沼泽湿地连通性对于依赖沼泽湿地为栖息地的鸟类至关重要,嫩江流域内沼泽湿地众多,是迁徙鸟类重要的栖息地和中转站。基于时间长系列地表水年度数据集,采用拟合曲线寻找突变点的方法,确定沼泽湿地斑块连通的阈值距离。选取整体连通性指数(IIC),定量评估1984—2020年嫩江流域沼泽湿地连通性时空变化特征;通过计算不同湿地斑块的重要性指数(dIIC),确定维持沼泽湿地连通性的重要斑块,并分析沼泽湿地连通性的影响因素。研究结果表明,嫩江流域鸟类沼泽湿地斑块连通的阈值距离为8 km,连通性随时间变化呈减小的趋势,其中2001—2010年期间连通性减小是导致1984—2020年连通性整体减小的重要时段;空间上,沼泽湿地主要分布在嫩江流域的下游,各支流下游与嫩江干流交汇处的沼泽湿地及嫩江干流河漫滩是影响流域连通性的重要斑块;单因子相关性表明,年降水量与IIC相关性高,主要通过正向影响沼泽湿地面积而间接影响连通性;多要素回归表明,沼泽湿地面积是影响IIC的最主要因素,为直接正向响应效应,其次为水利工程数量,起负向响应效应。本研究可为嫩江流域鸟类栖息地保护及湿地管理提供参考依据。
湿地水文连通对于维持生态系统的稳定和促进物种多样性具有重要意义。为了量化湿地水文连通并探究其驱动机制,通过谷歌地球引擎(Google Earth Engine)平台提取1990—2020年挠力河流域水体数据,采用地统计学连通性函数和淹没频率,定量评估挠力河流域湿地水文连通的时空动态变化。研究结果表明,在年际尺度上,挠力河流域正逐步表现出水文连通性增强及淹没频率提升的发展趋势;从空间角度看,挠力河中下游区域的水体多次发生重组且容易形成大型连通体,流域淹没频率呈现东北高、西南低的态势;土地利用类型的转化与气候因素的变动,共同影响了挠力河流域的湿地水文连通性。研究结果可以为挠力河流域的生态系统保护与湿地修复工作提供依据。
生态水位是判断湖泊健康的重要指标,西洞庭湖是洞庭湖生态体系的重要组成部分。为了科学识别西洞庭湖生态水位演变特征及影响因素,本研究收集石龟山、牛鼻滩、小河咀和南咀4个水文站近60 a的逐日水位数据,采用IHA-RVA法和年内展布法,计算了生态水位及其保障率,对高、低水位发生时间和历时进行了分析。研究结果表明,受澧水和沅水梯级建设的影响,石龟山站、牛鼻滩站水位突变时间分别为1985年和1992年;小河咀站、南咀站水位突变时间为2003年。4个水文站适宜生态水位、最小生态水位年保障率均呈下降趋势,其中澧水尾闾的石龟山站下降最显著,适宜生态水位保障率由47.21%下降到28.32%,最小生态水位保障率由78.50%下降到48.78%。石龟山站和沅水尾闾的牛鼻滩站的高水位发生时间推后,历时缩短,低水位发生时间提前,历时增长;南咀站和小河咀站低水位发生时间提前,历时增长,高水位发生时间推后,历时缩短。本研究对西洞庭湖生态水位保障度及历时的变化特征开展分析,可以为西洞庭湖生态系统健康评估和生物多样性研究提供参考。
探究水文连通性对水鸟多样性的影响,对于优化水鸟栖息地结构并维护湿地生态功能具有重要意义。以吉林向海国家级自然保护区为研究区域,采用实地调查与连通性评估模型,系统分析了2014—2023年水鸟多样性对湿地水文连通性变化的响应特征。通过对不同水文连通时期水鸟群落特征及多样性的评估,探讨了湿地水文条件对水鸟多样性的影响。研究结果表明,2014—2023年向海自然保护区水鸟群落中鸻形目和雁形目水鸟约占52.59%;水鸟多样性指数整体呈现先上升后下降的变化趋势,Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、Margalef物种丰富度和Pielou均匀度均存在显著的时间变化;水鸟多样性与湿地水文连通性具有显著耦合关系,高水文连通期内水鸟多样性较高,而随着水文连通性下降,水鸟种群分布不均,群落多样性降低,群落结构趋于简单化。加强湿地水文连通性管理,对于提升水鸟多样性和维持湿地生态功能具有重要意义。
