沉水植物的研究进展

苏彬彬

(安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南 232000)

沉水植物的研究进展

苏彬彬

(安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南 232000)

摘要：综述了沉水植物生长的关键影响因子、水生植物系统的生态功能,为沉水植物净化水质及其修复工作的研究提供理论依据。

关键词：影响因子;生态功能;净化水质

收稿日期：2015-06-17

作者简介：苏彬彬(1990—)，女，安徽枞阳人,安徽理工大学地球与环境学院硕士研究生。

中图分类号：Q948.8

文献标识码：A

文章编号：编号：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

随着经济的快速发展及工业化的加快,越来越多的工业废水,生活污水进入湖泊、河流,严重污染了水体。近年来富营养化程度日趋严重,淡水湖泊藻类水华频繁发生。20 世纪30年代人们首次发现富营养化现象,如今富营养化问题已严重威胁了全世界30%~40%的湖泊与水库[1]。针对该现象人们采取了一些治理措施,如杭州西湖和南京玄武湖均采取过环湖截污,换水的处理,但效果并不明显[2]。研究发现,仅仅控制污染源是不够的,还必须重视水中水生植物的修复,尤其是沉水植物。沉水植物不仅能吸收水体中的氮磷,抑制底泥中营养物质释放和藻类生长,净化水质,提高溶解氧及透明度,在净化水质方面取得了非常好的效果。

2沉水植物生长的影响因子

水生植被的生长受多种因素的影响,光照强度,营养盐,底质是主要的影响因子。利用沉水植物净化受污水体时需要综合考虑多种影响因素,选择合适的先锋物种。

2.1　光照强度

沉水植物作为水生系统中的初级生产者,其根茎叶的生长状况对水质变化有着重大影响,光合作用大于呼吸作用时,植物体才会不断生长,因此光照强度是影响水生植被生长的一个关键因素。水中的光强与水深呈负相关,到达水底的光强已非常低,达不到沉水植物正常生长的要求。研究表明,水底光强太低时,沉水植物就不能生长;光照强度小于入射光5%,一些种类的沉水植被生长会受到抑制[3]。Joanne[4]通过实验比较了大叶藻幼苗在不同光照强度下的生长状况,发现了在低光强条件下幼苗的叶片会变薄且易破损,不能进行正常的光合作用,生长速率下降。如果长期处于该条件下,幼苗会因储存的营养物质太少而无法长期存活,造成幼苗的存活率大幅度下降。

不同水生植被的物理化学特性存在差异,它们的最适生长和最深耐受水层差别很大。季高华[5]等通过实验研究了多种水生植物的最适生长水层。金鱼藻的最适生长水层是表层,在1.5 m水层处基本不能存活;水盾草在2 m水层处生长情况最好,在表层水层存活率最低;苦草生长范围较广,在不同水层均能良好生长。根据不同水层处光强选择合适的先锋物种,这为沉水植被的恢复提供了理论依据。

2.2　营养盐

营养盐对沉水植物生长的影响机理研究存在分歧,有实验证实沉水植物对营养盐的耐受范围非常大,水体中氮磷盐的变化对植物生长没有显著影响。高健[6]研究发现不同氮磷营养盐水平下菹草冬芽萌发及生长状况没有明显差异。叶春[7]通过实验证实不同梯度的总氮对沉水植物马来眼子菜及苦草的生长不会产生显著影响。但也有许多学者证实沉水植物的生长状况对营养盐的变化非常敏感。

颜昌宇[8]研究了轮叶黑藻在不同浓度氨氮水体中的生长机理,发现该种植物在较低的营养盐条件下能良好生长,氨氮浓度过高时,其生长速率明显下降。不同类型的沉水植物生长机理不同,了解水生植物和水体特性,这为沉水植物的优势生长和水体净化工作提供了依据。

2.3　底质

底质不仅能固定水生植物,抑制氮磷向水体释放,还是根系吸收营养的主要来源,可以为沉水植物提供各类营养元素以及微量元素[9]。国内外许多学者通过实验证实不同理化性质的底质会影响沉水植物生长状况。李宽意[10]等研究发现不同类型底质对苦草生长有明显影响。苦草适宜在营养盐较丰富的湖泥中生长,贫瘠和肥沃的河泥都会抑制苦草生长。考察沉水植物在不同底质中的生长状况,这为预测沉水植物之间竞争以及先锋物种选择提供了依据。

