人工濕地植物影響因素研究進(jìn)展評述

祖笑艷　李冠衡

摘要：指出了濕地處于水陸交界的敏感地帶，對生態(tài)環(huán)境有著重要的作用與意義。濕地植物作為濕地環(huán)境的重要組成部分，是人工濕地營建過程中不可忽視的方面。對國內(nèi)外已有研究進(jìn)行了梳理，對濕地植物應(yīng)用過程中復(fù)雜的影響因素進(jìn)行了總結(jié)，以期為人工濕地植物群落的科學(xué)營建提供參考。

關(guān)鍵詞：人工濕地;濕地植物;影響因素

中圖分類號：Q948 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）2-0028-02

1 引言

濕地植物作為濕地環(huán)境的重要組成部分，對人工濕地處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性、凈化能力及處理效率有極其重要的影響，是人工濕地營建相關(guān)研究中的重要內(nèi)容。通過梳理國內(nèi)外與濕地植物影響因素相關(guān)的研究，總結(jié)出當(dāng)前對人工濕地植物影響因素的研究重點集中在水文過程、水體中化學(xué)元素及微生物3個方面。

2 水文過程對濕地植物的影響

水文過程主導(dǎo)著濕地生態(tài)系統(tǒng)的基本生態(tài)格局和生態(tài)過程[1]，對濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其功能發(fā)揮至關(guān)重要。該過程的重要特征便是周期性的水位變化，同時也有非周期性的波動。由于植物自身耐受性存在差異，不同種類的濕地植物對不同水深有著不同的適應(yīng)能力[2-4]，這也是進(jìn)行人工濕地植物群落設(shè)計的重要依據(jù)。

（1）對植物自身生長的影響。水文過程中植物表型可塑性是決定植物在環(huán)境變化條件下生存能力的重要性狀，濕地植物能夠通過自身結(jié)構(gòu)如株高、葉性狀及生物量分配等[5]來適應(yīng)水淹環(huán)境。實驗表明：菖蒲（Acor-uscalamus）、粉美人蕉（Canna glauca）、梭魚草（Ponted-eriacordata）、再力花（Thaliadealbata）和狐尾藻（Myri-ophyllumverticillatum）5種濕地植物在0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm3組波動水位處理環(huán)境下的株高、葉片數(shù)、葉面積、生物量變化差異明顯，其適應(yīng)水位波動的生長可塑性良好[6]。

（2）對濕地植物繁殖的影響。在植物繁殖過程中，受水文過程影響，并非所有分散的種子都能到達(dá)自身適應(yīng)的位置進(jìn)行發(fā)芽和定殖，各植物通過提高能夠到達(dá)最佳位置進(jìn)行繁殖的種子的比例來顯著提高其適應(yīng)性[7]。

（3）對植物演替的影響。水位變化通過影響濕地植物的植株形態(tài)、生理化特征以及群落生物量[8]，引起種內(nèi)和種間競爭關(guān)系的變化，從而導(dǎo)致群落物種組成和多樣性發(fā)生改變，最終引發(fā)群落演替[9-11]。

3 化學(xué)元素對濕地植物的影響

濕地進(jìn)水常含有大量污染物，其中包含多種化學(xué)元素，由于其種類和含量的差異，對濕地植物造成的影響也不盡相同。

當(dāng)污染物濃度較低時，有時能夠刺激植物生長，甚至有的物質(zhì)本身就是植物所需的微量營養(yǎng)元素[12]。但隨著化學(xué)元素的不斷富集和累積，濕地營養(yǎng)環(huán)境會發(fā)生較大改變，從而濕地植物物種組成發(fā)生變化。氮和磷等的過量，會導(dǎo)致藻類等的異常繁殖，引起水體透明度降低和溶解氧減少，造成水質(zhì)惡化和水功能受損[13]。氨對大多數(shù)植物都有毒害作用，當(dāng)其含量超過濕地植物生長需求時，將直接抑制植物生長[14]?；瘜W(xué)元素之間的相互影響也對濕地植物有所影響，徐治國等[15]通過模擬試驗發(fā)現(xiàn)濕地物種豐富度與植物全氮與全磷比之間呈單峰變化關(guān)系。水體中的大量重金屬會在濕地植物組織中累積，進(jìn)而引發(fā)其生理、生化改變[16]，這在某種程度上會提高其抗性，有助于其抗性品種培育。

4 微生物對濕地植物的影響

污水中有機(jī)物質(zhì)降解通過人工濕地微生物的代謝活動得以實現(xiàn)，過程中產(chǎn)生的小分子可被植物利用。①黑臭水體中硫化物含量較高，會產(chǎn)生大量硫桿菌屬微生物，硫可通過其同化作用被植物利用。②芽孢桿菌屬微生物可還原硝酸鹽和亞硝酸鹽，將水體中的無機(jī)氮轉(zhuǎn)換為有機(jī)氮，為濕地的植物提供氮源營養(yǎng)[17]。③不動桿菌屬微生物可通過異化還原作用將N03轉(zhuǎn)換成NH4+-N供植物吸收利用[18]。濕地根際微生物群落作為一個整體，可促進(jìn)植物吸收磷，培養(yǎng)后有根際微生物的植物的根、莖、葉中磷含量的增量較被去除根際微生物的植株高，說明微生物對濕地植物的重要作用[19]。

