不同种类湿地植物的磷素根际效应
利用湿地净化功能控制面源污染负荷已成为湖泊富营养化治理的关键，其中植物根系通过吸收、吸附或富集等过程在磷素净化中发挥了极其重要的作用。不同植物对磷素的净化效率存在显著差异。本研究利用室内根箱试验，采用根系形态分析技术、根际土壤溶液原位抽提和微量溶液分析等技术研究了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)、香蒲(Typha latifolia)、慈姑(Sagittariasagittifolia)和芦苇(Phragmites communis).等4种不同种类湿地植物的根际土壤溶液磷素时空变化；通过分析植物磷素吸收有效性、磷素利用有效性和根系分泌有机酸、根际土壤有效磷素和pH值变化等，表征了不同种类植物根际效应的差异，揭示不同种类湿地植物磷素净化效率差异的内在机制；在南四湖湖泊湿地对芦苇(Phragmites communis、芦竹(Arundo donax)、香蒲(Typha latifolia)、水葱(Scirpus validus)、茭草(Zizania aquatica)、喜旱莲子草(Alternantheraphiloxeroides)等6种湿地植物的田间根际效应进行了系统研究，筛选高效净化磷素的植物种类，为利用湖泊湿地去除磷素的生物修复技术建立提供理论依据和高效新途经。结果表明：
1)不同种类湿地植物对磷素吸收的根际效应不同，表现为：
室内根箱培养条件下，喜旱莲子草、香蒲、慈姑和芦苇等4种湿地植物的根际土壤有效磷素和水溶性磷素含量和非根际土壤相比有了不同程度的降低，喜旱莲子草和香蒲根际土壤水溶性磷素含量分别减少了81％和42％，慈姑和芦苇则减少了不足20％。喜旱莲子草和香蒲的根际溶液的磷素含量均明显低于非根际溶液；喜旱莲子草的根际土壤溶液PO43-质量浓度为2.53 mg·L-1，显著低于香蒲的根际5.43 mg·L-1(p<0.05)。田间条件下，和非根际土壤相比，芦竹的根际土壤有效磷含量降低了37％，芦苇、香蒲和水葱的根际土壤有效磷含量减少了7％～16％，而喜旱莲子草的根际土壤有效磷含量则增加了近50％。同时，香蒲的根际土壤溶液磷素含量比非根际有所降低，芦苇、芦竹、水葱和喜旱莲子草根际土壤溶液磷素含量则有不同程度的提高，水葱的根际土壤溶液磷素含量没有显著变化。
2)不同种类湿地植物的磷素吸收机制不同，表现为：
喜旱莲子草根系较小，但磷素吸收有效性很高(1.32 mg·m-1)，对磷素的利用有效性则较低(0.34 g·mg-1)；香蒲的磷素吸收有效性比喜旱莲子草略低，磷素利用有效性高(0.64 g·mg-1)，根冠比大(0.35)，根系表面积达到38380mm2。喜旱莲子草根际土壤溶液的有机酸总浓度达到40.73μmol/L，远远高于香蒲(12.40μmol/L)。与香蒲相比，喜旱莲子草还分泌了较多的苹果酸(浓度27.33μmol/L)，在活化土壤磷素、促进根系对磷素的吸收方面起到了更大的作用。
3)香蒲在室内根箱和田间条件下均表现出了较高的磷素净化效率，在湿地磷素污染治理中可予以推荐。芦苇、芦竹和水葱3种湿地植物的磷素移除能力也较强，湿地磷素污染治理中可以考虑使用。喜旱莲子草在田间条件下土壤磷素活化现象明显，增加了土壤磷素向水体流失的风险，在湿地磷素污染治理中应避免使用。
湿地植物;磷素根际效应;土壤溶液;湖泊富营养化治理;室内根箱试验;喜旱莲子草;湿地净化功能
中国海洋大学
硕士
环境科学
王震宇
2009
中文
X173;X524
49
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）