10308094關(guān)于水生植物生態(tài)功能及應(yīng)用的研究

1、PAGE PAGE 11課 程 論 文題 目：關(guān)于水生植物的生態(tài)功能及應(yīng)用的研究學(xué)生姓名： 龐紅 學(xué)生學(xué)號： 10308094學(xué)院名稱： 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院專業(yè)名稱： 生物科學(xué) 指導(dǎo)教師： 王艷二一三年四月論 文 提 要維護(hù)與保持生態(tài)平衡，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和健康發(fā)展，是關(guān)系到人類前途和命運(yùn)的重大課題。20世紀(jì)70年代以來，人類往往忽視水岸帶及其植被存在的必要性和重要性，更沒有把水岸作為一個生態(tài)系統(tǒng)來對待，利用水生植物在水岸濕地中的重要功能，實現(xiàn)水岸生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)是目前環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。國內(nèi)在水生植物基礎(chǔ)研究、種質(zhì)資源庫建立、新品種創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)化程度和生態(tài)效益等方面的研究仍存在明顯不足

2、，更需加強(qiáng)進(jìn)步。關(guān)于水生植物生態(tài)功能及應(yīng)用的研究龐紅摘 要：水生植物具有水體產(chǎn)氧、氮循環(huán)、吸附沉積物、抑制浮游藻類繁殖、減輕水體富營養(yǎng)化、提高水體自凈能力的重要功能，同時還能為水生動物、微生物提供棲息地和食物源，維持水岸帶物種多樣性。通過綜述國內(nèi)外水生植物的研究進(jìn)展，闡明了水生植物的概念及分類方法，全面概述了水生植物的生態(tài)功能，討論了中國城市建設(shè)中水生植物資源利用現(xiàn)狀和效果，提出了水生植物在水岸帶生態(tài)恢復(fù)應(yīng)用中需要關(guān)注的問題以及今后水生植物研究的目標(biāo)和方向。關(guān)鍵詞：水生植物；生態(tài)功能；濕地 ;凈化1 引 言水岸帶是介于陸地與河流、湖泊、溪流或水塘之間的過渡地帶，是一非常重要的典型生態(tài)交錯區(qū)，也

3、是一個易受人類干擾的生態(tài)脆弱區(qū)。水岸生態(tài)系統(tǒng)由于人類活動的強(qiáng)烈干擾而嚴(yán)重退化。當(dāng)前，恢復(fù)和重建受損水生態(tài)系統(tǒng)已引起相關(guān)部門的高度重視，同時也對生態(tài)學(xué)理論的實踐和發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。大量文獻(xiàn)表明，水生植物具有水體產(chǎn)氧、氮循環(huán)、吸附沉積物等重要功能，目前，利用水生植物在水岸濕地中的重要功能，實現(xiàn)水岸生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)是目前環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。2 水生植物的生態(tài)功能及應(yīng)用一、 水生植物的概念有關(guān)水生植物的概念及范疇的理論多種多樣，Den Har-tog C 和 Segal S體與水的關(guān)系以曾經(jīng)為水生植物下了一個較為嚴(yán)格的定義：“水生植物是在所有的營養(yǎng)部分或為水支持(浮葉)的情況下，能夠完成繁殖循環(huán)的

4、植物；或者在正常情況下沉，但當(dāng)其營養(yǎng)部分由于出水而逐漸死亡時，可以誘導(dǎo)有性生殖的植物?！盉estE P H 給水生植物下了一個非常寬泛的定義：“水生植物是大型的草本植物，它們是沿岸帶或沼澤植被的一部分?！盋ook C D K等在其專著世界水生植物給出水生維管束植物的定義:“水生維管束植物是指所有蕨類植物亞門(蕨及其近緣類型)和種子植物亞門(產(chǎn)生種子的植物)中那些其光合作用部分永久地或至少一年有數(shù)月沉沒于水中或浮在水面的植物。”二、水生植物的生態(tài)功能（一）微生物的生存空間研究表明，有植物的濕地系統(tǒng)，細(xì)菌數(shù)量顯著高于無植物系統(tǒng)，且植物根系分泌物還可以促進(jìn)某些嗜磷、嗜氮細(xì)菌的生長，促進(jìn)氮、磷釋放和轉(zhuǎn)

