测定潜流人工湿地根系生物量的新方法

设计了一种新方法研究潜流人工湿地植物根系的分布和生物量。采用自制的圆柱形的不锈钢网柱,安放在潜流湿地的碎石基质中,定期分层取出网柱内的碎石,可观察根系的分布特点;收获网柱内的根,可测定根系的生物量和生长量。网柱的直径20cm,高50cm,网孔直径1．80cm,不锈钢丝粗1．38mm。安装时,使网柱垂直,上端达碎石表面,下端靠近湿地床底。安装好后,装入碎石基质,观察测定时,把基质取出,观察完后,再把基质放回。用该方法,对碎石基质的潜流人工湿地中植物根系的分布和生物量进行了1a的实验测定,认为该方法是测定潜流人工湿地根系生长和分布的有效方法,它易于安装、测定方便、准确。7月和12月份两次测定的湿地根系生物量之和为331．8gm^-2,其中分布于0—5cm的根生物量为174．4gm^-2,5～15cm为142．1gm^-2,15cm以下为15．3gm^-2。种问根系生物量的差异很大,根系生物量最大的是美人蕉,为182．4gm^-2,最小的是水鬼蕉,为1．38gm^-2。根生物量似乎呈不同的季节格局,象草7月份根系生物量较大,而其他种12月份的较大。不同种根系生物量的垂直分布也有显著的差异,具根状茎的芦苇和较粗根的水鬼蕉以直径大于1mm的根为主,它们的根分布较深,而浅层根较少;象草、美人蕉和风车草,直径1mm以内的根占根生物量的80％以上甚至100％,它们的根分布较浅。     

六种湿地植物根际氧化还原电位的日变化

在野外条件下,研究人工湿地植物根际氧化还原电位(ORP)随时间的变化及其与主要环境因子的关系。研究了美人蕉(Canna indica Linn.)、风车草(Cyperus flabelliformis Rottb.)、芦苇(Phragmites australis Trin.ex Steud.)、水鬼蕉(Hymenocallis littoralis(Jack.)Salisb.)、紫芋(Colocasia tonoimo Nakai.)和鸢尾(Iris tectorum Maxim.)6种植物在潜流人工湿地中的根际ORP及其日变化。6种湿地植物的根际ORP日变化曲线相似,均为双峰型,双峰值出现在11:00—14:00之间,最大值出现在14:00。各植物的根际ORP日变化基本在130—350 m V之间,以水鬼蕉的变幅最大,风车草和芦苇的变幅较小。不同植物的根际ORP有较大差异,风车草和紫芋的日平均值最大,显著高于鸢尾、美人蕉和水鬼蕉(P0.05);芦苇显著高于鸢尾和美人蕉(P0.05)。ORP与光照强度和气温呈正相关,尤与气温的正相关最为显著。ORP日平均值与植物生物量有显著的正相关性,尤与地下部分生物量相关性最显著。结果表明,人工湿地植物根际ORP因不同植物、一天中不同的时间有较大差异,后者与光照和气温等环境因子密切相关。     

三种湿地植物的生长及根系溶解性有机碳分泌物研究

研究了美人蕉(Canna indica Linn.)、风车草(Cyperus flabelliformis Rottb.)和水鬼蕉(Hymenocallis littoralis (Jack) Salisb.)3种湿地植物在人工气候室水培条件下的根系溶解性有机碳分泌物分泌量及其与生长的关系.结果表明,风车草和美人蕉的植...     