草丘湿地作为沼泽湿地中的独特景观,发挥着重要的生态功能,其独特的环境异质性和水文条件的影响使其成为研究热点。草丘湿地的形成与水文条件密切相关,水文条件的变化也影响草丘湿地的发展与演变。水文条件对草丘植物有直接影响,通过淹水条件直接影响草丘植物的物种分布、生理特征、形态结构、生长状况、生物量,以及草丘丘墩的高度、基面积、丘墩形状、分布密度及分布间距等特征,影响草丘植物与土壤间的反馈,进而影响草丘湿地的形成与演变进程和草丘湿地功能的发挥。水文条件促使草丘湿地产生独特的微地貌特征,并产生环境异质性,造成丘上与丘间水文环境特征的显著不同。水文条件通过调节植物−土壤反馈及微生物活性,对草丘湿地碳、氮循环过程和其“源”和“汇”功能的发挥产生影响。随着自然条件的变化及人为干扰的增强,草丘湿地结构破坏和功能退化现象逐年加重,如何充分运用水文条件的作用加速草丘湿地的恢复进程,并促进恢复草丘湿地充分发挥其“源”和“汇”功能,是草丘湿地恢复的关键。本文通过综述草丘湿地对水文条件的响应机制,分析了现有的草丘湿地恢复方法与不足,并提出利用水文响应规律促进草丘湿地结构和功能恢复的举措,以期为草丘湿地的保护与修复提供参考。
为探明深圳市红树林群落特征,选择深圳市3处具有代表性的红树林分布区,调查红树林物种组成及多样性特征。研究结果表明,鹿咀红树林群落类型更丰富,有7种红树林群落类型,福田红树林和西湾红树林均为5种;秋茄(Kandelia obovata)、海桑(Sonneratia caseolaris)和无瓣海桑(Sonneratia apetala)是红树林群落的建群种和优势种,广泛分布于3处红树林分布区各群落内;木榄(Bruguiera gymnorrhiza)是福田红树林重要的伴生种;拉关木(Laguncularia racemosa)、海漆(Excoecaria agallocha)和红海榄(Rhizophora stylosa)作为鹿咀红树林的优势种各自形成了局部优势群落;桐花树(Aegiceras comiculatum)和白骨壤(Avicennia marina)是福田红树林和鹿咀红树林的重要组成物种,丰富了红树林的物种多样性。福田红树林和西湾红树林的种群年龄结构为稳定型,鹿咀红树林的种群年龄偏小,红树植物群落整体为增长型。鹿咀红树林显示出较高的物种多样性,优势种较突出,且群落物种分布较均匀。在红树林的恢复与重建中,建议考虑乡土种与外来种相结合的方式,通过增加本土红树植物的种类来提高红树林的物种多样性和生态稳定性。
为了解决臌囊薹草(Carex schmidtii)种子萌发率低的问题,开展了温度、果囊以及NaOH、赤霉素(Gibberellin A3,GA3)和二者混合处理对种子萌发的影响研究。研究结果表明,种子在恒温环境下无法萌发,而在变温环境下能够萌发;在25 ℃/15 ℃(白天25 ℃,夜晚15 ℃)环境下,去除果囊显著提高了种子的萌发率和萌发速率;在相同环境下,GA3和NaOH均显著提高了无果囊种子的萌发率和萌发速率,缩短了初次萌发时间,破除了种子的休眠;NaOH处理的促进效果较GA3处理更佳,但高浓度的NaOH溶液容易腐蚀种子,二者混合处理效果最好(p<0.05);最佳处理条件为,将无果囊种子置于1% NaOH溶液中浸泡2 h,然后置于0.2 g/L GA3溶液中浸泡2 h,并处于25 ℃/15 ℃的环境中萌发,20 d萌发率可达到51.67%。本研究初步揭示了臌囊薹草种子的萌发特性,发现了打破种子休眠的方法,为退化湿地恢复提供了理论和技术支撑。
