关键词:城市园林;病虫害;现状;防治措施
在城市生态系统中,城市园林绿化工作在其中占有重要的地位,它既能对环境予以美化、对空气予以进化,稀释空气中的粉尘和烟灰,还能对二氧化碳等有害气体进行吸收,对噪声污染产生的影响进行削弱。但是在园林绿化事业发展的过程中,病虫害现象十分的严重,对园林绿化事业的发展造成了严重的影响,在这样的形势之下,我们就要对病虫害现象进行及时的防治,让园林绿化事业快速健康的发展。
1城市园林植物病虫害发生的现状
首先,在建设城市园林中,植物的品种逐渐的增多,这也间接性的增加病虫害物种的多样性;其次,随着城市园林作用的显现,人们加大了对城市园林的建设,扩宽建设的面积,绿化面积的扩大既为害虫的生存提供了条件,还为害虫提供了宽阔的活动空间;最后,在现在的很多园林中,种植有外来移植的植物,这在无形中就将外来的害虫携带到了园林中来,将防范的难度予以一定程度的提高。根据病虫害现象发生的情况进行分析,病害发生的时间主要为春季,而虫害发生的时间主要聚集在秋季,且造成的破坏性很强,夏季和冬季的虫害现象发生较少。病虫害的种类非常多,危害的区域非常广,对城市园林的发展带来了不可估量的影响,在城市园林绿化的发展过程中,病虫害现象是主要的敌害,对城市园林绿化可持续发展制造了一些阻碍。
2园林病虫害现象出现的原因
2.1对新品种的了解过少,以致于出现各种病虫害现象
在最近几年的发展中,园林绿化发展越来越好,有些城市为了更好地发展绿化,选择种植外来的树种,在短时间内,这些树的生长状况处于比较良好的状态,但是在过一段时间后,就出现了感染病虫害、生长不良的现象。还有一些城市不惜用重金种植特大乔木,由于栽种人员对于树的特征、习性等缺乏了解,导致树在不良的环境下成长出现成活率低下的情况,这在很大程度上不仅仅浪费了财力、物力、人力,还导致出现了病虫害现象。
2.2园林树种的不合理配置,使病虫害的现象频繁出现
在园林树种配置中,出现了很多的不合理配置现象,如:把能产生转主寄生的植物一起种植(若把竹子与红叶小檗一起种植,就会产生锈病、把木槿和栾树一直种植,就会产生蚜虫)、把相克的植物一起种植(核桃对附近果树的抑制作用非常强,若在核桃旁边种植水果树种,会导致水果树种受到很大的伤害,或者直接致死)、把喜欢阳光的植物栽种背阴处(把模纹种植在大法桐树下)等等。这就导致出现了根腐病、蚜虫、黄化病、白粉病等病虫害。由于很多园林的周围条件和周围环境的限制导致病虫害得不到控制,使病虫害现象频繁发生。
3城市园林病虫害的防治措施
3.1在种植上做到适地适树
在种植之前,我们应对绿地的性质、功能进行分析,然后再判断适合种植慢生树种还是快生树种;通过对阳光的强弱进行分析,判断该绿地适合种植阴性植物还是阳性植物;通过对土层的厚薄分析,判断适合种植灌木树种、地被树种还是乔木树种;通过对周围建筑物朝向、高度和性质进行分析,选择不同要求、不同功能、不同形态的树种;通过对污染源的分析来种植不同的抗污染树种;通过对风力大小的分析来判断更适合种植浅根还是深根的树种。此外,对于外来引进的树种,在种植之前应对该树种进行全面的了解,了解该树种是否适应该地的生长环境,避免出现病虫害现象。
3.2进行科学化、合理化的种植设计
因不合理的种植设计,导致植物之间会争夺阳光、水分和肥料,有些植物在争夺中会排出有害物质,这也就是植物间的相克,有些植物排出的又恰恰能满足它附近植物的需要,这就是植物间的相生。树种之间的关系是非常奇妙的,它们既相互联系又相互制约。所以在种植中,可以根据树种之间的关系来进行合理的配置,增加树种间的互利互惠与合作共存,使病虫害得以控制。
3.3开展人工和物理机械方法防治
在对病虫害现象进行防治时,可根据病虫的习性和特殊性,用光、电等生物进行病虫的防治,在众多的方法中,这种方法是最简单也是最科学的方法,既有显著的效果,又不会对环境造成破坏。在对网蝽、木虱、红蜘蛛以及粉虱等害虫进行防治时,可实施潜所诱杀,在对叶蝉、蝗虫金龟子等害虫进行防治时可使用黑灯光进行诱杀。另外,还可以私用味诱、等方法进行害虫的防治。
参考文献
【关键词】园林植物;生态效益;多样性;生态园林建设
在城市进行生态园林建设,不仅能够完善城市的生态系统,同时也增加了园林景观的数量。生态园林中的植物能够不同程度地吸收空气中的有毒气体,植物的多样性能够互相补充,不断净化空气,增强生态效益,提高空气的质量等级,并能够有效地缓解热岛效应。所以生态园林建设过程中,增强植物的生态效益和多样性至关重要。本文主要是分析不同植物在吸收有毒气体等方面的生态效益,并分析园林植物的多样性,进而讨论园林植物的生态效益和多样性对生态园林建设的影响。
一、园林植物的生态效益
(一)生态植物吸收有毒气体能力各不相同
在生态园林建设中,不同的园林植物其吸收空气中有毒气体的能力各不相同。目前城市中空气中含有的有毒气体主要是氯气、二氧化硫、氟化氢,各自所占有的浓度和含量各不相同,园林植物通过枝叶上的皮孔或者是气孔将空气中的有毒气体吸收,并通过积累、降解、排出等过程,将空气进行净化。植物因为自身的生理特点、形态不同具有不同的吸毒能力。植物的吸毒能力是根据植物枝叶中氯、硫、氟的含量测定的,而且同一种有毒气体,不同植物的吸收能力也各不相同。经过分析,发现加杨、新疆杨、小叶榕、水榆、垂柳等植物比大叶黄杨、山楂、臭椿、赤杨、沙松等植物吸收二氧化硫的能力强。一种植物并不仅仅吸收一种有毒气体,只是对不同有毒气体的吸收能力不同,比如说,银杏对氟化氢、氯气的吸收量相对比较多,但其几乎不吸收二氧化硫。
(二)阔叶树的滞尘能力强
植物除了具有吸收有毒气体的能力,同时植物还可以降低风速,阻挡气流,并能够有效地将空气中的颗粒状灰尘进行降速,使之降落。一般说来叶片粗糙有毛的阔叶树、针叶状的树对灰尘的粘着力比较强,并能够对灰尘具有阻碍和滞后作用,植物的叶片能够通过呼吸作用和光合作用,对灰尘进行过滤、阻滞,将空气中颗粒状的灰尘吸附在植物的枝条上或叶面上。
(三)生态之物分泌的净化物质
空气中含有多种多样的微生物,这些微生物中含有众多的有害微生物,直接威胁着人们的生命安全,并能够腐蚀一些精密的仪器和金属材料,造成严重的经济损失。空气中有毒的微生物主要是通过粉尘、颗粒物等形态进行传播的。有些植物自身能够分泌一种杀菌素,能够有效地遏制空气中的有毒微生物传播,不同的植物杀菌能力各不相同,相对来说珍珠梅、油松、连翘、绣球等植物的杀菌效果好。
二、生态植物的多样性
生态园林建设中不同植物具有不同的能力,园林植物的多样性能够形成较好的生态效益,一般说来植物的生态效益有以下几点:
(一)遮荫防风作用
园林植物在成长过程中能够有效地降低风速,减弱风力,不同的植物群构建不同的遮荫效果,这样在建构复层结构的园林植物时,可以有效地提高遮荫率,减少风速,并能够为人类提供良好的户外活动场所。
(二)缓解热岛效应的作用
城市中由于人口、建筑物、工业园等过于集中导致局部温度过高,进而形成热岛效应。随着时代的发展和社会的进步,我国城市发展迅速,热岛效应产生的效果和面积逐渐扩大,为了能够有效地缓解热岛效应,我国在城市建设生态园林,主要是因为植物能够有效地将太阳照射的强度和热量吸收到植物自身,并带走大量的热量,降低空气的温度,提高空气的适度,这样就能够有效地缓解热岛效应。相对而言,复合结构的乔灌木组合的绿地能够发挥更好的生态效益,值得注意的是,园林植物在降低空气温度的效果是根据天气、季节、时间的不同而有所变化,一般夏天植物的降温效果要比秋天好,中午的降温效果要比晚间的降温效果好。
(三)提高空气中负离子的含量
空气中的一些分子在遇到一些自然条件(如强电场、紫外线、雷电等)容易失去一些电子,失去的这些电子因为与其他一些分析结合并带有负电,形成空气中的负离子,其具有降低血压、抑制细菌繁殖、改善人体肺器官功能的作用,并能够促进人体进行新陈代谢。生态园林中植物能够有效地提高空气中负离子的含量,但提高程度各不相同,植物的多样性越丰富,生态园林中植物群落的结构越复杂,那么空气中的负离子含量越多,进而促进人体的健康发展。值得注意的是,空气中负离子的浓度和数量与空气的污染程度、温度、适度、风速有关,能够随着空气污染程度、温度的提高而有所下降,并能够随着空气的风速和湿度的增加而有所增加。所有建设生态园林,能够有效地降低周围的温度,提高空气中的湿度,减少空气的污染指数,进而提高空气中负离子的含量,改善空气质量,改善人体的新陈代谢。
三、提高植物的多样性,提高生态效益
生态园林中植物的多样性能够发挥有效的生态效应,并能够改善空气质量。植物的生态效益和多样性对建设生态园林的影响非常大,因此应该要努力提高植物的多样性,提高植物的生态效益。具体的措施,主要有:首先应该不断研究和开发新的特色植物品种,不断丰富园林植物的多样性,引进新品种,并进行有效地培育,选择优良的品种进行培育,进而创造出新的植物,提高植物的多样性;其次是要对生态园林的植物进行合理的规划,根据园林建设的当地气候、环境、人文特色等因素进行调查,选择合适的植物品种,并能够按照比例进行园林建设,这样能够有效地开发植物绿化资源;最后生态园林中植物的群落要稳定、多样,这样能够有效地发挥生态效益,净化空气,净化人类生活的环境。
四、总结
总而言之,园林植物的生态效益和多样性对生态园林建设具有十分重要的影响力,在进行生态园林建设的过程中,要按照植物的种类、多样性、群落特性、当地环境等因素合理选择植物品种,并能够有效地进行规划,使园林植物发挥最佳的生态效益,改善人们生活的环境。
关键词:吉林省;胡桃楸;群落分布;物种组成;区系分析
中图分类号:Q948文献标识码:ADOI编号:10.14025/ki.jlny.2016.23.074
胡桃楸隶属于胡桃科中胡桃属落叶乔木,其由于材质优良被称为东北三大有名树木之一。吉林省作为我国胡桃楸的主要分布区域之一,其主要分布于延边州的珲春、和龙和延吉等区域,以及在白山市的长白和抚松,还有吉林市的蛟河和永吉等,以及通化市的柳河等区域。近些年随着胡桃楸资源的流失以及长久以来的采育不平衡,目前拥有的胡桃楸资源迅速减少,进而使得其已被《中国植物红皮书》收录在国家三级保护树种之内。因此,提高胡桃楸群落特征的分析,对留存这一重要树种意义非凡。
1研究区自然概况
吉林省处于在东北三省中部区域,在其境内东南地区的山地气候相对冷湿,而在西北平原地区气候干暖。整个吉林省气候条件属于温带大陆季风气候,其中春季干燥多风,夏季炎热多雨,秋季晴冷早晚温差较大,冬季干寒相对漫长。1月份平均气温为-20℃~-14℃,7月份在20℃~30℃之间,每天温差在10℃以上的活动积温为2400℃~3000℃。每年降水量从东南向西北呈逐渐递减趋势,东部的丘陵地带降水相对丰富,约为600~800毫米,而在中部平原地区年降水量一般为400~700毫米。在白城市、通榆市、洮南市以及镇赉县一线以西地区,年降水量通常在400毫米以内。吉林省的地势方向为从东南向西北逐渐倾斜,地貌与土壤种类较多,物种非常丰富,植被种类繁多,其中南部地区和华北的植物区系相连接,西部地区和蒙古的植物区系逐渐过渡,它包括了蒙古地区、兴安地区、长白地区以及华北地区4个植物区系。同时还受境内气候、地貌以及人为等因素的作用,东部植被种类逐渐变为温带针阔混交林。西部的平原植被主要以禾本科、莎草科、菊科和豆科类型为主的草原。中部台地平原区域是森林与草原交错分布的地貌类型。
2研究方法
2.1对区域和线路的调查
通过卫星遥感图显示,对黑戈壁地区的重点区域进行调查路线规划。依据规划的调查路线,分别开始在2011年10~11月以及2012年8月两个时期进行调查,具体对延边州、白山市、吉林市、通化市、临江和抚松等重点的黑戈壁区域的56个地点完成了植被和植物物种的调查,样地设置分布,如图1所示。
2.2植物种类的研究
根据样线加样方的具体调查方法,在每个调查地点,对植被的类型、物种的构成,其中植物物种调查记录的包括:植物种类、所在区域、GPS位置、数据采集日期、区域描述(主要地形地貌、土壤和植被)、生长状态(包括直立、平卧和缠绕等)以及收集植物标本等内容。收集到的标本在实验室内进行物种分析。
2.3数据分析
由实地调查记录与标本鉴定的结果分析,总结出黑戈壁区域植物名录,同时按照植物区系理论与方法完成统计分析。再由区域调查资料,统计出不同地区植物类型分布情况,进而总结出了黑戈壁地区的植被优势物种,同时保护特有物种。
3结果与分析
根据调查数据的分析结果表明:不同地区的胡桃楸群落包含植物58科137属186种,它们的构成数目在延边周围达到最高(53科106属144种),接下来的是吉林地区(52科106属132种),然而,在白山地区相对最少(39科75属97种)。最后再由各科物种构成数量,对一些不同区域的胡桃楸群落科、属的构成开始比较分析,数据结果,见表1和表2。
根据表1结果发现:百合、蔷薇、菊以及伞形科为各个区域的物种数目排名在前5位的科类。其中吉林与延边地区的百合科物种类型较多,所占比例基本上是这些物种的10%;白山地区的菊科较多,占据10.3%。不同地区胡桃楸群落属的物种构成都在10种以下,其中单种属比例最高,吉林和白山地区相对较高,如表2所示,分别为82.08%和81.34%。采用Jaccard指数对不同地区胡桃楸群落物种组成的相似性进行统计,如表3所示。结果表明:相似性以吉林、延边最高,为0.53。
4结语
关键词:苔藓植物;富集;红土型金矿;贵州省
中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:0439-8114(2013)17-4077-03
HeavyMetalAccumulationof5BryophytesinLateriticGoldDepositAreasofGuizhou,China
JIANGhong1,ZHANGZhao-hui2
(1.DepartmentofEnvironmentandLifeScience,BijieUniversity,Bijie551700,Guizhou,China;2.KeyLaboratoryforInformationSystemofMountainousAreaandProtectionofEcologicalEnvironmentofGuizhouProvince,GuizhouNormalUniversity,Guiyang550001,China)
Abstract:TheelementsofAu、Ti、Hg、As、Cu、Zn、Ca、MgandPboffivebryophyteswithAtomicAbsorptionSpectrophotometerwereanalyzedinlateriticgolddepositareas.TheresultsshowedthatsoilswerecontaminatedbyAsandHg.TheaveragecontentofheavymetalsinbryophyteswasCa>Mg>Hg>Zn>As>Pb>Cu>Au>Ti.Theaccumulationcoefficientofheavymetalsinbryophyteswasanalyzed.ItwasfoundthatFunariaattenuata,Didymodonvinealis,Pogonatuminflexum,PohliaproligeraandPogonatumneesiihadahighercapabilityofaccumulatingHgandAs.ItwasfoundthatTiwascoefficientwithHg,andAuwascoefficientwithAsadverselywiththecorrelationanalysisofheavymetalsinbryophytes.Itwasshownthatthe5kindsofbryophytesweretolerableonheavymetalpollutionofthelateriticgolddeposit.Theseplantswouldbeusefultotheappropriatespeciesofpotentialecologicalrestorationandcomprehensivemanagementintheseheavymetalpollutedregionsinthefuture.
