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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 17 期摇 摇 2011 年 9 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
海洋生态资本理论框架下海洋生物资源的存量评估 任大川,陈摇 尚,夏摇 涛,等 (4805)………………………
内生真菌对羽茅生长及光合特性的影响 贾摇 彤,任安芝,王摇 帅,等 (4811)……………………………………
基于遥感图像处理技术胡杨叶气孔密度的估算及其生态意义 荐圣淇,赵传燕,赵摇 阳,等 (4818)……………
水文变异下的黄河流域生态流量 张摇 强,李剑锋,陈晓宏,等 (4826)……………………………………………
黄河三角洲重度退化滨海湿地盐地碱蓬的生态修复效果 管摇 博,于君宝,陆兆华,等 (4835)…………………
浙江省某 PCBs废物储存点对其邻近滩涂生态系统的毒性风险 何闪英, 陈昆柏 (4841)………………………
鄱阳湖苔草湿地甲烷释放特征 胡启武,朱丽丽,幸瑞新,等 (4851)………………………………………………
三峡库区银鱼生长特点及资源分析 邵晓阳,黎道峰,潭摇 路,等 (4858)…………………………………………
低温应激对吉富罗非鱼血清生化指标及肝脏 HSP70 基因表达的影响 刘摇 波,王美垚,谢摇 骏,等 (4866)…
Cd2+对角突臂尾轮虫和曲腿龟甲轮虫的急性毒性和生命表统计学参数的影响
许丹丹,席贻龙,马摇 杰,等 (4874)
…………………………………
……………………………………………………………………………
圈养梅花鹿 BDNF基因多态性与日常行为性状的关联分析 吕慎金,杨摇 燕,魏万红 (4881)…………………
华北平原玉米田生态系统光合作用特征及影响因素 同小娟,李摇 俊,刘摇 渡 (4889)…………………………
长期施肥对麦田大型土壤动物群落结构的影响 谷艳芳 ,张摇 莉,丁圣彦,等 (4900)…………………………
蚯蚓对湿地植物光合特性及净化污水能力的影响 徐德福,李映雪,王让会,等 (4907)…………………………
三种农药对红裸须摇蚊毒力和羧酸酯酶活性的影响 方国飞 (4914)……………………………………………
六星黑点豹蠹蛾成虫生殖行为特征与性趋向 刘金龙,宗世祥,张金桐,等 (4919)………………………………
除草剂胁迫对空心莲子草叶甲种群的影响及应对策略 刘雨芳,彭梅芳,王成超,等 (4928)……………………
荒漠植物准噶尔无叶豆结实、结籽格局及其生态适应意义 施摇 翔,王建成,张道远,等 (4935)………………
限水灌溉冬小麦冠层氮分布与转运特征及其对供氮的响应 蒿宝珍,姜丽娜,方保停,等 (4941)………………
准噶尔盆地梭梭、白梭梭植物构型特征 王丽娟,孙栋元,赵成义,等 (4952)……………………………………
基于地表温度鄄植被指数关系的地表温度降尺度方法研究 聂建亮,武建军,杨摇 曦,等 (4961)………………
岩溶区不同植被类型下的土壤氮同位素分异特征 汪智军,梁摇 轩,贺秋芳,等 (4970)………………………
施氮量对麻疯树幼苗生长及叶片光合特性的影响 尹摇 丽,胡庭兴, 刘永安, 等 (4977)………………………
黄土丘陵区燕沟流域典型植物叶片 C、N、P化学计量特征季节变化 王凯博,上官周平 (4985)………………
克隆整合提高淹水胁迫下狗牙根根部的活性氧清除能力 李兆佳, 喻摇 杰, 樊大勇, 等 (4992)………………
低覆盖度固沙林的乔木分布格局与防风效果 杨文斌,董慧龙,卢摇 琦,等 (5000)………………………………
东灵山林区不同森林植被水源涵养功能评价 莫摇 菲,李叙勇,贺淑霞,等 (5009)………………………………
11 种温带树种粗木质残体分解初期结构性成分和呼吸速率的变化 张利敏,王传宽,唐摇 艳 (5017)…………
连栽第 1 和第 2 代杉木人工林养分循环的比较 田大伦,沈摇 燕,康文星,等 (5025)……………………………
最优化设计连续的自然保护区 王宜成 (5033)……………………………………………………………………
基于自然地理特征的长江口水域分区 刘录三,郑丙辉,孟摇 伟,等 (5042)………………………………………
煤电一体化开发对锡林郭勒盟环境经济的影响 吴摇 迪,代方舟,严摇 岩,等 (5055)……………………………
专论与综述
生态条件的多样性变化对蜜蜂生存的影响 侯春生,张学锋 (5061)………………………………………………
研究简报
胶州湾潮间带大型底栖动物次级生产力的时空变化 张崇良,徐宾铎,任一平,等 (5071)………………………
湿地公园研究体系构建 王立龙,陆摇 林 (5081)……………………………………………………………………
基于生态足迹的半干旱草原区生态承载力与可持续发展研究———以内蒙古锡林郭勒盟为例
杨摇 艳,牛建明,张摇 庆,等 (5096)
…………………
……………………………………………………………………………
学术信息与动态
恢复与重建自然与文化的和谐———2011 生态恢复学会国际会议简介 彭少麟,陈蕾伊,侯玉平,等 (5105)…
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*302*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*37*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄09
封面图说: 相当数量的降雪与低温严寒是冰川发育的主要因素,地球上的冰川除南北两极外,只有在高海拔的寒冷山地才能存
在。 喜马拉雅山造山运动使中国成为了世界上中低纬度冰川最为发育的国家,喜马拉雅山地区雪峰连绵、冰川四
溢,共有现代冰川 17000 多条,是世界冰川发育的中心之一。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 17 期