两种不同根系类型湿地植物的根系生长

实验设计了一个水培系统，利用生活污水培养，对4种“须根型”植物美人蕉、风车草、象草和香根草和4种根茎型植物菖蒲、水鬼蕉、芦苇和水烛的根系生长进行比较研究。该系统由用于盛污水的塑料桶（顶部直径36．5cm，底部直径30．Ocm，高34．5cm）和用于固定植物于水面的泡沫板构成。每桶种植1株植物，每种种5株。水培至10周时，须根型植物的平均根数达到1349条／株，而根茎型植物的平均根数只有549条／株。实验结束（水培第21周）时，须根型植物的平均根生物量为11．3g／株，根茎型植物的平均根生物量为7．4g／株。须根型植物根系中，d〈1mm的细根生物量占根系总生物量的51．9％，而根茎型植物d〈1mm的细根的生物量只占25．1％。根茎型植物的根生物量与地上生物量的比值为0．2，显著高于须根型湿地植物（0．1）。须根型湿地植物的根系表面积（6933cm^2／株）极显著地高于根茎型湿地植物（1897cm^2／株）。根茎型湿地植物根的平均寿命（46．6d）较须根型湿地植物根的平均寿命（34．8d）长。美人蕉的平均根数达1871条／株，根表面积达到22832cm^2／株，远较其他种高。     

风车草和香根草在人工湿地中迁移养分能力的比较研究

为研究风车草(Cyperus alternifolius)和香根草(Vetiveria zizanioides)迁移养分的能力,建立17.0m²风车草潜流式人工湿地和13.3 m²香根草潜流式人工湿地处理猪场废水,在四个季节末测定植物生物量和组织氮、磷、铜、锌含量.结果表明,香根草地下部生物量大于风车草,地上部生物量则是风车草大于香根草.风车草年地上部收获量为3406.47 g·m^-2,比香根草的1483.88 g·m^-2高2.3倍;风车草的氮含量为22.69 mg·g^-1,比香根草的15.44 mg·g^-1高7.25 mg·g^-1;风车草的磷含量为6.09 mg·g^-1,比香根草的5.47 mg·g^-1高0.62 mg·g^-1.植株含铜、锌量风车草略比香根草高.风车草每年迁移N 68.72 g·m^-2和P18.49 g·m^-2,香根草迁移N 8.93 g·m^-2和P 3.69 g·m^-2.风车草人工湿地每年由植物迁移的氮、磷、铜、锌比香根草高4～7倍.     

风车草和香根草在人工湿地中迁移养分能力的比较研究

为研究风车草（Cyperus alternifolius）和香根草（Vetiveria zizanioides）迁移养分的能力,建立17.0 m²风车草潜流式人工湿地和13.3 m²香根草潜流式人工湿地处理猪场废水,在四个季节末测定植物生物量和组织氮、磷、铜、锌含量.结果表明,香根草地下部生物量大于风车草,地上部生物量则是风车草大于香根草.风车草年地上部收获量为3406.47 g·m^-2,比香根草的1483.88 g·m^-2高2.3倍;风车草的氮含量为22.69 mg·g^-1,比香根草的15.44 mg·g^-1高7.25 mg·g^-1;风车草的磷含量为6.09 mg·g^-1,比香根草的5.47 mg·g^-1高0.62 mg·g^-1.植株含铜、锌量风车草略比香根草高.风车草每年迁移N 68.72 g·m^-2和P 18.49 g·m^-2,香根草迁移N 8.93 g·m^-2和P 3.69 g·m^-2.风车草人工湿地每年由植物迁移的氮、磷、铜、锌比香根草高4～7倍.     

光照强度对水鬼蕉(Hymenocallis littoralis)生长及生理生态特性的影响

研究了4个光照强度水平对水鬼蕉(Hymenocallis littoralis (Jacq.) Salisb.)在土壤和碎石基质人工湿地中生长的影响.4个光处理平均光照强度(μmol m-2 s-1)是:701(全光照,光强I)、495(全光照的71.4%,光强Ⅱ)、304(全光照的44.7%,光强Ⅲ)、141(全光照的20.2%,光强Ⅳ).研究表明,在较弱光强(III、IV)下,水鬼蕉的株高、叶生物量、叶片长度、叶绿素含量通常显著高于较高光强(I、II)下的植物.较低光强植株的生物量通常高于较高光强的植株,但差异一般不显著.光合作用和根生物量虽以全光照的植株较高,但不同光强之间差异不显著.可见,水鬼蕉具有一定的耐阴性,适度的荫蔽(全光照的约50%)有利于其生长.水鬼蕉在土壤和碎石基质对光照强度的反应不完全相同.在相同的光照强度下,生长于碎石基质的水鬼蕉的测定指标(除叶绿素含量外)通常都显著高于生长于土壤基质的植物.水鬼蕉100 cm左右的高度、较慢的生长速度、在碎石基质适度遮荫有利于生长等特点使其适合用于构建多种植物人工湿地群落的中下层植物,是一种在污水处理人工湿地有较好应用潜力的植物.     