为了了解互花米草(Spartina alterniflora)入侵导致黄河三角洲盐地碱蓬(Suaeda salsa)群落退化的作用机制,从化感作用角度研究了互花米草地上、地下部分浸提液及不同盐处理对盐地碱蓬种子萌发及早期幼苗生长的影响。采用种子发芽床法,测定了盐地碱蓬种子萌发率、萌发速度、幼苗胚根长、生物量等指标。研究结果表明,不同浓度互花米草地上和地下部分浸提液对盐地碱蓬种子萌发及幼苗生长具有化感作用。低浓度Na2SO4和NaCl (<100 mmol/L)处理下,50.00 g/L浓度的互花米草不同部位浸提液均显著降低了盐地碱蓬种子的萌发率和萌发速度。随着盐浓度的升高,互花米草不同部位浸提液对盐地碱蓬种子萌发的化感抑制作用减弱。500 mmol/L Na2SO4处理下,50.00 g/L浓度的互花米草地上和地下部分浸提液对盐地碱蓬种子萌发率和萌发速度均产生了一定的促进作用。100 mmol/L NaCl促进了盐地碱蓬胚根的生长,但与对照组相比,6.25 g/L和50.00 g/L浓度的互花米草浸提液均对盐地碱蓬幼苗胚根生长产生了显著的抑制作用。与萌发率相似,500 mmol/L Na2SO4处理下,50.00 g/L浓度互花米草浸提液促进了盐地碱蓬胚根的生长。有趣的是,盐地碱蓬幼苗生物量呈现相反的趋势,当盐浓度低于300 mmol/L时,互花米草浸提液对盐地碱蓬幼苗的生物量积累产生了一定的促进作用。可见,互花米草浸提液能够显著抑制盐地碱蓬种子萌发,同时又能够为盐地碱蓬幼苗生物量的积累提供一定的营养物质,该研究结果从化感作用角度为探究滨海湿地互花米草入侵盐地碱蓬群落的机制提供了不同的视角。
孵卵期是鸟类繁殖的关键阶段,对不同孵卵起始时间丹顶鹤(Grus japonensis)亲鸟孵卵期行为进行比较研究,有助于揭示处于不同物候期亲鸟不同的行为对策及其生存与繁殖状况,对于鹤类保护具有积极意义。2023年3—6月,在黑龙江扎龙湿地,采用全日制观察和瞬时扫描方法,通过野外观察和反复观察远程实时监控录像,对早启动孵卵组(3月)9对和晚启动孵卵组(4月和5月)7对丹顶鹤亲鸟在孵卵期的生存与繁殖行为进行比较研究。研究结果表明,不同孵卵起始时间丹顶鹤雌、雄亲鸟孵卵、静息、离巢、理羽、游走、凉卵、鸣叫和警戒行为时间依次减少并呈现相同规律,雌、雄亲鸟行为时间占全天时间的比例依次为孵卵49.04%、46.22% (早启动孵卵组)和51.76%、42.42% (晚启动孵卵组),静息22.51%、28.01%和22.66%、26.92%,离巢20.16%、18.99%和20.89%、26.56%,其他5种行为共占8.29%、6.78%和4.69%、4.10%;雌、雄两性间孵卵、凉卵、鸣叫和静息时间差异均不显著(p>0.05),离巢、游走、理羽和警戒时间差异显著(p<0.05);早、晚启动孵卵组之间孵卵、凉卵、鸣叫次数差异均不显著(p>0.05),晚启动孵卵组警戒、离巢、游走和理羽次数均显著少于早启动孵卵组(p<0.05);晚启动孵卵组雌鸟静息次数显著少于早启动孵卵组(p<0.05),但雄鸟差异不显著(p>0.05)。丹顶鹤雌、雄亲鸟通过协调彼此生存行为时间与次数的对策来适应不同孵卵期的物候差异,雌、雄亲鸟之间平均分担孵卵任务的模式、性别差异性和繁殖投入不受孵卵起始时间差异的影响。