5 總結(jié)與展望

由于濕地植物在人工濕地環(huán)境中的重要作用，濕地植物一直是人工濕地的研究重點。目前已有研究存在以下幾個方面的問題：①時間尺度上，實驗的短期觀測較多，年際的長期跟蹤觀測較少;②空間范圍上，實驗室理想條件模擬較多，缺乏對現(xiàn)實濕地環(huán)境的觀測研究，但實驗室條件基于人為控制，對于實際水文過程的模擬遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。③研究內(nèi)容上，對濕地植物動態(tài)演替的跟蹤觀測不足，而人工濕地的動態(tài)演變是不可忽視的重要過程，在此過程中，濕地植物群落構(gòu)成發(fā)生變化，人工濕地的穩(wěn)定性和凈化能力也會隨之改變。后續(xù)研究應(yīng)重點關(guān)注濕地植物及其環(huán)境和相應(yīng)凈化效果動態(tài)演變和相互作用機(jī)制。

濕地植物也受到諸多其他因素的干擾，人為因素不可忽略，研究總結(jié)尚不夠全面，需在后續(xù)工作中持續(xù)完善，希望能為設(shè)計者和管理者提供一定的參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]李冬林，王磊，丁晶晶，等.水生植物的生態(tài)功能和資源應(yīng)用[J].濕地科學(xué)，2011（3）：84-90..

[2]朱毅，袁潛，公園濕地建設(shè)中植物配置與景觀營造探討[J].綠色科技，2018（21）：64-66.

[3]鐘聞博，臧鳳岐，劉卓喬.北京奧林匹克森林公園濕地植物調(diào)查探究[J].現(xiàn)代園藝，2017 （12）：151.

[4] Luo W G，Wang S H， Huang J，et al.Influence of plant photosyn-thesis and transpiration character on nttrogen removal effect inwetland[J].

China Environmental Science， 2006.

[5]李雅，于秀波，劉宇，等.濕地植物功能性狀對水文過程的響應(yīng)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2018，37（3）：952～959.

[6]胡碧瑩.濕地植物在不同水力條件處理下的凈化效果與生長特性研究[D].重慶：西南大學(xué)，2017.

[7]Soons M B，De Groot G A， Ramirez M T C，et al.Directed Dis-persal by an Abiotic Vector： Wetland Plants Disperse Their SeedsSelectively to Suitable Sites along the Hydrological Gradient viaWater [J]. Wiley- blackwell， 2017（ 11）.

[8]徐金英，陳海梅，王曉龍.水深對濕地植物生長和繁殖影響研究進(jìn)展[J].濕地科學(xué).2016 ，14（5）：725-732.

[9]姚鑫，楊桂山，萬榮榮，等.水位變化對河流、湖泊濕地植被的影響[J].湖泊科學(xué)，2014.26 （6）：813～821.

[10]楊嬌，厲恩華，蔡曉斌，等.濕地植物對水位變化的響應(yīng)研究進(jìn)展[J].濕地科學(xué)，2014 ，12（6）：807 - 813.

[11] Fu H， Lou Q， Dai T， et al. Hydrological Gradients and FunctionalDiversity of Plants Drive Ecosystem Processes in Poyang LakeWetland[J]. Ecohydrology， 2018： 1950.

[12]姜漢僑，段昌群，楊樹華，等，植物生態(tài)學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[13]黃潤華，賈振邦.環(huán)境學(xué)基礎(chǔ)教程[Ml.北京：高等教育出版社.1997.

[14]Clarke E，Baldwin A H. Responses of Wetland Plants to Ammo-nia and Water Level [J].

Ecological Engineering， 2002， 18（ 3）.

[15]徐治國，何巖，閆百興，等，植物N/P與土壤pH值對濕地植物物種豐富度的影響Jl.中國環(huán)境科學(xué)，2006（3）：346-349.

[16]Kumar R P. Heavy Metal Phyto - technologies from RamsarWetland Plants： Green Approach [J]. Chemistry and Ecology，2018，34（8），786-796.

[17]王博.復(fù)合型人工濕地對黑臭水體的凈化性能及其微生物學(xué)機(jī)制研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2017.

[18]JI G，Wang R， Zhi W， et al.

Distribution Patterns of Denitrifica-tion Functional Genes and Microbial Floras in Multimedia Con-structed Wetlands [J]. Ecological Engineering， 2012， 44（ none）：0-188.

[19]曹瑩，濕地根際微生物對磷的轉(zhuǎn)化釋放及植物吸收的影響[D].南京：東南大學(xué)，2018.

作者簡介：祖笑艷（1992-），女，碩士研究生，研究方向為景觀規(guī)劃與生態(tài)修復(fù)、植物景觀規(guī)劃設(shè)計、風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計。