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《浙江大学》 2012年
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人工湿地中植物多样性对生物量及无机氮的影响研究

王海  
【摘要】:生物多样性与生态系统功能的关系是当前生态学领域研究的热点问题之一。基质的营养水平会影响植物多样性与生态系统功能的关系,以往研究多在氮限制草地开展,高氮供应下植物多样性的研究也是在近两年才刚刚开始。不同的高氮水平下,植物多样性对植物生物量及氮素(基质无机氮、基质溶液无机氮、植物组织氮等)含量及转化(硝化和反硝化作用等)的影响还缺乏了解。 我们在处理高氮污水的大型人工湿地中开展了不同高氮水平下的植物多样性试验,研究不同高氮水平下植物多样性对植物生物量和氮含量的影响。本研究包括两个结构相近,但供氮水平不同的全尺度(full-scale)人工湿地(浙江省舟山人工湿地和东阳人工湿地)作为实验样地进行了植物多样性与生态系统功能的研究。本研究分别配置了单种与两种、物种丰富度1、2、3、4种、物种丰富度1、2、4、8、16种和功能群丰富度1、2、3、4混种的植物多样性梯度实验,研究植物多样性(物种丰富度、功能群丰富度、物种组合、功能群与物种)对植物生物量、基质无机氮、基质溶液(出水)无机氮、植物组织氮及植物氮利用效率的影响。本研究内容包括:(1)高水平氮供应(409 g N m-2yr-1)下,植物物种丰富度、功能群丰富度及不同功能群类型对植物生物量、基质氮含量、植物组织氮及氮利用效率的影响;(2)较高水平氮供应(146 g N m-2yr-1)下,植物物种丰富度对植物生物量、基质氮含量及基质溶液无机氮含量的影响;(3)较高水平氮供应(146与99 g N m-2yr-1)下,植物物种组合(两个物种混种、三个物种混种及四个物种混种)及不同物种对植物生物量、基质氮含量及出水无机氮含量的影响;(4)不同氮供应(146与99 g N m-2yr-1)之间,植物物种组合(两个物种混种)对植物生物量、基质氮含量及出水无机氮含量的影响;(5)四个氮水平(146、122、99和48 g N m-2yr-1)下植物物种对单种生物量、基质和出水无机氮含量的影响。通过不同氮供应条件下,植物物种多样性对生产力及氮素含量的系统研究,获得高氮条件下植物多样性对生态系统功能的影响机制,并为不同入水氮浓度条件下人工湿地中植物多样性与氮去除功能的研究提供实验依据。主要研究结果如下: 1.高氮供应(409 g N m-2yr-1)下,植物地下生物量及地下组织氮积累量随着物种丰富度的增加而增加,但地上部分没有响应。基质无机氮含量随着植物物种丰富度的增加而显著降低,并且氨氮降低速度大于硝氮降低速度,表明提高物种丰富度主要是通过硝化作用促进了基质无机氮的去除。氮固持因子DT N03与DT NH4显著小于0,也表明了混种小区对无机氮的消耗能力显著高于对应单种小区。高植物多样性没有促进高氮下植物的氮利用效率,高氮供应下植物群落这种不节约的氮利用方式,反而有利于通过植物收割移除来提高人工湿地中污水氮的去除效率。功能群多样性对生物量、植物组织氮积累及氮利用效率均没有影响,而不同功能群类型具有不同的影响。其中,C3功能群存在时地上、地下生物量及植物组织氮库均显著增加,其他功能群存在时均没有显著影响。整体上,C4禾草氮利用效率最高,非豆科阔叶草和C3禾草居中,豆科功能群的氮利用效率最低。不同物种的影响也存在差异,如芦竹、斑茅存在时地上、地下生物量及植物组织氮库均显著增加,其他物种没有影响。这些结果表明了,功能群类型及物种对生物量及组织氮积累影响较大。超产效应因子(DMax)平均值显著小于0,也表明了混种小区不存在超产效应,主要以物种的“选择效应”为主。 2.较高水平氮供应(146 g N m-2yr-1)下,提高植物物种丰富度植物地上生物量显著增加。DMax平均值显著小于0,表明混种小区也主要以“选择效应”为主。提高物种丰富度基质及基质溶液无机氮含量均显著降低,即提高植物物种丰富度有利于基质及出水氮去除。氮固持因子DTNO3与DTNH4平均值显著小于0,表明了混种对无机氮的消耗能力显著高于对应单种小区,即提高植物物种丰富度提高了人工湿地的氮移除效率。 3.氮供应(146 g N m-2yr-1)下,两个物种组合中,“风车草+芦竹”的地上生物量最高而基质及基质溶液无机氮含量最低,“风车草+鸢尾”的地上生物量最低而基质及基质溶液无机氮含量最高。氮供应(99gN m-2yr-1)下,“风车草+芦竹”的地上生物量最高而基质及基质溶液无机氮含量最低,“菩提子+千屈菜”组合生物量最低而基质及基质溶液无机氮含量最高。