2011 年 9 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 17
Sep. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(40901257);国家科技支撑项目(2006BAD26B0902);国家重点基础研究发展规划项目(2006CB705809)
收稿日期:2010鄄10鄄27; 摇 摇 修订日期:2011鄄06鄄07
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: defuxu1@ 163. com
徐德福,李映雪,王让会,刘士鑫,吴荣涛.蚯蚓对湿地植物光合特性及净化污水能力的影响.生态学报,2011,31(17):4907鄄4913.
Xu D F, Li Y X, Wang R H, Liu S X, Wu R T. Effect of earthworms on the photosynthetic characteristics of wetland plants and their capacity to purify
wastewater. Acta Ecologica Sinica,2011,31(17):4907鄄4913.
蚯蚓对湿地植物光合特性及净化污水能力的影响
徐德福*,李映雪,王让会,刘士鑫,吴荣涛
(南京信息工程大学,江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室,江苏 南京摇 210044)
摘要: 以香蒲、芦苇和美人蕉为研究对象,并以土壤+沙子+有机质混合物为供试基质模拟人工湿地处理污水,采用向基质中加
入蚯蚓与未加入蚯蚓 2 种处理。 研究加入蚯蚓后,香蒲、芦苇和美人蕉光合速率、蒸腾速率、SPAD值和水分蒸发、蒸腾量的变化
及其对净化污水能力的影响。 结果表明:与未加入蚯蚓相比,加入蚯蚓后,香蒲、芦苇和美人蕉的净光合速率、蒸腾速率、SPAD
值和水分蒸发、蒸腾量均增加,其中芦苇的净光合速率、蒸腾速率和水分蒸发、蒸腾量增加达到显著水平(P <0. 05),而香蒲的
水分蒸发、蒸腾量增加也达到显著水平(P <0. 05);加入蚯蚓后,香蒲、芦苇和美人蕉对 CODMn、NH+4 鄄N、NO-3 鄄N、TN和 TP的去除
率均增加,且香蒲和芦苇对 CODMn的去除率显著增加 (P <0. 05)。 加入蚯蚓后,香蒲、芦苇和美人蕉的 SPAD值均增加,说明蚯
蚓能提高湿地植物对氮的吸收,增加植株中的氮含量,促进湿地植物的光合速率和蒸腾速率从而提高对污水的净化能力。
关键词:蚯蚓;湿地植物;光合特性;SPAD值;净化能力
Effect of earthworms on the photosynthetic characteristics of wetland plants and
their capacity to purify wastewater
XU Defu*, LI Yingxue, WANG Ranghui, LIU Shixin, WU Rongtao
Jiangsu Key Laboratory of Atmospheric Environment Monitoring and Pollution Control, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing
210044, China
Abstract: Constructed wetlands are effective and useful treatment systems in developing countries since they use simple
technology and have low operational and construction costs. Wetland plants are very important structural components of in
constructed wetlands. The function of wetland plants in constructed wetlands is providing a structure for enhancing
flocculation, sedimentation and filtration of suspended solids, and releasing the carbon from root exudates or decaying root
thus enhancing microbial activity such as microbial biomass carbon, microbial biomass nitrogen, and enzyme activity. In
addition, wetland plants directly take up nitrogen, phosphorus and heavy metals, and also play an important role during
winter by insulating the water surface from cold temperatures thereby reducing heat loss. Typha angustifolia, Phragmites
australis and Canna indica are wetland plants widely used in constructed wetlands to purify wastewater. Earthworms are
important as ecosystem engineers, and play important roles in organic matter breakdown and soil structure improvement.
