沈偉

摘 要：本文就水生植物主要是浮床植物的根系生態(tài)化學(xué)作用進(jìn)行研究分析，并對生態(tài)響應(yīng)的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述，對未來浮床植物研究提供了方向。

關(guān)鍵詞：水生植物；根系；生態(tài)化學(xué)作用；生態(tài)響應(yīng)

我國養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展使各個湖泊的水質(zhì)都收到了較大影響，由于大量肥料中具有的氮磷鉀等有機(jī)肥料魚類都不能實現(xiàn)有效吸收，使水質(zhì)污染愈發(fā)嚴(yán)重。而浮床植物則良好的解決了這一問題，因此必須對植物根系的生態(tài)化學(xué)作用及其生態(tài)響應(yīng)進(jìn)行研究。

一、水生植物的生態(tài)化學(xué)作用

1.根系構(gòu)型。在同一根系中會存在不同構(gòu)型的根，這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是植物根系生長的結(jié)果，其幾何構(gòu)型有多種，主要取決于周邊環(huán)境，選擇最為有利的方向改變自身根系結(jié)構(gòu)。因此，根系構(gòu)型在研究生態(tài)化學(xué)作用時尤為重要，其直接反應(yīng)植物本身對周邊環(huán)境的適應(yīng)能力，也能體現(xiàn)植物的生產(chǎn)能力和凈化能力。

2.生態(tài)化學(xué)研究。對植物的根系的生態(tài)化學(xué)研究一直處于十分重要的地位。對于浮床植物來說，其可以通過根系直接吸收培養(yǎng)基和底層泥土中的水分和養(yǎng)料來供自身發(fā)展所需。其吸收速率主要取決于植物本身的性質(zhì)以及周圍環(huán)境和水體本身的質(zhì)量。因此，在一定環(huán)境條件下，浮床植物會通過營養(yǎng)繁殖這一手段來大幅度提升生物量在體內(nèi)的積累，對氮磷鉀等營養(yǎng)物質(zhì)實現(xiàn)有效固定。而在這一過程中，根系起著十分重要的作用，其形態(tài)結(jié)構(gòu)和吸收能力直接決定植物對各類營養(yǎng)以及水分的吸收能力。

二、水生植物的生態(tài)響應(yīng)研究

1.根系分泌物。在很多年前就已經(jīng)有科學(xué)家開始研究這一方面，經(jīng)過多年積累，對根系分泌物有具體的定義：根系分泌物是指活的、未經(jīng)外界干擾的植物根系將一些化學(xué)物質(zhì)分泌到水體環(huán)境中。目前對根系分泌物的研究已經(jīng)較為透徹，主要分為兩種產(chǎn)生途徑：代謝和非代謝。這些途徑都十分復(fù)雜，不同的植物也會分泌大不相同的分泌物。其中，代謝過程也分為初級代謝和次生代謝，在植物的基本生長發(fā)育中，初級代謝為植物提供生存必需的營養(yǎng)物質(zhì)以及一些信息。而次生代謝則是植物為適應(yīng)環(huán)境而分泌的產(chǎn)物。比如美人蕉在含磷較多的水體中生存時，根系就會產(chǎn)生一些化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)能夠和磷發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，從而有效降低水體中磷含量。除此之外，非代謝途徑也不可或缺，植物的一些根系脫落物質(zhì)以及植物殘枝可以在非代謝途徑中分泌一些物質(zhì)，正所謂“落紅不是無情物，化作春泥更護(hù)花”。這些物質(zhì)都具有化學(xué)感應(yīng)性質(zhì)，能夠依據(jù)水體的環(huán)境產(chǎn)生分泌物從而改變環(huán)境。

2.根系微生物的研究。在許多植物的根系，往往存在一些菌落，這些菌落和植物根系互補，形成一種互惠的共同體。某些細(xì)菌的大量繁殖能夠分解水中的有機(jī)物為植物提供養(yǎng)料，比如氨循環(huán)細(xì)菌總數(shù)以及硝化細(xì)菌等，有效分解水中的硝酸根和銨根，并將其轉(zhuǎn)換為植物能夠吸收的物質(zhì)。因此，對植物和微生物產(chǎn)生的共同體進(jìn)行研究十分重要。