为了研究升金湖国际重要湿地水生昆虫的多样性水平,于2022年9月至2023年8月每月中旬,采用样地调查法,对芦苇(Phragmites australis)沼泽、湿薹草(Carex thunbergii)沼泽、稻田、林地和河漫滩的水生昆虫群落物种组成、种群数量、多样性和相似性开展了调查。研究结果表明,共采集到11 515头水生昆虫,隶属于8目20科59种;其中,蜻蜓目(Odonata)、半翅目(Hemiptera)和双翅目(Diptera)为优势类群;黄蜻(Pantala flavescens)、小划蝽(Micronecta quauriseta)等10种水生昆虫在5种生境中均为优势种。不同生境类型间生物多样性指数存在显著差异,Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Magalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均在林地最低。广义混合线性模型结果表明,水体透明度是影响水生昆虫群落多样性指数最重要的水环境因子。非度量多维尺度(NMDS)分析结果表明,林地的水生昆虫群落组成与其他4种生境存在显著差异。
藤壶是红树林的敌害生物,严重时会导致新造林的死亡,而拟穴青蟹(Scylla paramamosain)是藤壶的重要天敌。为了探究拟穴青蟹捕食藤壶的行为及效率,采用100 g、140 g、180 g和260 g共4个体质量等级的拟穴青蟹,开展了拟穴青蟹对红树植物白骨壤(Avicennia marina)枝条上固着藤壶(白条地藤壶Euraphia withersi和纹藤壶Amphiblalanus amphitrite)的捕食实验。监控视频显示,拟穴青蟹通过螯足剥离枝条上的藤壶并送入口器,碎壳食肉。研究结果表明,拟穴青蟹的体质量和藤壶的大小均会显著影响捕食效率(p<0.01),各体质量等级拟穴青蟹均偏好捕食大规格(平均壳长6.81 mm)的藤壶。以被消费的藤壶数量衡量,实验1 d的捕食效率(y)最大,且与拟穴青蟹体质量(x)的关系为y=−112.790+2.146x−0.006x2(R2=0.868,p<0.01),呈现出先增后减的趋势。实验3 d累计捕食效率最大的为180 g实验组(94.4%),最小的为260 g实验组(35.4%)。野外实验结果同样也表明拟穴青蟹对红树苗木固着藤壶具有较好的防控效果,70%以上的红树苗木上固着藤壶的清除率在50%以上。
为了解不同土地利用结构和景观格局影响下霍林河流域水质状况及浮游生物群落特征,于2023年10月在霍林河流域20个监测断面采集水样,测定了8项水质指标,并探究了该流域浮游生物群落特征及其与土地利用结构和景观格局之间的关系。调查期间,共鉴定出浮游动物4类88种和浮游植物6门98种,其中轮虫占浮游动物类群的绝对优势,硅藻和绿藻是浮游植物的主要组成类群。土地利用结构和景观格局对水质具有显著影响,其中草地、林地能够过滤和截留水体中的污染物,二者较高的最大斑块指数(LPI)指示较高的水质净化功能;建设用地和耕地对河流水质产生了负面影响。土地利用结构和景观格局通过影响水体理化指标,间接影响浮游生物群落特征。霍林河流域浮游动物优势物种丰度的主要环境影响因子包括缓冲区内草地、耕地面积占比、LPI指数、香农多样性指数及水体氨氮含量、高锰酸盐指数;浮游植物优势物种丰度的主要环境影响因子包括耕地面积占比、硝态氮、氨氮、碱度和溶解氧浓度。以上结果可为霍林河流域土地利用的合理布局及景观格局的优化提供科学依据,为河流水生态保护与恢复提供数据支撑。