5、化，從而間接提高凈化率。另外，還有研究指出，有植物與無植物濕地系統(tǒng)基質(zhì)中細(xì)菌群落有明顯差異，這也可以說明植物的輸氧功能為根區(qū)微生物的生長提供了必要條件。（二）去污凈水能力1.研究背景隨著城市化的程度不斷加大，城市人口的急劇增加，引起了一系列的城市問題。城市環(huán)境中，水體的環(huán)境容量和生態(tài)載力不堪重負(fù)，生態(tài)系統(tǒng)遭到極大破壞。公園居住區(qū)等的水體都遭到不同程度的污染。據(jù)統(tǒng)計，去我國90%以上的公園的水體其化學(xué)需氧量（COD），生物需氧量（BOD）,總氮（TN），總磷（TP）和非離子氨等指標(biāo)，大多超過國家地面水環(huán)境質(zhì)量四類標(biāo)準(zhǔn)。而在上海等某些居住小區(qū)的水體缺乏循環(huán)，成為一潭死水，富營養(yǎng)化程度非常嚴(yán)重。水體

6、的結(jié)構(gòu)和功能被破壞，導(dǎo)致生物多樣性喪失，景觀水體的美學(xué)價值遭到嚴(yán)重?fù)p害。為此在當(dāng)今資源緊張的背景下，許多專家都紛紛開展相關(guān)研究，以求找到合理的治理對策。2.治理方法2.1 營養(yǎng)鹽控制控制水體營養(yǎng)鹽濃度是傳統(tǒng)的富營養(yǎng)化預(yù)防措施，它基于限制因子原理，以實驗室藻類生長瓶法測定結(jié)果為依據(jù)，對于外源性污染采取截污，污水改道，污水除磷，對于內(nèi)源性污染采取了清污挖泥，營養(yǎng)鹽鈍化，底層暴氣，稀釋沖刷，調(diào)節(jié)湖水氮磷比，覆蓋底部沉積物及絮凝沉降等一系列措施。不少通過氮和磷來防治富營養(yǎng)化的時間并沒有取得理想的成功結(jié)果，但是，這只能說明不能僅僅靠控制營養(yǎng)鹽來防治湖泊富營養(yǎng)化，也并不意味著不需要控制營養(yǎng)。2.2直接除藻

7、用化學(xué)藥品控制藻類可能是最古老原始的方法，化學(xué)藥品可快速殺死藻類，但死亡藻類所產(chǎn)生的二次污染及化學(xué)藥品的生物伏擊和生物放大對整個生態(tài)的負(fù)面影響較大，且劑量難以掌握，風(fēng)險較大，若長期使用低濃度的化學(xué)藥物會使藻類產(chǎn)生抗藥ixing，因此，不適宜在景觀水體中廣泛使用，只能作為應(yīng)急措施。2.3生物控制作為營養(yǎng)鹽控制的一種替代技術(shù)，生物調(diào)控是通過重建生物群落以得到一個有顆粒的響應(yīng)，常用于減少藻類生物量，保持水質(zhì)清澈并提高生物多樣性。主要是采用魚類種群的下行調(diào)控，如增加食魚性魚類等，以保證有充分的的富有動物等來控制藻類，也有直接利用”食藻魚”控制藍(lán)藻水華。生物調(diào)控較經(jīng)典的是用于小而淺的，相對封閉的湖泊系統(tǒng)

8、，在淺水湖由于生物分布垂直空間差異較小，因而在一定時間內(nèi)對某些浮游植物控制效果較好。生物調(diào)控在歐洲得到深入研究和廣泛應(yīng)用，但是由于研究區(qū)域，研究對象以及研究范圍的不同，往往難以得到一致的結(jié)論與結(jié)果，因此，生物調(diào)控作為管理工具的有效性仍然村子很大的爭議。許多成功的實例往往是短期的，也面臨著一系列的挑戰(zhàn)。2.4EWT治理模式生態(tài)恢復(fù)已成為全球淡水生態(tài)系統(tǒng)的前瞻性研究領(lǐng)域，而生態(tài)工程被認(rèn)為是生態(tài)恢復(fù)的最佳工具，也已經(jīng)證明，用生態(tài)工程可以改善富營養(yǎng)化湖泊的局部水質(zhì)，修復(fù)局部生態(tài)系統(tǒng)。北京動物園采用水生生物凈化水體的生態(tài)工程方法進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明1,利用水生植物不僅能凈化北京動物園嚴(yán)重的富營養(yǎng)化的

9、水體，而且還有利于營造水上景觀和為水禽創(chuàng)造適宜的生存環(huán)境，這表明，利用水生植物的生態(tài)恢復(fù)工程在治理城市景觀水體富營養(yǎng)化方面發(fā)展前景良好。2.5凈化機(jī)理去污凈水，增強(qiáng)河流水體自凈能力目前有關(guān)水生植物對污水的水質(zhì)改善作用研究頗多，也是近年水生態(tài)研究的熱點(diǎn)。涉及的挺水植物主要有蘆葦、香蒲、水蔥、菖 蒲、慈菇、荷花、燈心草等；漂浮及浮葉植物有睡蓮、鳳眼蓮、滿江紅、菱、浮萍等；沉水植物有苦草、茨藻、菹草、馬來眼子菜、金魚藻等。通過種植水生植物凈化水質(zhì)，是利用許多水生植物特別是水生維管束植物能夠大量吸收營養(yǎng)物質(zhì)，或者降解轉(zhuǎn)化有毒有害物質(zhì)為無毒物質(zhì)的性質(zhì)。在廢水或受到污染的天然水體中種植大量耐污染凈化能力較

