿地春季水体不适用于灌溉，而其他３个季节水体均可用于农业灌溉用水。
参考文献：
［１］周林飞，许士国，韩雁．基于模糊数学的扎龙湿地水质评价［Ｊ］．辽宁工程技术大学学报：自然科学版，２００８，２７（６）：９４９－９５１．
［２］康铁东，李玉文，吕玉哲．三江自然保护区河流湿地水质研究［Ｊ］．湿地科学，２００７，５（１）：８３－８８．
［３］张芳，李发东，李静．德州引黄灌区主要河系水化学空间特征分析［Ｊ］．中国生态农业学报，２０１３，２１（４）：４８７－４９３．
［４］巴桑罗布，刘放光．西藏生物多样性特征及保护管理对策［Ｊ］．林业资源管理，２００２，１２（６）：３９－４２．
［５］张文驹，张潇潇．拉鲁湿地水质评价与分析［Ｊ］．安徽农业科学，２０１４，４２（５）：１４７７－１４７８．
［６］郭彦威，李颖智，王秀明，等．青藏高原清水河流域水化学特征分析［Ｊ］．安全与环境工程，２０１２，１９（４）：７０－７３．
［７］布多，李明礼，德吉，等．拉萨河流域甲玛湿地水质净化功能研究［Ｊ］．资源科学，２０１０，３２（９）：１６５０－１６５６．
［８］王君波，鞠建廷，朱立平．季风期前后西藏纳木错湖水及入湖河流水化学特征变化［Ｊ］．地理科学，２０１３，３３（１）：９０－９６．
［９］陈忠，马海洲，曹广操，等．尕海湖ＤＧ０３孔碳酸盐含量及其环境意义［Ｊ］．盐湖研究，２００７，１５（２）：６－１１．
［１０］刘腊山，任贾文，秦大河．珠穆朗玛峰绒布河源区水化学特征［Ｊ］．环境科学，２０００，２１（５）：５９－６３．
［１１］仓曲卓玛．西藏林周县黑颈鹤越冬地澎波自然保护区的概况［Ｊ］．西藏科技，１９９４（２）：５５－５７．
［１２］谢贤群，王立军．水环境要素观测与分析［Ｍ］．北京：中国标准出版社，１９９８．
［１３］陈静生，陶澍，邓宝山．水环境化学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９８７：４５－６６．
［１４］ＷｉｌｃｏｘＬＶ．Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｕｓｅｏｆｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｗａｔｅｒｓ［Ｍ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ：ＵＳＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，１９９５．
［１５］胡云虎，张付海，钮志远，等．皖北地区集中式深层地下水饮用水源地水化学特征及水质评价［Ｊ］．中国科学技术大学学报，２０１４，４４（１１）：９１３－９２０．
［１６］王晓艳，李忠勤，周平，等．天山哈密榆树沟流域春洪期水化学特征及其控制因素研究［Ｊ］．干旱区地理，２０１４，３７（５）：９７４－９７９．
［１７］蒲焘，何元庆，朱国锋，等．玉龙雪山周边典型河流淤积水化学特征分析［Ｊ］．地理科学，２０１１，３１（６）：７３４－７４０．
［１８］任东兴，王根绪，胡宏昌，等．青藏高原多年冻土区典型小流域径流水化学特征分析［Ｊ］．兰州大学学报：自然科学版，２０１０，４６（１）：８－１３．
［１９］ＮｉｓｈａｎｔｈｉｎｙＳＣ，ＴｈｕｓｈｙａｎｔｈｙＭ，ＢａｒａｔｈｉｔｈａｓａｍＴ，ｅｔａｌ．Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｂａｓｅｄｏｎｈｙｄｒｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，Ｊａｆｆｎａ，ＳｒｉＬａｎｋａ［Ｊ］．Ａｍｅｒｉｃａｎ－ＥｕｒａｓｉａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｉ－ｃｕｌｔｕｒｅ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１０，７（１）：１００－１０２．
［２０］ＳｈａｋｉＡ，ＡｄｅｌｏｙｅＡ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｑｕａｌｉ－ｔｙｏｆｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｗａｔｅｒａｔＧａｄｏｗａｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｉｎＭｕｒｚｕｑｂａｓｉｎ，ｓｏｕｔｈｗｅｓｔＬｉｂｙａ［Ｊ］．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＷａｔｅｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００６，８４（１／２）：１９３－２０１．
作者：周晨霓 任德智 任毅华 井向前 单位：西藏大学农牧学院高原生态研究所