刈割对人工湿地风车草生长及污水净化效果的影响

刈割对人工湿地植物的生长和净化作用的影响,国内外学者的意见存在分歧。实验于2010年7月至2011年1月在华南师范大学生物园进行。利用水池(2m×2m×0.6m)构建风车草人工湿地生活污水处理系统,研究了刈割对人工湿地风车草生长和污水净化效果的影响。结果表明,刈割组风车草在整个实验过程中均保持着良好的生长态势,而对照组在11月以后生长减缓。刈割组风车草2010年7月至2011年1月的累积地上生物量、累积地上氮磷含量以及新增分蘖数均大于对照组,表现为超补偿生长。刈割组风车草的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔传导率均显著高于对照组。刈割组和对照组的TN、TP、NH4-N和NO3-N的平均去除率分别为77%、84%、64%、72%和65%、67%、55%、63%,前者显著大于后者。刈割组和对照组的CODcr和BOD5平均去除率分别为58%、79%和54%、76%,两者差异不显著。总之,刈割对人工湿地风车草的生长和污水净化效果有明显的促进作用,这可为风车草人工湿地的科学管理提供参考。     

潜流湿地和表面流湿地的净化效果与植物生长比较

分别以砾石和土壤为填料构建成潜流人工湿地和表面流人工湿地,处以较大水力负荷的污水处理。比较了两种湿地对污水的净化效果,结果表明在较大水力负荷条件下两种湿地的净化效果都较差,但潜流湿地对各种污染物的净化能力都优于表面流湿地;土柱法测量了湿地植物的根系生物量,结果显示湿地植物地上部分长势差异不明显,但潜流湿地的根系生物量显著低于表面流湿地的根系生物量(P<0.05)。结合前期实验结果得出湿地净化效果不仅与湿地植物根系生物量有相关关系,还与其他因素有一定的相关关系。     

香根草和风车草人工湿地对猪场废水氮磷处理效果的研究

分别以香根草 (Vetiveriazizanioides )和风车草 (Cyperusalternifolius)为植被 ,按 1.0m× 0 .5m×0 .8m建立人工湿地 ,通过四季测试研究其对猪场废水N、P的净化功能及其随季节、进水浓度及水力停留时间变化的规律 .结果表明 ,两湿地对NH3 N和S PO3 -4 去除率受污水停留时间和污水浓度影响较大 .香根草或风车草人工湿地在春季对NH3 N和S PO3 -4 有明显的去除效果 ;在秋季 ,则对去除废水TN均有效果 ,在去除TP上 ,香根草湿地效果明显 ,风车草湿地效果差 .秋春季人工湿地随水力停留时间 (t)延长 ,TP或S PO3 -4 (Y)的去除遵从指数方程Yt=Y0 ·e-kt规律 .冬季和夏季 ,进水浓度对湿地去除P影响较大 ;在相同停留时间内 ,冬夏季人工湿地随进水浓度变化 ,进出水S PO3 -4 遵从直线方程 y =a +bx规律     

Growth and Contaminant Removal Effect of Several Plants in Constructed Wetlands

The aim of the present study is to probe the relation between plant growth and its decontamination effect in constructed wetlands.Four species were studied in the small-scale mono-cuitured constructed wetlands, which were fed with domestic wastewater. Plant growth indexes were correlated with contaminant removal performance of the constructed wetlands. Wetlands planted with Cyperus flabelliformis Rottb. showed the highest growth indexes such as shoot growth, biomass, root activity, root biomass increment, and the highest contaminant removal rates, whereas wetlands planted with Vetiveria zizanioides L. Nash had the lowest growth indexes and the lowest removal rates. Above-ground biomass and total biomass were significantly correlated with ammonia nitrogen removal, and below-ground biomass with soluble reactive phosphorus removal. Photosynthetic rate had higher correlation with nitrogen removal in these species. Root activity and root biomass increment was more correlated with 5 d biochemical oxygen demand removal.Chemical oxygen demand removal had lower correlations with plant growth indexes. All four species had higher removal rates in summer and autumn. The results suggest that the effect of plant growth on contaminant removal in constructed wetlands were different specifically in plants and contaminants.     

