沉水植物的研究進展

蘇彬彬

(安徽理工大學 地球與環境學院,安徽 淮南 232000)

沉水植物的研究進展

蘇彬彬

(安徽理工大學 地球與環境學院,安徽 淮南 232000)

摘要：綜述了沉水植物生長的關鍵影響因子、水生植物系統的生態功能,為沉水植物凈化水質及其修復工作的研究提供理論依據。

關鍵詞：影響因子;生態功能;凈化水質

收稿日期：2015-06-17

作者簡介：蘇彬彬(1990—)，女，安徽樅陽人,安徽理工大學地球與環境學院碩士研究生。

中圖分類號：Q948.8

文獻標識碼：A

文章編號：編號：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

隨著經濟的快速發展及工業化的加快,越來越多的工業廢水,生活污水進入湖泊、河流,嚴重污染了水體。近年來富營養化程度日趨嚴重,淡水湖泊藻類水華頻繁發生。20 世紀30年代人們首次發現富營養化現象,如今富營養化問題已嚴重威脅了全世界30%~40%的湖泊與水庫[1]。針對該現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湖截污,換水的處理,但效果并不明顯[2]。研究發現,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,尤其是沉水植物。沉水植物不僅能吸收水體中的氮磷,抑制底泥中營養物質釋放和藻類生長,凈化水質,提高溶解氧及透明度,在凈化水質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,光照強度,營養鹽,底質是主要的影響因子。利用沉水植物凈化受污水體時需要綜合考慮多種影響因素,選擇合適的先鋒物種。

2.1　光照強度

沉水植物作為水生系統中的初級生產者,其根莖葉的生長狀況對水質變化有著重大影響,光合作用大于呼吸作用時,植物體才會不斷生長,因此光照強度是影響水生植被生長的一個關鍵因素。水中的光強與水深呈負相關,到達水底的光強已非常低,達不到沉水植物正常生長的要求。研究表明,水底光強太低時,沉水植物就不能生長;光照強度小于入射光5%,一些種類的沉水植被生長會受到抑制[3]。Joanne[4]通過實驗比較了大葉藻幼苗在不同光照強度下的生長狀況,發現了在低光強條件下幼苗的葉片會變薄且易破損,不能進行正常的光合作用,生長速率下降。如果長期處于該條件下,幼苗會因儲存的營養物質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]等通過實驗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。根據不同水層處光強選擇合適的先鋒物種,這為沉水植被的恢復提供了理論依據。

2.2　營養鹽

營養鹽對沉水植物生長的影響機理研究存在分歧,有實驗證實沉水植物對營養鹽的耐受范圍非常大,水體中氮磷鹽的變化對植物生長沒有顯著影響。高健[6]研究發現不同氮磷營養鹽水平下菹草冬芽萌發及生長狀況沒有明顯差異。葉春[7]通過實驗證實不同梯度的總氮對沉水植物馬來眼子菜及苦草的生長不會產生顯著影響。但也有許多學者證實沉水植物的生長狀況對營養鹽的變化非常敏感。

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理,發現該種植物在較低的營養鹽條件下能良好生長,氨氮濃度過高時,其生長速率明顯下降。不同類型的沉水植物生長機理不同,了解水生植物和水體特性,這為沉水植物的優勢生長和水體凈化工作提供了依據。

2.3　底質

底質不僅能固定水生植物,抑制氮磷向水體釋放,還是根系吸收營養的主要來源,可以為沉水植物提供各類營養元素以及微量元素[9]。國內外許多學者通過實驗證實不同理化性質的底質會影響沉水植物生長狀況。李寬意[10]等研究發現不同類型底質對苦草生長有明顯影響?？嗖葸m宜在營養鹽較豐富的湖泥中生長,貧瘠和肥沃的河泥都會抑制苦草生長?？疾斐了参镌诓煌踪|中的生長狀況,這為預測沉水植物之間競爭以及先鋒物種選擇提供了依據。

3沉水植物的生態功能

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料,發達的通氣組織有利于在缺乏空氣的水中進行氣體交換。沉水植物在生長過程中會吸收水體中的營養物質,可人工種植水生植物,使使其良好生長,對其有計劃的收割轉移水體中過量的營養物質,能有效緩解水體富營養化現象。沉水植物具有多種生態功能,如今利用沉水植物凈化水體的方法倍受關注。

3.1　吸收作用

沉水植物在生長過程中會吸收水中的營養物質,包括氮、磷等。后期可以通過對植物的收割去除水中的營養元素,避免營養鹽濃度過高造成水體富營養化,沉水植物的吸收對富營養化湖泊、濕地的治理有著不可替代的作用。王麗卿[11]等研究6種沉水植物系統對淀山湖水質的凈化效果,結果表明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鹽類N、P外,還能富集一些重金屬和小分子有機污染物[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生產者,在水生系統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爭。湖體中生長良好的沉水植物在競爭中占優勢時就能抑制藻類生長,避免爆發藍藻現象;某些種類的沉水植物會分泌對藻類生長有害物質,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物的棲息場所,浮游動物主要以藻類為食,這又降低了藻類的生長量。大型沉水植物占優勢的“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。

3.3　其它生態功能

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,提高透明度。沉水植物的生態系統能提高湖體中的生物多樣性,提高水中的物質循環和穩定性,保持水體美觀及改善景觀生態環境。

4結語

如今水體富營養化及沉水植物被破壞問題越來越嚴重,這對人類及生態環境都造成不利影響,凈化水質以及沉水植物的修復工作已迫在眉睫。利用沉水植物治理富營養化水體具有能耗小、成本低、凈化水體效果較好,對環境擾動小,有利于資源化等優點,該方法已廣泛應用于研究與實踐領域。利用沉水植物凈化水體時,需要綜合考慮影響因子、水質底質等特性選擇合適的先鋒物種,進行有效治理。

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[13] 張飲江,劉曉培,金晶,等.沉水植物對水體凈化的研究進展[J].科技導報,2012,30(27):72.

Research Progress of Submerged Plant

Su Binbin

(SchoolofEarthandEnvironment,AnhuiUniversityofScience&Technology,

Huainan232000,China)

Key words:impact factors;ecological functions;water purification