两种氮供应下,两个物种混种小区生物量均显著高于对应单种小区,而基质及出水无机氮均小于对应单种小区。这表明了,两个物种混种比单种有利于人工湿地氮去除。氮供应(146 g N m-2yr-1)下,三个物种的不同组合的比较表明,“风车草+芦竹+菩提子”组合的生物量最高而基质无机氮含量最小。“风车草+芦竹+千屈菜”的组合生物量最低而基质无机氮含量最高。三个物种的组合中,基质溶液无机氮不存在显著差异。四个物种的组合中,“风车草+菩提子+千屈菜+芦竹”的组合生物量较高,但是基质无机氮和基质溶液无机氮不存在显著差异。 4.不同氮水平(146与99 g N m-2yr-1)之间的比较表明,提高入水氮含量(从99到146 g N m-2yr-1)提高了混种小区的生物量,但是基质及基质溶液氮含量不存在差异,芦竹+鸢尾的组合除外。这表明提高入水氮含量提高了植物多样性效应,提高了混种小区的生物量,增加了植物对入水氮的吸收利用。 本研究将生物多样性与生态系统功能的研究中氮水平上限拓宽到高达400 gN m-2yr-1的水平,发现高氮供应下提高植物物种丰富度提高了群落生物量,有利于植物组织氮积累,促进了基质氮的硝化作用,从而有利于提高人工湿地的氮去除功能。高氮供应下,植物多样性对生产力及氮含量的影响主要是物种的“选择效应”。但是,高氮下,我们没有发现植物多样性对氮利用效率促进的现象。该研究不仅揭示了高氮供应人工湿地中亚热带高大植物物种多样性与生态系统功能(如生产力和营养去除)的关系,完善了生物多样性与生态系统功能关系的研究内容,并为未来不同氮供应条件下人工湿地的植物合理组合搭配和科学管理提供理论依据。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X173

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江小雷,张卫国,严林,王刚;植物群落物种多样性对生态系统生产力的影响[J];草业学报;2004年06期
2 江小雷;岳静;张卫国;柳斌;;生物多样性,生态系统功能与时空尺度[J];草业学报;2010年01期
3 刘士辉;马剑英;万秀莲;张卫国;江小雷;;植物种多样性对生态系统功能的影响[J];西北植物学报;2007年01期
4 王圣瑞,年跃刚,侯文华,金相灿;人工湿地植物的选择[J];湖泊科学;2004年01期
5 岳春雷,常杰,葛滢,俞建德,朱荫湄;利用复合垂直流人工湿地处理生活污水[J];中国给水排水;2003年07期
6 吴振斌,任明迅,付贵萍,贺锋,Alex Pressl;垂直流人工湿地水力学特点对污水净化效果的影响[J];环境科学;2001年05期
7 葛滢,王晓月,常杰;不同程度富营养化水中植物净化能力比较研究[J];环境科学学报;1999年06期
8 关保华,葛滢,常杰,牛晓音,王晓月,徐青山,吴建之;富营养化水体中植物的元素吸收与净化能力的关系[J];浙江大学学报(理学版);2002年02期
9 蒋跃平,葛滢,岳春雷,戴洁琼,王华胜,唐宇力,常杰;轻度富营养化水人工湿地处理系统中植物的特性[J];浙江大学学报(理学版);2005年03期
10 岳春雷,常杰,葛滢,朱荫湄;复合垂直流人工湿地对低浓度养殖废水循环净化功能研究[J];科技通报;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 杨殿林;呼伦贝尔草原群落植物多样性与生产力关系的研究[D];内蒙古农业大学;2005年
2 张全国;物种多样性对生态系统生产力与稳定性的作用:藻类微宇宙实验研究[D];北京师范大学;2005年
3 江小雷;人工草地植物种多样性对生态系统功能的影响[D];兰州大学;2006年
4 王江;干旱胁迫对生物多样性与生态系统功能关系的影响[D];中山大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 蒋跃平;亚热带地区人工湿地植物功能多样性研究[D];浙江大学;2005年
2 曹海芹;人工湿地生物多样性—高效脱氮基础研究[D];浙江大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘宇航;陆晓中;胡翔;赵明;孙晓民;;污水处理用高发泡E/VAC悬浮填料的研制与应用[J];工程塑料应用;2005年11期
2 蒯圣龙;尹程;;厌氧-复合人工湿地工艺处理农村生活污水研究[J];安徽广播电视大学学报;2012年02期
3 杨代金;张穗;王玉军;温广月;;一株氨氮降解菌的筛选及其降解特性的初步研究[J];山东农业科学;2009年03期