They also affect nitrogen cycling, both directly through consumption of leaf and soil material and excretion, and indirectly
by burrowing and casting and increasing the rate at which organic nitrogen is mineralized into inorganic forms. The response
of wetland plants to earthworms in a constructed wetland that used a mixture of soil, sand and organic matter as substrate
was investigated together with its influence on the removal efficiency of wastewater. The effects of added earthworms were
studied to determine changes in photosynthetic rate, transpiration rate and SPAD value of T. angustifolia, P. australis and
C. indica, and any relationship with the removal efficiency of wastewater. For the three wetland plant species,
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T. angustifolia, P. australis and C. indica, addition of earthworms increased their photosynthetic rate by 20. 9% , 81. 4%
and 13. 4% , respectively; their transpiration rate by 8. 4% , 78. 5% and 12. 0% , respectively; and the SPAD vale of their
leaves by 22. 1% , 16. 4% and 16. 9% , respectively. Addition of earthworms to the substrates led to significant increases
(P <0. 05) in the photosynthetic rate and transpiration rate of P. australis and a significant increase (P <0. 05) in the
SPAD value of T. angustifolia. Addition of earthworms increased evapotranspiration losses of T. angustifolia, P. australis
and C. indica by 29. 6% , 92. 1% and 24. 6% , respectively. Evapotranspiration losses of T. angustifolia and P. australis
were significantly increased (P<0郾 05). For the three wetland plant species, T. angustifolia, P. australis and C. indica,
addition of earthworms increased their removal efficiency of CODMn by 8. 5% , 79. 6% and 8. 7% , respectively; their
removal efficiency of NH+4 鄄N by 6. 4% , 6. 6% and 5. 5% , respectively; their removal efficiency of NO
-
3 鄄N by 7. 8% ,
26郾 2% and 6. 8% , respectively; their removal efficiency of TN by 6. 1% , 6. 8% and 5. 8% , respectively; and their
removal efficiency of TP by 4. 1% , 4. 1% and 4. 6% , respectively. Addition of earthworms significantly increased (P <
0郾 05) the removal efficiency of CODMn, of T. angustifolia and P. australis and the rate of removal of NO
-
3 鄄N by Phragmites
australis. The increased SPAD values of T. angustifolia, P. australis and C. indica showed that the N content of the
wetland plants was increased due to addition of earthworms into the wetland substrates, resulting in enhanced photosynthetic
and transpiration rates, and an increased capacity to purify wastewater.
Key Words: earthworms; wetland plants; photosynthetic rate; SPAD value; purifying capacity
蚯蚓被称为“生态系统工程师冶,作为分解者在生态系统中有着主要的作用,蚯蚓已被成功用于污染环境
的治理[ 1鄄4],其中赤子爱胜蚓是被广泛应用的一种蚯蚓(表层种)。 由于赤子爱胜蚓具有繁殖速度快,抗性能
