水平方向上桐花树人工湿地植物生理生态特性研究

摘要：植物在人工湿地污水系统中起着重要的作用，但目前对于植物在人工湿地污水处理系统水平方向上的生理生态特性却很少研究。本论文研究湿地植物桐花树在人工湿地水平方向上的生理生态学特性。实验结果表明，随着水平距离的增加，超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性降低，丙二醛（MDA）含量减少，根系活力减弱。株高、叶片含水量、叶绿素含量、蛋白质含量随着水平距离而增加，但差异不显著。

关键词：人工湿地;桐花树;生理活性

中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.113

Abstract：Plants always play an important role in constructed wetland system. However ，we still had few studies about physiological ecology characteristic at different distances all through these years .The research objectives of this thesis is supposed to be the constructed wetland in Futian mangrove Nature Reserve， with the purpose of finding out the physiological ecology characteristic of Aegiceras corniculatum at different distances according to indicators like tree height， water content， superoxide dismutase （SOD） activity， peroxidase （POD） values， protein content， chlorophyll content， MDA content， root activity .The results showed that ，as the distance increased ，SOD activity， POD activity decreased， MDA content， root activity also decreased ， meanwhile ， the four other indicators of plant physiological activity（tree height， water content， chlorophyll content， protein content） showed a rising trend but did not changed significantly.

Keywords：Constructed wetland;Aegiceras corniculatum ; Physiological activity

人工濕地是模拟自然湿地环境并结合污水处理工程知识，发展出来作为防治水污染的技术。近30年来，人工湿地作为生活，农业，水产养殖业，工业及矿业的污水处理技术已广泛应用，它能有效的去除水中的固体悬浮物、氮磷营养盐、重金属及病原菌等，并证实为一种投资少，成本低，管理易的污水处理方法 [1-4]。

植物在人工湿地污水处理系统中起着重要的作用，植物不仅可以直接摄取和利用污水中的氮磷营养盐、富集重金属等有毒有害物质，还能输送氧气到根区，为根区微生物生长、繁殖和降解过程提供氧气。但对于植物在湿地系统中的生长情况及生理活性特征的研究还比较少。

本研究以已建成的桐花树人工湿地带（33×3×0.5m）中试系统为研究对象[3-4]，研究桐花树的生理生态特性在不同水平距离间的变化特征。

1 材料和方法

1.1 样品采集

在桐花树人工湿地系统中设置采样点，采样点为距进水口2.5m、7.5m、12.5m、17.5m、22.5m、27.5m，3个重复，叶片采集后天实验室洗净，贮存于4 ℃冰箱，作理化性质及酶活性测定。

1.2 分析方法

超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法，过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚比色法、丙二醛（MDA）含量测定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法、叶片蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250法、根系活力的测定采用α-萘胺法，叶绿素含量的测定采用丙酮提取法[6]。

2 结果与分析

2.1 理化性质的水平梯度变化特征

桐花树的株高随水平距离的增加而增大（表1），通过实地观察，人工湿地中出水口处植物生长的茂密程度也远远大于进水口处。叶片含水量的变化趋势和株高变化一致。

叶绿素含量的变化呈现出先上升后下降的趋势，在湿地中部达到最高值。桐花树的蛋白质含量随水平距离增加有减小趋势，在进水口处蛋白质含量最高（359.66 mg/g），出水口处的含量最低（311.67 mg/g）。

丙二醛（MDA）是膜脂过氧化产物特有，MDA的浓度表示脂质过氧化程度和膜系统伤害程度，是逆境生理指标[7]。桐花树叶片中丙二醛的含量随水平距离增加而降低，说明污水对桐花树的细胞膜产生了过氧化作用，对细胞膜产生了一定的伤害，而随着污水浓度的降低，膜的伤害程度也降低。

2.2 酶活性的水平梯度变化特征

SOD酶活性随水平距离的增加而降低（图1），这可能是由于人工湿地的净化作用，污水浓度随水平距离增加而相应减小，桐花树所受的胁迫减轻，体内代谢产生的自由基越来越少，SOD酶活性也随之下降[8]。

POD酶也是植物体中保护酶系统中的成员，SOD可以消除O2`- 产生H202， 而H202可以被过氧化物酶分解[9]。POD酶活性随水平距离的增加而显著减小（图1），差异显著（P<0.05）。

2.3 根系活力的水平梯度变化特征

根系活力，是指根系整个代谢的强弱，包括呼吸作用、氧化力、酶活性、代换量等，可见根系活力的大小与整个植株生命活动的强度紧密相关，当根系的氧化力较大时，根的有氧呼吸也较旺盛，吸收氮、磷养分也较多，还可氧化土壤中有害的还原物质，从而保证根的正常代谢[10]。根系活力不仅是反映生命活动的重要指标，也可以用来分析植物对污水中的污染物的吸收情况。如图2所示，植物的根系活力呈现出下降的趋势，在人工湿地出水口处（22.5m和27.5m），根系活力显著小于人工湿地进水口处（2.5m），这可能和营养物质在湿地系统中的分布有关，随着水平距离的增加，氮磷等污染物质逐渐减少，植物对污染物吸收量减小，从而使得根系活力下降。

3 结语

（1）桐花树在人工湿地系统中的生长状况随水平距离而改变，随水平距离增加，株高、叶片含水量、叶绿素含量及蛋白质含量增加。

（2）随着水平距离的增加，超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性降低，丙二醛（MDA）含量减少，根系活力减弱。

参考文献

[1]吴晓磊.人工湿地废水处理机理[J].环境科学，1994，16（3）：83-86.

[2]黄翔峰，王珅，陈国鑫，陆丽君，刘佳.人工湿地对水产养殖废水典型污染物的去除[J].环境工程学报，2016，10（1）：12-20.

[3]杨琼，蓝崇钰，谭凤仪，陈里娥，胡柳柳.红树林人工湿地对生活污水的净化效果[J].生态学杂志，2014，33（9）：2510-2517.

[4]Q. Yang， N.F.Y. Tam， Y.S. Wong， T.G. Luan， W.S. Su， C.Y. Lan， P.K.S. Shin and S.G. Cheung  Potential use of mangroves as constructed wetland for municipal sewage treatment in Futian， Shenzhen， China[J]. Marine Pollution Bulletin，2008（57）：735-743.

[5]靖元孝，杨丹菁，风车草（Cyperusalternifolius）人工湿地系统氮去除及氮转化细菌研究[J].生态科学，2004，23（1）：89-91.

[6]陈建勋，王晓峰.植物生理学实验指導（第二版）[M].广州：华南理工大学出版社，2006.

[7]李玫，陈桂珠.含油废水对秋茄幼苗的几个生理生态指标的影响[J].生态学报，2000，20（3）：528-532.

[8]刘会超，贾文庆.盐胁迫对白三叶幼苗叶片叶绿素含量和细胞膜透性的影响[J].广东农业科学，2008（l2）：58-61.

[9]段文芳，石贵玉，，秦丽凤，康浩.镉胁迫对桐花树光合蒸腾作用及保护酶活性的影响[J].安徽农业科学，2008（4）：1355-1356.

[10]周小平，张岁岐，杨晓青，刘小芳，刘立生.玉米根系活力杂种优势及其与光合特性的关系[J].西北农业学报，2008，17（4）：84-90.

收稿日期：2019-01-23

作者简介：王孟琪（1969-），男，汉族，本科学历，工程师，研究方向为红树林湿地生态学研究和自然保护区管理。