Keywords:bryophytes;enrichment;lateriticgolddeposit;Guizhou
收稿时间:2012-12-04
基金项目:国家自然科学基金项目(30860025);国家人力资源和社会保障部留学人员科技活动优秀项目(人社[2008]86号);贵州省中长期
科技规划重大专项和重点领域基础培育项目(黔教科[2008]012号);贵州科技厅社会发展科技攻关项目(黔科合SY[2010]3020
号);贵州师范大学博士科研启动经费
作者介绍:江洪(1980-),男,贵州遵义人,讲师,从事恢复生态学研究工作,(电话)18818275176(电子信箱);
通讯作者,张朝晖(1963-),男,贵阳人,教授,博士,从事生态学、植物学研究工作。
我国矿产资源丰富,在开发这些资源获取经济效益的同时,也带来严重的重金属污染问题。植物修复重金属与植被重建被认为是一种较为理想的治理矿区废弃地的途径,是当前植物生态学的重要研究领域之一[1];Grant等[2]在澳大利亚的新南威尔士对13个废弃矿山乡土植物种恢复适宜性进行了研究。Mench等[3]研究了植被对重金属理化性质的改变和转移,结果表明重金属能够被植被所吸收,反过来植被覆盖的建立又能改变废弃地的理化性质,增加土壤中重金属的流动性。Martinez-Ruiz等[4]研究了坡向对露天矿废弃地植被自然恢复的影响,认为北坡的植被演替速度较快。Pamukcu[5]研究了巴西南部煤矿废弃地植被对土壤的改良效应,认为植被能够稀释土壤中难以处理的有机物质。魏树和等[6]认为赣南钨矿区土壤污染最为严重的重金属是Cd和Mo,部分植物如龙葵(SolanumnigrumL.)是重金属Cd的超富集植物[7]。陈同斌等[8]在钨矿尾砂库区发现了蜈蚣草(NephrolepiscordifoliaPresl)等重金属的超积累植物,袁林喜等[9]对北极新奥尔松地区苔藓植物及土壤中10种重金属(Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、Ni、Fe、Mn、As、Se)及S、TOC的含量进行研究,得出了3种苔藓植物对重金属元素具有较大的富集能力。江洪、黄文琥以及张朝晖[10-12]曾对贵州豹子洞红土型金矿、烂泥沟金矿苔藓植物进行研究,初步分析了苔藓植物中某些品种具备生物探矿的潜力。
本研究通过采样和实验分析贵州黔西南红土型金矿土壤的污染状况和植物富集重金属特性,研究和探讨了不同植物对环境污染物的富集能力,并进行综合评价,为红土型金矿周边及其他地区进行生态修复提供科学依据和基础资料。
1材料与方法
1.1材料来源
苔藓样品于2006年7月采自黔西南——晴隆、安龙和盘县等地,当地分布着贵州喀斯特山区的一种特殊的红土型金矿,即金矿和石灰岩的混生矿。黔西南地貌特征为高原山地,地形起伏大、高原峡谷纵深,属于喀斯特中山、中高山区[13];但植被覆盖率极低,除了稀疏草丛和生长较好的苔藓植物之外,几乎没有别的植物在上面生长。在该区域共选取了5种苔藓植物(表1)。
1.2样品的制备
样品前处理:用镊子将苔藓植物样品从基质上分开,自来水洗净后再用去离子水漂洗至苔藓植物表面无其他杂物,同时取相应的基质适量,分别置于化学分析滤纸(定量用)上,于101A型干燥箱(上海跃进医疗器械一厂)内烘干48h,温度保持在60℃以下。烘干后分别研磨,过80目筛,存放于小样品袋中备用。
苔藓植物供试样品制备(测Au、Ti、Hg、As、Cu、Zn、Ca、Mg、Pb):取苔藓样品粉末0.2g于消解罐中,加入5mLHNO3和2mLH2O2,密封后放入MWS-2微波消解仪(德国Berghof公司)进行微波消解,使用程序见表2。消解完毕冷却后取出,移入25mL容量瓶中,用0.5%HNO3定容待测。
基质供试样品制备(测Hg、As):取基质0.5g于消解罐中,加10mL王水和0.2mL1%HCl,密封后放入MWS-2微波消解仪进行微波消解,使用程序见表2。消解完毕冷却后取出,移入50mL容量瓶中,用5%HCl定容待测。
基质供试样品制备(测Au、Ti):取基质0.5g于消解罐中,加5mLHNO3、2mLH2O2、1mLHF,密封后放入MWS-2微波消解仪进行微波消解,使用程序见表2。
2结果与分析
2.1黔西南红土型金矿土壤中各元素之间的相关性
根据土壤中重金属含量的相关性可以推测重金属的来源是否相同。若重金属间含量有显著相关性,说明来源可能相同,这一来源有可能源自天然,即地球化学来源;另一方面可能是人为活动造成的复合污染[9]。黔西南红土型金矿土壤9种重金属平均值含量顺序为:Mg>Ca>Zn>Cu>Pb>As>Hg>Au>Ti。并利用SPSS19.0软件对金属元素进行相关分析,结果见表3。由表3可知,Au-Ti、As-Ti之间相关性显著,说明这些金属来自同一污染源的概率较大,具有较强的伴生关系。而其他各元素相关性较低,表明它们累积的独特性。
2.2红土型金矿苔藓体内金属元素分布特征
2.2.1红土型金矿苔藓植物体中元素的相关分析对黔西南红土型金矿中苔藓植物样品植物体中元素含量分析得出平均含量顺序为Ca>Mg>Hg>Zn>As>Pb>Cu>Au>Ti。对这些元素进行相关分析,可以大体反映出元素之间是否存在交互作用。若两元素之间呈显著或极显著正相关,则表明可能存在协同作用,若呈显著或极显著负相关则表明可能有拮抗作用[9-13]。对5种苔藓植物体内的金属元素进行相关分析,其结果见表4。由表4可见,Ti-Hg这组数据在0.05水平上达到显著正相关,这说明它们在植物吸收积累方面具有较好的协同作用,Cu-As在0.05水平上达到显著负相关,说明了Cu-As元素在植物富集过程中存在拮抗作用。不同元素之间由于交互作用而相互促进或降低植物对其的吸收量。
2.2.2苔藓植物对金属元素的富集作用不同种类的植物对元素的吸收有不同的选择性,因而一定的元素在不同种类的植物体中有着不同的含量范围,不同种类的苔藓植物体内所富集的重金属物质含量也有一定区别,它们对地下矿化反映的敏感性和效果亦存在很大的差异[14]。植物对土壤元素的吸收富集能力可用植物体内某元素的含量与植物生长底质中某元素背景值比率即富集系数(C)来表示:
C=■
当C≥1.5时,弱富集;C>3时,强富集;0.5
植物对土壤元素的吸收富集能力见表5,从表5可以看出,5种样品对元素Hg、As均属强度富集。此外,样品1、5对金属元素Au属强富集,样品3对金属元素Ti为强富集,样品4对Pb和Ca强富集,样品2对金属元素Zn、Ca和Mg属强富集。
3小结与讨论
对黔西南红土型金矿苔藓植物及其基质中Au、Ti、Pb、Cu、Zn、Ca、Mg、Hg、As9种元素进行含量分析,得出该地区基质中9种元素的平均含量顺序为Mg>Ca>Zn>Cu>Pb>As>Hg>Au>Ti,其植物体中元素的平均含量顺序为Ca>Mg>Hg>Zn>As>Pb>Cu>Au>Ti。对苔藓植物体内9种元素进行相关分析,得到Ti-Hg在植物吸收积累中具有较好的协同作用,Cu-As则为拮抗作用。苔藓植物体内元素富集系数分析结果表明,5种苔藓植物对Hg和As都具有超强富集能力。此外,狭叶葫芦藓和土生对齿藓对金属元素Au属强富集;东亚小金发藓对金属元素Ti为强富集;卵蒴丝瓜藓对Pb和Ca强富集;硬叶小金发藓对金属元素Zn、Ca和Mg为强富集。
植物对金属的富集主要取决于植物从土壤中吸取金属以及向地上部运输金属元素的能力,也取决于自由态离子活度。基于此,许多螯合剂能诱导植物对重金属的富集。金属离子在液泡中的区域化分布是植物耐重金属的主要原因,大多数元素都是以游离态的形式存在,只有与其他化学物质发生复杂的反应形成络合物时才会以离子的形式存在。本研究中大部分元素属有毒元素,但对5种苔藓植物并无毒害,表明这5种植物可能存在内部脱毒机制[15]。
尽管超量积累植物在污染土壤修复方面有很好的应用前景,但大多数植物生长速度很慢,植株矮小,单株干物质重量小,这为实际应用带来了很大困难。因此需要探索利用诱导剂诱导高生物量的普通植物超量吸收和积累重金属,将显著提高非超量积累植物对重金属的吸收和积累能力,从而为重金属污染土壤的修复提供理想的植物材料。
参考文献:
[1]徐华伟.某矿优势植物对重金属的累积及耐性研究[D].兰州:甘肃农业大学,2009.8-12.
[2]GRANTCD,CAMPBELLCJ.CHARNOCKNR.SelectionofspeciessuitableforderelictminesiterehabilitationinNewSouthWalesAustralia[J].Water,Air,&SoilPollution,2002,139(1-4):215-235.
[3]MENCHM,BUSSI?魬RES,BOISSONJ,etal.ProgressinremediationandrevegetationofthebarrenJalesgoldminespoilafterinsitutreatments[J].PlantandSoil,2003,249(1):187-202.
[4]MART?魱NEZ-RUIZC,FERN?魣NDEZ-SANTOSB,G?魷MEZ-GUTI?魪RREZJM.Effectofsubstratecoarsenessandexposureonplantsuccessioninuranium-miningwaste[J].PlantEcology,2001,155(1):79-89.
[5]PAMUKCUC,SIMSIRF.ExampleofreclamationattemptsatasetofquarrieslocatedinIzmir,Turkey[J].JoumalofMiningScience,2006,42(3):304-308.
[6]魏树和,周启星,王新.一种新发现的镉超积累植物龙葵(SolanumnigrumL)[J].科学通报,2004,49(24):2568-2573.
[7]段恒霞.重金属超富集植物龙葵SolanumnigrumL.对Cd耐受和富集[D].青岛:青岛师范大学,2010.
[8]陈同斌,韦朝阳,黄泽春,等.砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征[J].科学通报,2002,47(3):207-210.
[9]袁林喜,龙楠烨,谢周清,等.北极新奥尔松地区现代污染源及其指示植物研究[J].极地研究,2006,18(1):9-19.
[10]黄文琥,张朝晖.贵州烂泥沟金矿5种苔藓植物的生物地球化学研究及生物探矿潜力分析[J].黄金,2006,27(12):12-15.
[11]江洪,张朝晖.贵州豹子洞石灰岩与红土型金矿藓类植物比较研究[J].中国岩溶,2007,26(1):31-36.
[12]江洪,张朝晖.黔西南红土型金矿硬叶小金发藓对几种金属元素的吸收、富集特征[J],热带亚热带植物学报,2009,17(5):483-488.
[13]冯学仕,郭振春.黔西南地区金矿产出模式及找矿潜力[J].贵州地质,2002,19(2):109-111.