长期水淹条件下香根草(Vetiveria zizanioides)、菖蒲(Acorus calamus)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)的存活及生长响应

人工构建三峡库区消落区植被是控制消落区水土流失、保护消落区生态环境的重要措施,选择能够耐受长时间完全水淹的植物物种是该措施实施的关键.为了验证香根草、菖蒲、空心莲子草能否用于消落区植被的构建,实验模拟消落区的长期完全水淹条件,设置30d、60d、90d、120d、150d和180d等6个完全水淹时间水平,研究了3种植物在完全水淹条件下生长、生物量积累及存活状况.结果发现:(1)3种植物在经受长时间的完全水淹后有较高的存活率,180d全淹处理后,香根草、菖蒲和空心莲子草的存活率分别为87.5%、100%和50%.(2)这3种植物有不同的水下生长能力.全淹条件下,香根草生长缓慢,几乎没有产生新的叶片,总叶长也没有显著变化;菖蒲能够持续产生较对照植株更为细长的叶片,空心莲子草只在水淹初期(30d内)能够快速伸长地上部分的枝条,并迅速产生新叶片,但随水淹时间的延长,总枝条长及总叶片数没有再显著增加.(3)与对照植株相比,全淹处理抑制了3种植物总生物量的增加,但对3种植物的地上、地下部分生物量抑制程度不同.全淹条件下,香根草的地上部分和地下部分生物量与水淹0d水平(水淹处理开始前一天,下同)相比无显著变化,根冠比高于对照植株;菖蒲的地上部分生物量随水淹时间延长而降低,但却高于对照植株,地下部分生物量始终低于水淹0d水平,根冠比低于对照植株;空心莲子草的地上部分生物量与水淹0d水平相比无显著差异,但地下部分生物量与水淹0d水平相比大幅降低,根冠比低于对照植株.结果表明,这3种植物都有很强的水淹耐受能力,可应用于三峡库区消落区植被的构建.同时,发现植物对长期完全水淹的耐受能力很大程度上与植株在水下的生长情况及植株的营养储备水平相关,剧烈的水下生长会消耗大量的营养储备,进而造成植株存活率降低.植株在全淹条件下有限的生长能力及丰富的营养储备可能是耐淹物种的重要特征.     

四种挺水植物生理生态特性和污水净化效果研究

采用人工气候室水培系统以人工污水培养慈姑(Sagittaria trifolia)、花皇冠(Echinodorus berteroi)、菖蒲(Acorus calamus)和芦苇(Phragmites australis) 4种挺水植物,比较它们的根和地上部分生物量、根长、根寿命、根孔隙度、根径向泌氧量(ROL)、光合作用等生理生态特性及对总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的去除效果。结果表明,ROL与根孔隙度、光合速率、地上生物量呈显著正相关(P<0.05),与根长极显著正相关(P<0.01);TP的去除与光合速率、COD的去除与ROL显著正相关; TN的去除与生物量极显著正相关(P<0.01),但与根生物量和地上部分生物量的比值(根茎比)显著负相关(P<0.05)。慈姑和花皇冠拥有庞大生物量和发达的根系,根孔隙度、ROL和光合作用等生理指标较高,在水培系统中的污水净化效果接近甚至优于菖蒲和芦苇,是构建人工湿地的优良植物。     

Role of Extrinsic Arbuscular Mycorrhizal Fungi in Heavy Metal-Contaminated Wetlands with Various Soil Moisture Levels