10、強(qiáng)的水生高等植物，使其通過自身的生命活動將水中的污染物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化或富集到體內(nèi)，然后出去，恢復(fù)水域中的養(yǎng)分平衡；同時通過水生植物的光和作用放出氧氣，增加水中溶解氧含量，從而改善水質(zhì)，減輕或消除水污染。3.主要處理方式水生植物凈化作用的處理方式主要有倆種，即凈化塘和人工濕地系統(tǒng)。凈化塘是以某種水生植物占絕對優(yōu)勢而組成的特殊水生生態(tài)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)通過水生植物群落的過濾，沉降，吸附等物理作用以及植物體的吸收，積累等作用而達(dá)到歲污水的凈化效果。而人工濕地系統(tǒng)式利用水生植物治理污水的又一發(fā)展方向，由于建造和轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用低，維護(hù)簡單，效果好，且為眾多的野生動物提供了氣息地。國外人工濕地已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于市政，工業(yè)

11、，農(nóng)業(yè)和城市暴雨徑流廢水技術(shù)3.而國內(nèi)對此的研究尚處于起步階段。以成都活水公園和上海夢清園為例9，前者生物三師弟系統(tǒng)主要工藝過程為：厭氧沉淀池，人工濕地塘，床系統(tǒng)，養(yǎng)魚塘系統(tǒng)，戲水池以及連接各個工藝的水流雕塑和自然水溝等五個部分。整個處理過程流程清晰，實質(zhì)上就是一個體會“死水”變成“活水”的過程10.而上海夢清園除構(gòu)建了一套生態(tài)凈水的系統(tǒng)外，還增設(shè)了國內(nèi)首座合流制排水系統(tǒng)調(diào)蓄池，進(jìn)一步完善了污水處理系統(tǒng)。二者勻為以后開展相關(guān)研究提供了實踐經(jīng)驗。（三）觀光旅游功能水生植物不僅可以觀葉、賞花，還能欣賞映照在水中的倒影。在自然界，水生植物賦予了水岸帶許多優(yōu)美的風(fēng)景，是人們進(jìn)行戶外活動、休閑旅游的良好

12、去處。如桃紅柳綠、出水芙蓉、飛瀑溫泉等，都同水岸河溪直接相連。此外，河溪及其邊岸地區(qū)，空氣清晰，陽光充足，遠(yuǎn)離城市的喧鬧與污染，是忙碌一天的人們尋求寧靜安逸的理想港灣。三、中國水生植物資源的應(yīng)用中國是世界上水生植物種類資源較為豐富的國家之一。據(jù)研究，全世界水生植物有87科168屬1 022種，而中國水生維管束植物有61科145屬400 余種及變種，而適宜北方生長的約有35科80 余屬 180 余種，具有園林觀賞價值的有 31 科 42屬115種，廣泛分布在海拔350 m以下不同緯度的水域中。水生植物資源的應(yīng)用水生植物在營造園林水景中是不可缺少的材料。水生植物不僅具有較高的觀賞價值，還可以凈化和

13、改善水質(zhì)，成為城市生態(tài)濱水景觀設(shè)計的必要元素。比較而言，中國北京市、杭州市、武漢市、南京市、蘇州市、無錫市等城市在水生植物的園林造景及濕地應(yīng)用方面走在全國的前列。吳彩蕓和夏宜平的研究表明，西湖風(fēng)景區(qū)常用的水生植物共有42種，其中挺水植物有29種，浮葉植物4種，漂浮植物3種，沉水植物6種46。杭州風(fēng)景區(qū)的水生植物應(yīng)用以挺水植物為主，以浮水植物、沉水植物為輔，挺水植物是水景豎向設(shè)計的重要材料，其中蘆葦、茭白、蒲葦、香蒲等株高在150 cm以上的大型水生植物應(yīng)用較為多見。目前應(yīng)用較多的挺水型植物有再力花、梭魚草、黃花藺、澤瀉、澤苔草、千屈菜、紫芋、傘草、紙莎草、香蒲、蘆葦、黃菖蒲、花葉蘆竹等；浮葉型

