4种湿地植物的生理性状对人工湿地床设计的影响

野外调查分析了4种常见湿地植物的最长根长,根系体积,植物密度,植株的氮、磷和锌含量等对人工湿地去除污染物、人工湿地设计和人工湿地使用寿命的影响.结果表明,最长根长以美人蕉为最长(43.73 cm),芦苇其次(32.50 cm),黄花鸢尾最短(12.57 cm);根系体积以美人蕉最大(66.72 cm3),芦苇其次(17.42 cm3),黄花鸢尾最低(4.70 cm3);密度以芦苇最高(257株·m-2),美人蕉其次(61株·m-2),茭白最低(54株·m-2);单位面积上芦苇、美人蕉、茭白和黄花鸢尾地上部分生物量分别是4.27、2.12、0.94和O.78 kg·m-2.相应地,单位面积上植物地上部分对氮、磷和锌的吸收量以芦苇最高,美人蕉其次.黄花鸢尾最低.不同植物对人工湿地的使用寿命没有显著影响,但植物的最长根长和密度可作为人工湿地基质深度设计和植物数量配置的依据.     

寻乌废弃稀土矿区人工湿地4种植物净化水体氮的效果

[目的]不同湿地植物的生长特性一般有所不同,对于湿地水体的净化效果也会有所差异.因此,筛选适用于赣南废弃稀土矿区净化高氮而磷养分不足的人工湿地植物,可以为赣南稀土矿原位浸矿区人工辅助处理污水的湿地工程提供技术支撑,有利于改善赣南稀土矿区河流水质及环境质量.[方法]以位于赣南寻乌县废弃稀土矿区阶级式人工湿地为研究对象,选用4种常用人工湿地植物水葱(Scirpus validus)、再力花(Thalia dealbata)、芦苇(Phragmitescommunis)、美人蕉(Canna indica),测定了植物的地下和地上器官生物量、总氮、总磷、氮贮量,不同阶级净化池水体的氮磷浓度,对比评价了4种湿地植物净化水体氮的效果.[结果]4种湿地植物生长及氮磷贮量在不同阶级净化池中表现各异,单位面积生物量为芦苇最高,水葱次之,再力花和美人蕉最低;而氮贮量为芦苇最高,美人蕉次之,水葱和再力花最低;两者在地上和地下的分配比各异,但均为地上器官显著高于地下器官.第一、二、三级净化池中氨氮削减率依次为5.40％、13.51％、21.62％,第一级净化池氨氮含量显著高于第三级净化池;总氮削减率依次为19.30％、20.16％、23.48％,3个净化池的总氮含量无显著差异,削减率均随净化池阶级增加而提高.不同湿地植物磷含量和氮/磷比的异同取决于净化池,磷含量表现为地上器官低于地下器官,而氮磷比表现为地上器官高于地下器官.[结论]芦苇和美人蕉为研究区人工湿地构建的优先推荐植物,具有较高的净化能力,两者均更宜配置于第一级净化池,而再力花和水葱可分别配置于第二和第三级净化池.     

三种湿地植物对盐胁迫响应的研究

为探明盐胁迫对沿海湿地植物的生理生态响应,以3种典型湿地植物黄菖蒲（Iris pseudacorus L.）、美人蕉（Canna indica）和梭鱼草（Pontederia cordata L.）为试验材料,通过水培试验研究不同盐浓度下（0.5‰、1.0‰、1.5‰、3.0‰）这3种植物的耐盐能力,水培处理期间每隔7 d测定植物的生长及生理指标。结果表明,在盐胁迫下,黄菖蒲、美人蕉和梭鱼草根系增长量、叶宽和植株的增幅整体上均呈上升趋势,当盐胁迫浓度增大,胁迫时间增长,3种植物的生长会出现不同的受抑现象;丙二醛（MDA）含量的变化除了梭鱼草和1.0‰NaCl胁迫下培养的黄菖蒲呈先降后升外,美人蕉与其余浓度处理的黄菖蒲均表现出先升高后降低的趋势。黄菖蒲、美人蕉、梭鱼草的过氧化氢酶（CAT）活性均呈先升高后降低的趋势。3种湿地植物的耐盐能力为美人蕉>黄菖蒲>梭鱼草。     

