10308094关于水生植物生态功能及应用的研究.doc

沈阳师范大学2005级学士学位论文课 程 论 文题目：关于水生植物的生态功能及应用的研究学生姓名： 庞红 学生学号： 10308094学院名称： 化学与生命科学学院专业名称： 生物科学 指导教师： 王艳二一三年四月II沈阳师范大学高级生态学课程论文论 文 提 要维护与保持生态平衡，促进生态系统的良性循环和健康发展，是关系到人类前途和命运的重大课题。20世纪70年代以来，人类往往忽视水岸带及其植被存在的必要性和重要性，更没有把水岸作为一个生态系统来对待，利用水生植物在水岸湿地中的重要功能，实现水岸生态系统的良性循环是目前环境领域的研究热点。国内在水生植物基础研究、种质资源库建立、新品种创新、产业化程度和生态效益等方面的研究仍存在明显不足，更需加强进步。关于水生植物生态功能及应用的研究庞红摘 要：水生植物具有水体产氧、氮循环、吸附沉积物、抑制浮游藻类繁殖、减轻水体富营养化、提高水体自净能力的重要功能，同时还能为水生动物、微生物提供栖息地和食物源，维持水岸带物种多样性。通过综述国内外水生植物的研究进展，阐明了水生植物的概念及分类方法，全面概述了水生植物的生态功能，讨论了中国城市建设中水生植物资源利用现状和效果，提出了水生植物在水岸带生态恢复应用中需要关注的问题以及今后水生植物研究的目标和方向。关键词：水生植物；生态功能；湿地 ;净化1 引 言水岸带是介于陆地与河流、湖泊、溪流或水塘之间的过渡地带，是一非常重要的典型生态交错区，也是一个易受人类干扰的生态脆弱区。水岸生态系统由于人类活动的强烈干扰而严重退化。当前，恢复和重建受损水生态系统已引起相关部门的高度重视，同时也对生态学理论的实践和发展提出了新的挑战。大量文献表明，水生植物具有水体产氧、氮循环、吸附沉积物等重要功能，目前，利用水生植物在水岸湿地中的重要功能，实现水岸生态系统的良性循环是目前环境领域的研究热点。2 水生植物的生态功能及应用一、 水生植物的概念 有关水生植物的概念及范畴的理论多种多样，Den Har-tog C 和 Segal S体与水的关系以曾经为水生植物下了一个较为严格的定义：“水生植物是在所有的营养部分或为水支持(浮叶)的情况下，能够完成繁殖循环的植物；或者在正常情况下沉，但当其营养部分由于出水而逐渐死亡时，可以诱导有性生殖的植物。”BestE P H 给水生植物下了一个非常宽泛的定义：“水生植物是大型的草本植物，它们是沿岸带或沼泽植被的一部分。”Cook C D K等在其专著世界水生植物给出水生维管束植物的定义:“水生维管束植物是指所有蕨类植物亚门(蕨及其近缘类型)和种子植物亚门(产生种子的植物)中那些其光合作用部分永久地或至少一年有数月沉没于水中或浮在水面的植物。”二、水生植物的生态功能（一）微生物的生存空间研究表明，有植物的湿地系统，细菌数量显著高于无植物系统，且植物根系分泌物还可以促进某些嗜磷、嗜氮细菌的生长，促进氮、磷释放和转化，从而间接提高净化率。另外，还有研究指出，有植物与无植物湿地系统基质中细菌群落有明显差异，这也可以说明植物的输氧功能为根区微生物的生长提供了必要条件。（二）去污净水能力 1.研究背景随着城市化的程度不断加大，城市人口的急剧增加，引起了一系列的城市问题。城市环境中，水体的环境容量和生态载力不堪重负，生态系统遭到极大破坏。公园居住区等的水体都遭到不同程度的污染。据统计，去我国90%以上的公园的水体其化学需氧量（COD），生物需氧量（BOD）,总氮（TN），总磷（TP）和非离子氨等指标，大多超过国家地面水环境质量四类标准。而在上海等某些居住小区的水体缺乏循环，成为一潭死水，富营养化程度非常严重。水体的结构和功能被破坏，导致生物多样性丧失，景观水体的美学价值遭到严重损害。为此在当今资源紧张的背景下，许多专家都纷纷开展相关研究，以求找到合理的治理对策。2.治理方法2.1 营养盐控制 控制水体营养盐浓度是传统的富营养化预防措施，它基于限制因子原理，以实验室藻类生长瓶法测定结果为依据，对于外源性污染采取截污，污水改道，污水除磷，对于内源性污染采取了清污挖泥，营养盐钝化，底层暴气，稀释冲刷，调节湖水氮磷比，覆盖底部沉积物及絮凝沉降等一系列措施。