湿地植物根系泌氧及其对滇池N、P营养物去除的影响研究

论文摘要

随着人口的增长、工农业生产的发展以及人类不合理开发活动的加剧,越来越多的湖泊沿岸带由于人类的干扰而严重退化,其生态功能严重削弱,直接威胁人类及水体动植物赖以生存的环境。退化的湖泊沿岸带容易导致植被遭到破坏,生物多样性下降,水质恶化,景观美学价值降低,洪涝灾害频繁,从而影响人类的身体健康和生命财产安全,因此湖泊沿岸带湿地的重要性可见一斑。湿地植物在湖泊沿岸带湿地处理系统中具有重要的作用,如去除污染物、根系泌氧、加强和维持水力传输、为微生物提供栖息地、提高生态美学价值及经济价值,因此在湿地处理系统的构建中,湿地植物的选取显得尤为重要。湿地植物的选取往往集中于生物量、净化能力和景观效果等,但是由于其根系泌氧特征能够使植物根系形成氧化态的微环境,为好氧微生物提供小生境,促进污染物的吸收降解,同时还能够氧化湿地植物根系由于长期缺氧形成的还原性有毒物质,并能够促进植物养分的吸收等,致使根系泌氧成为近年来研究人员关于湿地植物广泛研究的重点。本实验研究了滇池沿岸带8种湿地植物根系泌氧的特征,并通过滇池水培静态净化实验考察了湿地植物对滇池TN、TP去除的影响,进一步得出根系泌氧对TN、TP去除的相关关系,旨在使湿地能够最大限度的发挥污染治理功能。本实验研究内容及结果如下:（1）对美人蕉、马蹄莲、茭草、菖蒲、香蒲、芦竹、矮慈菇和水芹菜等8种湿地植物进行缺氧驯化,利用柠檬酸钛法研究湿地植物的根系泌氧特征,并在不同环境条件下对所述湿地植物的根系泌氧速率进行测定,考察光照强度和环境温度对湿地植物根系泌氧速率的影响。结果表明:湿地植物的根系泌氧速率随着光照强度的增强而增加,随着温度的升高而降低。在光照强度为30μmol·m-2·s-1,环境温度为25℃,湿度为50%的条件下,8种湿地植物中,菖蒲的根系泌氧速率最大,达到6.736μmolO2·h-1·groot-1,芦竹的根系泌氧速率最小,为1.208μmolO2·h-1·groot-1,按泌氧速率从大到小顺序排列为:菖蒲>矮慈菇>马蹄莲>茭草>香蒲>水芹菜>美人蕉>芦竹。（2）对湿地植物净化滇池水中N、P营养物的效果进行探讨,并将其与无植物对照系统进行对比。结果表明:除矮慈菇外,各植物系统对TN、TP的去除效果均高于对照系统,其中美人蕉、菖蒲、芦竹、香蒲和马蹄莲对TN的去除率均达到70%以上,茭草和水芹菜对TN的去除率较差,分别为53.04%、36.15%,各植物系统对TN去除能力的强弱顺序为:美人蕉>菖蒲>芦竹>香蒲>马蹄莲>茭草>水芹菜;水芹菜对TN的去除效果不佳,但是对TP有较强的吸收效果,其去除率达到74.8%,美人蕉、马蹄莲对TP的去除率都达到60%,茭草、菖蒲、香蒲对TP的去除率在40%以上,芦竹对TP的去除效果最差,仅为36.24%,各植物系统对TP去除能力的强弱顺序为:水芹>马蹄莲>美人蕉>茭草>菖蒲>香蒲>芦竹。（3）通过Origin软件对湿地植物根系泌氧速率及其对滇池水中N、P营养物去除率的数据进行回归分析,结果表明:湿地植物根系的泌氧速率与植物对滇池水中营养物TN、TP的去除率存在正相关关系,即泌氧速率越高,TN、TP去除率越大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 湿地
• 1.1.1 湿地的定义
• 1.1.2 湿地的类型及其特点
• 1.1.3 湿地的功能与效益
• 1.2 人工湿地
• 1.2.1 人工湿地的概念
• 1.2.2 人工湿地的类型及其特点
• 1.2.3 人工湿地的构建
• 1.2.4 人工湿地对污染物的去除及其净化机理
• 1.2.5 人工湿地的应用
• 1.2.6 人工湿地的作用
• 1.3 湿地植物
• 1.3.1 湿地植物在湿地处理系统中的作用
• 1.3.2 湿地植物在湿地中的选择原则
• 1.4 湿地植物根系泌氧
• 1.4.1 湿地植物根系泌氧的概念及原理
• 1.4.2 湿地植物根系泌氧的影响因素
• 1.4.3 湿地植物根系泌氧速率的测定方法
• 1.4.4 根系泌氧的国内外研究现状及其运用
• 1.5 本研究的目的、内容及意义
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 研究意义
• 1.6 本章小结
• 第二章 湿地植物根系泌氧的测定
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验设计
• 2.2.2 植物驯化
• 2.2.3 根系泌氧速率测定
• 2.3 实验步骤
• 2.3.1 标线绘制
• 2.3.2 植物根系泌氧速率的测定步骤
• 2.4 实验仪器及药品
• 2.5 实验结果与讨论
• 2.5.1 不同湿地植物的根部泌氧速率
• 2.5.2 光照条件对植物根部泌氧速率的影响
• 2.5.3 温度对植物根部泌氧速率的影响
• 2.5.4 以不同单位表示的各种湿地植物根部泌氧速率比较
• 2.6 本章小结
• 第三章 湿地植物对滇池水 N、P 营养物的静态净化实验
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验设计
• 3.1.3 水样的分析和采集
• 3.2 实验仪器及药品
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 植物的生长状况
• 3.3.2 各植物系统对水质指标的净化作用
• 3.4 本章小结
• 第四章 根系泌氧速率与 N、P 去除率的相关性分析
• 4.1 根系泌氧速率与TN 去除率的关系
• 4.2 根系泌氧速率与TP 去除率的关系
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间发表的学术论文