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    潛流人工濕地環境中木本植物的篩選與誘導及其適應性研究

      摘要:   植物是人工濕地系統的重要組成部分,為了能夠增加亞熱帶地區人工濕地植物的抗寒種類和生物多樣性,本研究以亞熱帶地區常見木本植物為試驗材料,在人工濕地污水處理系統進行試驗。對24種木本植物進行了篩選與評價;采用正交試驗設計得出4種木本植物根系誘導的最適生長環境;最后進行了潛流濕地木本植物適應性研究。研究主要結果如下: 1.本文引入24種木本植物進入潛流人工濕地進行了成活率初步篩選,經過1年初篩后再把能夠成活的16種植物進行1年的適應形態特性、生理特性、生長量和氮磷積累量、聚類分析與凈化潛力的評價研究。結果表明:測試植物的適應形態特性(成活率、株高增幅、根長增幅),適應生理特性(根系活力、葉綠素含量、超氧化歧化酶、丙二醛、脯氨酸、過氧化物酶),去污能力(生長量、氮平均濃度、磷平均濃度、對氮的積累能力、對磷的積累能力)均存在顯著差異。根據木本植物適應形態特性、生理特性和去污能力的三方面14項指標建立的亞熱帶地區潛流型人工濕地應用的木本植物凈化潛力的綜合評價體系對16種植物進行聚類分析,結果可以將植物的凈化潛力分為三大類:較強的有夾竹桃、木槿,中等的有:棕櫚、小葉迎春、梔子、六月雪、龜甲冬青,較弱的有:大葉冬青、常春藤、金森女貞、金葉女貞、金邊七里香、七里香、桂花、十大功勞、紅葉石楠。 2.為了讓木本植物更廣泛的應用于潛流人工濕地,本文以篩選得出凈化潛力較強、根系發達、生長狀況較好的4種篩選植物進行試驗。采用單因子與正交設計2種方法對影響夾竹桃、木槿、梔子、女貞4種木本植物在潛流人工濕地環境下誘導根系生長的4個因素(切根程度,基質類型,激素濃度和曝氣時間)在5種水平上進行優化試驗。結果表明:正交設計采用直觀分析法獲得影響因素最佳反應水平與單因子試驗找出影響因素最佳反應水平有一定差異,通過綜合比較分析,夾竹桃最適合的切根方式是切根1/4,木槿、梔子最適合的切根方式是切根1/8,女貞最適合的切根方式是切根1/2;夾竹桃最適宜的基質是泥炭土,木槿、梔子最適宜的基質是蛭石,女貞最適宜的基質是珍珠巖;夾竹桃、木槿最合適的生根劑濃度為1000mg/kg,梔子、女貞不適宜添加過高濃度的生根劑;夾竹桃最合適的曝氣時間是每日8h,木槿、女貞最合適的曝氣時間是每日16h,梔子最合適的曝氣時間是每日12h。 3.為解決冬季植物問題,本研究將4種木本植物引入潛流人工濕地環境,通過測定植物光合特性,葉綠素含量、丙二醛含量、植物的氮磷富集能力、根際脲酶和磷酸酶活性,根系外部形態與內部結構變化來分析木本植物的適應性,然后測定4種木本植物在潛流人工濕地環境下去污效果,結果表明:(1)4種木本植物的光合特性:4種木本植物在潛流人工濕地環境下的凈光合速率日變化規律為夾竹桃、梔子、女貞變化規律為“雙峰”型,木槿則為“單峰”型;葉片氣孔導度日變化規律木槿為“單峰”型,其他3個品種沒有明顯規律,且最高峰出現的時間也不一致。4種植物胞間CO2濃度的日變化規律與凈光合速率日變化規律相反對應。蒸騰速率日變化規律為都出現“單峰”型規律,高峰出現在11:00-13:00之間。(2)除女貞外較低外,其余三種植物葉綠素含量相異不大;丙二醛含量比較高的是木槿與梔子,女真最低;氮磷積累量是4種植物中最高是夾竹桃,最低的是木槿,這與生物量有關,其中梔子的總磷積累量偏低;基質脲酶活性夾竹桃、木槿高于梔子、女貞,4種植物的基質磷酸酶活性比較接近。(3)木本植物根系外部形態與內部結構變化:外部形態上4種木本植物引入濕地后長出了白色的水生根系,并且明顯須根增多,根系數量甚至明顯多于陸地土壤栽培條件,這說明這4種植物根系可以適應人工濕地潛流人工濕地環境。內部結構上4種植物土培根系與水培根系在內部結構上有較大差異,土培根系的組織非常致密,但是在引入濕地種植后,根系有發達的通氣組織。(4)種木本植物潛流人工濕地系統的去污效果研究:在整個試驗期間TN平均去除率為40.2%。TP平均去除率達到80.8%。CODCr的平均去除率較低為15.4%,NH4+-N的平均去除率為61.8%,各月份間的變化規律一般都會出現隨著季節溫度的變化而變化的規律,溫度越高處理效率也高,低溫低處理效果較差。因此,本研究的4種木本植物可以較好地應用于潛流人工濕地系統。   展開

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