力强等特点,已被用于处理污泥和污水。 吴敏等[5]报道,当水力负荷为 5. 3—6. 6 m3·m-2·d-1时,蚯蚓生物反应
器对生物膜挥发性悬浮固体(VSS) 降解率可达 86. 67%—96. 20% 。 孙颖[6]采用赤子爱胜蚓处理污泥发现,
污泥中 CODCr的降解率达到 25. 36% 。 韩润平[7]报道,当水力负荷为 2. 0 m3·m- 2·d- 1时,蚯蚓生态滤池对
CODCr去除率为 74%—87% ,NH+4 鄄N 去除率为 30%—50% ,TN 去除率为 25%—40% ,TP 去除率为 40%—
57% ,出水 SS小于 5 mg / L。 可见蚯蚓对水体净化有着重要的影响。
植物在人工湿地中具有重要作用。 Read等[8]比较了 20 种植物对暴雨的净化能力,发现不同植物的净化
能力存在差异。 Li[9]和 Lin[10]也分别报道了人工湿地中种植的植物不同,导致人工湿地对 CODCr和硝态氮的
去除能力不同。 目前,蚯蚓已被应用于人工湿地[11鄄12],但有关蚯蚓对人工湿地中植物光合特性及其净化能力
的研究还未见报道。 为此,本文选择了 3 种常见的湿地植物,研究了蚯蚓对湿地植物光合速率与蒸腾速率的
影响及其净化污水之间的关系,从而为蚯蚓在人工湿地中的应用提供理论指导。
1摇 材料与方法
1. 1摇 实验材料
本实验采用的材料有沙子、土壤、有机质。 沙子来源于长江下游南京段支流,其主要成分为二氧化硅;土
壤取自南京信息工程大学农业试验站,土壤质地粘重,有机质含量 12. 1 g / kg,全氮 0. 99 g / kg,碱解氮 57. 9
mg / kg,速效磷 70. 94 mg / kg,速效钾 50. 39 mg / kg,pH值为 7. 26[13];有机质采用腐熟的稻草秸秆。
1. 2摇 实验方法
本实验采用的实验装置见图 1,其设计是将一个塑料桶(上口直径 30 cm,下底直径 23 cm,高 30 cm)放在
一个塑料盆中(上口直径 40 cm,下底直径 30 cm,高 13 cm),在塑料桶底部有 6 个污水通道,可实现塑料桶与
塑料盆之间的污水交换。 在塑料桶底部铺一尼龙网(300 目),以防止基质从塑料桶中漏出(图 1)。 将沙子与
土壤按体积比 1 颐1 混合后再与 3%的有机质混合(质量比)作为供试基质。 从野外选取芦苇(Phragmites
australis)、美人蕉(Canna indica Linn)和香蒲(Typha angustifolia)幼苗作为供试植物。 首先将供试基质(7L)
放入塑料桶中,并分为两组,一组加入蚯蚓,加入量为 45 条 /桶,另一组未加蚯蚓,然后分别将长势均匀的芦
8094 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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A 蚯蚓45条/桶
尼龙网
基质
植物
蚯蚓
污水
植物
污水
基质
尼龙网
污水通道污水通道
B 无蚯蚓
图 1摇 实验装置示意
Fig. 1摇 Schematic diagram of experimental equipment
苇、美人蕉和香蒲各 2 株放入到基质中,并加入相同量的污水,使整个基质处于湿润状态。 每种处理设 3 次重
复,共 18 个处理,整个实验在塑料大棚中进行,大棚主要作用是遮雨。
1. 3摇 污水处理实验
2010 年 8 月初将塑料盆取出、洗净并向每个塑料盆中准确加入 4 L富营养化水,其水质见表 1。 4d后,测
定塑料盆中剩余污水的体积,并分析水中总氮(TN)、氨氮(NH+4 鄄N)、硝态氮(NO-3 鄄N)、总磷(TP)和高锰酸钾
指数(CODMn)。
表 1摇 实验用水水质
Table 1摇 The tested wastewater quality (mg / L)
指标 Index CODMn NH+4 鄄N NO-3 鄄N TN TP
浓度 Concentration 8. 02 1. 06 2. 74 4. 56 0. 22
1. 4摇 指标分析与测定
植物的净光合速率 Pn 和蒸腾速率 Tr 采用美国 LI鄄 6400 便携式光合作用测定仪测定,测定时间为
10:30—12:30。 叶片的 SPAD值采用 SPAD鄄502 测定,为了控制误差,测定 Pn、Tr和叶片 SPAD值均选取相同
叶位与不同叶龄的 6 片叶测定,并计算平均值。 剩余污水的体积直接采用量筒测定。 污水中总氮、氨氮、总磷
和高锰酸钾指数等均采用《水和废水监测分析方法》 [14]中的标准方法测定。
1. 5摇 基质蒸发、蒸腾量和去除率计算方法
基质每日蒸发、蒸腾量=(加入污水体积-污水剩余体积) / (4 d伊基质表面积)
基质去除率=(加入污水体积伊污水浓度-剩余体积伊污水浓度) / (加入污水体积伊污水浓度)
1. 6摇 数据处理与分析
利用 DPS 统计软件进行统计分析,采用邓肯多重极差对不同处理间差异进行显著性检验,显著性水平为
琢=0. 05。
2摇 结果与分析
2. 1摇 蚯蚓对湿地植物光合特性的影响
3 种湿地植物净光合速率见图 2。 加入蚯蚓后,3 种湿地植物的净光合速率存在差异,其小顺序为:香蒲>
芦苇>美人蕉(图 2)。 与未加入蚯蚓相比,加入蚯蚓后 3 种植物的净光合速率都增加,香蒲、芦苇和美人蕉的
净光合速率分别增加了 20. 9% 、81. 4%和 13. 4% ,其中芦苇的净光合速率增加达到显著水平(P <0. 05)。 加
入蚯蚓后,芦苇的净光合速率增加率是美人蕉净光合速率增加率的 6. 1 倍。
2. 2摇 蚯蚓对湿地植物 SPAD值的影响
3 种湿地植物叶片 SPAD值存在差异,见图 3。 从图 3 可以看出,与未加蚯蚓相比,加入蚯蚓后 3 种湿地
9094摇 17 期 摇 摇 摇 徐德福摇 等:蚯蚓对湿地植物光合特性及净化污水能力的影响 摇
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植物叶片的 SPAD值均增加,香蒲、芦苇和美人蕉叶片的 SPAD值分别增加了 22. 1% 、16. 4%和 16. 9% ,其中
香蒲叶片的 SPAD值增加达到显著水平(P <0. 05)。 加入蚯蚓后,3 种湿地植物叶片的 SPAD 值增加幅度为
16. 4%—22. 1% ,其中以香蒲叶片的 SPAD值最高。