为探究松花湖浮游植物群落结构和功能群的季节变化及其影响因子,于2020年夏季、秋季和2021年春季、夏季对松花湖12个采样点的浮游植物和水环境因子进行调查,运用功能群分类法和冗余分析法探究浮游植物群落结构的时空特征及其影响因子。研究结果表明,2020—2021年松花湖水质整体处于中营养−轻度富营养化状态;4次调查共鉴定出浮游植物108种,隶属于8门37科65属,其中绿藻门种类数最多,但全湖的优势种为蓝藻门的束丝藻(Aphanizomenon sp.);松花湖浮游植物共划分为23个功能群,其中优势功能群5类,包括P、Lo、Y、MP和D,共同特征为适应中到高富营养水体,整体演替趋势为P/M/Y/D/B/H1(2020年夏季)—Y/B/D/X2/P(2020年秋季)—MP/Y/Lo/P/D(2021年春季)—Lo/P/H1/Y/MP(2021年夏季),其中P和Y在4次调查中均为优势功能群;冗余分析结果表明,水温、总氮和pH是影响松花湖浮游植物功能群演替的主要环境因子。研究结果揭示了松花湖浮游植物功能群的演替规律及其影响因子,可为水域生态管理与保护提供基础资料和科学依据。
为了摸清四川省崇州市黑石河流域浮游生物和大型底栖动物资源现状,于2023年10月对该流域浮游生物和大型底栖动物的资源状况及其群落结构特征开展了系统调查与分析。研究结果表明,黑石河流域共鉴定出浮游植物6门47属125种(含变种),总平均丰度为34.11×104 ind./L,总平均生物量为0.324 7 mg/L,硅藻门的种类数、总平均丰度和总平均生物量都相对最高;浮游动物15属30种,总平均丰度为19.09 ind./L,总平均生物量为0.053 6 mg/L,其中原生动物丰度最高,桡足类生物量最高;大型底栖动物12目27种,总平均丰度为18.2 ind./m2,总平均生物量为3.223 7 g/m2,其中水生昆虫种类数目和总平均丰度最高,软体动物生物量最高。崇州市黑石河流域水生生物群落结构特征表现明显,其中,浮游生物种类及资源量较高,在浮游植物中,硅藻占绝对优势;在大型底栖动物方面,上游地区喜洁净水体物种较多,而中下游以耐污能力较强的种类居多。本研究结果有助于更好地管理黑石河流域渔业资源并制定相应的保护策略。
土壤微生物是土壤生态系统的健康状况和功能变化的重要指示生物。利用高通量测序技术与荧光定量(Real-timequantitative PCR)技术,探究海南东寨港红树林国家级自然保护区不同区域(光滩和红树林地)的固碳细菌分布特征和群落结构以及基因丰度,分析二者固碳细菌群落之间的差异及影响因素,为揭示红树林湿地固碳功能提供依据。研究结果表明,海南东寨港红树林国家级自然保护区土壤固碳细菌的优势菌门为假单胞门(Pseudomonadota)和放线菌门(Actinomycetota),光滩主要优势菌属为红长命菌属(Rubrivivax,12.93%),红树林地主要优势菌属为红长命菌属(10.57%)、硫网菌属(Thiodictyon,10.68%),以化能异养菌和化能自养菌为主。土壤固碳细菌基因丰度呈现光滩大于红树林地的特点。从Chao1物种丰富度指数、Observed species指数、Shannon-Wiener多样性指数来看,距离海洋较远的采样点光滩低于红树林地,距离海洋较近的采样点光滩则高于红树林地。主坐标分析(PCoA)与置换多元方差分析(PERMANOVA)、相似性分析(ANOSIM)分析结果表明,2种生境类型的土壤固碳细菌群落结构存在明显差异。冗余分析(RDA)结果表明,红树林湿地土壤固碳细菌群落结构受环境因子全磷、有机碳、含水率、pH、全氮、易氧化有机碳显著影响。
