本文作者
AnnicaOlesen
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高生
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4种沉水植物，14种搭配组合，56个试验样本，探索分析不同沉水植物的净化效率，以及单物种群落（single-species）与多物种群落（multi-species）的表现差异。
"不同植物品种的组合，由于其生态位的互补性及选择效应，其对营养盐的整体净化效率可能会表现出显著的差异。该结论已在挺水植物的相关研究中得到验证，但在沉水植物领域，此类研究还相对较少。为此，Annica等人基于4种沉水植物及其不同组合搭配形式，量化了不同情况下沉水植物的营养吸收动力学特征，并比较了单物种植物群落（single-species）和多物种植物群落（multi-species）对营养盐的净化效果差异。本文发表于《EcologicalEngineering》（a），原文标题《Nutrientkineticsinsubmergedplantbeds:Amesocosmstudysimulatingconstructeddrainagewetlands》。1实验方法
所选沉水植物包括4个品种：穿叶眼子菜（PotamogetonperfoliatusL.）、钝叶眼子菜（PotamogetonobtusifoliusMert.Koch）、水毛茛（RanunculusaquatilisL.）、伊乐藻（ElodeacanadensisMichx.）；
△沉水植物选择
植物组合方式：单一品种、两品种组合、三品种组合、四品种组合、空白对照组，每种组合4个重复样本；
植物样品来源：采集自野外河流、湖泊或人工湿地，植株高度低于20cm；
植物种植环境：90L塑料桶作为种植箱，每个种植箱内植物鲜重为50g，底泥厚5cm，设计有自动补水装置及曝气装置。
通过计算最大吸收速率（Vmax）和最小耗尽浓度（Cmin）等指标，综合反映不同植物组合对营养盐的净化效果。
△微生态系统设计
2研究结果
结果1：有沉水植物的系统，其对P、N的吸收效率高出没有沉水植物的3~5倍
最大吸收速率（Vmax）指标中，有沉水植物的群落对PO4-P的Vmax为~（umol/m2·h，下同）,NH4-N为~,NO3-N为~，均显著高于无沉水植物群落组。
最小浓度（Cmin）表现出相反规律。有沉水植物的群落其PO4-P的Cmin为5.1~19.0（umol/L，下同）,NH4-N为4.1~17.6,均显著低于无沉水植物群落组；NO3-N的Cmin在有沉水植物和无沉水植物的实验组中无显著差异。
▽不同植物组合对PO4-P、NH4-N、NO3-N三种营养物质的Vmax、Cmin结果
地上生物量（abovegroundbiomass，gDW）指标中，其与PO4-P、NH4-N的Vmax均呈显著正相关，而与NO3-N的生物量无显著相关性。
△PO4-P、NH4-N、NO3-N三种营养物质的Vmax与地上生物量（gDW）拟合回归结果（R）
结果2：多物种（multi-species）群落，其对营养盐的净化效能不明显高于单物种（single-species）群落
相关分析中，物种数量（numberofspecies）与PO4-P（p=0.66）、NH4-N（p=0.12）、NO3-N（p=0.12）的Vmax均无显著相关性。
同样，物种数量（numberofspecies）与PO4-P（p=0.13）、NH4-N（p=0.48）、NO3-N（p=0.62）的Cmin也均无显著相关。
△有植物与无植物对照组、单物种与多物种对照组的Vmax与Cmin的对比分析结果，虚线（y=1）表示无植物处理，*表示有植物组与无植物组有显著差异
3结论与讨论
结论1：沉水植物明显有助于营养盐的吸收
本研究结果表明，相对于无沉水植物群落生长的水体，种植沉水植物可将PO4-P、NH4-N的吸收速率提高3~5倍，但对NO3-N的降解效果不明显。这一点在同类研究中也有所发现，NO3-N降解不明显可能是受所选沉水植物自身特性所致。
结论2：随着沉水植物生物量的增加，其对营养盐的净化效果也在提升
研究发现，随着植物地面生物量（abovegroundbiomass）的增加，PO4-P、NH4-N的最大吸收速率Vmax也在显著提高。这种促进作用，一方面来自植物根系、叶片等部位对营养盐的直接吸收，另一方面则来自植物表面生长的生物膜（epiphyticbiofilm）同化作用。
结论3：量化出不同沉水植物对营养盐的吸收速率V，但该结果或因实验条件不同而发生改变
根据本实验结果，4种沉水植物对PO4-P、NH4-N的吸收速率V分别为：
穿叶眼子菜：对PO4-P的Vmax为umol/m2·h，对NH4-N的Vmax为umol/m2·h；
水毛茛：对PO4-P的Vmax为umol/m2·h，对NH4-N的Vmax为umol/m2·h；
伊乐藻：对PO4-P的Vmax为umol/m2·h，对NH4-N的Vmax为umol/m2·h；
钝叶眼子菜：对PO4-P的Vmax为umol/m2·h，对NH4-N的Vmax为umol/m2·h；
值得注意的是，此数据仅代表本实验条件下的结果。Levi等人研究计算的植物Vmax约为本文结果的1/10~1/20。实验条件的改变、研究尺度的不同，均会产生不同的结果。
结论4：水毛茛对N、P的净化效果优秀
研究发现，4种沉水植物中，水毛茛（Ranunculusaquatilis）对PO4-P、NH4-N的吸收速率V显著高于其他植物，且最小耗尽浓度Cmin最低。其他3种植物净化效果差异不显著（p＞0.1）。水毛茛生长迅速，可短期形成较高的生物量，对营养盐的净化效果显著，非常适用于生态湿地的沉水植物群落构建。
结论5：增加水草物种丰富度（speciesrichness），并不能实质增加对营养盐的净化效果
研究发现，单物种群落（single-species）与多物种群落（multi-species），在对PO4-P、NH4-N的吸收速率V、最小浓度Cmin等指标上，差别不显著，两种系统净化效果相似，因为营养盐的吸收本身波动幅度不大，所有的沉水植物种类均可通过地面生物量、根系等吸收营养盐。
但增加不同沉水植物群落，比增加挺水植物、浮叶植物群落的净化效果更有效。因为挺水植物与沉水植物在自身特性上存在显著差别，其对N、P的营养动力学不同，摄取部位也不同。
结论6：与其增加水草的种类，不如增加水草的覆盖度（生物量），更有助于提高净化效果
研究表明，沉水植物地面生物量（abovegroundbiomass）与N、P营养盐的吸收速率呈显著正相关。与增加水草种类相比，增加水草的生物量，能更快地提高水体净化效果。????????????????
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