关键词:园林景观设计;植物造景
1引言
站在客观角度来说,植物文化属于城市园林精神内涵的关键性组成元素,发挥着不容忽视的重要作用。在新形势下,社会大众的生活水平大幅度提高,对城市植物景观数量与质量提出了全新的要求。在园林景观设计中,设计者必须综合分析主客观因素,合理配置多样化植物,实现科学、艺术二者的高度统一,逐渐提高环境质量与艺术水平,实现人与自然的和谐统一。
2园林景观设计中植物造景的重要性
2.1植物造景与植物景观设计
园林植物造景是指借助乔木、灌木、草本植物等,在优化配置与合理组织景观基础上,充分展现各类植物多方面自然美的特征,比如,形体、色彩、线条,有效满足新时期社会大众在观赏方面的多样化要求。在植物造景过程中,相关人员必须坚持以生态园林为指导思想,具备“因地制宜、以人为本、崇尚自然”等总推广设计理念,要充分利用该地区各方面优势,比如,地形、地貌,优化配置各类植物,要特别注重植物景观具有的视觉效应。就植物景观设计来说,植物是园林必不可少的核心组成要素,具有生命力特征,可以促使园林空间更具生命力,具有鲜明的“四时变化”特点。在植物景观设计过程中,设计者必须准确把握各种非生态体类硬景观特点,比如,假山、建筑、喷泉,将其和植物巧妙融合,准确把握生态园林建设的具体方向,要以植物材料为中心,促使设计的园林景观具有较好的艺术、生态等效果。
2.2园林景观设计中植物造景的重要性
站在客观角度来说,植物是园林景观设计的首要前提,是美化与塑造园林的关键所在。在园林景观设计中,设计者必须全面、客观分析各方面影响因素,有意识、有目的地优化利用各类植物,尽可能展现植物在社会生活中多样化作用,因此,在园林景观设计时植物造景是非常必要的,体现在不同方面。①塑造园林景观空间。在园林景观设计中,设计者必须从不同角度入手,坚持相关原则,灵活应用各类材料,避免多种景观堆砌导致园林空间处于混杂状态,借助多样化植物,科学布局园林空间,有效“连接、分隔”园林空间。②有效改善生态环境,具有较好的移步换景效果。在园林景观设计中,设计者必须准确把握各类植物特点、性质等,营造一种全新的环境,净化周围空气,有效改善土壤,促使人与自然和谐相处。同时,设计者可以在合理布置多样化植物基础上,有效转换人的审美视角,达到移步换景的目的,还能在一定程度上增加园林景观的乐趣,有效调节其生态环境,为相关生物提供重要的栖息之地,使其健康成长。
3园林景观设计中植物造景
3.1植物造景的艺术原则
3.1.1色彩相宜的原则在园林景观设计中,设计者必须坚持色彩相宜的原则,园林中的花木要和相关要素想协调,比如,周围环境、场景气氛、生态条件,以花木色彩、形态等为切入点,巧妙烘托气氛,充分展现园林景观主题,营造出别样的意境,给人以美的感受。在配置各类花木的时候,设计者必须多层次考虑人的感受,借助乔木,如:银杏、紫丁香、紫玉兰,灌木,如:月季、南天竹,草花,如:风信子、秋百合、射香兰,丰富园林环境色彩,营造出别样的环境氛围。
3.1.2因景制宜、位置相宜的原则在植物造景方面,设计者必须遵循因景制宜的原则,要以园林景观主题为基点,巧妙配置各类植物与花卉,以“松柏”为例,适宜用于烈士墓园这样的地方。在此基础上,设计者还要客观分析该地区风土人情,人们的喜好与忌讳,将地方文化巧妙融入到植物造景中,使其具有鲜明的地方特色。设计者要根据树木、花卉的特性与生长周期,随季节变化情况,促使设计的园林景观达到“季季有景”的目的,尽可能延长园林的观赏期。
3.2植物和景观搭配的艺术性
3.2.1植物与建筑融合如果说园林植物是自然美的代表,那么建筑便是人工美的代表,植物与建筑相融合便是“自然美、人工美”二者的结合,必须处理适宜,才能达到“和谐、一致”的目的。在园林景观设计中,设计者必须注重植物、建筑二者有机融合,充分展现植物的多样化特点,比如,风韵独特、线条优美,在增强建筑美观的基础上,构建一幅动态均衡图,促使建筑能够和周围环境有机融合。要客观分析园林植物各方面特点,合理搭配二者,促使设计的园林景观更具艺术气息。以“苏州网师园”为例,在设计过程中,设计者必须充分根据周围园林特点,将建筑物巧妙融入到独特的风景区中,避免出现比重失调问题。
3.2.2植物与水体融合在植物造景方面,园林植物、水体二者紧密相连,会给人一种“明净、清澈”等感受,水体被称之为园林的“血脉、灵魂”,要特别重视水体的运斥。在园林景观设计中,设计者要巧妙利用水边乃至水中各类植物,充分显现园林中水体的美感,要根据植物生长环境特点、周围地势环境,尽可能选择喜湿润类植物,比如,水杉、垂柳,客观分析水体形状,促使植物与水体二者有机融合。在此基础上,设计者还要充分考虑其整体效果:栽植不能太密,要能充分显现水面的凸显力;注重局部造景,特别是点缀植物,如水中的荷花、水岸边红石间的黄馨;促使水体有效贯穿于整体中,提高园林景观效果。
3.2.3植物和道路融合在城市设计方面,道路绿化至关重要,和城市整体形象紧密相连,可以将城市分散的绿地连接成整体,促使建筑景观、自然景观乃至人工景观处于统一的网络结构体系中。在配置植物过程中,设计者要注重“乔木、灌木、花草”三者的有机融合,营造出“缤纷多彩、变化丰富”的植物景观,客观分析植物的生态习性、观赏特性,注重自身美、群体美、协调美等,坚持“因地制宜、适地适树”原则,科学选择植物品种,采用适宜的配置方法合理配置,促使植物、道路二者有机融合,使道路绿化具有鲜明的“自然化、生态化、人文化”特征。
3.3植物造景设计形式
就植物来说,观赏性是其显著特点,种类繁多,极易达到“百花齐放、四季如春”的效果,其设计形式多样化,比如,对植、群植、孤植,列植、群植普遍化。以“列植”为例,常被应用到规划式园林、道路、居住区等绿化中,行列栽植所构成的景观整齐,其中的灌木、乔木需要根据一定的直线或者缓弯线成行栽植。列植单行、多行都可以,以树冠的成年冠径为基点,准确把握其行距,株行尽可能小而密可以在短期内达到较好的绿化效果。在选择树种的时候,必须选择抗病害能力强、树干高、耐修剪等类型的树种,这是因为行列栽植地点极易受到环境因素的影响,没有较好的立地条件。
4结语
在园林景观设计过程中,设计者必须充分意识到植物造景的重要性,将其放在核心位置,必须遵循相关原则,优化设计植物群落景观,营造一种“美观、经济、舒适”的生存环境,注重植物与建筑、道路、水体等有机融合,注重“点、线、面、体”有机整合。以此,提升植物配置更具文化气息,和现实生活紧密相连,为城市融入更多新的元素,促使园林景观设计具有较好的“经济、社会、生态”效益,促进城市经济全面发展。
参考文献:
[1]经孙雷,杨佳余,吴雅雯,等.植物造景技术在园林景观绿化中的应用探究[J].现代园艺,2014(10):86.
[2]陈文婧,阿丽娅•阿布利孜.园林景观设计中植物造景的应用分析[J].现代园艺,2014(12):70~71.
[3]李冠衡.从园林植物景观评价的角度探讨植物造景艺术[D].北京:北京林业大学,2010.
[4]江岚.现代园林植物造景意境研究———“点”空间植物造景初探[D].南京:南京林业大学,2004.
[5]沈员萍.现代园林植物造景意境研究———“线性”空间植物造景意境研究[D].南京:南京林业大学,2004.
[6]李珏.植物造景案例研究[D].杭州:浙江大学,2005.
[7]贺晓娟.论植物造景中的审美观[D].咸阳:西北农林科技大学,2005.
[8]江婷.南京城市湿地公园植物造景研究[D].南京:南京林业大学,2007.
[9]郑树景.园林植物造景研究—外部空间论[D].海口:华南热带农业大学,2007.
关键词:新乡学院;园林植物;植物配置;多样性;物种结构
中图分类号:Q949.9文献标识码:A文章编号:1674-9324(2016)13-0100-03
一、新乡市自然概况
新乡市地处河南省北部,北纬35°18′,东经113°54′。属于暖温带大陆性气候,四季分明,春早、夏热、秋凉、冬寒,历年平均气温14℃。北依太行,南临黄河,紧邻省会郑州,土地比较肥沃。年平均降雨量约573.4毫米,全年日照时间约2400小时。有山川、有河流、土地平坦,占尽天然的优势。
二、研究方法
(一)调查方法
1.实地调查分析法。本研究根据校园自然分区将新乡学院校区分为6大区域,分别教学园区、家属院区、西区生活区、东区生活区、南生活区和和谐湖区。校园植物种类调查采用实地调查法和重点调查结合的方法逐一对每种植物的种类(包括部分变种)、生长地点及生长状况等进行实地调查,采集标本,查阅文献[1-4]。进行逐一鉴定、整理、分类,统计和分析[5],并编写校园植物名录。
2.AHP层次分析法。AHP(A-AnalyticH-HierarchyP-Process)层次分析法是美国学者ThomasL・Saaty提出的,是对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而又实用的多准则方法。它将定性与定量因子结合运用,系统化、层次化分析和评价的方法,对于不同类型问题的分析存在实用性和有效性。将一层各元素进行两两比较,利用数学方法计算反映每一层次元素的相对重要性次序的权值,通过所有层次之间总排序计算所有元素的相对权重并进行排序。判断其相对重要性,构造判断矩阵,计算确定各指标相对于评价目标的重要程度。同时将定性与定量评价结合,运用量化具体指标作为评价标准,客观地提高评价结果的有效度。
(二)植物资源丰富度调查和分析方法
选择新乡学院教学园区、家属院区、西区生活区、东区生活区、南生活区和和谐湖区等区域进行群落调查,依次将群落分为0~10km2,10~20km2,...60~70km2等多个等级。在调查中共出现11个面积等级类型,分别以1,2,3…11表示。在比较不同类型园林植物群落的物种丰度时,采用的是群落物种数量基础上构建各类型植物群落的群落数量和加权物种数量平均数。
St=∑(Ns/N)S,(1)
其中:St为每一类型园林植物群落物种丰度的加权平均值;S为群落物种数量;Ns为物种数量为S的群落个数;N为园林植物群落总数。应用Gleason提出的物种丰度指数分析群落面积对物种丰度的影响。
D=n/InA,(2)
式中:D为物种丰度指数;n为群落物种丰度的加权平均值;InA为群落面积,取不同面积等级的面积中值[6]。
三、结果与分析
(一)植物种类调查结果
经过1年多的调查表明:校园内现有植物103种,隶属于45科74属(图1)。结果表明校园景观中双子叶植物占主导地位,而蕨类、裸子和单子叶植物的比例相对较少。
(二)校园植物绿化结构分析
校园绿地群落垂直结构最大可达4层,从低到高依次为草坪,灌木,小乔木,高大乔木。最少仅1层。校园行道树主要为悬铃木(Platanusoccidentalis)、雪松(Cedrusdeodara)、女贞(LigustrumlucidumAit)、栾树(Koelreuteriapaniculata)、龙爪槐(Sophorajaponica)和合欢(Albiziajulibrissin),种类相对比较多。绿篱主要为小叶女贞(LigustrumquihouiCarr),大叶黄杨(Euonymusjaponicus),石楠(Photiniaserrulata),侧柏(Platycladusorientalis),洒金千头柏(Platycladusorientaliscv)等,种类比较丰富,绿篱宽度大约1m,高度约为0.7m,成条状摆开。垂直绿化面积较少。藤本植物仅有凌霄,太过于单一。在校园内基本上无屋顶绿化。草本植物在校园绿化面积上所占比例较大,但是种类数量较少,且有很多杂草。它们在冬季枯死,影响绿化效果和美观度。
(三)园林植物物种多样性进行分析
物种多样性综合数量指标最常用Gleason提出的物种丰度指数分析群落面积对物种丰度的影响、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数。
1.应用Gleason提出的物种丰度指数分析群落面积对物种丰度的影响。选择教学园区、家属院区、西区生活区、东区生活区、南生活区和和谐湖区等区域进行群落调查,依次将群落分为0~10km2,10~20km2,...60~70km2等多个等级。在调查中共出现11个面积等级类型,分别以1,2,3…11表示。利用公式(2)利用公式(2)计算不同面积等级群落类型的Gleason物种丰富度指数值,结果如图2。
2.Shannon-Wiener多样性指数能够反映植物群落结构特征以及功能地复杂程度,群落中生物种类增多代表了群落的复杂程度增高,即H值愈大,群落所含的信息量愈大。
多样性指数H=-∑(Pi×lnPi)
式中Pi=Ni/N,N为样地中各植物物种的株数总和,Ni为第i种的植物物种的株数。
3.Pielou均匀度指数反映的是各物种个体数目分配的均匀程度。
Pielou均匀度指数E=-∑(Pi×lnPi)/lnS;
式中S为样地中的物种数;Pi=Ni/N,N为样地中各植物物种的株数总和,Ni为第i种的植物物种的株数。
(四)与我国其他城市大学校园的植物资源比较
新乡学院校园总的植物资源物种数量与北方的唐山地区的唐山师范学院校园植物比较接近,但与南方的深圳市的深圳大学相比仍有较大差距[8],这也与水、热等自然条件在地域上的分布情况有相当密切的关系。但是与同一省份的信阳师范学院[9]也有较大的差距(表1)。
由以上分析可知,新乡学院植物资源与国内南方、北方、统一省份相比有一定的差距,物种资源较少,建议在以后的绿化中增加植物资源丰度,美化校园环境,为大学生提供良好学习环境。
参考文献:
[1]丁保章,王遂义.河南植物志:第1-4册[M].郑州:河南人民出版社,1988,1990,1997,1998.