14、植物有田字蘋、睡蓮、萍蓬草、芡實、荇菜、水鱉、水罌粟等；飄浮型有鳳眼蓮、滿江紅、槐葉蘋、大漂、菱和浮萍等。附表（一）。四、國內(nèi)水生植物研究中存在的問題目前，國內(nèi)在水生植物基礎(chǔ)研究中仍存在明顯不足，這些不足主要表現(xiàn)在：較多地研究了水生植物對河流水體環(huán)境的影響，很少研究污染逆境條件下水生植物生理、生態(tài)的變化；對水生植物自身形態(tài)結(jié)構(gòu)對水體微環(huán)境適應(yīng)的研究較少；水生木本植物的研究涉足不夠。未來的水生植物研究中，應(yīng)該重視以下方面的工作：加強(qiáng)水生植物自身形態(tài)結(jié)構(gòu)及組合對水體微環(huán)境的影響研究，并填補(bǔ)中國水岸帶修復(fù)常綠水生植物及木本水生植物的空白。要深入開展水生植物生態(tài)學(xué)特性、景觀效果研究。同時，也要開展水生

15、植物混合配置效果和生態(tài)效益方面的集合研究。在水生植物應(yīng)用方面，要擴(kuò)大水生植物的篩選范圍，增加水生植物多樣性。中國水生植物資源很豐富，但水生植物資源的實際應(yīng)用還十分有限，常見的水生植物種類僅有數(shù)十種。在未來的濕地恢復(fù)中，應(yīng)該在追求水岸景觀效果的同時，豐富物種多樣性，完善濕地系統(tǒng)功能。3 結(jié) 論水生植物是在所有的營養(yǎng)部分或為水支持(浮葉)的情況下，能夠完成繁殖循環(huán)的植物；或者在正常情況下沉，但當(dāng)其營養(yǎng)部分由于出水而逐漸死亡時，可以誘導(dǎo)有性生殖的植物。水生植物的生態(tài)功能，去污凈水能力，微生物的生存空間，觀光旅游功能等，去污凈水，增強(qiáng)河流水體自凈能力目前有關(guān)水生植物對污水的水質(zhì)改善作用研究頗多，也是近

16、年水生態(tài)研究的熱點(diǎn)。水生植物不僅具有較高的觀賞價值，還可以凈化和改善水質(zhì)，成為城市生態(tài)濱水景觀設(shè)計的必要元素。目前，國內(nèi)在水生植物基礎(chǔ)研究中仍存在明顯不足，有待我們進(jìn)一步解決，提高。參考文獻(xiàn)1朱斌，利用水生植物改善北京動物園水環(huán)境的研究初探j(luò).上海環(huán)境，2002，,2（8）：469-4722鄒秀文. 國內(nèi)外水生植物發(fā)展概況J. 中國花卉園藝, 2005,(5): 1012.3 李偉，鐘揚(yáng)編譯，THEORIES ANDMETHODS OF THE STUDY OF AQUATICVEGETATION(水生植物被研究的理論與方法)M.華中師范大學(xué)出版社，19924朱克利. 湖北省水生植物物種資源及

17、其園林應(yīng)用研究D. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2009.5賀敬連, 張廣棟, 張進(jìn)勇. 黃河植物園: 為風(fēng)景區(qū)綠化增綠添彩J. 中國林業(yè), 2006, (10): 20.6吳彩蕓, 夏宜平. 杭州園林水景的水生植物調(diào)查及其配置應(yīng)用J. 中國園林, 2006, (1): 8388.7陳 燕. 北京市濕地水生植物多樣性研究D. 北京: 北京林業(yè)大學(xué), 2008.8蘆建國, 江 婷. 南京幕燕濱江濕地公園植物景觀營造J. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版, 2008, 3322(3): 8386.9胡玎，王越，“活水”景觀理念與實施上海夢清園和成都活水公園j。園林，2004.（10）：18-2010 俞孔堅，李迪華，孟亞凡，濕地及其在高科技園中的營造j.中國園林，2001（02）：26-3011 遲橙，龍岳林，水生植物修復(fù)城市富營養(yǎng)化污水的研究進(jìn)展J.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，自然科學(xué)版，2009,35（1）：5155.12柳驊，夏宜平，水生植物造景J.中國園林，2003，（3）：5962.13陳吉泉，河岸植被特征及其在生態(tài)系統(tǒng)忽然景觀中的作用J.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，1996,7（4）：439448.14種云霄，胡洪營，錢易.大型水生植物在水污染治理中的應(yīng)用研究進(jìn)展J.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003,4（2）：3640.15李冬林；王磊；丁晶晶；水生植物的生態(tài)功能和資源應(yīng)用