为揭示滨海湿地土壤氧化亚氮还原菌丰度对互花米草(Spartina alterniflora)入侵的响应及其关键影响因素,在中国南方21处滨海湿地采集土壤样品,采用实时荧光定量PCR技术,测定光滩和互花米草湿地土壤氧化亚氮还原菌功能基因丰度。结果表明,光滩和互花米草湿地土壤nosZ Ⅱ基因拷贝数显著高于nosZ Ⅰ,表明nosZ Ⅱ型氧化亚氮还原菌在中国南方滨海湿地中占主导地位。互花米草湿地土壤nosZ Ⅰ和nosZ Ⅱ基因拷贝数均显著高于光滩,表明互花米草入侵显著提高了滨海湿地土壤氧化亚氮还原菌丰度。逐步回归分析表明,土壤pH和含水率分别是nosZ Ⅰ和nosZ Ⅱ基因丰度的最重要调控因子。土壤nosZ I基因丰度与土壤pH、有机碳、铵态氮、硝态氮和微生物生物量氮呈显著正相关;而nosZ Ⅱ基因丰度与土壤pH、含水率、盐度和黏粒含量呈显著正相关,与土壤容重和沙粒含量呈显著负相关。结构方程模型分析表明,互花米草入侵可直接影响nosZ I和nosZ Ⅱ基因丰度,也可通过影响土壤有机碳含量和含水率分别间接影响nosZ I和nosZ Ⅱ基因丰度。综上所述,互花米草入侵显著提高了滨海湿地土壤氧化亚氮还原菌丰度,土壤pH和含水率分别是调控nosZ Ⅰ和nosZ Ⅱ基因丰度的关键环境因子。
通过测定江苏省盐城市射阳河口沉积柱(沉积柱1和沉积柱2)中多环芳烃含量,分析其垂向分布特征、来源及生态风险水平,探讨多环芳烃污染与人类活动的关联。研究结果表明,射阳河口沉积柱1和沉积柱2中15种多环芳烃总质量比平均值分别为122.21 ng/g和141.88 ng/g,7种致癌多环芳烃组分总质量比平均值分别为66.68 ng/g和72.45 ng/g。射阳河口沉积柱多环芳烃由高分子量多环芳烃组成,多环芳烃含量在垂直分布上整体呈现为阶段性上升趋势。射阳河口沉积柱中多环芳烃主要来源是车辆排放源(45.00 %)、煤炭和天然气燃烧源(43.00%)、石油泄漏和生物质燃烧的混合源(12.00%)。射阳河口沉积柱中多环芳烃的生态风险水平较小,毒性风险均小于10%。沉积柱中多环芳烃污染主要与工业活动和交通排放指标正相关,其解释了98.36%的多环芳烃污染与社会经济指标的关系,其中,城镇人口与车辆排放对高分子量多环芳烃的累积贡献大,农业活动对低分子量多环芳烃含量的累积贡献大。
食性研究是鸟类生态学研究的基础,通过与多学科领域科学问题的结合,可以解决更多交叉学科的热点问题。本文对国内外水鸟食性研究的相关文献进行了总结,从不同研究方法的样品采集与保存、实验处理、数据分析及应用等方面进行总结和评价,并概述了国内外湿地鸟类食性研究的进展和发展趋势。国内外水鸟食性研究的传统方法有直接观察法、嗉囊及胃内容物鉴定法、粪便显微分析等。随着科学技术的进步,DNA分析法和稳定同位素分析法受到鸟类学家的青睐。DNA分析法对食物种类的鉴定具有较高的精度,但存在样本DNA易降解和检测费用高等缺陷。稳定同位素分析法不仅可用于研究水鸟食物组成,还在示踪鸟类迁徙、探究水鸟食性的季节性变化、划分生态系统的营养级结构、指导种群管理和湿地恢复等方面展示了较大发展前景。在全球气候变化背景下,水鸟食性研究对于水鸟食性适应机制、肠道微生物与食性的关系、古生物进化、栖息地营造与修复等领域的研究具有重要意义。