4 詹婧;孙庆业;石先阳;;好氧颗粒污泥吸附孔雀绿研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年06期
5 石先阳;凌晨慧;鲍婷;谢继峰;周芬;盛雅琪;;Cu~(2+)与解偶联剂协同作用污泥减量化[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年05期
6 孙力;荧光法与分光光度法测定叶绿素a的对比试验[J];安徽化工;2003年05期
7 汪海波;EDTA滴定法测定水中钙镁总量的测量不确定度评定[J];安徽化工;2005年04期
8 郭小慧,孙静月,赵中一;人工神经网络光度法同时测定水中Fe(II)、Fe(III)[J];安徽化工;2005年06期
9 陈林;涂春贤;张国珍;宋小山;;Fenton试剂氧化处理TNT废水的试验研究[J];安徽化工;2006年03期
10 黄仙花;方谨继;;影响总氰化物测定结果的因素[J];安徽化工;2009年01期
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1 王琳;孙国鼐;;Multi N/C 2100S总有机碳水质分析仪校准方法的建立[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
2 王惠娥;孙继林;颜事龙;张学才;;用白腐真菌-泥炭净化处理DDNP废水的研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C];2011年
3 邓春华;李方;李俊;奚旦立;;膜生物反应器的脱氮性能[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
4 薛莉娉;张显球;杜明霞;;纳滤处理含镍、铜和锌废水的试验研究[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
5 刘志阳;赵英;顾平;;采用MPE延缓MBR工艺中膜污染的研究[A];第二届全国膜分离技术在食品工业中应用研讨会论文集[C];2006年
6 胡锦英;张阳;王浩然;韩璐;易小祺;;纳滤膜在饮用水生产中的应用[A];2010年膜法市政水处理技术研讨会论文集[C];2010年
7 陈桂娥;李啸寰;许振良;;MBR处理偶氮染料废水的启动特性研究[A];2010年膜法市政水处理技术研讨会论文集[C];2010年
8 黄龙;韩春元;田娟;刘杰;;不同处理能力人工湿地净化效果的比较[A];四川省环境科学学会二〇一一年学术年会论文集[C];2011年
9 刘茹;索虎勤;李明;席凤霞;何化平;;三门峡城市供水安全现状分析及评价[A];第三届全国河道治理与生态修复技术交流研讨会专刊[C];2011年
10 张旭;赵玉华;常启雷;于海华;;钠型沸石对氨氮的吸附性能研究[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
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1 张俊忠;东祁连山高寒草地土壤真菌多样性研究[D];甘肃农业大学;2010年
2 程曦;淀山湖氮磷营养物与浮游藻类增长相互关系的研究[D];华东师范大学;2011年
3 张忠华;喀斯特森林植被种群生态学与群落稳定性分析[D];华东师范大学;2011年
4 刘绍根;城市污水生物絮凝吸附工艺的特性及模拟研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 王宏;毛竹林生态型模式施肥应用研究[D];北京林业大学;2011年
6 胡安辉;高效短程硝化/厌氧氨氧化富集培养物的研究[D];浙江大学;2010年
7 李淑兰;人工湿地处理城镇污水和猪场废水研究[D];中南林业科技大学;2007年
8 赵芳;蛭石—水溶液体系中锌、镉离子吸附特性与离子吸附理论[D];中南林业科技大学;2007年
9 赵谷风;中国东部常绿阔叶林群落Beta多样性和功能多样性研究[D];浙江大学;2010年
10 朱四喜;人工湿地中生物多样性与生态系统功能关系研究[D];浙江大学;2011年
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1 游力军;阳离子淀粉/壳聚糖交联共混絮凝剂(CATCS)的制备与应用研究[D];华中农业大学;2010年
2 毕磊;养分管理措施对丹江口库区橘园氮磷行为特征的影响[D];华中农业大学;2010年
3 曾毅;基于植物群落分析的武汉城市湖泊湿地植被恢复典型模式研究[D];华中农业大学;2010年