0
香蒲 芦苇 美人蕉
蚯蚓
非蚯蚓
a
aa
aa
b
植物 Plant
净光
合速
率
Poto
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mol. m
-
1 . s-1 )
30
24
18
12
6
图 2摇 湿地植物的光合速率(平均值依标准误)
Fig. 2摇 Photosynthetic rate of wetland plants (Mean 依 SE)
标有不同字母表示蚯蚓与非蚯蚓处理在 P < 0. 05 水平上差异显著
ab
a a
a a
SPA
D值
SPA
D va
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60
48
36
24
12
0
香蒲 芦苇 美人蕉
植物 Plant
蚯蚓
非蚯蚓
图 3摇 湿地植物的 SPAD值(平均值依标准误)
Fig. 3摇 SPAD value of wetland plants (Mean 依 SE)
2. 3摇 蚯蚓对湿地植物蒸腾速率的影响
3 种湿地植物的蒸腾速率见图 4。 从图 4 可以看出,与未加入蚯蚓相比,加入蚯蚓后 3 种湿地植物的蒸腾
速率均增加,其中香蒲、芦苇和美人蕉的蒸腾速率分别增加了 8. 4% 、78. 5%和 12. 0% 。 加入蚯蚓后,以香蒲
的蒸腾速率最高,芦苇其次,而美人蕉的蒸腾速率最低,且芦苇的蒸腾速率增加达到显著水平(P <0. 05)
(图 4)。
2. 4摇 蚯蚓对水分蒸发、蒸腾量的影响
香蒲、芦苇和美人蕉处理的水分蒸发、蒸腾量见图 5。 从图 5 可以看出,与未加入蚯蚓相比,加入蚯蚓后,
香蒲、芦苇和美人蕉处理的水分蒸发、蒸腾量分别增加了 29. 6% 、92. 1%和 24. 6% ,其中香蒲和芦苇处理的水
分蒸发、蒸腾量的增加达到显著水平(P <0. 05)。
0
4
8
12
16
20
香蒲 芦苇 美人蕉
非蚯蚓
a
b
a
aa
蒸腾
速率
Tran
spira
tion r
ate/(m
mol. m
-
2 . s-1 )
a
植物 Plant
蚯蚓
图 4摇 湿地植物的蒸腾速率(平均值依标准误)
Fig. 4摇 Transpiration rate of wetland plants (Mean 依 SE)
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
b
b
蚯蚓
非蚯蚓
香蒲 芦苇 美人蕉
植物 Plant
水分
蒸发
蒸腾
量
Evap
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spira
tion l
osses
/(mL
. cm-2
. d-1 ) a
a
a a
图 5摇 不同处理水分蒸发、蒸腾量(平均值依标准误)
Fig. 5 摇 Evapotranspiration losses of different treatments (Mean 依
SE)
2. 5摇 蚯蚓对湿地植物净化能力的影响
3 种湿地植物对污染物的去除率见图 6。 与未加入蚯蚓相比,加入蚯蚓后,香蒲、芦苇和美人蕉对 CODMn
的去除率分别增加了 8. 5% 、79. 6%和 8. 7% ,其中香蒲和芦苇增加达到显著水平(P <0. 05)。 与此相同,加
入蚯蚓后,香蒲、芦苇和美人蕉对 NH+4 鄄N的去除率分别增加了 6. 4% 、6. 6%和 5. 5% ;对 NO-3 鄄N的去除率分别
0194 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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增加了 7. 8% 、26. 2%和 6. 8% ,且芦苇对 NO-3 鄄N的去除率有显著增加(P <0. 05);对 TN的去除率分别增加了
6. 1% 、6. 8%和 5. 8% ,对 TP的去除率分别增加了 4. 1% 、4. 1%和 4. 6% (图 6)。
a aaaa
aaaa
aaaa
a
a
a
b
ab
a a aa b
a
香蒲 芦苇 美人蕉
香蒲 芦苇 美人蕉 香蒲 芦苇 美人蕉
香蒲 芦苇 美人蕉 香蒲 芦苇 美人蕉
植物 Plant
蚯蚓
非蚯蚓
a a
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0
100
80
60
40
20
0
图 6摇 污染物去除率(平均值依标准误)
Fig. 6摇 The removal efficiency of different pollutants (Mean 依 SE)
3摇 讨论
蚯蚓加入人工湿地可以提高湿地植物的光合速率和蒸腾速率。 加入蚯蚓后,3 种湿地植物的净光合速率
均增加,其中芦苇的光合速率增加达到显著水平(P <0. 05)(图 2),其增加幅度为 13. 4%—81. 4% ,说明蚯蚓
能提高湿地植物的光合作用。 加入蚯蚓也能增加植物的蒸腾速率(图 4),其增加幅度为 8. 4%—78. 5% 。 李
辉信等[15]和王霞等[16]报道蚯蚓活动可提高植物的生物量,其机理有以下几个方面:(1)蚯蚓对土壤养分特别
是氮的生物活化作用,为植物提供了有效氮。 (2) 蚯蚓通过作穴和排粪等活动降低土壤容重,增加土壤孔隙
度,改善土壤的物理性质,有利于植物的生长。 (3) 蚯蚓排出的物质含较丰富的 IAA 等激素,可以促进植物
根系的生长。 (4) 蚯蚓活动还可能牧食少量作物根系,根据适度牧食理论,适度的牧食作用可能对植物生长
产生刺激作用。 从图 3 可以看出,与未加蚯蚓相比,加入蚯蚓后 3 种湿地植物叶片的 SPAD 值增加了
16郾 4%—22. 1% 。 SPAD值能在一定程度反映植物的氮素含量,说明蚯蚓能增加湿地植物对氮素的吸收,从
而提高湿地植物的光合速率。 因此,蚯蚓能提高湿地植物的光合速率与蒸腾速率与其改善土壤理化性质和促
1194摇 17 期 摇 摇 摇 徐德福摇 等:蚯蚓对湿地植物光合特性及净化污水能力的影响 摇
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进植物对氮素的吸收有关。
蚯蚓加入人工湿地后提高了湿地植物对污水的净化能力。 从图 6 可以看出,与未加入蚯蚓相比,加入蚯
