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浅谈水生植物对胡泊生态环境的修复作用
发布时间:2017-06-27
来源:中国对虾网
编辑:admin
    水生植物指生理上依附于水环境、至少部分生殖周期发生在水中或水表面的植物类群。大型水生高等植物主要包括两大类:水生维管束植物和高等藻类。水生维管束植物通常有4种生活型:挺水、漂浮、浮叶和沉水。总体看,水生维管束植物(以下简称水生植物)对湖泊生态系统的影响分为生物化学作用和非生物化学作用。作为湖泊生态系统结构和功能的重要组成部分,水生植物是保持水生生态系统良性运行的关键类群,是良性湖泊生态系统的必要组成部分。因此,近年来浅水湖泊的生态修复成为水环境保护工作的热点。
一、水生植物对的水环境修复机制
    水生植物对水环境的修复主要是通过自身的生长以及协助水体内的物理、化学、生物等作用去除受污染水体中的营养物质,污水中的部分有机物、无机物质以及含氮磷的污染物,这些污染物作为植物生长所需的营养物质被吸收,部分有毒物质被富集、转化、分解。高等水生植物的存在可以为真菌、细菌等微生物活动提供场所,并通过其发达的通气组织将O2输送到根际,抑制厌氧微生物生长,为好养微生物降解有机污染物提供良好的场所。
    水生植物对水环境的净化功能主要表现为以下几个方面。
    1、水生植物对水体中的营养盐均有很好的吸收、净化能力。
    2、水生植物对营养物质的吸收有利于水体中N、P等营养平衡,能有效地控制水体富营养化。
    3、水生植物主要通过根部吸收污染水体底质中的N、P等营养元素,同时具有光合作用的植物体也吸收来自水中的游离态N、P等营养元素。
    4、水生植物对重金属离子富集作用明显,能有效去除水体中的痕量重金属元素。
    水生植物对有机污染物的净化作用主要通过以下三个途径:
   (1)植物本身可以吸收和富集某些小分子有机污染物;
   (2)通过根部电化学反应促进物质在其表面进行离子交换、螯合、吸附、沉淀等,不溶性胶体被根系黏附和吸附,凝集的菌胶团把悬浮性的有机物和新陈代谢产物沉降下来;
   (3)水生植物群落的存在,为更多的微生物和其他微型生物提供了附着基质和栖息场所,这些生物本身作为水生生态系统的分解者,可以大幅度提高根际区有机胶体和悬浮物的分解和矿化速度;
   (4)水生植物的根系还能分泌促进嗜磷、嗜氮细菌生长的物质,从而间接提高对水环境的净化效率。
    水生植物对去除藻类的有一定的积极作用,主要表现在两个方面:一是藻类数量急剧下降;二是藻类群落结构改变。水体中的大型水生植物和藻类生长在同一生态空间,二者在光照、营养盐等方面存在着激烈的生态竞争,互相影响,互相制约。水生植物和浮游藻类在营养物质和光能的利用上是竞争者,因水生植物一般个体较大、生命周期长,吸收和储存养分的能力强,能很好的抑制藻类生长。某些水生植物根系能分泌藻类生长抑制激素,达到抑制藻类生长的目的。另外,寄生在水生高等植物根系、叶面等处的小型食藻动物也对藻类的生长产生一定影响。
二、 高等水生植物对水环境修复的影响因素
     水生植物的类型、群落构成、覆盖度、水体透明度等因素对水环境修复能力有着密切的关系。
     在提高植物处理效果研究方面,一个重要的研究内容是如何选择合适的植物种类和确定不同植物的组合。多种植物合理的搭配较单一植物具有较好的处理效果,混合种使湿地的净化率提高,净化效果更稳定,还能解决NO3-N的净化问题。例如:人们对水生植物特别是以沉水植物为主的水生植物群落对水质的改善作了定性、定量研究。试验结果表明,沉水植物可以显著改善水体的理化性质,在不同营养级水平上具有维持水体清洁和自身优势稳定状态的机制,水生植物有过量吸收营养物质的特性,可降低水体富营养化水平。
水生生态系统逐步恢复,关键取决于其自身的自净能力和环境容量,而自净能力和环境容量又取决于稳定的和优化的水生植物群落的形成。比如沉水植物群落的是建立草海优化生态系统的基础,草海历史上长期以来,沉水植物就是湖泊中最主要的生产者。随着水体富营养化的加剧,沉水植物大量消亡,草海的水生植物群落的构成发生了很大的变化,漂浮植物成为草海的单优势群落,致密生长的漂浮植物使湖水复氧受阻,水体中溶解氧得不到补充。漂浮植物虽具有很强的吸收N、P的能力,但过度繁盛的漂浮植物腐烂造成的二次污染反而加重了水体的富营养化水平。
    人们研究了不同磷浓度对睡莲和菱叶片生理活性的影响,研究结果表明,随着磷营养盐水平的提高,叶内无机磷的含量也逐渐增加,而叶绿素则随着磷含量的增加而降低。综合考虑磷对两种植物各指标的影响,认为菱的最适宜的浓度为0.1mmol/L,睡莲为0.5mmol/L,超过或低于该浓度,都会对其生理活性产生不利影响。该研究结果间接反映了不同植物对磷的吸收作用,为去磷植物的选择提供了参考。
    影响植物净化富营养化水体效果的因素很多,如温度、光照、微生物等。一般来说,水温较高,植物生长旺盛,吸收的营养最多,同时生产量也最大,有较高的净化率;光照对植物生长也有重要作用,无光照时,水生植物不能进行光合作用,生长受到抑制,净化效率也会受到影响;植物吸收氮、磷往往是与根系微生物的联合作用,微生物对氮的硝化以及有机物的降解有重要作用,灭菌处理对水生植物去除TN特别是NH3-N的影响要大于对TP的影响。总体看,水生植物对总氮去除率高于总磷,因为植物对氮的需求高于磷,而且水生植物体内磷的摄人来源不是唯一的。不同水生植物对氮、磷等元素的富集效果以及抗逆性不同。
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