4 贝亦江;动物废弃物培养蕹菜、蝇蛆的研究[D];华中农业大学;2010年
5 田晓堃;三峡库区两种森林中土壤细菌与环境因子的空间分布关系[D];华中农业大学;2010年
6 陈静颖;双能场/生物法降解废水中苯酚的研究[D];安徽工程大学;2010年
7 金洪洙;浊点萃取光度法测定铬及萃取剂回收方法研究[D];长春理工大学;2010年
8 马兴华;环境水中二甲胺和二乙胺分析方法的研究[D];郑州大学;2010年
9 孙延格;一种新型厌氧化反应器的研制与启动试验研究[D];郑州大学;2010年
10 王伟锋;蔬菜(大蒜)加工废水资源化利用研究[D];山东农业大学;2010年
【二级参考文献】
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1 白伟岚,任建武,苏雪痕;八种植物耐阴性比较研究[J];北京林业大学学报;1999年03期
2 杨利民,韩梅,李建东;松嫩平原主要草地群落放牧退化演替阶段的划分[J];草地学报;1996年04期
3 汪诗平,李永宏,王艳芬,韩苑鸿;不同放牧率下冷蒿小禾草草原放牧演替规律与数量分析[J];草地学报;1998年04期
4 杨利民,王仁忠,李建东;松嫩平原主要草原群落放牧干扰梯度对植物多样性的影响[J];草地学报;1999年01期
5 牛建明;气候变化对内蒙古草原分布和生产力影响的预测研究[J];草地学报;2001年04期
6 王玉辉,何兴元,周广胜;放牧强度对羊草草原的影响[J];草地学报;2002年01期
7 曹萃禾;四种生态类型的水生维管束植物净化能力的研究[J];水产科学;1990年03期
8 陈博谦,王星,尹澄清;湿地土壤因素对污水处理作用的模拟研究[J];城市环境与城市生态;1999年01期
9 王庆安,任勇,钱骏,张秋劲;成都市活水公园人工湿地塘床系统的生物群落[J];重庆环境科学;2001年02期
10 许春华,周琪,宋乐平;人工湿地在农业面源污染控制方面的应用[J];重庆环境科学;2001年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 牛晓音;人工湿地生态工程净化原理及应用研究[D];浙江大学;2001年
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1 白永飞,李凌浩,王其兵,张丽霞,张焱,陈佐忠;锡林河流域草原群落植物多样性和初级生产力沿水热梯度变化的样带研究[J];植物生态学报;2000年06期
2 付永能,陈爱国,刘志秋,崔景云;热带山地轮歇地植物多样性及利用植物研究[J];生态学杂志;2000年03期
3 齐丹卉,郭辉军,崔景云,盛才余;云南澜沧县景迈古茶园生态系统植物多样性评价[J];生物多样性;2005年03期
4 陈鹏程;;湛江市公园绿地植物物种多样性研究[J];科技致富向导;2010年20期
5 郭正刚,梁天刚,刘兴元,张洪江;新疆阿勒泰地区草地类型及植物多样性的研究[J];西北植物学报;2003年10期
6 张义辉;郑敬刚;何明珠;李新荣;;贺兰山西坡植物多样性研究[J];河南科学;2010年02期
7 秦萱;赖家业;毛纯;谢素平;;南宁市园林滨水绿地植物多样性调查分析[J];广西科学院学报;2010年02期
8 王震洪;段昌群;杨建松;;半湿润常绿阔叶林次生演替阶段植物多样性和群落结构特征[J];应用生态学报;2006年09期
9 魏彦昌;吴炳方;张喜旺;杜鑫;;生物多样性遥感研究进展[J];地球科学进展;2008年09期
10 王长庭,王启基,龙瑞军,景增春,史惠兰;高寒草甸群落植物多样性和初级生产力沿海拔梯度变化的研究[J];植物生态学报;2004年02期
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1 李湛东;刘燕;潘会堂;;北京市园林植物多样性分析与评价研究[A];2011北京园林绿化与生物多样性保护[C];2011年
2 杨飞;赵国华;郭延朋;刘广营;王欣;;人工抚育措施对华北落叶松林下植物多样性的影响[A];2010中国科协年会第五分会场全球气候变化与碳汇林业学术研讨会优秀论文集[C];2010年
3 刘旭;董玉琛;;中国农用植物多样性与农业可持续发展[A];面向21世纪的中国生物多样性保护——第三届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];1998年
4 王磐基;杨永芳;胡彧;;河南伏牛山区植物多样性及保护研究[A];面向21世纪的中国生物多样性保护——第三届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];1998年