人工湿地植物的选择及湿地植物对污染河水的净化能力

阐述了在人工湿地中植物的作用和选择人工湿地植物的原则，分析比较了4种常用于人工湿地的植物的生长特性、环境适应性，并进行了潜流人工湿地和生物滤床作为人工湿地的对照试验）对污染河水处理效果的比较。结果表明，在湿地床中，美人蕉（C．flaccida）和香根草（Vetiveria zizanioides）长速较快，较适合于需快速启动的湿地系统；风车草（Cyperus slternifolius）长势良好，覆盖度接近100％；纸莎草（Cyperus papyrus）长势较差，环境适应性差。在HRT为13h的运行条件下，系统稳定运行后植物对CODMn，TP、TN、NH4^＋-N的平均去除率分别为3．1％、2．0％、12．7％、5．2％，植物对浊度没有明显的改善作用。人工湿地有较强的耐冲击负荷能力，在HRT为13h条件下系统的处理能力还有较大的提升空间。     

菩提子在人工湿地污水处理系统中的作用

研究了人工湿地污水处理系统中的菩提子（Coixlacryma-jobi Linn.）生长及其对氮、磷的吸收动态,并探讨了收割对富营养化水体中氮、磷吸收作用的影响。结果表明：在夏秋季节,特别在8月,菩提子可获得较高的生物量和氮、磷累积量,因而净化贡献最大;从植物体饲用价值看,适当增加收割次数可使菩提子中氮、磷含量高,但收割次数过多,并不利于菩提子对污水的净化及氮、磷的积累。综合考虑,在菩提子整个生长期,应在8月进行全面收割,收割次数以2～3次为宜。     

菩提子在人工湿地污水处理系统中的作用

研究了人工湿地污水处理系统中的菩提子（Coix lacryma-jobi Linn.）生长及其对氮、磷吸收动态,并探讨了收割对富营养化水体中N、P的吸收作用的影响进。结果表明：在夏秋季节,特别在8月,菩提子可获得较高的生物量和N、P累积量,因而净化贡献最大。从植物体饲用价值看,适当增加收割次数可使菩提子中N、P含量高,但收割次数过多,并不利于菩提子对污水的净化及N、P的积累。综合考虑,在菩提子整个生长期,应在8月进行全面收割,收割次数以2～3次为宜。     

不同植物类型复合垂直流人工湿地根系微生物群落结构的研究

为探讨湿地植物种类及季节变化对复合垂直流人工湿地根系微生物群落结构的影响,采用微生物多样性测序技术对菖蒲(Acorus calamus L.)湿地、美人蕉(Canna indica L.)湿地和水葱(Scirpus validus Vahl)湿地根系微生物群落结构进行研究。结果表明,三种湿地植物根系微生物丰富度秋季夏季冬季。水葱湿地上、下行池根系微生物丰富度差异不大,菖蒲湿地和美人蕉湿地(除10月份外)下行池丰富度比上行池高。不同池子的微生物群落成员相似,且上行池样本相似性比下行池样本相似性高。从属水平上,被检测到的硝化细菌有Nitrospira和Candidatus Nitrosophaera。反硝化细菌有Dechloromonas、Flavobacterium和Pseudomonas等。除美人蕉湿地下行池外,秋季的菖蒲湿地和水葱湿地根系硝化细菌相对丰度均高于夏季和冬季。研究结果可为人工湿地的运行优化提供参考。     

人工湿地污水净化效率与根际微生物群落多样性的相关性研究

微生物是人工湿地中净化污水最主要的因素之一.已有研究结果表明,植物根际微生物群落在有机污染物和氨氮等物质的降解过程中均发挥了重要的作用.本研究的目的是通过建立小型实验湿地系统,考察在不同植物组合条件下人工湿地系统的污染物去除效率与植物根际微生物群落功能多样性的相互关系.研究结果显示,旱伞草、美人蕉和芦苇组合系统的TN、TP和BOD,去除效率最高,而旱伞草和美人蕉组合系统的CODCr>净化效率最高.旱伞草、美人蕉、芦苇3种植物组合系统和旱伞草和美人蕉两种植物组合系统根际微生物群落功能多样性较高,利用碳源的能力较强;而单一旱伞草植物系统根际微生物群落功能多样性较小,利用碳源能力较差.实验结果表明,通过不同植物组合而成的湿地系统,可提高根际微生物群落功能多样性,从而提高人工湿地污染物净化的效率和稳定性.     