蚓后,3 种植物对 CODMn的去除率均增加,其增加幅度为 8. 7%—79. 6% 。 其原因可能是加入蚯蚓后,湿地植
物的净光合速率增加,根系泌氧能力增强,提高了根际的溶解氧含量,增强根际的微生物活性,有利于有机物
的好氧分解,从而提高对 CODMn的去除率。 该结果与雒维国[17]等的研究相一致,即随着净光合速率和蒸腾速
率的增加,湿地中溶解氧浓度上升。 与未加蚯蚓相比,加入蚯蚓后,3 种湿地植物对 NH+4 鄄N、NO-3 鄄N和 TN的去
除率均增加,其主要原因有以下几个方面[16,18鄄19]:(1) 蚯蚓的排泄物—蚯蚓粪表面带负电荷可吸附污水中带
正电荷的 NH+4 鄄N,从而提高对 NH+4 鄄N的吸附能力,有利于 NH+4 鄄N的去除;(2) 有蚯蚓粪的土壤微生物量和活
性比没有蚯蚓粪的土壤高,故有利于对无机氮的生物固持;(3) 蚯蚓活动可加速有机氮的矿化和无机氮的释
放,也有利于植物对氮的吸收;(4) 蚯蚓的钻洞行为可使土壤的孔隙率从 30%提高到 60% ,土壤中的空气含
量从 8% 提高到 30% ,从而提高土壤中好氧微生物的活性,有利于氮的硝化,提高氮的去除(图 6)。
与未加蚯蚓相比,加入蚯蚓后,3 种湿地植物对磷的去除率均增加(图 6),其原因有以下两个方面[20鄄21]:
(1) 蚯蚓活动能增加微生物数量,从而增加了微生物对磷的固持。 (2) 蚯蚓活动增强了土壤磷酸酶的活性,
从而使土壤中磷的有效性提高,有利于湿地植物对磷的吸收。 胡艳霞等[22]报道,蚓粪有很大的表面积,使许
多有益微生物得以生存,并具有良好的吸收和保持营养物质的能力,因此,蚯蚓粪具有很大的表面可能会增加
磷的吸附量,也是蚯蚓加入后湿地植物对磷去除率提高的原因之一。
从本实验结果可以看出,与未加入蚯蚓相比,加入蚯蚓后,芦苇、香蒲和美人蕉对 NH+4 鄄N、TN 和 TP 的去
除率均增加,但未达到显著水平。 李先宁等[11]报道,蚯蚓人工湿地对 TN 的去除率为 67% ,对照人工湿地对
TN的去除率为 57% ,两者相差 10% 。 潘声旺[23]等在研究蚯蚓修复芘污染土壤时发现,与对照相比,加入蚯
蚓后,植物鄄土壤系统对芘的去除率提高了 10. 1% ,可见加入蚯蚓后,TN 和芘的去除率增加均在 10%左右。
在本实验中,与未加入蚯蚓相比,加入蚯蚓后,3 种湿地植物对 TN 的平均去除率增加了 6. 2% ,但低于 10% ,
其原因可能与实验时间比较短和污水初始浓度比较低等有关。
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3194摇 17 期 摇 摇 摇 徐德福摇 等:蚯蚓对湿地植物光合特性及净化污水能力的影响 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 17 September,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Marine ecological capital: valuation of standing stock of marine living resources
REN Dachuan,CHEN Shang,XIA Tao, et al (4805)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Effect of Endophytic fungi on growth and photosynthetic characteristics of Achnatherum sibiricum
JIA Tong,REN Anzhi,WANG Shuai,et al (4811)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
Based on image processing technology estimatingleaves stomatal density of Populus euphratica and analysis of its ecological
significance JIAN Shengqi, ZHAO Chuanyan, ZHAO Yang, et al (4818)………………………………………………………
Evaluation of the ecological instream flow in the Yellow River basin with hydrological alterations
ZHANG Qiang, LI Jianfeng, CHEN Xiaohong, et al (4826)
………………………………………
………………………………………………………………………
The ecological effects of Suaeda salsa on repairing heavily degraded coastal saline鄄alkaline wetlands in the Yellow River Delta
GUAN Bo, YU Junbao, LU Zhaohua, et al (4835)
………
…………………………………………………………………………………
Toxicity risks to the closed tidal flat ecosysten of a PCBs waste savepoint at the coast of Zhejiang
HE Shanying,CHEN Kunbai (4841)
……………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Methane emission from a Carex鄄dominated wetland in Poyang Lake HU Qiwu, ZHU Lili, XING Ruixin, et al (4851)………………
The study on Ice鄄fish Resources in the Three Gorges Reservoir SHAO Xiaoyang,LI Daofeng, TAN Lu,et al (4858)…………………
