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水生态修复中,水生植物的作用与影响因素

水生植物,简单讲,就是水里生长的植物。如果一个水体中水生植物种类丰富,那么我们一般认为这个水体质量“好”,如云南草海湿地;如果水体中鲜有水生植物,反而是藻类生物占据优势,那么这个水体一般会被认为质量“差”,如湖泊水华。因此,水生植物某种程度上可以作为指示水体好坏的一个表征。

1、水生植物在水生态修复中的作用

水生植物在水生态修复中的作用方式主要包括物理作用、吸收作用、协同作用和化感作用。

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图 水生植物的生态修复作用示意

1.1 物理作用

水生植物群落的生长状况是水生态环境生物地球化学良性循环的物质基础,也是水生态系统中重要的去污机制之一。水生植物可以降低土壤或水体表面的风速,有助于悬浮固体沉淀;一些大型水生植物发达的根系使植物有较大的水体接触面积,促使水体中的不溶性胶体被吸附沉降。此外,水生植物还可以为微生物及其他生物提供栖息地,有利于水生态系统健康。

1.2 吸收作用

水生植物可以吸收富营养化水域中的氮、磷,以供其生长发育,再通过植物收割去除,而使水体中氮磷物质降低。另外,水生植物可以通过根部呼吸将氧释放到沉积物中,影响沉积物的化学特性,促进植物对矿物质元素的吸收,减少沉积物中矿物质元素上翻,从而提高水体质量。

1.3 协同作用

水生植物群落为微生物提供了附着基质和栖息场所,有助于微生物对污染水体中有机营养物质的降解。植物根系分泌促进嗜磷、氮细菌生长的物质,可以间接提高水体净化率。此外,水生植物生长可以有效增加空间生态位,增加水生态系统中的生物多样性,进而提高水生植物之间的协同性和水生态修复的效果。多种植物协同作用还可以增加水生态系统的物种多样性和长期稳定性。

1.4 化感作用

高等水生植物对藻类的克制作用,一方面体现在与藻类之间对矿物质营养的竞争,另一方面是水生植物向环境中释放化感物质抑制藻类生长。其中,化感作用相较于竞争作用,是更主要的一种高等植物对藻类克制作用的机制。化感作用,指植物通过向环境释放特定的次生物质从而对邻近其它植物(含微生物及其自身)生长发育产生的有益和有害的影响。

2、影响水生植物水生态修复的环境因素

2.1 光照

光照是水生植物生长的必需环境因子,对水生植物存活率和生长有重要影响。在水生态系统中,水体溶解物及悬浮颗粒物的存在会影响水体透明度,降低水体的光能。当水底光强不足射光的1%时,沉水植物就不能定居,当水生植物的光合作用因为光线不足而受到阻碍时,水生植物就不能生存。另外,光照还会直接影响水生植物释放化感作用,影响化感活力。因此,光照是影响水生植物水生态修复的关键因子。

2.2 温度

水温对水生植物季节生长的影响很显著,决定植物的萌发和休眠。比如,温度会影响水生植物的代谢,不同温度下水生植物的光合速率会有明显差异。同时,水温变化会影响水生植物的化感作用,高温或低温胁迫下,化感物质的抑制效应都会增强。

2.3 营养盐浓度

营养盐浓度是水生植物生长的影响因子之一,也是对水生植物恢复的限制因子。通常情况下,贫营养水体或轻度富营养化水体中氮磷的缺乏会限制水生植物恢复。

3、展望

目前水生态修复的研究方法中,水生植物修复技术成本低、能耗少、环境扰动小,但也有见效慢、周期长的缺点,因此,必须根据被修复水体环境现状,采取多种方法相组合,在保证水体环境较好经济效益和较高美化环境价值的前提下,实现水生态系统结构与功能、生物多样性的修复。就目前研究现状来看,协同作用、化感作用是水生植物在水生态修复中研究较多。在协同作用研究方面,要同时考虑水生植物的使用和管理水体,以及物种的合理配置,充分发挥水生植物间的协同作用,以达到水生态修复的目的。 



参考资料:

[1]徐洪文,卢妍. 水生植物在水生态修复中的研究进展[J].中国农学通报,2011,27(03):413-416.

[2]张尚法,郑寨生,祝泽刚,等.水生植物在水体生态修复工程中的应用[J].农业科技与信息(现代园林),2007,12:71-72.

[3]徐德兰,刘正文,雷泽湘,等.大型水生植物对湖泊生态修复的作用机制研究进展[J].长江大学学报:自然科学版,2005,2(2):14-19.


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