不少通过氮和磷来防治富营养化的时间并没有取得理想的成功结果，但是，这只能说明不能仅仅靠控制营养盐来防治湖泊富营养化，也并不意味着不需要控制营养。2.2直接除藻用化学药品控制藻类可能是最古老原始的方法，化学药品可快速杀死藻类，但死亡藻类所产生的二次污染及化学药品的生物伏击和生物放大对整个生态的负面影响较大，且剂量难以掌握，风险较大，若长期使用低浓度的化学药物会使藻类产生抗药ixing，因此，不适宜在景观水体中广泛使用，只能作为应急措施。2.3生物控制作为营养盐控制的一种替代技术，生物调控是通过重建生物群落以得到一个有颗粒的响应，常用于减少藻类生物量，保持水质清澈并提高生物多样性。主要是采用鱼类种群的下行调控，如增加食鱼性鱼类等，以保证有充分的的富有动物等来控制藻类，也有直接利用”食藻鱼”控制蓝藻水华。生物调控较经典的是用于小而浅的，相对封闭的湖泊系统，在浅水湖由于生物分布垂直空间差异较小，因而在一定时间内对某些浮游植物控制效果较好。生物调控在欧洲得到深入研究和广泛应用，但是由于研究区域，研究对象以及研究范围的不同，往往难以得到一致的结论与结果，因此，生物调控作为管理工具的有效性仍然村子很大的争议。许多成功的实例往往是短期的，也面临着一系列的挑战。2.4EWT治理模式生态恢复已成为全球淡水生态系统的前瞻性研究领域，而生态工程被认为是生态恢复的最佳工具，也已经证明，用生态工程可以改善富营养化湖泊的局部水质，修复局部生态系统。北京动物园采用水生生物净化水体的生态工程方法进行了研究，研究结果表明1,利用水生植物不仅能净化北京动物园严重的富营养化的水体，而且还有利于营造水上景观和为水禽创造适宜的生存环境，这表明，利用水生植物的生态恢复工程在治理城市景观水体富营养化方面发展前景良好。2.5净化机理去污净水，增强河流水体自净能力目前有关水生植物对污水的水质改善作用研究颇多，也是近年水生态研究的热点。涉及的挺水植物主要有芦苇、香蒲、水葱、菖 蒲、慈菇、荷花、灯心草等；漂浮及浮叶植物有睡莲、凤眼莲、满江红、菱、浮萍等；沉水植物有苦草、茨藻、菹草、马来眼子菜、金鱼藻等。通过种植水生植物净化水质，是利用许多水生植物特别是水生维管束植物能够大量吸收营养物质，或者降解转化有毒有害物质为无毒物质的性质。在废水或受到污染的天然水体中种植大量耐污染净化能力较强的水生高等植物，使其通过自身的生命活动将水中的污染物质分解转化或富集到体内，然后出去，恢复水域中的养分平衡；同时通过水生植物的光和作用放出氧气，增加水中溶解氧含量，从而改善水质，减轻或消除水污染。3.主要处理方式水生植物净化作用的处理方式主要有俩种，即净化塘和人工湿地系统。净化塘是以某种水生植物占绝对优势而组成的特殊水生生态系统，这个系统通过水生植物群落的过滤，沉降，吸附等物理作用以及植物体的吸收，积累等作用而达到岁污水的净化效果。而人工湿地系统式利用水生植物治理污水的又一发展方向，由于建造和转运费用低，维护简单，效果好，且为众多的野生动物提供了气息地。国外人工湿地已经被广泛运用于市政，工业，农业和城市暴雨径流废水技术3.而国内对此的研究尚处于起步阶段。以成都活水公园和上海梦清园为例9，前者生物三师弟系统主要工艺过程为：厌氧沉淀池，人工湿地塘，床系统，养鱼塘系统，戏水池以及连接各个工艺的水流雕塑和自然水沟等五个部分。整个处理过程流程清晰，实质上就是一个体会“死水”变成“活水”的过程10.而上海梦清园除构建了一套生态净水的系统外，还增设了国内首座合流制排水系统调蓄池，进一步完善了污水处理系统。二者匀为以后开展相关研究提供了实践经验。（三）观光旅游功能水生植物不仅可以观叶、赏花，还能欣赏映照在水中的倒影。在自然界，水生植物赋予了水岸带许多优美的风景，是人们进行户外活动、休闲旅游的良好去处。如桃红柳绿、出水芙蓉、飞瀑温泉等，都同水岸河溪直接相连。此外，河溪及其边岸地区，空气清晰，阳光充足，远离城市的喧闹与污染，是忙碌一天的人们寻求宁静安逸的理想港湾。三、中国水生植物资源的应用中国是世界上水生植物种类资源较为丰富的国家之一。