Effects of acute cold stress onserum biochemical and immune parameters and liver HSP70 gene expression in GIFT strain of Nile
tilapia (Oreochromis niloticus) LIU Bo, WANG Meiyao, XIE Jun, et al (4866)…………………………………………………
Acute toxicityand effect of Cd2+ on life table demography of Brachionus angularis and Keratella valga
XU Dandan, XI Yilong, MA Jie, et al (4874)
…………………………………
……………………………………………………………………………………
The association of BDNF gene polymorphisms with normal behavior traits in house鄄hold sika deer (Cervus nippon)
L譈 Shenjin, YANG Yan, WEI Wanhong (4881)
……………………
……………………………………………………………………………………
Characteristics and controlling factors of photosynthesis in a maize ecosystem on the North China Plain
TONG Xiaojuan, LI Jun, LIU Du (4889)
………………………………
……………………………………………………………………………………………
The soil macrofaunal community structure under a long鄄term fertilization in wheat field
GU Yanfang, ZHANG Li, DING Shengyan, et al (4900)
………………………………………………
…………………………………………………………………………
Effect of earthworms on the photosynthetic characteristics of wetland plants and their capacity to purify wastewater
XU Defu, LI Yingxue, WANG Ranghui, et al (4907)
……………………
………………………………………………………………………………
Toxicity of three pesticides and their effects on carboxylesterase activity of Propsilocerus akamusi FANG Guofei (4914)………………
Reproductive behavior character and sexual tendency of the adult Zeuzera leuconotum Butler (Lepidoptera: Cossidae)
LIU Jinlong, ZONG Shixiang, ZHANG Jintong, et al (4919)
………………
………………………………………………………………………
Effects of herbicides stress on the population of alligator weed flea beetles, Agasicles hygrophila (Col. : Chrysomelidae) and
corresponding strategies LIU Yufang, PENG Meifang, WANG Chengchao, et al (4928)…………………………………………
Patterns of fruit and seed production and ecological significance in desert species Eremosparton songoricum (FABACEAE)
SHI Xiang,WANG Jiancheng,ZHANG Daoyuan,et al (4935)
…………
………………………………………………………………………
Effect of different nitrogen supply on the temporal and spatial distribution and remobilization of canopy nitrogen in winter wheat
under limited irrigation condition HAO Baozhen, JIANG Lina, FANG Baoting, et al (4941)……………………………………
Plant architecture characteristics of Haloxylon ammodendron and Haloxylon persicum in Zhungar Basin
WANG Lijuan,SUN Dongyuan, ZHAO Chengyi,et al (4952)
………………………………
………………………………………………………………………
Downscaling land surface temperature based on relationship between surface temperature and vegetation index
NIE Jianliang,WU Jianjun,YANG Xi, et al (4961)
………………………
…………………………………………………………………………………
Differential characteristics of soil 啄15N under varying vegetation in karst areas
WANG Zhijun, LIANG Xuan, HE Qiufang, et al (4970)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Effect of nitrogen application rate on growth and leaf photosynthetic characteristics of Jatropha curcas L. seedlings
