第9章-大型水生植物

8大型水生植物水处理生物学大型水生植物•一．大型水生植物的特点•二．常见的大型水生植物第一节大型水生植物的特点一．大型水生植物的界定及其主要类群1.大型水生植物大型水生植物（macrophyte）是指植物体的一部分或全部永久地或至少一年中数月沉没于水中或漂浮在水面上的高等植物类群。这是一个生态学范畴上的类群，是不同类群植物通过长期适应水环境而形成的趋同性生态适应类型，包含多个植物门类，如蕨类植物和种子植物。通常意义上的大型水生植物还包括一些大型的藻类植物。2.大型水生植物的类型分为四种生活型（lifeform）：挺水、漂浮、浮叶根生和沉水。二．大型水生植物的繁殖与分布特点•繁殖能力强，不但能以种子进行有性繁殖，而且还能以分枝和地下茎进行营养繁殖；•宜生长在水流较平缓的水体；•分布受水深的限制，从岸边向深水区分布的位置依次为：挺水-浮叶-沉水；•挺水植物分布的水深在1m左右，可短期耐受3m以上的水深；•浮叶根生植物分布在挺水植物远岸一侧，水深小于5m的亚沿岸带；•沉水植物全部茎叶沉没在水下，对水深适应性最强，通常可在水深6m以内的范围内生长，一些种类的生理下限可达到10-12m。二．常见的大型水生植物一．挺水植物芦苇、香蒲、菖蒲和菰是在我国南北常见的挺水植物，它们为多年生高大禾草，多以根状茎进行旺盛的营养繁殖，经常在岸边形成茂密的单种群落，构成挺水植物带。香蒲菰菖蒲二．浮叶根生植物菱、杏菜、金银莲花是在我国常见的浮叶根生植物，多生长在淡水池塘或湖泊处，以种子繁殖，冬季来临之前将种子散落在底泥中，来年春天萌发，往往在池塘或湖泊挺水植物带的远岸一侧形成成片的浮叶根生植物带。菱杏菜金银莲花三．漂浮植物凤眼莲、浮萍和满江红是我国常见的三种漂浮植物，这类植物主要通过营养繁殖分生新的植株。凤眼莲浮萍满江红四．沉水植物黑藻、金鱼藻、苦草和狐尾藻是在我国常见的沉水植物种类，它们茂盛生长时，密集的枝叶可在水下形成“水下森林”或“水底草坪”的景观。黑藻金鱼藻苦草狐尾藻水生植物的水质净化作用及其应用•一．水生植物的水质净化作用•二．水处理与水体修复生态工程技术水生植物的水质净化作用一．大型水生植物的水质净化功能（一）促进悬浮物质的沉降大型水生植物主要通过物理和生物化学作用促进水中悬浮物质的沉降。物理作用主要是由于大型水生植物在水中形成的茂密植被具有抑制风浪和减缓水流的功能；生物化学作用则是指植物根部释放出氧气形成根际氧化区，使底泥由厌氧转变为好氧状态，避免因有机物分解导致的底泥上浮。一．大型水生植物的水质净化功能（二）吸收分解污染物1.对氮磷的吸收：大型水生植物对水中氮磷的吸收能力与环境营养条件密切相关。在营养资源充分时生物量增长速度非常快，并且氮磷含量都比较高，水中氮磷等营养物质能够大量地被其吸收，如果生物量能够被有效地收获利用，则水中氮磷等营养污染物就能够被带出。2.对重金属的吸收：大型水生植物可以吸收一些生长非必须的重金属，如Pb、Cd、Cr等，而对于生长所需的金属如Mo、Cu、Zn、Ni等，水生植物则可以过量吸收。重金属在水生植物体内不同部位分布特点一般是根＞茎＞叶。一．大型水生植物的水质净化功能（二）吸收分解污染物3.对有机物的吸收与降解：大型水生植物能从水中吸收农药、工业化学物质等多种有机污染物，甚至持久性有机污染物。有机物进入植物体内后有着多种代谢机制，包括富集、转化和完全降解。水生植物除了直接吸收、分解有机物外，还可以通过根系分泌有机酸类等物质，刺激根际微生物群落的活性，促进微生物对有机污染物的降解。（三）抑制藻类生长大型水生植物主要通过两种机制抑制藻类生长：资源竞争机制和如释放抑藻化感物质。二．浮游藻类的水质净化功能（一）对氮磷的吸收氮磷是浮游藻类必需的营养物质，因此当藻类大量生长时，可以吸收水中氮磷转化为自身结构物质。藻类对氮磷的吸收与环境营养条件密切相关。藻类对磷的吸收受水中N/P比的影响，当水中氮浓度高而磷浓度低时，藻类对磷的吸收增加，反之，藻类对磷的吸收下降，适宜比值在N/P=7~15/1。（二）对重金属的去除浮游藻类能吸收富集水中的重金属，通常认为藻类去除重金属的过程分为吸附和转移两个阶段。（三）对有机物的去除藻类对有机物的去除分为：转化降解和富集。水处理与水体修复生态工程技术一．漂浮植物系统漂浮植物系统是在氧化塘基础上发展而来的水质净化技术。处理系统通过植物和微生物的共同作用完成水质净化。漂浮植物在塘表面形成一个垫层，垫层的下面由于植物释放氧气在植物根系附近形成好氧层，向下随氧含量减少形成兼氧层和厌氧层，三个层中存在着对应的好氧兼氧和厌氧微生物群落。二．挺水植物系统用于水处理的挺水植物系统一般称为人工湿地，它是根据自然的沼泽湿地对水质净化的原理，在人工筛选堆填的基质上有选择地种植挺水植物而成。污水流过系统时依靠植物、微生物和基质三者的共同作用完成对污染物的去除。植物本身的吸收作用是湿地去除氮磷的主要机制。表面流人工湿地：污水在填料表面漫流，与自然湿地最为接近。绝大部分有机物的降解是由附着在植物水下茎杆上的微生物来完成。潜流式人工湿地：水在填料内部渗流，可充分利用填料表面及植物根系上的微生物及其他各种作用来处理废水，因此污染物去除效率高，而且卫生条件较好。表面流人工湿地示意图潜流人工湿地示意图人工湿地处理系统的特点三．沉水植物系统由于在浊度较高的污水中不能生长，沉水植物通常不被用于污水处理，而是被用于受污染水体，特别是富营养化浅水湖泊的治理。沉水植物的环境生态功能主要有：1.吸收、固定水中的氮磷等营养物质；2.抑制藻类生长；3.澄清水质；4.提高水生生态系统的生物多样性。