沉水植物的研究進(jìn)展

蘇彬彬

(安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院,安徽 淮南 232000)

沉水植物的研究進(jìn)展

蘇彬彬

(安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院,安徽 淮南 232000)

摘要：綜述了沉水植物生長的關(guān)鍵影響因子、水生植物系統(tǒng)的生態(tài)功能,為沉水植物凈化水質(zhì)及其修復(fù)工作的研究提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：影響因子;生態(tài)功能;凈化水質(zhì)

收稿日期：2015-06-17

作者簡(jiǎn)介：蘇彬彬(1990—)，女，安徽樅陽人,安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院碩士研究生。

中圖分類號(hào)：Q948.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：編號(hào)：1674-9944(2015)09-0060-02

Abstract:This article mainly su mmarizes the key factors which affect the growth of submerged plants and the ecological functions of aquatic plant system,which provide a theoretical foundation for the study of water purification and the restoration of submerged plants.

1引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及工業(yè)化的加快,越來越多的工業(yè)廢水,生活污水進(jìn)入湖泊、河流,嚴(yán)重污染了水體。近年來富營養(yǎng)化程度日趨嚴(yán)重,淡水湖泊藻類水華頻繁發(fā)生。20 世紀(jì)30年代人們首次發(fā)現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象,如今富營養(yǎng)化問題已嚴(yán)重威脅了全世界30%~40%的湖泊與水庫[1]。針對(duì)該現(xiàn)象人們采取了一些治理措施,如杭州西湖和南京玄武湖均采取過環(huán)湖截污,換水的處理,但效果并不明顯[2]。研究發(fā)現(xiàn),僅僅控制污染源是不夠的,還必須重視水中水生植物的修復(fù),尤其是沉水植物。沉水植物不僅能吸收水體中的氮磷,抑制底泥中營養(yǎng)物質(zhì)釋放和藻類生長,凈化水質(zhì),提高溶解氧及透明度,在凈化水質(zhì)方面取得了非常好的效果。

2沉水植物生長的影響因子

水生植被的生長受多種因素的影響,光照強(qiáng)度,營養(yǎng)鹽,底質(zhì)是主要的影響因子。利用沉水植物凈化受污水體時(shí)需要綜合考慮多種影響因素,選擇合適的先鋒物種。

2.1　光照強(qiáng)度

沉水植物作為水生系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者,其根莖葉的生長狀況對(duì)水質(zhì)變化有著重大影響,光合作用大于呼吸作用時(shí),植物體才會(huì)不斷生長,因此光照強(qiáng)度是影響水生植被生長的一個(gè)關(guān)鍵因素。水中的光強(qiáng)與水深呈負(fù)相關(guān),到達(dá)水底的光強(qiáng)已非常低,達(dá)不到沉水植物正常生長的要求。研究表明,水底光強(qiáng)太低時(shí),沉水植物就不能生長;光照強(qiáng)度小于入射光5%,一些種類的沉水植被生長會(huì)受到抑制[3]。Joanne[4]通過實(shí)驗(yàn)比較了大葉藻幼苗在不同光照強(qiáng)度下的生長狀況,發(fā)現(xiàn)了在低光強(qiáng)條件下幼苗的葉片會(huì)變薄且易破損,不能進(jìn)行正常的光合作用,生長速率下降。如果長期處于該條件下,幼苗會(huì)因儲(chǔ)存的營養(yǎng)物質(zhì)太少而無法長期存活,造成幼苗的存活率大幅度下降。

不同水生植被的物理化學(xué)特性存在差異,它們的最適生長和最深耐受水層差別很大。季高華[5]等通過實(shí)驗(yàn)研究了多種水生植物的最適生長水層。金魚藻的最適生長水層是表層,在1.5 m水層處基本不能存活;水盾草在2 m水層處生長情況最好,在表層水層存活率最低;苦草生長范圍較廣,在不同水層均能良好生長。根據(jù)不同水層處光強(qiáng)選擇合適的先鋒物種,這為沉水植被的恢復(fù)提供了理論依據(jù)。

2.2　營養(yǎng)鹽

營養(yǎng)鹽對(duì)沉水植物生長的影響機(jī)理研究存在分歧,有實(shí)驗(yàn)證實(shí)沉水植物對(duì)營養(yǎng)鹽的耐受范圍非常大,水體中氮磷鹽的變化對(duì)植物生長沒有顯著影響。高健[6]研究發(fā)現(xiàn)不同氮磷營養(yǎng)鹽水平下菹草冬芽萌發(fā)及生長狀況沒有明顯差異。葉春[7]通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)不同梯度的總氮對(duì)沉水植物馬來眼子菜及苦草的生長不會(huì)產(chǎn)生顯著影響。但也有許多學(xué)者證實(shí)沉水植物的生長狀況對(duì)營養(yǎng)鹽的變化非常敏感。