3沉水植物的生态功能

沉水植物是指植物体全部位于水层下面营固着生存的大型水生植物。植物体的各部分都可吸收水分和养料,发达的通气组织有利于在缺乏空气的水中进行气体交换。沉水植物在生长过程中会吸收水体中的营养物质,可人工种植水生植物,使使其良好生长,对其有计划的收割转移水体中过量的营养物质,能有效缓解水体富营养化现象。沉水植物具有多种生态功能,如今利用沉水植物净化水体的方法倍受关注。

3.1　吸收作用

沉水植物在生长过程中会吸收水中的营养物质,包括氮、磷等。后期可以通过对植物的收割去除水中的营养元素,避免营养盐浓度过高造成水体富营养化,沉水植物的吸收对富营养化湖泊、湿地的治理有着不可替代的作用。王丽卿[11]等研究6种沉水植物系统对淀山湖水质的净化效果,结果表明6 种沉水植物的除磷效果都很好,金鱼藻和马来眼子菜的除氮效果较好,马来眼子菜和穗状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体中高浓度的营养盐类N、P外,还能富集一些重金属和小分子有机污染物[12],降低水中悬浮物的浓度。

3.2　抑制藻类生长

沉水植物作为水体的初级生产者,在水生系统中有着非常重要的作用,沉水植物和藻类在生长过程中存在竞争。湖体中生长良好的沉水植物在竞争中占优势时就能抑制藻类生长,避免爆发蓝藻现象;某些种类的沉水植物会分泌对藻类生长有害物质,杀死藻类或抑制其生长;另外沉水植物茂密的根系成为大量浮游动物的栖息场所,浮游动物主要以藻类为食,这又降低了藻类的生长量。大型沉水植物占优势的“草型湖泊”清澈透明,而“藻型湖泊”却十分浑浊[13]。沉水植物抑制了藻类生长,净化了水质。

3.3　其它生态功能

沉水植物能降低湖体中的叶绿素,提高溶解氧,一定程度上降低水中盐类的含量。沉水植物的茎叶和根系能吸附沉降水中的悬浮颗粒,净化水质,提高透明度。沉水植物的生态系统能提高湖体中的生物多样性,提高水中的物质循环和稳定性,保持水体美观及改善景观生态环境。

4结语

如今水体富营养化及沉水植物被破坏问题越来越严重,这对人类及生态环境都造成不利影响,净化水质以及沉水植物的修复工作已迫在眉睫。利用沉水植物治理富营养化水体具有能耗小、成本低、净化水体效果较好,对环境扰动小,有利于资源化等优点,该方法已广泛应用于研究与实践领域。利用沉水植物净化水体时,需要综合考虑影响因子、水质底质等特性选择合适的先锋物种,进行有效治理。

参考文献：

[1] 苏玲.水体富营养化[J].世界环境,1994(2):23~26.

[2] 郑华敏.论我国城市湖泊景观发展及现状[J].福建建筑,2008(4):82.

[3] 金相灿.湖泊富营养化控制和管理技术[M].北京:化学工业出版社,2001:121.

[4] Joanne CB,Scott W N.Responses of eelgrass Zostera marina seedings to reduce light[J].Marine Ecology Progress Series,2001(223):133-141.

[5] 季高华.不同水层光照强度对4种沉水植物生长的影响[J].环境影响与防治,2011,33(10):29.

[6] 高健,罗青,李刚,等.溶解氧、温度、氨和磷对菹草萌发及生长的影响[J].武汉大学学报:理学版,2005,51(4):515.

[7] 叶春,邹国燕,付子轼,等.总氮浓度对3中沉水植物生长的影响[J].环境科学学报,2007,27(5):744.

[8] 颜昌宇,曹阿妍,金相灿,等.不同浓度氨氮对轮叶黑藻的生理影响[J].生态学报,2007,27(3):1050.

[9] Rattray M R,Howad W C,Brown J M A.Sediment and water as sources of nitrogen and phosphorus for submerged rooted aquatic maerophytes[J].Aquatic Botany,1991(40):225~237.

[10] 谢贻发,李传红,刘正文,等.基质条件对苦草生长和形态特征的影响[J].农业环境科学学报,2007,26(4):1269.

[11] 王丽卿,李燕,张瑞雷.6种沉水植物系统对淀山湖水质净化效果的研究[J].农业环境科学学报,2008,27(3):1134~1139.

[12] 张宇,王圣瑞,李重祥,等.沉水植物对富营养化水体的修复作用及其研究进展[J].内蒙古草业,2009,21(4):18.

[13] 张饮江,刘晓培,金晶,等.沉水植物对水体净化的研究进展[J].科技导报,2012,30(27):72.

Research Progress of Submerged Plant

Su Binbin

(SchoolofEarthandEnvironment,AnhuiUniversityofScience&Technology,

Huainan232000,China)

Key words:impact factors;ecological functions;water purification