在對大量植物進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，在植物的所有部位，只有根際的微生物菌落數(shù)量最多，種類也最為豐富，根際效應(yīng)十分顯著。研究發(fā)現(xiàn)，被污染水體中氮的凈化處理主要是通過是植物和微生物的氮循環(huán)。氮循環(huán)包括一系列步驟：固氮、硝化和反硝化、氨化。除了植物自身同化吸收作用之外，其余大部分步驟都需要微生物的協(xié)同和參與，而對磷和鉀的處理也類似，需要大量不同微生物的參與才能完成。

3.根系微生物和根際環(huán)境之間的響應(yīng)。根系微生物和根際環(huán)境，二者相互影響相互作用。浮床植物的微生物分布主要根據(jù)植物根系、周圍環(huán)境、PH值等移速。從微生物的角度來說，其需要的營養(yǎng)和養(yǎng)分主要來源于植物所產(chǎn)生的有機(jī)物以及分解水中的化學(xué)物質(zhì)，其繁殖主要取決于植物，除此之外一些厭氧和好氧細(xì)菌也會根據(jù)植物的光合作用，呼吸作用等分布在不同的位置。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，植物的分泌物是植物對環(huán)境的一種適應(yīng)機(jī)制，在環(huán)境的影響下被迫產(chǎn)生的。所以，植物的種類和數(shù)量對根系微生物的分布起決定性作用，二者相輔相成。由于不同的微生物對不同的污染物能夠進(jìn)行特定的分解，在對一些已經(jīng)破壞的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)時，需要某種微生物可以通過篩選特定的植物來進(jìn)行。

根系微生物菌落也可對各級環(huán)境產(chǎn)生影響，但是相對來說比較復(fù)雜，主要可以分為以下幾個方面：首先，改變根系細(xì)胞膜的通透性，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)能夠更加順利的進(jìn)入植物，同時阻隔一些有害物質(zhì)。其次，一些微生物可以直接作用于根系細(xì)胞使其產(chǎn)生不同的分泌物以更好的促進(jìn)微生物-植物共同體。除此之外，根際微生物還可降解和轉(zhuǎn)換根系分泌物，從而降解水體中的有害物質(zhì)。微生物在和外界進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換同時，可以改變水體的PH值以及一些化學(xué)成分組成，從而使植物更有針對性的產(chǎn)生相關(guān)分泌物。

三、水生植物的選擇

1.有利于改善水體的水生植物。每種水生植物對水里面物質(zhì)的吸收是不一樣的，依據(jù)它們對水處理效果的不同，把它們分為以下幾類：第一，主要吸收氮的水生植物有睡蓮、水蔥、水葵、蘆葦、丁香等。第二，主要吸收磷的有香蒲、美人蕉、菖蒲、紫芋等。第三，主要吸收總磷的有睡蓮、紅龍草、風(fēng)車草、浮萍等。第四，主要吸收tn的有浮游、水生花、紅龍草、香菇草等。第五，主要吸收COD的有寬葉香蒲。第六，主要吸收NH3-N的水生植物有水蕹菜以及美人蕉。第七，主要對重金屬進(jìn)行吸收的有狐尾草、野生稻、大米草等。

不同的水景植物對陽光的需求情況也不同，并按照需求量的不同分為喜陽植物與喜陰植物。其中睡蓮以及荷花都是喜陽植物，而石菖是喜陰植物。

2.選擇植物的原則。不同的水質(zhì)要選擇不同的水生植物，并且要依據(jù)植物對陽光的需求量進(jìn)行選擇。相關(guān)的選擇標(biāo)準(zhǔn)是：第一，選擇的水生植物要有觀賞價值。第二，選擇植物時要進(jìn)行嚴(yán)格的考察，避免引起植物入侵的情況。第三，水質(zhì)中含有氮以及磷比較多，要選擇在這兩方面吸收比較好的植物。第四，選擇的植物要有適應(yīng)水位變動的能力，確保水生植物在下雨比較多的季節(jié)以及干旱的季節(jié)能夠維持浮床系統(tǒng)的正常運行。第五，選擇的植物最好是不怕寒冷，這樣在寒冷的冬季植物也能正常的清理水質(zhì)。第六，選擇的植物要根系發(fā)達(dá)，這樣才能增加水內(nèi)部的循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)而使水質(zhì)得到進(jìn)一步的改善。

四、結(jié)語

本文從浮床植物角度闡述水生植物根系的生態(tài)化學(xué)特性以及目前生態(tài)響應(yīng)的研究現(xiàn)狀，希望能為未來水生植物對污染水體的凈化作用提供理論依據(jù)，為植物根系方面的研究提供研究方向。

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