人工湿地处理高氨氮废水中植物的耐受性

选择人工湿地中常用的挺水植物美人蕉和鸢尾作为受试植物,配制不同氨氮浓度的模拟废水进行培养,每隔一段停留时间测试植株生理指标,以期得到植株的氨氮耐受性特征。研究脯氨酸、丙二醛、超氧化物歧化酶、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等表征植株耐受性指标的变化。结果表明,美人蕉叶片中脯氨酸和丙二醛含量均随氨氮胁迫时间的延长呈现先增高后降低的趋势,说明植株对氨氮的胁迫具有一定的适应性。鸢尾叶片中两种物质的含量均明显高于美人蕉。氨氮浓度为200 mg/L时,美人蕉SOD活性变化很小,而鸢尾则呈现先增高后降低的趋势;随着氨氮浓度升高,美人蕉和鸢尾叶片的SOD活性都呈先升高后降低的趋势,但鸢尾叶片SOD活性无法恢复到初始水平,SOD系统遭到损害。低浓度氨氮对美人蕉净光合速率具有明显的促进作用,且蒸腾速率呈现先升高后下降的趋势。表明在低氨氮浓度情况下,美人蕉表现出较强的耐受性。鸢尾净光合速率和蒸腾速率均有所下降,植物生长受到抑制。研究结果表明,美人蕉对高氨氮具有更强的耐受性,是人工湿地处理高氨氮废水时较为理想的湿地植物。     

3种人工植物群落对污水净化模拟试验

[目的]研究不同植物群落对氮磷的去除能力以及腐烂植物对水体的二次污染影响。[方法]通过构建模拟试验,选取6种重庆市常见的湿地植物进行组合配置,形成了3个人工湿地植物群落,比较分析人工湿地植物群落对生活污水净化的差异。[结果]在生物量方面,3个人工湿地植物群落的总生物量存在显著差异(P<0.05),同种植物在不同人工群落的生物量也存在显著差异;在净化效果方面,各人工湿地植物群落的TN和NH_4~+-N月平均去除率表现为群落3(再力花+菖蒲+鸢尾+狐尾藻)>群落2(再力花+菖蒲+水葱+狐尾藻)>群落1(美人蕉+菖蒲+水葱+狐尾藻),TP月平均去除率排序依次为群落1>群落3>群落2;对比2种腐烂植物对水体的二次污染影响发现,相同时间内狐尾藻水体中的TN、NH_4~+-N、TP浓度升高比菖蒲快,沉水植物相对于挺水植物更容易分解。[结论]该研究为重庆地区构建健康稳定的植物群落和提高湿地系统的净化能力提供科学依据。     

玉溪湿地水生植物群落及伴生种初步研究

 2009年3—12月,对玉溪市抚仙湖、星云湖等湖滨带及人工湿地水生植物群落多样性及伴生种进行了实地调查,初步分析了玉溪市水生植物群落结构、分布规律。结果表明,玉溪市水生植物物种丰富,种群的组成以多年生草本植物为主,主要分布有狐尾藻群落（Com. Myriophyllum verticillatum）、凤眼莲群落（Com. Eichhornia crassipes）、芦苇群落（Com. Phragmites australis）、荷花群落（Com. Nelumbo nucifera）、旱伞草群落（Com. Cyperus alternifolius）等26个优势群落。其中,沉水植物群落类型主要有黑藻+金鱼藻+苦草群落（Com. Hydrilla verticillata+Ceratophyllum demersum+Vallisneria natans）、狐尾藻群落（Com. Myriophyllum verticillatum）等5种,浮水植物群落主要有凤眼莲群落(Com. Eichhornia crassipes)、睡莲群落(Com. Nymphaea tetragona)等4个,挺水植物群落类型主要有芦苇群落（Com. Phragmites australis）、茭草群落（Com. Zizania caduuciflora）、再力花群落（Com. Thalia dealbata）等12个,湿生植物群落类型主要有芦苇+篁竹草群落（Com. Phragmites australis+Pennisetum hydridum）、美人蕉群落（Com. Canna indica）等5个,常见的伴生种有54种。同时,明确了水生植物群落分布特点、群落盖度、生物量与分布面积。本次调查为恢复或构建湿地及城市滨水工程中水生植被物种的选择、群落合理配置和构建指标的确立等提供了科学依据。     