浊度作为衡量水体中悬浮物质(有机/无机颗粒物、浮游生物、微生物等)对光散射与吸收作用的关键光学参数,是水质评价的核心指标之一。近年来,随着内陆水体污染事件频发(如尾矿泄漏、水库浊流异常排放等),对高效水质监测技术的需求日益迫切。传统浊度监测依赖地面采样与实验室分析,存在时空分辨率低、成本高昂等局限性,而遥感技术具有大范围、周期性的观测优势,通过卫星/航空平台获取的多光谱数据实现浊度定量反演,已成为当前研究的热点领域。基于Web of Science数据库的文献计量分析(共574篇文献)显示,浊度遥感反演研究呈显著增长趋势,数据源呈多元化发展。主流卫星传感器包括Landsat系列(凭借30 m的空间分辨率及40余年的历史数据成为最常用的数据源)、MODIS (适用于大范围监测)、MERIS (专设水色波段)以及Sentinel-2 MSI/Sentinel-3 OLCI (兼顾空间与光谱分辨率)。在算法发展方面,已有研究已从早期的线性/多项式回归模型逐步演进为多方法体系:经验模型(单波段阈值法、波段比值法等)、半分析模型以及基于机器学习的智能算法。值得注意的是,内陆水体的光学复杂性(如不同组分对光的异质性吸收−散射效应)仍是制约反演精度的关键挑战。未来研究应聚焦于多源遥感数据融合技术以突破时空分辨率限制,大气校正模型优化以消除气溶胶干扰,基于水体光学分类的差异化建模策略,从而全面提升浊度反演的精度与鲁棒性。
湿地作为全球生物多样性和生态功能最丰富的生态系统,其面临日益严重的环境污染问题,尤其是重金属污染已经成为亟待解决的研究热点之一。植物作为人工湿地的核心,因其成本低且不易造成二次污染,在水体净化过程中发挥着重要作用。本文综述了国内外关于利用湿地植物去除重金属污染的研究现状,深入探讨了常见湿地植物在重金属富集与去除过程中的能力和机制,对植物修复湿地重金属污染具有重要意义。国内外广泛应用植物对湿地重金属污染土壤进行修复,芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha orientalis)和狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)等常见植物在湿地中均表现出较强的修复能力。植物通过向根际环境释放根系分泌物、形成根表铁膜以及根系泌氧作用等多种机制,提高植物对重金属的富集能力。当重金属进入植物体后,与植物螯合肽发生螯合作用,并通过特定金属转运蛋白转运至液泡中储存,或通过调节植物抗氧化系统清除过剩的活性氧,以减轻重金属对植物的毒害。未来研究应加强基因工程和联合修复技术的应用,以提升植物修复湿地重金属污染的效率,进一步强化植物修复技术在湿地污染中的应用价值。
农业氮素污染所致的面源污染已引发黑臭水体等水环境问题,严重阻碍了农村生态文明建设。本文围绕生物炭、铁元素和微生物燃料电池等功能基质在人工湿地中的应用,系统综述了强化人工湿地系统的深层机制及研究进展。生物炭和铁元素能够强化微生物之间以及微生物与植物之间的联系。微生物燃料电池对微生物之间协作的强化作用更为显著。本综述聚焦氮素导致的农业面源污染现状,提出通过功能基质强化人工湿地实现有效控制的策略,为功能基质在人工湿地中的实际应用及农业氮素面源污染的有效控制提供建设性建议,以期为未来农村生态文明建设提供重要的理论支持。