[2]中国科学院植物研究所.中国高等植物图鉴:1-5[M].北京:科学出版社.1985.
[3]火树华.树木学[M]北京:中国林业出版社,1992.
[4]朱长山,杨好伟.河南种子植物检索表[M].兰州:兰州大学出版社,1994.
[5]吴国芳,冯志坚,马炜梁,等.植物学:下册[M]2版.北京:高等教育出版社,1992:178-343.
[6]马艳芝,田立民.唐山师范学院校园植物调查[J].唐山师范学院学报,2006,28(5):14-17.
[7]段艳红,熊辛未,鲜靖苹.新乡市高校园林植物种类及配置分析[J].安徽农业科学,2015,43(9):191-193.
关键词:俄罗斯;植物遗传资源;原生境保存;非原生境保存
中图分类号:S32(512)文献标识号:A文章编号:1001-4942(2014)04-0125-03
植物种质资源又称遗传资源、基因资源,是蕴藏在植物各类品种、品系、类型、野生种和近缘植物中的全部基因遗产[2]。农作物种质资源是农业生产和育种的物质基础,种质资源的研究水平关系到资源的利用效率、农作物育种和生产发展的水平。为防止农作物种质资源减少和灭绝,采用原生境保存和非原生境保存相结合的方法来保护种质资源。原生境保存是指在原来的生态环境中就地进行繁殖保存种质,如建立自然保护区或天然公园;非原生境保存是指种质保存于该植物原生态生长地以外的地方,如建设低温种质库的种子保存、田园种质库(种质圃、植物园)的植株保存,以及试管苗种质库的组织培养物保存等[3]。
俄罗斯领土面积约1700万平方公里,跨寒带、亚寒带和温带三个气候带,有8个生物地理区和54个生态区。广袤的土地和多样的气候为俄罗斯农业发展提供了重要的物质基础。
1俄罗斯原生境保存现状
俄罗斯有完整的欧亚自然生态系统(除了热带地区),包括极地沙漠、苔原、森林-苔原、针叶林、混交林和落叶林、森林-干草原和半荒漠地带。植物群包括12500种野生维管植物、2200多种苔藓植物、3000多种地衣。在栽培植物野生近缘种方面,俄罗斯是世界领先国家之一,仅在其欧洲部分就种植着237个物种,远东地区有148个物种,西伯利亚有250个物种。
生物多样性原生境保存可通过确定受保护的自然区域和自然物来实施。俄罗斯1991年的土地法确定了这些区域。根据土地法,这些受保护的自然区域和自然物是土地本身或者是土地上方的水和大气空间。受保护区域的主要类别有国家严格意义的自然保护区、生物圈、国家公园、自然公园、国家自然残遗种保护区、自然遗迹保护区和俄罗斯北部、西伯利亚和远东地区土著人管理的传统自然区等。根据受保护的严格程度,受保护区域被划分为三类:绝对严格的自然保护区,相对严格的自然保护区和混合型自然保护区。
生物多样性监测在确保原生境最大量保存农业植物遗传多样性以及选择合适的保存方法方面发挥着重要的作用。生物多样性监测系统包含以下相互关联的部分:联邦信息和生物多样性分析中心(数据收集、储存和分析活动的协调者);地区生物多样性监测系统(致力于地区监测);县级生物资源监测系统(从事于农业、森林、养鱼业、水产业、公共卫生和流行病学服务及国家地籍簿服务);遗传资源信息系统;评估土地和土壤条件的数据分析系统;从生物多样性保护角度来评估环境非生物组成情况的数据分析系统;遥感数据分析系统;一般统计数据(记录人类对野生动物的影响)和民意数据(找出不同社会群体对生物多样性的态度)分析系统。
2俄罗斯非原生境保存现状
俄罗斯科学家瓦维洛夫最早实施了国家和全球战略收集、保存和有效利用栽培作物和野生近缘种遗传资源。根据保存和研究目的、功能及作物委托管理和优先权,俄罗斯栽培作物和野生近缘种遗传资源非原生境收集被划分为5类,分别是国家植物遗传资源收集、以研究和育种为目的植物遗传资源收集、特殊商业目的植物遗传资源收集、暂时调查的植物遗传资源收集和国际间的植物遗传资源收集。
俄罗斯联邦国家科学中心-全俄瓦维洛夫作物科学研究所(VIR)是栽培作物和野生近缘种遗传资源主要的国家持有者和管理者,其收集、保存、研究和利用这些资源已经有100多年的历史。目前,VIR收集的栽培植物及其野生近缘植物是世界上数量最多且植物学多样性最丰富的。
全俄瓦维洛夫作物科学研究所包括位于俄罗斯不同地区的10个试验站和3个分支机构,还包括建立在一些科研机构和繁育中心的7个基地。2007年12月31日前,这个研究所及其下属机构和试验站保存的全球植物遗传资源收集品达到了322238份,分别属于64个科376个属和2169个种,其中超过30%的已经灭绝了。这样的植物种质资源收集品是确保国家食品、生物资源和生态安全强有力的战略资源。
VIR全球收集品包括的植物遗传资源类别为:栽培植物的近缘野生种、传统农业生态系统中应用的本地品种、栽培品种、优良繁殖系、核酸样品。种子收集品保存在库班河国家种子储存库内,其中-10℃长期保存的材料有33984份,4℃中期保存的材料有182025份,每份农作物及其野生近缘种在VIR总部都有复份。
VIR收集的无性繁殖材料保存在果园、苗圃和试验站的无性系种质圃,2007年果树、浆果和园艺作物材料达到29276份。
3我国原生境和非原生境保存状况[4]
为了遏制植物遗传资源面临永久丧失的趋势,我国政府开展了植物遗传资源的抢救性收集和非原生境保存工作,并取得了巨大成绩。对主要粮食和农业植物野生种进行了系统调查和编目,建立了116个原生境保护点,包括野生稻、野生大豆、小麦野生近缘植物及野生蔬菜等,有效遏制了野生植物遗传资源的快速灭绝现象。建成和完善了1座国家长期库、1座国家复份库、10座国家中期库、29座省级中期库、32个国家种质资源圃(含2个试管苗库),另外7个种质圃正在建设中,基本形成了较为完善的国家植物遗传资源保护体系。长期保存植物遗传资源397067份,繁殖更新了286604份植物遗传资源,充实了中期库,极大地提高了植物遗传资源分发和供种能力,仅2001~2007年就向全国2650个单位提供了13.2万份次植物遗传资源。
参考文献:
[1]
FAO.CountryReportontheStateofPlantGeneticResourcesforFoodandAgricultureintheRussianFederation[R].FAO,2010.
[2]董玉琛.我国作物种质资源研究的现状与展望[J].中国农业科技导报,1999(2):36-40.
论文摘要:群力外滩湿地是哈尔滨松花江沿线重要湿地之一,对调蓄松花江江洪水、涵养水源、候鸟与湿地多样性保护等具有重要意义,随着哈尔滨经济发展,湿地保护、恢复已刻不容缓。文中在对群力外滩湿地主要生态功能、生态环境问题进行分析评价的基础上,提出了该湿地生态保护的对策。
1引言
湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统,是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。湿地具有抵御洪水、调节气候、涵养水源、净化水体、维持生物的多样性等多种生态功能。在各种类型的生态系统中,湿地生态系统的服务价值最高。
群力外滩是哈尔滨市区唯一的自然状态湿地,经过城市不断的向外扩展以及人口的增加,并受人为因素干扰,部分已被开垦为农田,湿地机能遭到严重破坏。为了促进城市健康发展、可持续发展,对该湿地的保护、恢复工作已刻不容缓。
2国际经验比较与借鉴
2.1德国莫海姆市湿地保护
他们以“让河流做自己的事”为理念,用更自然化的手段来达到防洪、环境改善、生态修复等多重长效作用。通过重建缓冲带、增设与河道垂直的开口、鼓励小规模泛洪、控制洪水淹没范围等手段,不仅可以培育河滨生境,逐步实现河道半自然化;而且可以减低洪水累计风险,减少洪水危害。该项目由堤防后退1.3km获得2.02km2圩田,作为泛洪用地,并在圩田内开辟了3.5hm2林地,提升了滞洪空间的景观和休憩价值。
2.2安姆斯湖湿地恢复计划
美国圣保罗市的phalen购物中心,始建于一个填平的安姆斯湖湖区上。后来,这个购物中心被废弃,圣保罗市政府决定恢复原来的安姆斯湖,重建为湿地公园。规划彻底拆除所有的人工建筑,开辟蓄水盆地和小运河通道,并在其底部填入腐殖质丰富的淤泥层,以构造接近自然状态下的土壤结构。接下来,引入活水,在水体内外栽种多种原生的沉水、浮水、挺水和旱生植物,构筑完整的湿地生态景观。
通过以上研究,可以得出结论:世界上城市湿地规划设计也逐渐从纯粹的水景规划设计过渡到对湿地系统的设计或改造,重视湿地保护和恢复,尤其重视湿地的生态系统设计。在进行湿地的规划设计时,兼顾美学与生态,把生态学引入到传统规划中,并与其有机结合,经过科学的设计,达到重建生态系统,防灾并兼顾生态良性循环和为城市生活服务的目的。
3群力外滩生境分析
群力外滩滩地地势平坦,高程在116.00-120.00m之间,平均高程117.57m,在松33大断面处,高出20年一遇水面线(116.52m)1.05m。该滩地以耕地为主,大部分渔塘也被改为耕地。人工利用土地面积占总面积的74.31%;自然状态下的土地占总面积的25.69%。土地多为当地村民开垦种植,农田基本成片。对其所在区域的气候条件和土壤状况进行分析,包括温度、水分状况、光照、风等因素,认为该地区现状气候和土壤条件较为优越,适宜动植物的生长,为生物多样性和景观异质性提供了基本保证。
经过分析,可知:由于湿地基本条件缺乏,现状原生湿地植物遭到较为严重的破坏。现状较大面积的田地上主要是农作物,其余植被以草甸植被为主。一些撂荒地已经开始向自然植被演替,主要为田间杂草(占植被总面积的50%以上);在比较低湿的地方分布有沼泽植被,面积占5%左右。群力外滩的夏季常见鸟类中,除大量的鹭类及常见的麻雀、家燕之外,其余鸟类遇见率均较低。
论文关键词:湿地;生态;景观;生境
论文摘要:群力外滩湿地是哈尔滨松花江沿线重要湿地之一,对调蓄松花江江洪水、涵养水源、候鸟与湿地多样性保护等具有重要意义,随着哈尔滨经济发展,湿地保护、恢复已刻不容缓。文中在对群力外滩湿地主要生态功能、生态环境问题进行分析评价的基础上,提出了该湿地生态保护的对策。
1引言
湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统,是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。湿地具有抵御洪水、调节气候、涵养水源、净化水体、维持生物的多样性等多种生态功能。在各种类型的生态系统中,湿地生态系统的服务价值最高。
群力外滩是哈尔滨市区唯一的自然状态湿地,经过城市不断的向外扩展以及人口的增加,并受人为因素干扰,部分已被开垦为农田,湿地机能遭到严重破坏。为了促进城市健康发展、可持续发展,对该湿地的保护、恢复工作已刻不容缓。
2国际经验比较与借鉴
2.1德国莫海姆市湿地保护
他们以“让河流做自己的事”为理念,用更自然化的手段来达到防洪、环境改善、生态修复等多重长效作用。通过重建缓冲带、增设与河道垂直的开口、鼓励小规模泛洪、控制洪水淹没范围等手段,不仅可以培育河滨生境,逐步实现河道半自然化;而且可以减低洪水累计风险,减少洪水危害。该项目由堤防后退1.3km获得2.02km2圩田,作为泛洪用地,并在圩田内开辟了3.5hm2林地,提升了滞洪空间的景观和休憩价值。
2.2安姆斯湖湿地恢复计划
美国圣保罗市的phalen购物中心,始建于一个填平的安姆斯湖湖区上。后来,这个购物中心被废弃,圣保罗市政府决定恢复原来的安姆斯湖,重建为湿地公园。规划彻底拆除所有的人工建筑,开辟蓄水盆地和小运河通道,并在其底部填入腐殖质丰富的淤泥层,以构造接近自然状态下的土壤结构。接下来,引入活水,在水体内外栽种多种原生的沉水、浮水、挺水和旱生植物,构筑完整的湿地生态景观。
通过以上研究,可以得出结论:世界上城市湿地规划设计也逐渐从纯粹的水景规划设计过渡到对湿地系统的设计或改造,重视湿地保护和恢复,尤其重视湿地的生态系统设计。在进行湿地的规划设计时,兼顾美学与生态,把生态学引入到传统规划中,并与其有机结合,经过科学的设计,达到重建生态系统,防灾并兼顾生态良性循环和为城市生活服务的目的。
3群力外滩生境分析
群力外滩滩地地势平坦,高程在116.00-120.00m之间,平均高程117.57m,在松33大断面处,高出20年一遇水面线(116.52m)1.05m。该滩地以耕地为主,大部分渔塘也被改为耕地。人工利用土地面积占总面积的74.31%;自然状态下的土地占总面积的25.69%。土地多为当地村民开垦种植,农田基本成片。对其所在区域的气候条件和土壤状况进行分析,包括温度、水分状况、光照、风等因素,认为该地区现状气候和土壤条件较为优越,适宜动植物的生长,为生物多样性和景观异质性提供了基本保证。
经过分析,可知:由于湿地基本条件缺乏,现状原生湿地植物遭到较为严重的破坏。现状较大面积的田地上主要是农作物,其余植被以草甸植被为主。一些撂荒地已经开始向自然植被演替,主要为田间杂草(占植被总面积的50%以上);在比较低湿的地方分布有沼泽植被,面积占5%左右。群力外滩的夏季常见鸟类中,除大量的鹭类及常见的麻雀、家燕之外,其余鸟类遇见率均较低。
4群力外滩湿地生态保护
自然生态系统具有净化能力,能够在一定程度上处理尘埃、污染和废水。考虑减少风沙侵蚀、水土流失和噪音、并减少能量的消耗。规划中需要在遵循生态规律的基础上对植被进行合理的恢复。该湿地保护和利用基于以下几方面原则:①生物多样性与主导性原则;②群落配置层次性原则;③生态系统稳定性原则;④经济合理性原则;④可持续发展的原则。其生态修复的主要方法包括:重建、改良、改进、修补、更新和再植。
4.1基质和土壤恢复
调查研究表明,群力外滩地区土壤类型以草甸土为主,由于水土流失严重,该地区的土壤基质需要恢复,运用生态学的改良、改进、更新的手法对该地区的土壤基质进行恢复,根据现状调研分析,选择若干区域土壤条件好的,进行改良,无法恢复的板结土壤通过更新的手法进行恢复,主要是从其他地方搬运一些湿地土壤来恢复该地区土壤基质。
4.2水体环境的培育
规划中重视水体、绿化的有机结合,引入活水,将部分水体加以串联,形成整体水循环,增加土壤的含水性能,保证生态的连续性,该地区生态系统融入区域生态系统之中,为水生动物提供良好的栖息环境,为植物提供良好的生长环境,河道之间、绿脉相连,形成“河畅、水清、岸绿、景美”,形成良好的景观环境品质。
4.3生物的修复和培育
野生动物微生物培育:湿地的植被必须体现生物多样性,不仅需要满足水生动物和其他野生动物,尤其是水涉禽的需求,而且必须在美学上具有吸引力。在保护现状生物和环境基础的同时,为了引进动物,在原来弃耕水田的基础上,规划了贫营养型和富营养型水池数个。在新建的水池中,为了动物的生息,使用了松木桩,留有弯岔、小岛等。除利用现有水渠外,还新建和扩建了一些水渠。栈桥和平台都选用了耐腐材料,为防止对水生生物的影响,一律不使用防腐剂。混凝土构筑物可能对周围的土壤、水、生物产生影响,一般都用木结构。