This study presents an efficient heavy metal (HM) control method in HM-contaminated wetlands with varied soil moisture levels through the introduction of extrinsic arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) into natural wetland soil containing indigenous AMF species. A pot culture experiment was designed to determine the effect of two soil water contents (5–8% and 25–30%), five extrinsic AMF inoculants (Glomus mosseae, G. clarum, G. claroideum, G. etunicatum, and G. intraradices), and HM contamination on root colonization, plant growth, and element uptake of common reed (Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steudel) plantlets in wetland soils. This study showed the prevalence of mycorrhizae in the roots of all P. australis plantlets, regardless of extrinsic AMF inoculations, varied soil moisture or HM levels. It seems that different extrinsic AMF inoculations effectively lowered HM concentrations in the aboveground tissues of P. australis at two soil moisture levels. However, metal species, metal concentrations, and soil moisture should also be very important factors influencing the elemental uptake performance of plants in wetland ecosystems. Besides, the soil moisture level significantly influenced plant growth (including height, and shoot and root dry weight (DW)), and extrinsic AMF inoculations differently affected shoot DW.     

南方菟丝子寄生对喜旱莲子草生长及群落多样性的影响

菟丝子属植物是一种有潜力的入侵植物的生物防治剂。以南方菟丝子(Cuscuta australis)天然寄生的喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)群落为研究对象,对比分析了南方菟丝子寄生对入侵植物喜旱莲子草生长的影响,同时采用群落调查的方法分析南方菟丝子寄生对入侵群落多样性的影响,以判断南方菟丝子是否具有防治喜旱莲子草的能力。结果表明南方菟丝子寄生可以降低喜旱莲子草的根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量,但与对照之间均不存在显著性差异;南方菟丝子寄生可以显著降低茎生物量比,显著增加根生物量比和根冠比。在无南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有10科14属14种植物;而在南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有16科27属28种植物,南方菟丝子能以产生吸器而寄生生长的植物共有19种,占样地植物种数的67.86%。南方菟丝子寄生可使群落物种丰富度显著性增加,也可使群落Simpson指数、Shannon-Wiener指数、McIntosh指数和均匀度指数增加,但是与对照之间不存在显著性差异。南方菟丝子寄生使喜旱莲子草的多度显著性下降,使喜旱莲子草的盖度和高度下降,但与未寄生的喜旱莲子草群落相比不存在显著性差异。但是南方菟丝子寄生可使喜旱莲子草在群落上的相对盖度、相对高度和相对多度均显著性下降,从而导致群落中喜旱莲子草的重要值显著性下降。南方菟丝子寄生可以在一定程度上抑制入侵植物喜旱莲子草的生长,促使群落多样性增加,促进本地群落的恢复。     

人工湿地处理炼油废水的生态效益研究

来自茂名石化公司的炼油废水含有较高浓度的污染物 ,超过广东省规定的排放标准 ,未经处理不能直接排放。 4种草本植物 ,香根草、芦苇、宽叶香蒲和蒲草被用来测试建植人工湿地的效果以及所建植的人工湿地处理炼油废水的效果。在为期 2个月的处理过程中 ,人工湿地在前期对炼油废水的净化效率很高 ,它们对第一批高浓度废水中氨氮、COD、BOD和油的去除率分别是 97.7%、78.2 %、91 .4%和 95 .3% ,对第一批低浓度污水分别是 97.1 %、71 .5 %、73.7%和 89.8%。但是 ,随着时间的推移 ,湿地的净化效果会有一定程度的下降 ,然后逐渐趋于稳定。湿地对氨氮、COD、BOD和油类的去除效率始终表现为氨氮 >油类 >BOD>COD,但植物对它们的净去除量却是 COD>BOD>氨氮和油类。湿地建植之初 ,植物的净化功能很弱 ,但随植物的生长和生物量的增加而逐渐增强。然而 ,不同植物种对废水的净化率很接近 ,基本上无显著性差异。被测试的 4种植物在污水湿地中的生长表现都好过在清水湿地中的 ,但香根草、芦苇和宽叶香蒲在高浓度废水的分蘖数比在低浓度的废水少些 ,而蒲草相反 ,表明高浓度污水相对于低浓度污水而言已经对前面 3个种产生了伤害 ,却仍促进蒲草生长。在清水培养阶段 ,香根草产生分蘖的速度是 4个种中最低的 ;进入污水培养阶