Den stabila 15N-isotopen har använts för att följa upptaget av kväve i sex vanliga våtmarksväxter och i mark i olika delar av en stor våtmark som översköljs med ytvatten.
Av: Jörgen Hanaeus
Fördelningen av löst oorganiskt kväve genom en våtmark har följts i s k mesocosmer eller modellekosystem, avgränsade volymer på olika positioner i våtmarken, belägen i en nationalpark i utkanten av Bejing. 15N-isotopen tillfördes i ammoniumform till mesocosmerna som innehöll flera vanliga våtmarksväxter, både dränkta och makrofyter, under en 49-dagars undersökningsperiod. Snabbt växtupptag konstaterades efter 3 dygn och vanligtvis ökade det ackumulerade kvävet under hela försöksperioden. Dränkta växter hade det högsta upptaget, följda av makrofyter och därefter markmaterialet.
Bakgrund
En egenskap hos våtmarker är att kunna ta upp näring från sina uppströmsområden och därigenom förbättra vattenkvaliteten nedströms. En hel del studier av våtmarkens summaeffekt (inflöde – utflöde) finns utförda, men de detaljerade förloppen på t ex växtnivå är mindre väl kända.
Isotoper som spårämnen har ofta använts för att ge detaljinformation om näringens rörelse i akvatiska ekosystem. Man har bearbetat frågor som mineralisering av näring, mikrobiell nedbrytning och växtupptag. Föreliggande studie har syftat till att kartlägga transportvägarna för löst, oorganiskt kväve från ytvatten som strömmar genom våtmarken.
Metod
Isotopen 15N i form av ammoniumklorid har doserats till ytvattnet i 8 mesocosmer byggda av PVC-cylindrar med diametern 80 cm och höjden 75 cm och försiktigt nedsänkta 20 cm i markmaterialet. Under försöken var vattendjupet 43,5 ± 4,3 cm. De vanliga våtmarksväxter som inneslöts var bladvass (Phragmites Australis Cav.), kaveldun (Typha Orientalis) som makrofyter samt Ceratophyllum demersun, Potamogeton pusillus, Potamogeton perfoliatus, och Najas marina som dränkta växter.
Doseringen, ammoniumklorid i koncentrationen 262 µg 15N/l, påbörjades i mitten av augusti 2011. Provtagning utfördes dag 3 och därefter veckovis under 7 veckor. Vid provtagningen skördades den aktuella växtens alla delar. Markmaterialet provtogs i sektionerna 0-5 cm, 5-10 cm och 10-15 cm. Växten separerades därefter i rötter, rhizomer, stammar, gamla löv och nya löv. Delarna tvättades i avjonat vatten och torkades till konstant vikt i ugn med 70 °C. Därefter malning till finmaterial (< 100 mesh) och lagring i centrifugflaskor före isotopanalys med mass spektrometer.
Resultat
I mark detekterades 15N anrikning på alla de tre undersökta nivåerna från dag 3 och resten av försöksperioden. Jämfört med startnivån hade isotopkoncentrationen ökat med faktorerna 7,8, 4,0 och 2,8 nedåt i markprofilen. Skillnaderna tilltog under mätperioden.
I de dränkta växterna ökade också isotopkoncentrationen under perioden. Alla fyra arterna visade linjär ökning till en faktor drygt 100 dag 3 och 518 dag 49. Viss skillnad mellan arterna och det klart högsta upptaget hade N. marina, följd av P.pusillus, P. perfoliatus och C. demersun.
Koncentrationerna i de två förstnämnda ökade snabbt och jämnt i stam och löv. I P.perfoliatus däremot fanns skillnader; löven hade högst koncentration följd av stammen och, klart lägre, rötterna.
I makrofyterna ökade koncentrationen i kaveldunet linjärt med tiden; ca 9 ggr dag 3 och 144 ggr dag 49 jämfört med startvärdena. Högsta ökningen i rötterna, följda av stammar, nya löv och gamla löv, men ganska små skillnader. I bladvassen var ökningsfaktorena 22 dag 3 och 172 dag 49. Här gav också rötterna det högsta värdet och de äldre löven det lägsta, medan nya löv, stammar och rhizomer höll lika nivå.
Då akvatiska växter kan ta upp både ammonium och nitrat bedömde man att en ev påbörjad nitrifikation inte skulle ha en viktig roll i fördelningen. Syre fanns tillgängligt i överskott, så denitrifikation och kvävgasavgång bedömdes heller inte försvåra resultattolkningen.
Försöksupplägget liknar vad som händer vid eutroferingen i många naturliga vatten.
Slutsatser
Den använda isotoptekniken fungerade väl och möjliggjorde detaljerade svar. De dränkta växterna med stort upptag i stam och löv var effektivast i N-anrikningen. Rötternas upptag föreföll mindre avgörande och dessa växter kan assimilera kväve via alla växtdelar. I makrofyterna däremot fanns upptaget i rötterna varefter snabb distribution skedde till övriga växtdelar. Litteraturstudier indikerade även att de dränkta växterna var effektivare än makrofyterna avseende fosforupptag.
Vid etablering och optimering av våtmarker finns förstås lärdomar att dra av artikeln.
Källa: Tan, Ya).,Li, Ja)., Cheng, Ja)., Gu, Bb)., Hong,Ja).,(2013): The sinks of dissolved inorganic nitrogen in surface water of wetland mesocosms. Ecological Engineering 52, pp 125-129.
Hela artikeln i Ecological Engineering finns att köpa här.
a) College and Life Science, Capital Normal University, Bejing 100048, China
b) Soil and Water Science Department, University of Florida, Gainesville, Fl 32611, USA
Korrespondens: Jianming Hong: e-mail