湿地植被培育:主要是湿地植物种类的植入和人为辅助的自然修复;保持植被的完整性和异质性(或称多样性)。适当构建一些地表较高、水位较低的生境,在这些新的生境中种植乔木、灌木等中生植物,以提高生物多样性;保持植被的连通性;建立树木廊道;草本植物物种源的本地优先原则:培育大面积的芦竹群落、低湿的香蒲、苔草等,并采用能自我维持的乡土植物,如野生结缕草、狗牙根等;适当地运用树木的快速构建原则;丰富仅存的山林季相景观,增加植物景观层次;根据生态规律配置湿生群落,尽量演替到稳定阶段群落的种类;尽量减少园林植物种类的应用,保持湿地的自然特性;大大增加树木的比例。因为树木是许多生物(特别是鸟类)的栖息地和隐蔽所。
湿地植被物种选择:要满足湿地以上提出的对植被功能的需求,植物物种选择和配置必须根据湿地建设的进程,即不同阶段,而有所侧重的变化。第一,种植的多样性可以抵消种植的失败。第二,多样化的植物群落可以更适应条件的变化和随机事件的发生(例如暴风、水淹等)。第三,植物群落的式样化可以支持野生物物种的多样化。根据湿地建设的进程,即不同阶段和不同功能需求,提出不同的阶段性的植物名录。例如,目前只是湿地修复阶段,即复绿阶段,除了本地现有的物种,基本都是草本植物,增加适合在本地生长的木本植物种类。随着时间推移,引鸟功能的增加,增加水生/野生动物,尤其是水涉禽的适生植物种类。随着时间推移,生态旅游的开展,增加景观植物物种。为此把各类适合群力外滩生长的工程物种分为四类,即:本土植物、复绿适生植物、对水生与野生动物具有价值的适生植物以及景观植物。
5结束语
由于湿地系统在生态上具有重要的调节作用,故生态思想成为其规划的一条主线,始终贯穿其全过程,生态学的方法成为城市湿地保护不可忽视的手段,纵观城市湿地保护与开发,都是根据恢复生态学的基本原理,对自然生态系统的修复和重建,概括起来,主要体现以下几个方面的思想内容:崇尚生态、自然,让城市湿地恢复到自然状态;将自然生态系统作为湿地复合生态系统的主要组成部分;强调人工环境和自然环境相协调。规划师进行规划设计时,应充分考虑生态方面的内容,做到美学与生态兼顾,使自然与人类生活环境有良好的结合点,使人与自然达到和谐。
参考文献
[1]汪永华.基于生态恢复的城市绿地系统规划理念探讨.
[2]王祥荣.生态与环境-城市可持续发展与生态环境调控新论.南京.东南大学出版社,2000.
当时,辰山植物园基址的土壤现状是质地黏重的水稻土很难满足来自不同国家、地区、生境来源植物的生长需求,各专类园(以分类单位、场地特征、服务对象和研究类群为聚类特征)建设对土壤要求各异,项目建设过程中原有土壤翻腾扰动严重。为了创造多样的地貌结构,更为难解的是200万m3全部客土构成绿环的实施,大量来源不明的土方运到园区,土质理化性质复杂且指标低下。因此,为满足植物园景观营造和植物种植的需求,建设过程及开园以后需持续检测土壤质量,并结合种植物的立地要求加以改良。植物是植物园的主角,如何科学配置各类植物,营建优美的景观,展现各专类园的植物种植特色,体现其丰富的文化与科技内涵,一直是风景园林不断探索的问题。辰山植物园设置的30多个植物专类园,可分为4种类型,第一类是世界各地普遍设置的植物园,按照植物的季节特性和观赏类别集中布置展示的园区,如月季园、鸢尾园、银莲花园、百合园、金缕梅园、纤维植物园、能源植物园等;第二类是为增加植物园趣味性,吸引某类特殊人群或为游客进行科普活动设置的园区,如儿童植物园、盲人园、绿色剧场等;第三类是结合植物园的研究方向和生物多样性保护,以专类植物收集和植物新品种引进展示为主的园区,如配合桂花品种国际登录而建设的桂花种质资源展示区;收集华东地区3000种原生植物建设的华东植物收集展示区等;第四类是根据辰山植物园的场地特征营建的特色园,如沉床花园、水生植物展示园、岩石药用植物园等。这样,如何满足特色植物专类园区景观的营建与维护需求,既构建出结构稳定的植物群落,又能与园区周围的环境相融合而形成安全健康的生态系统,需要从选择植物种类开始进行科学配置,并从实施适宜的保育措施入手。园区景观的主体结构——绿环,规划打造成植物的“联合国”,种植与上海气候带相近,汇集世界5大洲的植物类群而形成别具风格的国际树木园,与绿环内“华东地区乡土树种收集区”的植物形成对比。同时,也可利用温室等收集并展示国内外的代表性植物,为游客展现一个丰富多彩的植物世界。而外来物种,尤其是洲际代表植物,由于生境变化因种而异,如何在辰山生存需要对其生态适应性进行研究,并根据其科学文化内涵进行合理的配置与景观营建。华东区系拥有珍稀濒危植物400余种,辰山植物园作为华东地区的一个综合型植物园,对区域珍稀植物资源保护负有不可推卸的责任。规划中设立的珍稀植物收集与展示区,可在建设初期从对少数旗舰濒危物种开展保育生物学研究入手,制定出相应的迁地保护策略,从而为园区收集保护其他众多珍稀植物资源提供技术参考。
主要技术对策
在对区域内的水质状况进行调查和评估的基础上,以园内封闭景观水体的水质维护利用为核心,研究与景观相结合的人工湿地生态处理措施和辅助性的人工强化处理措施,以保障景观水体的水质,并在此基础上形成了技术集成和工程示范,保证了园区内景观水体的水质安全、构建了稳定且健康的水生生态系统。通过资料收集和现场取样,对辰山植物园周边水系的水体状况进行了监测和分析,探索周边河道水文、水质及水量的变化规律,为景观水体的生态修复与建设提供了基础资料;对植物园水体的功能定位和水质进行科学评估,为水体净化和生态处理提供了应对策略。对景观水体的补充水量、蒸发量、渗透量和循环量等关键参数进行了研究,选择合适的水体复氧技术[1];研究了人工湿地处理系统、植物—水土界面契合体系、水生植物处理系统等不同生态修复技术的作用机理、适用条件、处理效果和成本,筛选出了合适的水体生态修复技术(具体措施另文介绍)[2-3]。建立起了以生态修复技术为主,人工强化处理措施为辅的水质整体维护方案、运行机制和管理措施,并进行工程示范。针对辰山植物园中瘠薄土壤和不明性质客土对未来植物种植的压力,进行了土壤质量的动态监测和重点区域的土壤改良措施对比研究,确定“适地适树”植物的合理种植方案以及“改土适树”土壤改良的技术措施。针对工程建设需要,选取不同利用方式下的土壤类型,进行了0~20cm、20~40cm、40~60cm、60~90cm、90~120cm5个层次的采样,分析土壤的pH、EC值、有机质含量、容重、通气孔隙度、质地、水解性氮、有效磷、速效钾等理化指标,摸透了辰山植物园杂合土壤存在的生态本底值。针对土壤的实际状况,根据典型植物生长需要的条件,制定适合辰山植物园绿化工程的土方质量标准,指导了各个地段和环节的具体施工,形成了辰山植物园土壤改良的详细施工方案。当时选择了植物园具有代表性的10个典型植物群落,如牡丹园、木兰园、杜鹃园、玫瑰园等,在进行pH、有机质、氮、磷、钾等常规指标测定的基础上,重点针对能敏感反映各植物群落土壤质量或生境系统土壤生物学变化的指标,进行定期和长期的监测,重点监测土壤酶(脱氢酶、磷酸酶、尿酶和转化酶等)、微生物量碳、微生物量氮、微生物总量、水溶性碳和土壤呼吸等的变化,分析预测不同群落土壤生境生态的发展动态,预测了不同群落土壤质量演变的趋势。针对典型土壤改良措施下不同群落土壤生态的演变趋势,系统分析植物的长势和潜在的问题,对不同改良方案下植物的生长状况、植物本身对土壤改良的适宜性进行分析,确立了合适的植物种植技术和土壤改良对策。通过世界5大洲各植物地理区的植物配置技术研究,为植物园内不同植物专类园区的营建提供技术参考。另外通过开展代表性的濒危植物或旗舰物种的保育技术、植物养护与病虫害防治等的研究,为园区的植物配置、生态管控提出了切实可行的决策参数。通过抗性生理和生态习性的实验,开展洲际代表植物的引种驯化、选育、安全性预测及应用配套技术研究。根据各种洲际植物的科属特征、原生群落特点和当地民族风情,确立各大洲代表植物的配置方案,塑造出别具5大洲植物区系风格的国际树木园。1)园区洲际代表植物的选择与栽培。选择景观效果好、具有一定文化或科学研究价值的美洲、欧洲、澳洲和非洲主要的代表性植物在辰山引种栽培。在为这些植物创造适宜生长条件的基础上,进行驯化试验。通过观察洲际代表植物的生长发育节律,检测其生态适应性的强弱以及是否存在生态安全隐患。2)洲际代表植物的生态适应性研究。对引种的洲际代表植物进行抗性生理和生态习性实验,找出限制植物生长的不利环境因子,提高植物的生态适宜能力。通过相似优先比的方法寻找到了世界各地植物引种到上海适应度的优化链[4-6]。3)五大洲植物配置技术研究。以洲际代表植物的文化和科学内涵为基础,根据不同地形条件下植物景观特色营建的需求,确定了基调植物和园林搭配种类。根据植物的生态习性,确定了植株体量参数与植物种植密度的关系,进行合理配置。运用种群生态学、生殖生物学和保育遗传学等研究手段,以我国特有的珍稀濒危植物为研究对象,多角度、多层面分析研究目标种天然群体的时空分布格局、遗传变异水平与系统进化路线、以及它们在不同生境中的生态适应性与分子进化机制,找出了其濒危原因,并提出相应的迁地保护与复壮措施,以此提高植物园的科研水平与国际影响力。以大果青杄(Piceaneoveitchii)和天目木姜子(Listeaauriculata)为例,二者均为我国特有的珍稀濒危植物,虽原产地与上海气候条件各有差异,辰山植物园作为这些物种的迁地保护场所,具体实施策略如下:首先,采用“相邻格子样方”法进行野外定点调查,深入了解大果青杄和天目木姜子现有的种群数量、种群规模、种群结构、地理分布式样、濒危现状及保护状况,查明其濒危过程中的种群生态学表现特征,建立了反映种群全部生活史的生命表(包括各年龄组或生活态、出生率、死亡率等),预测自然种群的发展趋势。其次,在全面收集大果青杄和天目木姜子多个居群及个体的基础上,运用分子标记手段,系统分析其遗传多样性,揭示不同居群间的系统进化关系和种群濒危的遗传机理。条件具备时,利用播种、扦插、组织培养等多种繁殖手段对大果青杄和天目木姜子进行繁殖实验,借此扩大种群数量,避免种群灭绝。经过该研究,推动了大果青杄在最近的国际裸子植物濒危等级评估中,成为东亚最为濒危的物种,引起了国际自然保护联盟物种保存委员会的高度重视。从植物个体、小景观到整体景观等不同尺度、不同视角,研究维护园区标志性景色需要的病虫害防治技术,对新引进的植物病虫害开展监测,制定园区病虫害防治月历以及维持园区景观效果的植物季节性调控计划。构建有害生物入侵的预警机制,将有害生物控制在园区以外[7-8]。
回顾与展望
本项目运用多学科手段,对园林设计和工程实施中的要点和难点进行了研究,解决了辰山植物园建园过程中出现的难题,推动了项目建设进程,为植物园按时开放打下了坚实的基础,赢得了业内的赞许。针对园区封闭景观水体修复和水质保障技术的研究,直接应用于辰山植物园景观水体的建设中,对提升了园区的水环境质量,减少径流水量和面源污染,其水位调控水平和水质园林净化技术融合了市政水环境和河道水环境处理的优势,摸索出一种工程措施和生态技术整合的优化模式。针对植物园绿环200万m3客土来源不明的难题,选取不同利用方式下的土壤类型,进行不同立地剖面5个层次的采样,通过分析土壤的pH、EC等10余项理化和生理指标,找出在土壤中种植不同植物存在的实际问题。确立了因地制宜的土壤改良对策,采取普遍改良、局部换土和群落土壤生境自然演变的方式,提出“改土适树”和“选树适地”的综合处理措施。根据“历史引种调查”和“模糊相似有限比”的模型分析法,对北美洲、欧洲、地中海地区、澳洲、南美洲、非洲地区和亚洲各地与上海地区引种的相关性进行研究,基本确立了五大洲植物引种的范围,明确园区扩大引种的种源地和引种对象。大果青杄是东亚地区濒危级别最高的裸子植物,通过立地调查和对濒危机制的探讨,找出了濒危的原因,提出了针对该物种的保护措施和行动计划。天目木姜子是长三角地区有影响力的特有物种,通过自然生境的研究和分析,提出了就地保护和迁地保护的综合保育策略。现在,辰山植物园已对公众开放,为缺乏地形变化的上海地区增加了一个集自然山体、观光河流和人工湖泊于一体的园林作品,也逐步成为了园林科研的基地、科学普及的课堂、老少皆宜的游憩场所和中外科技交流的桥梁。
关键词:地被植物;应用现状;调查;常德市
中图分类号:S688.4;S-1.06(643CD)文献标识码:A文章编号:0439-8114(2012)14-3036-05
InvestigationontheApplicationStatusofGroundCoverPlantsinChangdeCity
WUZhi-ming,XIANGGuo-hong
(ChangdeVocationalTechnicalCollege,Changde415000,Hunan,China)
Abstract:TocoordinatewiththeconstructionofecologicalgardencityofChangde,theapplicationstatusofgroundcoverplantsingreenlandofChangdecitywasinvestigatedandanalyzedfromtheaspectsofplantsspecies,growthstatus,diversityandcommunitystructure.TheresultsshowedthatthegroundcoverplantsappliedinChangdecitywasrichintypesandplantingform.Thecommunitystructurewasreasonablewhiletheapplicationoflocalgroundcoverplantswasaccentuate.Problemslyingintheapplicationwereanalyzed.Accordingly,suggestionsincludingenhancingthedevelopmentofnativegroundcoverplantsresources,introducingalienspeciesscientifically,improvingtheuniformityofplantdistribution,collocatingthetreesandshrubsreasonably,makingfulluseoftheecologicalhabitsandimprovingthemaintenanceandmanagementlevelwereproposed.