姜花在人工湿地中脱氮除磷研究

选取芦苇和人工湿地处理中未见应用报道的姜花,通过人工模拟湿地,采用畜禽养殖废水处理二级工艺出水进行处理,研究它们在处理过程中的脱氮除磷效果。结果表明:有植物床的脱氮除磷效果好于无植物床,复合床脱氮除磷效果最好,但芦苇床、姜花床、复合床之间的差异不显著;污水处理后,湿地植物各器官中的氮磷含量及分布有变化,芦苇叶对氮、磷的积累量最大,姜花根对氮的积累量最大,而对磷积累不明显;姜花可用于人工湿地进行处理污水。     

人工湿地对稻田排水净化效果的研究

目前,水稻种植面积大,氮、磷流失严重,引起湖泊富营养化。芦苇能经济高效去除氮、磷等有机物。研究表明,对NH4+-N的去除效果可达89.4%,对COD的去除效果可达81.2%,对TN和TP的去除率分别为86%和74.4%。因此表面流芦苇湿地系统去除稻田排水中污染物具有良好的前景。处理方法符合目前水环境生态保护趋势要求。     

3种常见水生植物对养殖废水中化学需氧量的去除效果

【目的】研究水生植物对养殖废水中化学需氧量(COD_(cr))的去除能力,为人工湿地系统处理养殖废水提供理论依据。【方法】将芦苇、水葫芦、蕹菜3种单一水生植物及芦苇—水葫芦组合、芦苇—蕹菜组合分别置于人工模拟的不同浓度养殖废水中培养,以不种植水生植物的不同浓度养殖废水为对照,对比分析芦苇、水葫芦、蕹菜对养殖废水中COD_(cr)的去除与净化效果。【结果】供试水生植物对养殖废水中COD_(cr)的去除和净化能力排序为:芦苇—水葫芦组合芦苇—蕹菜组合水葫芦蕹菜芦苇。培养15 d后,3种水生植物对养殖废水中COD_(cr)的净化效率为43.8%~87.3%,而对照组为28.9%~66.4%。【结论】芦苇、水葫芦及蕹菜3种水生植物对低浓度养殖废水中COD_(cr)的去除效果较明显,对高浓度养殖废水中COD_(cr)的处理效果一般,在构建人工湿地植物系统时结合实际情况组建合适的植物组合,可提高净化COD_(cr)效率。     

浮水植物型人工湿地对水稻田排水中氮磷污染的控制效果

[目的]研究浮水植物型人工湿地对水稻田排水中氮磷污染的控制效果。[方法]介绍了浮水植物的特点及净化污染物的原理,并通过浮水植物型人工湿地对水稻田排水中氮磷污染物的控制,分析其净化效果。[结果]浮水植物型湿地对双季早晚稻总氮的平均去除率分别为52.17%、62.23%;对双季早晚稻总磷的去除率分别为45.69%、74.37%,总氮、总磷的去除效果均较好。同时,浮水型植物还具有生态价值和观赏价值。[结论]浮水植物型人工湿地不仅能有效控制农田排水的氮磷污染物,而且能维持农田生态系统健康。     

人工浮床栽培植物的生长与功能研究

[目的]为推广人工浮床栽培技术提供理论基础。[方法]以芦苇、美人蕉、牛筋草、香蒲、水稻等为供试植物,采用人工浮床栽培技术研究供试植物的生长状况及其对水体的影响。[结果]美人蕉、水蕹菜、牛筋草、香蒲、芦苇、荻、水稻的成活率和生长量都较高,适宜采用人工浮床栽培。浮床栽培美人蕉与水稻的叶绿素含量分别为2.372和1.212 mg/g,浮床栽培水芋头与水稻的根系活力分别为154.25和138.56μg/(g.h),均与旱地栽培差异不显著。水稻和芦苇对水体的净化效果较好,其氮磷吸收量分别为118.70、11.06和214.29、17.69g/m2。[结论]水稻和美人蕉在浮床栽培条件下生长良好,浮床栽培植物可通过抑制水体富营养化等途径抑制藻类的繁殖。     