YIN Li, HU Tingxing, LIU Yongan, et al (4977)
…………………
…………………………………………………………………………………
Seasonal variations in leaf C, N, and P stoichiometry of typical plants in the Yangou watershed in the loess hilly gully region
WANG Kaibo, SHANGGUAN Zhouping (4985)
………
……………………………………………………………………………………
Clonal integration enhances the ability to scavenge reactive oxygen species in root of Cynodon dactylon subjected to submergence
LI Zhaojia,YU Jie,FAN Dayong,et al (4992)
……
………………………………………………………………………………………
Pattern oflow鄄covered sand鄄fixing woodland and its windbreak effect YANG Wenbin, DONG Huilong, LU Qi, et al (5000)…………
Evaluation of soil and water conservation capacity of different forest types in Dongling Mountain
MO Fei, LI Xuyong, HE Shuxia, et al (5009)
………………………………………
……………………………………………………………………………………
Changes in structural components and respiration rates of coarse woody debris at the initial decomposition stage for 11 temperate
tree species ZHANG Limin,WANG Chuankuan, TANG Yan (5009)………………………………………………………………
Characteristics of nutrient cycling in first and second rotations of Chinese fir plantations
TIAN Dalun,SHEN Yan, KANG Wenxing, et al (5025)
………………………………………………
……………………………………………………………………………
The optimal design of a connected nature reserve network WANG Yicheng (5033)……………………………………………………
Sub鄄areas compartmentalization of Changjiang Estuary based on the natural geographical characteristics
LIU Lusan, ZHENG Binghui, MENG Wei, et al (5042)
………………………………
……………………………………………………………………………
The environmental and economic influence of coal鄄electricity integration exploitation in the Xilingol League
WU Di, DAI Fangzhou, YAN Yan, et al (5055)
…………………………
……………………………………………………………………………………
Review and Monograph
The influence of diversity changes of ecological conditions on the survival of honey bees
HOU Chunsheng, ZHANG Xuefeng (5061)
………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Scientific Note
The spatio鄄temporal change in the secondary production of macrozoobenthos in the intertidal zone of Jiaozhou Bay
ZHANG Chongliang, XU Binduo, REN Yiping, et al (5071)
……………………
………………………………………………………………………
The studying system construction of wetland parks WANG Lilong, LU Lin (5081)……………………………………………………
Ecological footprint analysis of a semi鄄arid grassland region facilitates assessment of its ecological carrying capacity: a case study
of Xilinguole League YANG Yan, NIU Jianming, ZHANG Qing,et al (5096)……………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 17 期摇 (2011 年 9 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
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Vol郾 31摇 No郾 17摇 2011
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