Keywords:groundcoverplants;applicationstatus;investigation;Changdecity
地被植物是指具有一定观赏价值、可铺设于大面积的平地或坡地、或适于在阴湿林下和林间隙地表面生长而用于覆盖林下地面的植物类群,其具有植株低矮、枝叶繁密、枝蔓匍匐、根茎发达和繁殖容易、管理简单等特点;它不仅包括多年生的低矮草本植物,还有一些适应性较强的低矮丛生、枝叶密集或偃伏性、半蔓性的灌木与藤本植物[1]。在园林绿化上,地被植物种类繁多、缤纷鲜艳、芳香怡人;作为园林植物的重要群体,地被植物的应用不仅增加了植物层次,丰富了园林景色,给人们提供了优美舒适的环境[2];而且在增加绿地的面积、消除空气中的扬尘、减少空气中的含菌量、降低气温、改善空气湿度、净化空气、减弱噪音、保持水土、护坡固堤、减少和抑制杂草生长等[3]方面最大限度地发挥出了城市绿地的生态效益。目前常德市园林建设非常重视园林植物的多样性应用,作为植物造景的基层植物——地被植物也得到了广泛地应用发展[4];但从应用效果来看,无论是从景观价值、生态效果还是从其生长状况、养护力度等方面来分析,都需要园林建设者们进行反思和改进。为了配合常德市的生态园林城市建设,提高常德市园林规划设计与绿地管理水平,创造更加优美的园林景观,课题组对常德市城区园林绿地中地被植物的种类、生长状况、景观效果、应用方式、养护管理等方面进行了调查和归纳分析,形成了一定的共识,提出了地被植物应用的有关建议,希望为今后园林建设决策者和设计者提供有益的借鉴。
1调查方法
1.1调查地点与范围
从2008年5月至2010年3月,先后对常德市城区内的屈原公园、滨湖公园、诗墙公园、柳叶湖、德山森林公园、丁玲公园6大公园和以武陵大道、洞庭大道、玉霞大道等为代表的38条道路进行了地被植物应用调查,另外采用抽样方式对常德市20余家被评为市级园林先进单位的地被植物应用情况进行了抽查。
1.2调查方法
采用室内与室外两种方式交替进行研究,室外工作即选取具有代表性的绿地,以不同绿地中应用地被植物相对较多的绿地为主,进行现场踏查、观察记录、拍摄照片、发放并回收调查问卷、对专业人员访谈等工作;室内工作则将室外调查结果和收集的数据及时进行分类汇总,对园林地被植物的种类、生长状况、应用形式、群落结构多样性等各方面进行归纳统计并分析总结[5-8]。
[关键词]黄连;根腐病;土壤酶活性;土壤养分;高通量测序;细菌
ResearchonbacteriamicroecologyinrootrotrhizospheresoilofCoptischinensisproducedinShizhucity
SONGXuhong1,2,3,WANGYu1,2,3,LILongyun1,2,3*,TANJun1,2,3
(1.ChongqingAcademyofChineseMateriaMedica,Chongqing400065,China;
2.ChongqingEngineeringResearchCenterforFineVarietyBreedingTechniquesofChineseMateriaMedica,
Chongqing400065,China;
3.ChongqingSubcenterofNationalResource,CenterforChineseMateriaMedica,ChinaAcademyofChinese
MedicalScience,Chongqing400065,China)
[Abstract]IlluminaHiseq2500highthroughputsequencingplatformwasusedtostudythebacteriarichnessanddiversity,thesoilenzymeactivities,nutrientsinunplantedsoil,rootrotandhealthyrhizopheresoilofCoptischinensisfordeeplydiscussingthemechanismoftherootrotofC.chinensis.Thehighthroughputsequencingresultshowedthattheartificialcultivationeffectedthebacteriacommunityrichnessanddiversity.Thebacteriacommunityrichnessinhealthyanddiseasedrhizospheresoilshowedsignificantlowerthanthatofinunplantedsoil(P
2结果与分析
2.1未种植黄连、黄连健株和病株土样养分变化未种过黄连的土pH显著高于病株和健株黄连根际土壤(P
2.2未种植黄连、黄连健株和病株土样酶活性的变化3种处理土壤之间酸性磷酸酶和酸性蛋白酶活性之间差异不显著;病株土样多酚氧化酶活性高于与健株土样和未种植黄连土样该酶活性,但与健株土样之间差异不显著,但是,健株土样和未种植黄连土样之间差异不显著。健株土样中过氧化氢酶的活性显著高于病株土样和未种植黄连土样(P
2.3未种植黄连、黄连健株和病株土样细菌的α多样性分析对黄连健株、病株及未种植黄连土样运用Hiseq2500/PE250测序平台进行高通量测序,过滤嵌合体后,最终用于后续分析的EffectiveTags序列共153493条,其中健株土样有54587条,病株土样有45497条,未种植黄连土样有53409条,见表3。用于后续分析的Effectivetags数目之多,说明采用该方法足以用于3种处理土样的细菌多样性分析。
对3种土样细菌α多样性指数进行分析表明,未种植黄连土样细菌的种群多样性指数(Shannon)显著高于健株和病株土样(P
2.4物种稀释曲线和Veen图黄连健株、病株根际土和未种植黄连土壤细菌稀释曲线比较平坦,说明测序数据量渐进合理,更多的数据量只会产生少量新的物种。从Venn图可以看出,健康植株土样(H.RMS)有767个特有的OTUs,未种植黄连土壤特有747个OTUs,而根腐病病株土壤(D.RMS)仅有219个特有的OUTs,见图1。
2.5未种植黄连土样与黄连健株、病株土样物种相对丰富度分析未种植黄连和黄连病株、健株土样细菌在门水平上的丰富度差异比较大。未种植黄连土样细菌中,按照种群的相对丰度从高到低进行排列,依次是变形菌门(Proteobacteria,38.83%)、酸杆菌门(Acidobacteria,26.19%)、疣微菌门(Verrucomicrobia,7.65%)、浮霉菌门(Planctomycetes,5.95%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,5.08%)、厚壁菌门(Firmicutes,4.50%)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes,2.60%)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae,2.01%)、放线菌门(Actinobacteria,1.50%)、绿弯菌门(Chloroflexi,1.50%)、WS3(1.19%)和泉古菌门(Crenarchaeota,0.37%);在黄连病株土壤细菌中,相对丰度依次为变形菌门(49.72%)、酸杆菌门(17.81%)、厚壁菌门(5.86%)、拟杆菌门(4.64%)、泉古菌门(4.63%)、疣微菌门(4.38%)、放线菌门(4.01%)、浮霉菌门(2.63%)、芽单胞菌门(1.99%)、绿弯菌门(0.72%)、硝化螺旋菌门(0.44%)和WS3(0.11%);在黄连健株根际土壤细菌中,相对丰度由高到低依次为:变形菌门(51.34%)、酸杆菌门(16.70%)、拟杆菌门(6.18%)、放线菌门(5.73%)、疣微菌门(5.16%)、芽单胞菌门(3.18%)、浮霉菌门(3.05%)、厚壁菌门(2.62%)、泉古菌门(1.39%)、绿弯菌门(1.20%)、硝化螺旋菌门(0.75%)和WS3(0.23%),见图2。
差异显著性分析可知,3个处理土样中,疣微菌门,拟杆菌门,硝化螺旋菌门,绿弯菌门差异不显著;未种植黄连土样中,变形菌门、放线菌门和泉古菌门相对丰度显著低于2种栽培黄连土样(P
为了更直观的展现未种植黄连土样和健株、病株黄连根际土壤细菌种群的相似性及变异,根据所有样品在属水平的物种注释及丰度信息,选取丰度排名前35的属,根据其在每个样本中的丰度信息,从物种和样品2个层面来聚类,生成热图,见图3。在丰富度排名前35的属种,仅有Streptomyces在未种植黄连土壤中为0,其余34个属在3种处理土样中均有。未种植黄B土壤中细菌的相对丰度较其余2种均高的属为:DA101,Planctomyces,Nitrospira,Methylibium,Gemmata,Pirellula,Opitutus,Steroidobacter,A17;在健株土样中,下列属的相对丰富度高于病株土样和未种植黄连土样,分别是:Kaistobacter,Rhodoplanes,Burkholderia,Janthinobacterium,Pseudomonas,Flavobacterium,Chryseobacterium,Sphingopyxis,Sphingomonas,Streptacidiphilus,Pedobacter,Mesorhizobium,Agrobacterium,Cupriavidus。在病株中相对丰度较健株和未种植黄连土样均高的有:Rhodococcus,Nitrosotalea,CandidatusKoribacter,Rhodanobacter,Candidatus,Solibacter,Oscillospira,Allobaculum,Phenylobacterium,Aquicella,Bacteroides,Ruminococcus,Edaphobacter,Fimbriimonas。
2.6未种植黄连土样与黄连健株、病株土样细菌的β多样性分析病株和健株土样先聚在一起后和未种植黄连的土样聚在一起,病株土样细菌种群和健株土样之间的相异系数为0.205,病株与未种植黄连土样之间的相异系数为0.352,健株与未种植黄连土样细菌种群之间的相异系数为0.254。上述结果说明,未种植土样细菌种群组成与健株之间的相似度大于与病株之间的相似度,同时说明,黄连根腐病显著改变了黄连根际土细菌种群的组成,见图4。
3结论与讨论
土壤酶是土壤生态系统中活跃的生物活性物质,在驱动土壤代谢和土壤中养分物质循环及养分的有效释放过程中起重要作用,是土壤品质和生态系统稳定的重要指标[13]。土壤理化性质和酶活性的变化可以引起植物根际土壤微生物的变化[14]。因此,详细了解土壤理化性质和酶活性对了解黄连根腐病的发生机制具有重要的意义。土壤脲酶能促进土壤中含氮有机化合物酰胺肽键的水解,生成的氨是植物氮素营养的来源之一;蔗糖酶又叫转化酶,主要参与土壤中碳水化合物的转化,其活性强弱反应土壤熟化程度和肥力水平,土壤肥力越高其活性
纵向为样品信息,横向为物种注释信息,左侧的聚类树为物种聚类树,上方的聚类树为样品组间的聚类树;中间热图对应的值为每一行物种相对丰度经过标准化处理后得到的Z值,即一个样品在某个分类上的Z值为样品在该分类上的相对丰度和所有样品在该分类的平均相对丰度的差除以所有样品在该分类上的标准差所得到的值。
a.样品的聚类分析,左侧是UPGMA聚类树结构,右侧的是各样品在门水平上的物种相对丰度分布图;b.β多样性指数热图,图中方格中的数字是WeightedUnifrac距离计算出的样品两两之间的相异系数,相异系数越小的2个样品,物种多样性的差异越小。
也越强。这2种酶均与土壤矿质营养密切相关,酶活性的高低影响作物可吸收利用的有效营养物质多寡。病株土样中速效钾和速效磷含量较健株土样显著升高,尤其是速效钾的3倍量增加,说明病株土壤肥力水平要显著高于健株土样,也跟研究中病株土样蔗糖酶活性的显著升高相一致。病株土样中,脲酶活性的降低减少了土壤中含氮有机物酰胺肽键的水解,造成了病株土样中碱解氮的显著降低。过氧化氢酶能够减轻土壤中的过氧化氢对生物体的毒害作用。在本研究中,病株土壤的过氧化氢酶活性显著低于健株土壤和未种植黄连土壤,这就有可能造成黄连植株根部有毒害物质积累过多,对黄连植株产生毒害作用,从而造成根部病害的发生。
有研究表明,有机碳含量高可提高土样中微生物活性,增加细菌的多样性[1516]。有机碳含量低,且土壤碳氮比率变小,使得甜菜发生根腐病发生严重[17]。在本研究中,有C碳的含量在健康土样中显著高于病株和未种植黄连土样。说明黄连根腐病的发生可能与黄连土壤中有机碳含量的降低有一定的关系。
16SrRNA位于原核细胞核糖体小亚基上,包括10个保守区域(conservedregions)和9个高变区域(hypervariableregions),其中高变区具有属或种的特异性,随亲缘关系不同而有一定的差异,16SrRNA的V4区是常用的扩增目标区,已经被证实可以很好的用来分析根际土壤的细菌种群多样性变化[12,1920]及再植性病害土壤分析[21]。
微生物种群的丰富度和变异在土壤质量、功能和土壤生态系统的可持续性发展中扮演着重要的角色[22]。在某种程度上,土壤微生物群落的组成变化、群落类型或者微生物量的变化可以放映出土壤质量的变化[23]。有研究表明,土壤微生物种群丰富度的降低和变异性的降低可能跟连作障碍[24]和植株罹患病害有一定的关系[25],Yang等[26]也发现,健康植株根际土壤的细菌多样性显著高于发病植株。在种植了黄连的2种处理土样中,健康植株的根际土细菌种群丰富度和多样性要高于罹患根腐病的土样。因此,在本研究中,根腐病病株根际土样较健株土样和未种植黄连土样的细菌种群丰富度和多样性的降低,可能是诱导黄连罹患根腐病的一个重要原因。
在种植黄连土样中,健株和病株土样中变形菌门、酸酐菌门、放线菌门、疣微菌门、拟杆菌门、浮霉菌门、消化螺旋菌门、绿弯菌门和WS3差异不显著;根腐病病株土壤中厚壁菌门和泉古菌门的相对丰度显著高于健株土样,而芽单胞菌门的相对丰度则显著低于健株土样(P
有研究表明,黄连须根浸提液对细菌起到一定的抑制作用[34],黄连根系分泌的酚酸类物质也是影响黄连细菌数量的一个重要原因[35]。在本研究中,未种植黄连的土壤中,细菌的种群多样性显著高于种植过黄连的土样,种群的细菌丰富度也高于种植过黄连的土样。也就是说,黄连的种植,降低了黄连种植土壤细菌种群丰富度和多样性。在对3种处理土样中丰富度排名前12门进行比较分析可知,未种植黄连的土样细菌中变形菌门,放线菌门和泉古菌门相对丰度显著低于2种栽培黄连土样,酸杆菌门,浮霉菌门和WS3在未种植土样中的相对丰度显著高于种植黄连土样。栽培黄连是通过什么途径改变了这6个细菌门在土壤中的相对丰度,是黄连根际分泌或者是植株在自然条件下的降解物,亦或者是人工栽培措施(施肥等)改变了连田的土壤细菌群落,是下一步值得深入研究的课题。
总之,本研究表明,黄连种植造成了土壤中pH值、速效磷、脲酶的显著降低和蔗糖酶的显著升高,未栽培黄连土样中变形菌门、放线菌门、泉古菌门的丰度显著低于2种栽培土样,酸杆菌门、WS3则显著高于2种栽培土样。黄连根腐病土样中,有机碳、过氧化氢酶活性和细菌种群丰度的显著降低及细菌种群多样性的降低有可能是造成黄连根腐病的重要原因,但是,黄连根腐病发生的原因比较复杂,仅仅从土壤养分、酶活变化及土壤根际细菌多样性变化的角度来解释缺乏充分的理论依据,黄连化感物质的种类,化感物质跟土壤微生物之间的关系也值得深入研究。
[⒖嘉南]
[1]中国药典.一部[S].2015:303.