去除花蕾对紫菀药用器官根系生物量及产量的影响

[目的]研究去除花蕾对紫菀药用器官根系生物量及产量的影响。[方法]以药用植物紫菀为研究对象,以单因素随机区组设计试验,4组花蕾的去除数量分别为0、10、20和30个/株,比较其药用器官根系生长量的变化。[结果]随着去除花蕾数的增多,单株根系生物量和单位面积根系产量均明显增大。在试验的种植密度下,4种花蕾去除水平单位面积的根系产量分别为10 075.5、10 439.8、10 967.4和11 997.6 kg/km2。在去除数量达到30个/株(约为单株花蕾数的75%)时,单位面积根系产量有大幅增长,但去除20个/株和30个/株处理之间在根系产量上无显著差异(P>0.05)。这说明紫菀的生殖生长对根系生长有很强的抑制性影响。在大田种植紫菀时,与不摘除花蕾相比,采用人工摘除50%～75%的花蕾,可使根系产量提高9.0%～18.6%。[结论]试验揭示了紫菀生殖器官耗损对其药用器官生长的影响,为田间种植紫菀获得较高的药用器官产量提供指导。     

水生植物净化农田排水的静态试验研究

农田排水中含有大量氮、磷等富营养化污染元素,试验利用浮床栽培几种常见水生植物,研究其对农田排水的净化作用.结果表明:14 d后,栽培了水生植物的净化系统的净化效率明显高于无植物系统.其中,芦苇、千屈菜和狐尾藻对氨氮和总氮净化效果明显,去除空白后,净化效率分别达42.8％ 、38.2％、36.6％和47.2％、44.1％、46.3％;香蒲、狐尾藻、美人蕉和芦苇对总磷净化效果较好,净化效率分别达49.0％、46.0％ 、41.8％和40.2％;芦苇和香蒲对COD净化效果较好,净化效率分别达31.1％、20.8％.     

生活污水对土壤及湿地植物根际细菌群落的影响

为探究生活污水对土壤及湿地植物根际细菌群落丰富度和多样性的影响,选择芦苇、水葱、千屈菜、扁秆藨草和长苞香蒲5种湿地植物单独种植,利用PCR-DGGE技术,分别测定试验土壤ck1、浇灌污水的土壤ck2、浇灌自来水的湿地植物ck和污水处理湿地植物根际的细菌群落。结果表明:污水处理植物根区土壤细菌种群丰富度和多样性指数最高,其次是污水浇灌的土壤ck2和自来水浇灌的植物ck,试验土壤ck1的最低。试验测定的优势细菌如下:ck1有根瘤菌属(Rhizobium)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas);ck2有鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)、节杆菌属(Arthrobacter)和赤杆菌属(Erythrobacter);ck有黄杆菌属(Flavobacterium)和节杆菌属(Arthrobacter);污水处理植物根区有节杆菌属(Arthrobacter)、梭菌属(Clostridium)、硫酸盐还原细菌(Sulfate-reducing bacterium)、牦牛瘤胃菌(Proteiniclasticum)和黄杆菌属(Flavobacterium)。综上认为,污水浇灌的土壤ck2和污水处理5种湿地植物根际细菌群落多样性均高于自来水浇灌植物ck和试验土壤ck1,湿地植物根际细菌群落随植物种类不同差异较大,其中污水处理千屈菜根区细菌种群丰富度最高,其次是水葱、芦苇和长苞香蒲扁,扁秆藨草根区细菌种群丰富度最低。浇灌污水和种植湿地植物均明显改变了土壤中的细菌群落结构和多样性,污水对土壤细菌群落多样性的影响作用高于植物。     

高盐废水人工湿地处理中耐盐植物的筛选

天津塘沽作为滨海新区核心区,是目前天津发展最快的地区之一。由于本区盐碱土壤等自然条件,污水中盐分含量较高,制约了废水的回用。本文通过模拟人工湿地实验,比较了芦苇(Phragmites australis)、盐地碱篷(Suaeda salsa)、碱蒿(Artemisia anethifolia)、黄花鸢尾(Iris wilsonii)、盐角草(Salicornia europaea)和大米草(Spartina anglica)等耐盐植物对轻污染水体中高浓度氯离子的去除能力,筛选出去除能力较强的植物,并确定植物对盐分去除率达到最大时的生态系统条件。结果表明,适合人工湿地的耐盐碱植物对氯离子的去除效果依次为:芦苇>盐地碱篷>碱蒿>黄花鸢尾>盐角草>大米草,停留时间一般在第4 d时可达到平衡。该研究为利用人工湿地处理高盐废水提供了科学依据。