湿地植物光合作用向水体供氧能力的试验研究_王庆安

湿地植物光合作用向水体供氧能力的试验研究＊王庆安黄时达(四川省环境保护科学研究院,成都610041)孙铁珩(中国科学院沈阳应用生态研究所,110015)ExaminationonAbilityofWetlandPlants'PhotosynthesisSupplyingWaterBodywithOxygen.WangQingan,HuangShida(SichuanResearchInstituteofEnvironmentalProtection,Chengdu610041),SunTieheng(InstituteofAppliedEcology,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110015).ChineseJournalofEcology,2000,19(5):45-51.Theresultsoftheexaminationshowedthatsomewetlandplants'leavesandstemsabovethesurfaceofwaterhavelittleabilitytosupplywaterbodywithoxygenthroughrootsofthemselveswhiletheyarephotosynthesizing.Theseplantsarecalamus(Acoruscalamus),cattail(Typhaangustifolia),wildricestem(Zizaniacaduciflora),Cyoerusalternifokius,andwaterhyacinth(Eichhorniacras-sipes).Itmeansthatthereisnorelationshipbetweentheseplants'photosynthesisandthebreathofrootcells.Butduckweed(Lemnaminor)hasasmalltoraiseDO0.44mg·L-1inaverage,whileitisphotosynthesizingduringtheexamination.Reed(Phragmitascommunis)mayhavealittlethetoprovideoxygenforwaterbodythroughrootofitselfwhileitisphotosynthesizing.ItraisedDO0.30mg·L-1inaverageduringtheexamination.Keywords:constructedwetland,wetlandplants,photosynthesis,dissolveoxygen.作者简介:王庆安,男,48岁,高级工程师,理学博士。1概述在人工湿地污水处理系统中,植物床起着非常重要的作用。植物床中栽种的植物对污水起着一定的净化作用[1～3]。根据德国学者Kickuth根区法(therootzonemethod)理论[4],生长在湿地中的挺水植物通过叶吸收和茎秆的运输作用将空气中的氧转运到根部,再经过植物的根部表面组织扩散,在根须周围形成好氧区,这样在植物根须周围就会有大量好氧微生物降解有机物,在根须较少达到的地方将形成兼性区和厌氧区,发生兼性微生物和厌氧微生物降解有机物的作用。因此,在人工湿地污水处理系统中的植物床,除了利用植物对某些物质的吸收作用外,主要还是利用植物向根部输氧的功能。研究认为,湿地植物的通气组织发达,叶片进行光合作用所释放的氧,部分可从气腔进入根部,供给根部呼吸的需要,多余的氧再传到根外[5]。有人发现芦苇在光合作用产氧过程中,还同时向根区及水体供氧,使芦苇床内水体溶解氧的变化曲线出现明显的高峰值[6]。Polprasert[7]认为凤眼莲通过绿叶光合作用产生的氧气被输送到茎、根及水体中,供微生物呼吸用,并依此建立了用于污水处理的凤眼莲水塘的综合动力学模型。这又与李宝林[8]关于生态学杂志2000,19(5)∶45-51ChineseJournalofEcologyDOI:10.13292/j.1000-4890.2000.0075凤眼莲覆盖水体表面时降低了溶解氧含量的报道相反。由此可见,在湿地植物光合作用时是否向水体供氧及这种供氧能力等方面还存在着不同的认识。这是人工湿地塘床系统处理污水的机理研究中一个较为重要的问题。本研究选择几种适于人工湿地处理污水系统的植物,通过一系列的试验,探讨它们在进行光合作用时向水体供氧的情况。2材料及方法本项研究采用测定湿地植物根区水体中的溶解氧(DO)变化的方法,探讨植物在光合作用时向水体供氧的情况。2.1材料实验室试验用的植物为菖蒲(Acoruscalamus)、香蒲(Typhaangustifolia)、伞草(Cy