[2]高芬,任小霞,王梦亮,等.中草药根腐病及其微生物防治研究进展[J].中国中药杂志,2015,40(21):4122.
[3]祁建军,姚槐应,李先恩,等.磷脂脂肪酸法分析地黄根际土壤微生物多样性[J].土壤,2008,40(3):448.
[4]吴照祥,郝志鹏,陈永亮,等.三七根腐病株根际土壤真菌群落组成与碳源利用特征研究[J].菌物学报,2015,34(1):65.
[5]银福军,曾纬,瞿显友.黄连主要病害调查及防治策略[J].重庆中草药研究,2009,22(1):21.
[6]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2000:25.
[7]MagocT,SalzbergSL.FLASH:fastlengthadjustmentofshortreadstoimprovegenomeassemblies[J].Bioinformatics,2011,27(21):2957.
[8]BokulichNA,SubramanianS,FaithJJ,etal.QualityfilteringvastlyimprovesdiversityestimatesfromIlluminaampliconsequencing[J].NatMethods,2013,10(1):57.
[9]HaasBJ,GeversD,EarlAM,etal.Chimeric16SrRNAsequenceformationanddetectioninSangerand454pyrosequencedPCRamplicons[J].GenimeRes,2011,21(3):494.
[10]WangQ,GarrityGM,TiedjeJM,etal.NaiveBayesianclassifierforrapidassignmentofrRNAsequencesintothenewbacterialtaxonomy[J].ApplEnvironMicrob,2007,73(16):5261.
[11]DesantisTZ,HugenholtzP,LarsenN,etal.Greengenes,achimerachecked16SrRNAgenedatabaseandworkbenchcompatiblewithARB[J].ApplEnvironMicrob,2006,72(7):5069.
[12]CaporasoaJG,LauberbCL,WalterscWA,etal.Globalpatternsof16SrRNAdiversityatadepthofmillionsofsequencespersample[J].ProcNatlAcadSciUSA,2011,108(Supplement1):4516.
[13]GianfredaL,AntoniettaRM,PiotrowskaA,etal.Soilenzymeactivitiesasaffectedbyanthropogenicalterations:intensiveagriculturalpracticesandorganicpollution[J].SciTotalEnviron,2005,341(1/3):265.
[14]寻路路,赵宏光,梁宗锁,等.三七根腐病病株和健株根域土壤微生态研究[J].西北农业学报,2013,22(11):146.
[15]WigginsBE,KinkelLL.Greenmanuresandcropsequencesinfluencepotatodiseasesandpathogeninhibitoryactivityofindigenousstreptomycetes[J].Phytopathology,2005,95(2):178.
[16]StirlingGR,SmithMK,SmithJP,etal.Organicinputs,tillageandrotationpracticesinfluencesoilhealthandsuppressivenesstosoilbornepestsandpathogensofginger[J].AustralasPlantPath,2012,41(1):99.
[17]KühnJ,RippelR,SchmidhalterU.AbioticsoilpropertiesandtheoccurrenceofRhizoctoniacrownandrootrotinsugarbeet[J].JPlantNutrSoilSci,2009,172(5):661.
[18]CaporasoJG,BittingerK,BushmanFD,etal.PyNAST:aflexibletoolforaligningsequencestoatemplatealignment[J].Bioinformatics,2010,26(2):266.
[19]纳小凡,郑国琦,彭励,等.不同种植年限宁夏枸杞根际微生物多样性变化[J].土壤学报,2016,53(1):241.
[20]王佩雯,朱金峰,征,等.高通量测序技术下连作植烟土壤细菌群落与土壤环境因子的耦合分析[J].农业生物技术学报,2016,24(11):1754.
[21]SunJ,ZhangQ,ZhouJ,etal.Illuminaamoliconsequencingof16SrRNAtagrevealsbacterialcommunitydevelopmentintherhizosphereofapplenurseriesatreplantatareplantdiseasesiteandanewplantingsite[J].PLoSONE,2014,9(10):e111744.
[22]KennedyAC,SmithKL.Soilmicrobialdiversityandthesustainabilityofagriculturalsoils[J].PlantSoil,1995,170:75.
[23]LiuJ,WuFZ,YangY.Effectsofcinanamicacidonbacterialcommunitydiversityinrhizopheresoilofcucumberseedlingsundersaltstress[J].AgrSciChina,2010,9:266.
[24]XiongW,LiZG,LiuHJ,etal.Theeffectiveoflongtermcontinuouscroppingofblackpepperonsoilbacterialcommunitiesasdeterminedby454pyrosequencing[J].PLoSONE,2015,doi:10.137/journal.pone.0136946.
[25]TanY,CuiYS,LiHY,etal.RhizosphericsoilandrootendogenousfungaldiversityandcompositioninresponsetocontinuousPanaxnotoginseng[J].MicrobioLRes,2017,doi:10.1016/j/micre.2016.09.009.
[26]YangCH,CrowleyDE,MengeJA.16SrDNAfingerprintingofrhizospherebacterialcommunitiesassociatedwithhealthyandPhytophthorainfectedavocadoroots[J].FEMSMicrobioEcol,2001,35(2):129.
[27]BergG,RoskotN.PlantdependentgenotypicandphenotypicdiversityofantagonisticrhizobacteriaisolatedfromdifferentVerticilliumhostplants[J].ApplEnvironMicrob,2002,68:3328.
[28]WangMX,LiuJ,ChenSL,etal.Solation,characterizationandcolonizationof1aminocyclopropane1carboxylatedeaminaseproducingbacteriaXG32andDP24[J].WorldJMicrobBiot,2012,28(3):1155.
[29]胡春锦,林摇丽,史国英,等.广西甘蔗根际高效联合固氮菌的筛选及鉴定生态[J].生态学报,2012,32(15):4745.
[30]ZhangCS,KongFY.Isolationandidentificationofpotassiumsolubilizingbacteriafromtobaccorhizosphericsoilandtheireffectontobaccoplants[J].ApplSoilEcol,2014,82:18.
[31]谭石勇,易永健,汪洪鹰,等.苎麻促生菌的筛选、鉴定及其促生效应[J].微生物学通报,2015,42(3):525.
[32]谢永丽,马莉贞,徐志伟,等.冻土荒漠区分离低温适生PGPR菌的鉴定及其抗菌促生特性[J].中国生物防治学报,2014,30(1):94.
[33]刘丹丹,李敏,刘润进.我国植物根围促生细菌研究进展[J].生态学杂志,2016,35(3):815.
