第1章 緒論

1.1 研究背景與意義

濕地是位于陸生生態系統和水生生態系統之間的過渡性地帶，是水生、陸生生態系統界面相互延伸擴展的重疊空間區域，重要的生存環境和自然界最富生物多樣性的生態景觀之一。該系統與周圍相鄰的系統有密切關系，與它們發生物質和能量交換。在抵御洪水，調節徑流，改善氣候，控制污染，美化環境和維護區域生態平衡等方面具有重要作用，被譽為“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處在過濕或積水狀態；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），且具有較高的生產力；生活著濕生、沼生、淺水生動物和適應該特殊環境的微生物群；發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系統的某些特征，因而具有多種生態功能和社會經濟價值，濕地已成為人類賴以生存和發展的自然資源寶庫與生存環境。隨著每年“世界濕地日”主題的宣傳、“濕地科學家協會”國際會議的召開、國際《濕地公約》履約的加強，濕地科學研究成為近幾年生態學、環境科學等國內外學術界的重要學科和優勢領域（楊永興，2002；呂憲國和劉曉輝，2008），引起各國政府及公眾廣泛關注。

目前許多天然濕地已成為工農業廢水、生活污水的承泄區，我國濕地面臨嚴重的污染威脅。濕地植物對污染物的消減機理是近年來濕地科學研究的熱點，如何提高濕地植物對污染物的吸收，提高濕地系統凈化廢水的效率一直受到廣泛關注。有研究表明，漬水環境下，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，在根際形成局部的氧化環境，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電荷基團，可以通過吸附和共沉淀等作用改變根際環境中重金屬離子和養分的存在形態，從而影響這些離子的生物有效性，調控植物根系對重金屬和營養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、根系結構、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元素的生態效用（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控有著重要的生態環境意義。