顏昌宇[8]研究了輪葉黑藻在不同濃度氨氮水體中的生長機(jī)理,發(fā)現(xiàn)該種植物在較低的營養(yǎng)鹽條件下能良好生長,氨氮濃度過高時(shí),其生長速率明顯下降。不同類型的沉水植物生長機(jī)理不同,了解水生植物和水體特性,這為沉水植物的優(yōu)勢(shì)生長和水體凈化工作提供了依據(jù)。

2.3　底質(zhì)

底質(zhì)不僅能固定水生植物,抑制氮磷向水體釋放,還是根系吸收營養(yǎng)的主要來源,可以為沉水植物提供各類營養(yǎng)元素以及微量元素[9]。國內(nèi)外許多學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)不同理化性質(zhì)的底質(zhì)會(huì)影響沉水植物生長狀況。李寬意[10]等研究發(fā)現(xiàn)不同類型底質(zhì)對(duì)苦草生長有明顯影響?？嗖葸m宜在營養(yǎng)鹽較豐富的湖泥中生長,貧瘠和肥沃的河泥都會(huì)抑制苦草生長?？疾斐了参镌诓煌踪|(zhì)中的生長狀況,這為預(yù)測(cè)沉水植物之間競(jìng)爭(zhēng)以及先鋒物種選擇提供了依據(jù)。

3沉水植物的生態(tài)功能

沉水植物是指植物體全部位于水層下面營固著生存的大型水生植物。植物體的各部分都可吸收水分和養(yǎng)料,發(fā)達(dá)的通氣組織有利于在缺乏空氣的水中進(jìn)行氣體交換。沉水植物在生長過程中會(huì)吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì),可人工種植水生植物,使使其良好生長,對(duì)其有計(jì)劃的收割轉(zhuǎn)移水體中過量的營養(yǎng)物質(zhì),能有效緩解水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。沉水植物具有多種生態(tài)功能,如今利用沉水植物凈化水體的方法倍受關(guān)注。

3.1　吸收作用

沉水植物在生長過程中會(huì)吸收水中的營養(yǎng)物質(zhì),包括氮、磷等。后期可以通過對(duì)植物的收割去除水中的營養(yǎng)元素,避免營養(yǎng)鹽濃度過高造成水體富營養(yǎng)化,沉水植物的吸收對(duì)富營養(yǎng)化湖泊、濕地的治理有著不可替代的作用。王麗卿[11]等研究6種沉水植物系統(tǒng)對(duì)淀山湖水質(zhì)的凈化效果,結(jié)果表明6 種沉水植物的除磷效果都很好,金魚藻和馬來眼子菜的除氮效果較好,馬來眼子菜和穗狀狐尾藻去除氮磷的效率最高。沉水植物除了能高度富集和降解水體中高濃度的營養(yǎng)鹽類N、P外,還能富集一些重金屬和小分子有機(jī)污染物[12],降低水中懸浮物的濃度。

3.2　抑制藻類生長

沉水植物作為水體的初級(jí)生產(chǎn)者,在水生系統(tǒng)中有著非常重要的作用,沉水植物和藻類在生長過程中存在競(jìng)爭(zhēng)。湖體中生長良好的沉水植物在競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)時(shí)就能抑制藻類生長,避免爆發(fā)藍(lán)藻現(xiàn)象;某些種類的沉水植物會(huì)分泌對(duì)藻類生長有害物質(zhì),殺死藻類或抑制其生長;另外沉水植物茂密的根系成為大量浮游動(dòng)物的棲息場(chǎng)所,浮游動(dòng)物主要以藻類為食,這又降低了藻類的生長量。大型沉水植物占優(yōu)勢(shì)的“草型湖泊”清澈透明,而“藻型湖泊”卻十分渾濁[13]。沉水植物抑制了藻類生長,凈化了水質(zhì)。

3.3　其它生態(tài)功能

沉水植物能降低湖體中的葉綠素,提高溶解氧,一定程度上降低水中鹽類的含量。沉水植物的莖葉和根系能吸附沉降水中的懸浮顆粒,凈化水質(zhì),提高透明度。沉水植物的生態(tài)系統(tǒng)能提高湖體中的生物多樣性,提高水中的物質(zhì)循環(huán)和穩(wěn)定性,保持水體美觀及改善景觀生態(tài)環(huán)境。

4結(jié)語

如今水體富營養(yǎng)化及沉水植物被破壞問題越來越嚴(yán)重,這對(duì)人類及生態(tài)環(huán)境都造成不利影響,凈化水質(zhì)以及沉水植物的修復(fù)工作已迫在眉睫。利用沉水植物治理富營養(yǎng)化水體具有能耗小、成本低、凈化水體效果較好,對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小,有利于資源化等優(yōu)點(diǎn),該方法已廣泛應(yīng)用于研究與實(shí)踐領(lǐng)域。利用沉水植物凈化水體時(shí),需要綜合考慮影響因子、水質(zhì)底質(zhì)等特性選擇合適的先鋒物種,進(jìn)行有效治理。

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Research Progress of Submerged Plant

Su Binbin

(SchoolofEarthandEnvironment,AnhuiUniversityofScience&Technology,

Huainan232000,China)

Key words:impact factors;ecological functions;water purification