第1章 緒論

1.1 研究背景與意義

濕地是位于陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡性地帶，是水生、陸生生態(tài)系統(tǒng)界面相互延伸擴(kuò)展的重疊空間區(qū)域，重要的生存環(huán)境和自然界最富生物多樣性的生態(tài)景觀之一。該系統(tǒng)與周圍相鄰的系統(tǒng)有密切關(guān)系，與它們發(fā)生物質(zhì)和能量交換。在抵御洪水，調(diào)節(jié)徑流，改善氣候，控制污染，美化環(huán)境和維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡等方面具有重要作用，被譽(yù)為“地球之腎”、“生命的搖籃”和“物種的基因庫”。濕地有四個明顯的特征：濕地地表長期或季節(jié)處在過濕或積水狀態(tài)；地表生長有濕生、沼生、淺水生植物（包括部分喜濕的鹽生植物），且具有較高的生產(chǎn)力；生活著濕生、沼生、淺水生動物和適應(yīng)該特殊環(huán)境的微生物群；發(fā)育水成或半水成土壤，并具有明顯的潛育化過程（楊永興，2002）。由于濕地兼有水陸兩類生態(tài)系統(tǒng)的某些特征，因而具有多種生態(tài)功能和社會經(jīng)濟(jì)價值，濕地已成為人類賴以生存和發(fā)展的自然資源寶庫與生存環(huán)境。隨著每年“世界濕地日”主題的宣傳、“濕地科學(xué)家協(xié)會”國際會議的召開、國際《濕地公約》履約的加強(qiáng)，濕地科學(xué)研究成為近幾年生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)等國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的重要學(xué)科和優(yōu)勢領(lǐng)域（楊永興，2002；呂憲國和劉曉輝，2008），引起各國政府及公眾廣泛關(guān)注。

目前許多天然濕地已成為工農(nóng)業(yè)廢水、生活污水的承泄區(qū)，我國濕地面臨嚴(yán)重的污染威脅。濕地植物對污染物的消減機(jī)理是近年來濕地科學(xué)研究的熱點(diǎn)，如何提高濕地植物對污染物的吸收，提高濕地系統(tǒng)凈化廢水的效率一直受到廣泛關(guān)注。有研究表明，漬水環(huán)境下，許多濕地植物，如水稻（Liu et al., 2006; Liu et al., 2011; Ma et al., 2013）、蘆葦（Batty et al. 2002）、山梗菜（Christensen et al.,1998; Holmer et al., 1998）、香蒲（Ye et al., 1998; Zhong et al., 2010）、燈芯草（Cabbi, 1999）、紫苑（Otte et al., 1989）、伊樂藻和菹草（Huper et al., 2003）等，可向根際釋放氧氣和氧化性物質(zhì)，在根際形成局部的氧化環(huán)境，可以把濕地土壤中大量存在的還原性Fe2+氧化成Fe3+，形成鐵的氧化物或氫氧化物，并在植物根表沉積形成鐵氧化物膜——鐵膜。廣泛存在于濕地植物根表的鐵膜，因其具有較大的表面積并帶有正負(fù)電荷基團(tuán)，可以通過吸附和共沉淀等作用改變根際環(huán)境中重金屬離子和養(yǎng)分的存在形態(tài)，從而影響這些離子的生物有效性，調(diào)控植物根系對重金屬和營養(yǎng)元素的阻礙或吸收作用（Zimmer et al., 2011; Cai et al., 2012; Huang et al., 2012; Greipsson and Crowder,1992），是濕地植物根系吸收養(yǎng)分和污染物的重要門戶。溫度、Eh、根系泌氧、濕地水文條件、根系結(jié)構(gòu)、植物種類、元素脅迫等又可以影響根表鐵膜的形成、組分以及它們對重金屬和營養(yǎng)元素的生態(tài)效用（Zhong et al., 2009；楊婧等，2009; Deng et al., 2010；王振宇等，2010; Li et al., 2011; Wu et al., 2012）。因此，濕地植物根表鐵膜的研究對污染物的消減及調(diào)控有著重要的生態(tài)環(huán)境意義。