5 庄伟;;上海滨江森林公园种植物多样性的生态恢复、重建和开发建设[A];中国公园协会2009年论文集[C];2009年
6 付永能;陈爱国;刘志秋;崔景云;;热带山地轮歇地植物多样性及利用植物研究[A];面向21世纪的中国生物多样性保护——第三届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];1998年
7 许再富;刘宏茂;;西双版纳傣族传统植物知识体系与植物多样性持续发展的关系[A];生物多样性研究进展——首届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];1994年
8 李连芳;;草地自然保护区植物多样性管理对策的探讨[A];生物多样性保护与区域可持续发展——第四届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];2000年
9 罗铮;董保华;张治明;;因地制宜创造有特色的植物多样性园林景观[A];北京奥运和城市园林绿化建设论文集[C];2002年
10 黄玄;;谈如何在北京营造有特色的植物多样性园林景观[A];奥运环境建设城市绿化行动对策论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 宋尚平;东营绿化实施植物多样性工程[N];中国绿色时报;2010年
2 报道员 周谷风;影响植物多样性[N];新华每日电讯;2010年
3 记者 周羽谊 实习生 聂山;植物多样性 植被覆盖面广[N];泸州日报;2011年
4 记者 方云静 实习生 张敏;我区构建植物多样性研究平台[N];新疆日报(汉);2011年
5 罗毅波;我国兰科植物多样性的特点[N];中国绿色时报;2003年
6 李亚军 海涛;外来物种威胁植物多样性[N];工人日报;2005年
7 刘波;中科院专家莅临古蔺开展植物多样性调查[N];泸州日报;2010年
8 通讯员 尹云彬 杨学禹;云龙志奔山被列入BGCI中国项目[N];大理日报(汉);2009年
9 黄宣传;古树名木全球卫星定位[N];湖北日报;2007年
10 赖有生;用GPS定位珍稀野生植物[N];中山日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王海;人工湿地中植物多样性对生物量及无机氮的影响研究[D];浙江大学;2012年
2 房健;不同体尺大型草食动物采食对松嫩草地植被特征的响应及作用研究[D];东北师范大学;2013年
3 朱四喜;人工湿地中生物多样性与生态系统功能关系研究[D];浙江大学;2011年
4 魏永平;黄土高原苹果园植物多样性对果园昆虫群落的影响[D];西北农林科技大学;2011年
5 朱慧;气候变化和放牧对草地植物与昆虫多样性关系的作用[D];东北师范大学;2012年
6 吴春华;植物多样性对铅污染土壤的响应及其生态学效应[D];浙江大学;2004年
7 刘艳红;东北东部森林植物多样性及其影响因素研究[D];东北林业大学;2002年
8 刘洋;纵向岭谷区山地气候时空变化及其生态效应[D];中国科学院研究生院(西双版纳热带植物园);2008年
9 金山;宁夏贺兰山国家级自然保护区植物多样性及其保护研究[D];北京林业大学;2009年
10 郭建英;吴起县退耕还林工程效益的监测与评价研究[D];北京林业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 卢平平;汗玛国家级自然保护区植物多样性及其保护研究[D];东北林业大学;2010年
2 程丹丹;武汉市植物多样性信息系统构建[D];华中师范大学;2003年
3 刘利;辽宁凤凰山植物多样性研究[D];东北师范大学;2006年
4 徐郑周;燕山山地华北落叶松人工林生物量分配格局及植物多样性的研究[D];河北农业大学;2010年
5 黄炬斌;成兰铁路沿线(岷江干旱河谷段)植物多样性及其工程扰动区植被恢复潜力研究[D];四川农业大学;2010年
6 王建军;塞罕坝自然保护区植物多样性及3S辅助分析技术研究[D];北京林业大学;2004年
7 宋洪文;牡丹江林区森林/沼泽交错群落植物多样性分布格局研究[D];东北林业大学;2004年
8 刘晓媛;放牧方式对草地植被多样性与稳定性关系的影响[D];东北师范大学;2013年
9 王清春;云蒙山林区植物多样性及其保护研究[D];北京林业大学;2003年
10 郑爱芬;青岛市公园绿地木本植物多样性研究[D];南京林业大学;2010年
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