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江滩湿地植物恢复的影响因子与技术研究

曹昀  
【摘要】: 通过模拟滩地水深、控制滩地水分含量和底质污染程度等条件,试验研究了长江下游江滩常见湿地植物菖蒲、芦苇、苦草、黑藻、菹草等对环境因子的生理生态学响应,揭示了影响和制约这些湿地植物生长的主要因素。在试验研究和野外调查基础上探讨了江滩湿地的退化机理,提出了江滩湿地植被恢复与重建的一些技术。利用江滩湿地植被恢复技术,构建人工湿地系统和示范研究区,研究了人工湿地及其示范研究区对水体悬浮泥沙和污染物质的净化。研究主要结果如下: (1)菖蒲生长发育过程中对水深梯度变化较为敏感的指标主要为萌发率和生物量。菖蒲生长的最适水深约40cm,菖蒲生长的临界水深为141.8cm。水深20cm处芦苇根状茎萌发受到明显抑制,芦苇幼苗生长期水深不能长期超过幼苗高度。 (2)滩地土壤水分含量对湿地植物菖蒲和芦苇根状茎的萌发率有显著性影响,萌发率与滩地土壤水分含量呈显著正相关。土壤水分含量低于30%VOL,菖蒲、芦苇的根状茎萌发均受到抑制。干旱使植物叶片叶绿素含量降低,叶绿素a、b和总叶绿素含量表现出相同规律。菖蒲和芦苇幼苗在重度干旱条件下(土壤水分含量低于10%VOL),PSII最大光化学量子产量Fv/Fm、光化学荧光淬灭系数qP会显著下降,非光化学淬灭qN上升,是菖蒲保护PSII的重要机制,但持续干旱45d后,这种保护机制逐渐下降(qN下降),菖蒲和芦苇叶片PSII系统在持续干旱条件下会遭到不同程度的破坏。 (3)苦草在清水水体中各试验水深(60~170cm)下均可以正常生长,130~140cm处的苦草平均高度最大,叶片叶绿素含量随水深增加呈现先升后降的趋势,水深为150cm试验组中苦草叶绿素口含量最高。浊水水体(浊度38.4NTU,透明度35cm)中苦草平均高度随水深的增加而减少,水深150~170cm组的苦草60d全部死亡;叶片叶绿素含量高于清水条件中苦草叶片叶绿素含量,叶绿素含量均随着水深增加、光强降低而升高。浊水环境对苦草叶片光合系统PSII的有显著影响,尤其是水下120~170cm光照不足影响到苦草PSII的非循环光合电子传递速率,导致qN降低,苦草叶片PSII系统受到不同程度的破坏。 (4)黑藻在清水环境中试验各水深(60~170cm)下均可以正常生长,平均株高随水深的增加而增加;浊水环境中水深120~170cm处的黑藻60d全部死亡,平均高度随水深的增加而减小。清水环境中黑藻叶片叶绿素含量随水深增加而降低,水深100~110cm组的黑藻叶绿素口含量最高;黑藻叶片叶绿素含量在浊水环境中明显低于清水环境,叶绿素含量均随水深增加而降低。 (5)菹草在不同试验水深(50~160cm)下都能够生长,菹草高度、生物量均随水深增加而增加,其生长速率和植株高度与水深呈现明显的正相关。菹草叶片数量与高度之间有明显的相关性y_(叶片数)=10.805Ln(x)-18.674。随菹草高度的增加,菹草单株生物量(湿重)随之增加,菹草单株生物量与高度之间有明显的相关性,Y_(生物量)=0.1885e~(0.0245x)。 (6)TOC为0.35%的河道沉积物对苦草、黑藻、狐尾藻3种沉水植物的生长最为有利。TOC为0.66%的河道沉积物对3种沉水植物的生长有一定的抑制作用,主要体现在对植株高度与生长速率的抑制,但未见对沉水植物存活的影响。淤积在菹草石芽之上的泥沙会延迟石芽的萌发时间,淤积厚度越大,延迟的时间越长。淤积厚度对菹草萌发苗的叶片数量影响不明显,但叶片长度、宽度和叶片面积随泥沙淤积厚度增加而减小。 (7)人工构建的主要由水生高等植物组成的湿地系统对挟沙水体悬浮泥沙颗粒物和水体中的氮磷污染物有较好的过滤、净化效果。混浊污染水体流经人工湿地系统后,其悬浮泥沙含量降低73.68%,TP和TN的分别降低34.8%和25.0%。 (8)利用江滩湿地植物恢复技术,重建的2.66hm~2示范研究区内水生植物群落结构合理,并实现了自然的季相交替,系统运行良好,初步具备了江滩湿地过滤泥沙和净化污染物质的功能。示范研究区内湿地植物可截留75%的泥沙,对水体TN、TP含量去除率分别为57.48%和36.97%。


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