据研究，全世界水生植物有87科168属1 022种，而中国水生维管束植物有61科145属400 余种及变种，而适宜北方生长的约有35科80 余属 180 余种，具有园林观赏价值的有 31 科 42属115种，广泛分布在海拔350 m以下不同纬度的水域中。水生植物资源的应用水生植物在营造园林水景中是不可缺少的材料。水生植物不仅具有较高的观赏价值，还可以净化和改善水质，成为城市生态滨水景观设计的必要元素。比较而言，中国北京市、杭州市、武汉市、南京市、苏州市、无锡市等城市在水生植物的园林造景及湿地应用方面走在全国的前列。吴彩芸和夏宜平的研究表明，西湖风景区常用的水生植物共有42种，其中挺水植物有29种，浮叶植物4种，漂浮植物3种，沉水植物6种46。杭州风景区的水生植物应用以挺水植物为主，以浮水植物、沉水植物为辅，挺水植物是水景竖向设计的重要材料，其中芦苇、茭白、蒲苇、香蒲等株高在150 cm以上的大型水生植物应用较为多见。目前应用较多的挺水型植物有再力花、梭鱼草、黄花蔺、泽泻、泽苔草、千屈菜、紫芋、伞草、纸莎草、香蒲、芦苇、黄菖蒲、花叶芦竹等；浮叶型植物有田字苹、睡莲、萍蓬草、芡实、荇菜、水鳖、水罂粟等；飘浮型有凤眼莲、满江红、槐叶苹、大漂、菱和浮萍等。附表（一）。四、国内水生植物研究中存在的问题目前，国内在水生植物基础研究中仍存在明显不足，这些不足主要表现在：较多地研究了水生植物对河流水体环境的影响，很少研究污染逆境条件下水生植物生理、生态的变化；对水生植物自身形态结构对水体微环境适应的研究较少；水生木本植物的研究涉足不够。未来的水生植物研究中，应该重视以下方面的工作：加强水生植物自身形态结构及组合对水体微环境的影响研究，并填补中国水岸带修复常绿水生植物及木本水生植物的空白。要深入开展水生植物生态学特性、景观效果研究。同时，也要开展水生植物混合配置效果和生态效益方面的集合研究。在水生植物应用方面，要扩大水生植物的筛选范围，增加水生植物多样性。中国水生植物资源很丰富，但水生植物资源的实际应用还十分有限，常见的水生植物种类仅有数十种。在未来的湿地恢复中，应该在追求水岸景观效果的同时，丰富物种多样性，完善湿地系统功能。3 结 论水生植物是在所有的营养部分或为水支持(浮叶)的情况下，能够完成繁殖循环的植物；或者在正常情况下沉，但当其营养部分由于出水而逐渐死亡时，可以诱导有性生殖的植物。水生植物的生态功能，去污净水能力，微生物的生存空间，观光旅游功能等，去污净水，增强河流水体自净能力目前有关水生植物对污水的水质改善作用研究颇多，也是近年水生态研究的热点。水生植物不仅具有较高的观赏价值，还可以净化和改善水质，成为城市生态滨水景观设计的必要元素。目前，国内在水生植物基础研究中仍存在明显不足，有待我们进一步解决，提高。参考文献1朱斌，利用水生植物改善北京动物园水环境的研究初探j.上海环境，2002，,2（8）：469-4722邹秀文. 国内外水生植物发展概况J. 中国花卉园艺, 2005,(5): 1012.3 李伟，钟扬编译，THEORIES ANDMETHODS OF THE STUDY OF AQUATICVEGETATION(水生植物被研究的理论与方法)M.华中师范大学出版社，19924朱克利. 湖北省水生植物物种资源及其园林应用研究D. 武汉: 华中农业大学, 2009.5贺敬连, 张广栋, 张进勇. 黄河植物园: 为风景区绿化增绿添彩J. 中国林业, 2006, (10): 20.6吴彩芸, 夏宜平. 杭州园林水景的水生植物调查及其配置应用J. 中国园林, 2006, (1): 8388.7陈 燕. 北京市湿地水生植物多样性研究D. 北京: 北京林业大学, 2008.8芦建国, 江 婷. 南京幕燕滨江湿地公园植物景观营造J. 南京林业大学学报:自然科学版, 2008, 3322(3): 8386.9胡玎，王越，“活水”景观理念与实施上海梦清园和成都活水公园j。园林，2004.（10）：18-2010 俞孔坚，李迪华，孟亚凡，湿地及其在高科技园中的营造j.中国园林，2001（02）：26-3011 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