(1.贵州师范大学生命科学院,贵阳550001;2.贵州省植物研究所,贵阳550001)
摘要:2012年8月对贵州舞阳河风景区浮游植物进行了调查,并对水体的水质进行了评价。结果表明,调查期间鉴定出的浮游植物属于5门58属共149种,其中硅藻种数最多,占总种数的46.31%。舞阳河夏季浮游植物细胞密度平均值为16.7×105个/L,生物量平均值为1.58mg/L。使用指示生物法和多样指数法,表明舞阳河水质总体处于α-中污带与β-中污带之间。
关键词:贵州舞阳河;浮游植物;群落结构;水质评价
中图分类号:X824文献标识码:A文章编号:0439-8114(2015)02-0326-05
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.02.018
浮游植物是水体中的初级生产者,在水体生态系统的物质和能量转化中起着重要作用,其群落结构直接影响水生系统的功能和结构,并能对环境变化迅速做出响应,故浮游植物的群落结构与其生活水域的水质状况密切相关,在一定程度上反映了水体的生态环境状况,因此利用浮游植物评价和监测水质得到了广泛的应用[1]。
舞阳河全长400多千米,发源于贵州省瓮安县谷才村,流经黔东南州黄平、施秉、镇远、岑巩和铜仁地区玉屏县,出湖南新晃、黔阳等地汇入洞庭湖。舞阳河部级风景区属于舞阳河施秉县段,以县城为中心向东、北、西呈扇形展开,该区域属中亚热带湿润季风气候区,景区内森林茂密,植物种类丰富。风景区水域包括上舞阳三峡、下舞阳三峡及杉木河等。近年来对景区水域的浮游植物研究较少,仅有陈椽等[2]对风景区水域的藻类植物区系组成做过初步研究。目前,对风景区水域内浮游植物群落结构的研究以及利用浮游植物评价和检测水质基本属于空白状态。本研究对舞阳河风景区不同水域浮游植物的群落结构进行了详细论述,并利用系统聚类法与浮游植物评价的方法对不同水域的水质进行了评价和检测。
1材料与方法
1.1采样点设置
本研究根据舞阳河部级风景区的水域分布,选取了9个采样点(图1)。
在舞阳河干流上取6个点。前3个点位于大坝上游,属于上舞阳景区,为水库水体,点1位于上舞阳小塘河支流的入水口;点2位于河流主干道;点3位于大坝前方50m处。后3个点在大坝下游,为河流水体,点4位于施秉县城内;点5位于下舞阳景区的游轮码头;点6位于镇远青龙洞。水流方向与采样点序号从小到大的排列方向相同。
在舞阳河支流上取3个点。点7和点8均位于舞阳河的支流杉木河上,水流较快。点7位于漂流河段,在点8的上游。点8位于杉木河口,距离舞阳河杉木河入水口约1km。点9位于下舞阳河支流相见河的游轮码头。
在9个采样点中,位于杉木河上的点7、点8和位于施秉县城内的点4水位较浅,肉眼可见河床,且流速较大。处于漂流河段的点7进行漂流的游人很多。同为游轮码头的点5和点9游轮和游人较多。
1.2采样和分析方法
理化监测项目有透明度(SD)、化学耗氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)。透明度采用塞氏圆盘法;溶解氧浓度采用HANNA1HI91410型溶解氧测定仪测定;其余理化项目采集后带回实验室测定,依照《水质分析方法(国家)标准汇编》规定的方法进行。叶绿素a浓度的测定采用分光光度法。浮游植物采集及定性定量分析依照《淡水浮游生物研究方法》进行。
多样性指数根据Margalef多样性指数公式d=(S-1)/lnN(其中S为种类数,N为个体数),求得浮游植物的多样性指数d值。按照Shannon-Weaver多样性指数公式H=-∑siml(Pilog2Pi)(Pi=Ni/N)求得浮游植物的多样性指数H值(H为Shannon-Weaver多样性指数,S为种类数)。按照EvennesIndex指数公式e=H/log2S,求得浮游植物的均匀度指数e值[3]。以浮游植物种类和细胞数量组成原始数据矩阵,矩阵的样本为所监测的9个采样点,矩阵的变量为每个站点中的浮游植物种类。应用Prime软件,通过Bray-Curtis相似性测定,建立每个采样点的等级相似矩阵,并在此基础上建立聚类分析图[4,5]。
2结果与分析
2.1舞阳河水质影响因子
根据国家环保总局和国家质量检验检疫总局的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002),舞阳河TN含量为0.79~1.01mg/L,除了点4的TN含量超标外,其他采样点均在Ⅱ类水质标准之内;NH3-N含量为0.06~0.20mg/L,所有采样点的NH3-N含量均在Ⅱ类水质标准之内。TP含量为0.06~0.18mg/L,除了点8以外,其余8个采样点均未达到Ⅱ类水质标准;其他各项监测指标均达Ⅱ类水质标准要求(表1)。
由表1可知,各采样点的TN变化幅度相对较小,TP则有较大变化。位于干流上游的3个采样点的TP含量小于干流下游的3个采样点,这可能是因为上游人烟稀少,含磷的化合物排入较少,故其含量较低。而下游3个采样点中,点4与点6均位于县城内,点5为游轮码头,人口稠密,生活污水和含有磷肥的地表水排入较多。而剩下的3个采样点中,点7位于杉木河上游,水流较急,水流侵蚀含磷矿石使得含磷化合物溶于水体导致TP含量升高。在水体流向下游的过程中,水流速度减缓,水体中含磷化合物逐渐沉积在河床上,故位于杉木河下游的点6的TP含量较点5减少。点9为相见河上的游轮码头,游人较多,生活污水的排入造成TP含量较大。
2.2浮游植物种类组成和分布特征
对本次调查所采集的样品进行定性分析,初步鉴定出浮游植物属于5门7纲18目28科58属共149种。其中以硅藻门的属、种数及其所占比例最高,共计20属69种,占总种数的46.31%;其余依次为绿藻门21属46种,占总种数的30.87%;蓝藻门13属27种,占总种数的18.12%;隐藻门2属5种,占总种数的3.36%;甲藻门2属2种,占总种数的1.34%(图2)。
以9个采样点中至少出现4次的浮游植物为常见种。蓝藻门中的常见种包括不定微囊藻(Microcystisincerta),边缘微囊藻(Microcystismarginata),高氏隐球藻(Aphanocapsakoordensi);硅藻门中的常见种包括眼斑小环藻(Cyclotellaocellata),科曼小环藻(Cyclotellacomensis),肘状针杆藻(Synedraulna),尖针杆藻(Synedraacusvar),短线脆杆藻(Fragilariabrevistriata),钝脆杆藻(Fragilariacapucina),短小舟形藻(Naviculaexigua);甲藻门中的常见种包括角甲藻(Ceratiumhirundinella);隐藻门中的常见种包括卵形隐藻(Cryptomonasorata),啮蚀隐藻(Cryptomonaserosa);绿藻门中的常见种为球衣藻(Chlamydomonasglobosa),微球衣藻(Chlamydomonasmicrosphaerella),双对栅藻(Scenedesmusbijuga),柯氏并联藻(Quadrigulachodatii)[6-9]。
各采样点的浮游植物种数如表2所示。由表2中知,位于大坝上游的3个采样点,在种类上以蓝藻门和绿藻门为主,两者所占比例接近80.00%。位于相见河游轮码头的点9与上游3个采样点的种类组成相近,蓝绿藻种类占总种类的72.00%。干流上大坝下游的3个点,在种类上以硅藻门和绿藻门为主,硅藻门植物最多,绿藻门次之,硅藻门和绿藻门种类占总种数的80.77%~92.59%。在这3个点中,位于下舞阳景区游轮码头的点5的浮游植物种数最多,且每门浮游植物的种类大于其他两个点。杉木河上的点7和点8的种类组成相近,在种类上以硅藻门为主,硅藻门种数占总种数的75.00%以上。
2.3浮游植物细胞密度、生物量的水平分布
由图3可知,舞阳河夏季浮游植物的平均细胞密度为16.68×105个/L,变化幅度为1.70×105~64.89×105个/L。各样点细胞密度的排列顺序为3>2>1>9>5>4>8>7>6。生物量的平均值为1.58mg/L,变化幅度为0.23~3.80mg/L。各样点生物量排列顺序为3>1>9>2>5>8>4>6>7(图4)。生物量的大小排序与细胞密度不尽相同,这主要是由于不同种类藻类的体积差异较大。如点9的总细胞密度小于点2,但其甲藻门密度相对较大,而甲藻门细胞体积相对较大,故其生物量大于点2。点4细胞密度大于点8,但点8中细胞体积较大的硅藻门和隐藻门密度较大,故点4生物量小于点8。由于点6含有较多细胞体积较大的绿藻门植物,故点6的生物量大于点7。
上游3个样点的平均细胞密度为39.27×105个/L,平均生物量为2.64mg/L;下游3个点的平均细胞密度为5.20×105个/L,平均生物量为0.94mg/L。上游的平均细胞密度约是下游的7.6倍,平均生物量约为下游的2.8倍,由图2可知,上游蓝藻门的密度和比例均远高于下游,这可能是因为上游水坝的建立使水体流速较缓,水体滞留时间变长,水体环境更适宜浮游植物特别是蓝藻门植物的生长。
2.4浮游植物群落聚类分析
对各采样点浮游植物的密度进行4次开方后构建Bray-Curtis相似矩阵,在此基础上采用组间平均聚类法进行分层聚类分析,结果如图5所示。由图5可知,若以采样点生物样本组成相似的30%为标准,各采样点可以分为4大类,第一类为点1、2、3、9,这一类由上游3个点与相见河码头采样点组成,其基本特征是在种类和细胞密度组成上,蓝藻门占据第一优势,绿藻门占据第二优势,为蓝绿藻群落;第二类为点5,这类在种类上以硅藻门和绿藻门为主,在细胞组成上各门分布较为均匀,蓝藻门密度最大,次之为隐藻门,再次之为硅藻门,为蓝-隐-硅藻群落;第三类为点4,7,8,这一类在种类和细胞密度组成上都以硅藻为主,为硅藻群落;第四类为点6,在种类和细胞密度组成上以硅藻门和绿藻门为主,为硅藻和绿藻群落。
根据浮游植物群落聚类分析结果可知,所调查的采样点可以分为4个类型,第一类型为舞阳河水坝上游和相见河游轮码头;第二类型为下游干流的游轮码头;第三类型为杉木河和施秉城中段;第四类型为镇远青龙洞。其中,第一类型和第二类型的水体流速比第三类型缓慢。这是因为大坝的建立使大坝上游的水体流速减缓,而两个码头虽在空间上远离大坝上游,但其选址均为水流平缓易于游船停泊之处。第三类型的采样点在地理位置上较接近,杉木河的河水直接流入施秉城中段水域,且河床肉眼可见,水流流速较急。第四类型在空间上远离其他类型,其浮游植物群落结构也与其他类型大不相同,与其他类型的样本组成相似性不到10%。
水体流速是浮游植物生长的重要影响因子,关于流速和浮游植物生长的相关研究,有的学者认为浮游植物的生长速率随流速的增加而减小,在流速接近于0时达到最大;有的学者认为流速对浮游植物生长的影响存在一个临界阈值,当流速大于或小于这个临界阈值时,浮游植物的生长速率减小[10]。在气候条件和营养盐条件均适宜浮游植物生长的情况下,流速成为主要的限制因子[11]。由本研究调查结果可知,第一类型和第二类型的群落相似性较其他类型接近,水体流速也比其他类型小,两者浮游植物的细胞密度和生物量均远高于其他类型(图2,图3),这表明流速很可能是影响舞阳河水域浮游植物群落结构和生长的重要因素。
2.5水质评价
水生生物已广泛应用于水环境监测,各藻类类群在群落中所占比例常作为污染指标的检测依据[12-14]。参考国内外已报道的污染指示藻种及其指示污染等级[15,16],此次舞阳河出现的污染藻类共有56种,其中指示多污带的有3种,指示α-中污带的有32种,指示β-中污带的有40种,指示寡污带的有14种,各采样点的污染指示种分布情况见表2。从污染指示种种类上看,α-中污带指示种与β-中污带指示种占主要优势,因此可认为舞阳河水体水质在整体上处于α-中污带与β-中污带之间。
詹玉涛等[17]利用指示性生物法对河流的污染程度进行划分,蓝藻门占70.00%以上,耐污种大量出现的为多污带;蓝藻门占60.00%左右,浮游植物较多为α-中污带;硅藻门及绿藻门为优势类群,各占30.00%左右为β-中污带;硅藻门为优势类群,占60.00%以上为寡污带。第一类型蓝藻门共占68.00%,浮游植物细胞密度较大,应处于α-中污带。而第二类型蓝藻门占34.11%,硅藻门占22.15%,应处于α-中污带与β-中污带之间。第三类型的硅藻门占70.95%,应处于寡污带。第四类型硅藻门占30.00%,绿藻门占60.00%,应处于α-中污带与β-中污带之间。
按照多样性指数d值评价水体污染程度的标准(0~1为重度污染;1~2为严重污染;2~4为中度污染;4~6为轻度污染;大于6为清洁水)、多样性指数H值评价水体污染程度的标准(0~1为重污染;1~3为中污染;大于3为轻污染或无污染)以及均匀度指数e值评价水体污染程度的标准(0~0.3为重污染;0.3~0.5为中污染;0.5~0.8为轻污染),由表3可知,第二类型水质最好,为轻污染;第三类型次之,也为轻污染;第四类型第三,为中污染;第一类型水质最差,也为中污染。
综合两种评价方法可知舞阳河水体在总体上处于α-中污带与β-中污带之间,而4种类型中,水质优劣程度由高到低依次为第二类型>第三类型>第四类型>第一类型。
3小结与讨论
夏季舞阳河鉴定出浮游植物5门7纲18目28科58属共149种。其中以硅藻门的属、种数及其所占比例最高,共计20属69种,占总种数46.31%;其余依次为绿藻门21属46种,占总种数的30.87%;蓝藻门13属27种,占总种数的18.12%;隐藻门2属5种,占总种数的3.36%;甲藻门2属2种,占总种数的1.34%。平均细胞密度为16.68×105个/L,变化幅度为1.70×105~64.89×105个/L。生物量的平均值为1.58mg/L,变化幅度为0.23~3.80mg/L。
对浮游植物群落进行分层聚类分析,结果表明,所调查的采样点可以分为4个类型,第一类型为舞阳河水坝上游和相见河游轮码头,为蓝绿藻群落;第二类型为下游干流的游轮码头,为蓝-隐-硅藻群落;第三类型为杉木河和施秉城中段,为硅藻群落;第四类型为镇远青龙洞,为硅绿藻群落。
根据指示性生物法和多样指数法,舞阳河水质在总体上处于α-中污带与β-中污带之间,而4个类型中,水质由高到低依次为第二类型、第三类型、第四类型、第一类型。
参考文献:
[1]邬红娟,任江红,卢媛媛.武汉市湖泊浮游植物群落排序及水质生态评价[J].湖泊科学,2007,19(1):87-91.
[2]陈椽,胡晓红,王承录.贵州施秉舞阳河藻类植物初步研究[J].贵州师范大学学报(自然科学版).1996,14(1):22-30.
[3]徐兴华,陈椽,龙胜兴,等.玉舍水库浮游植物的调查及水质评价[J].贵州农业科学,2012,40(6):227-230.
[4]周红,张志南.大型多元统计软件PRIMER的方法原理及其在底栖群落生态学中的应用[J].青岛海洋大学学报,2003,33(1):58-64.
[5]张锦平,夏静.长江口浮游植物群落的聚类分析[J].上海水产大学学报,2006,15(4):456-460.
[6]金相灿,屠清瑛.湖泊富营养化调查规范[M].北京:中国环境科学出版社,1990.
[7]阮仁良.上海水环境研究[M].北京:科学出版社,2000.
[8]李芳芳,董芳,段梦,等.大辽河水系夏季浮游植物群落结构特征及水质评价[J].生态学杂志,2011,30(11):2489-2496.
[9]陈美香,龙胜兴,支崇远.贵州省红枫湖水库水体富营养化与浮游植物多样性研究[J].安徽农业科学,2011,39(24):14782-14785.
[10]刘凤丽,金峰.富营养化水体中流速对藻类生长的调控作用研究[J].节水灌溉,2009(9):52-54.
[11]黄程,钟成华,邓春光,等.三峡水库蓄水初期大宁河回水区流速与藻类生长关系的初步研究[J].农业环境科学学报,2006,25(2):453-457.
[12]高世荣,潘力军,孙风英,等.用水生生物评价环境水体的污染和富营养化[J].环境科学与管理,2006,31(6):174-176.
[13]唐涛,蔡庆华,刘建康.河流生态系统健康及其评价[J].应用生态学报,2002,13(9):1191-1194.
[14]胡兰群,施建伟.河流生境差异对着生藻类和浮游藻类的影响[J].广东农业科学,2012(8):159-161.
[15]卢全章.环境和指示生物[M].北京:中国环境科学出版社,1987.
[16]况琪军,马沛明,胡征宇,等.湖泊富营养化的藻类生物学评价与治理研究进展[J].安全与环境学报,2005,5(2):87-91.