湿地植物枯落物的分解及其对水环境的影响开题报告

1．研究的背景、目的及意义

目前，水环境问题日益严重，影响水环境的因素也越来越被重视，本文就湿地枯落物分解作为研究课题，探讨湿地植物枯落物分解对水环境的影响。

1.1枯落物分解

人们对枯落物的研究起始于森林生态系统，被称之为凋落物，包括林内乔木和灌木的落叶、枯枝、繁殖器官、代谢产物及枯死植物的根等[1]。枯落物分解是指枯落物在自然条件下由复杂的有机物质转化为简单的化学物质，并最终产生CO2和H2O，以及其它元素淋失和能量释放的过程[2]。枯落物分解在生态系统的营养循环中起着重要作用。枯落物中营养元素的动态变化与分解速率密切相关，直接决定生态系统的营养状况，最终影响到系统生产力。湿地枯落物分解是湿地生态系统中有机质残体分解转化的基本过程，系统养分循环的关键环节，是湿地有机质的物质源库和维持湿地肥力的基础，对调节湿地养分可利用性和维持湿地生产力具有非常重要的作用，它通过分解向湿地释放营养元素，给湿地微生物生长提供营养物质的重要来源，也是植物体将营养物质归还的主要途径。所以，湿地植物枯落物分解是湿地营养物质循环和能量流动的关键环节，是维持湿地生态系统功能的主要过程之一，它还连接着生物有机体的合成（光合作用）和分解（有机物的分解和营养元素的释放）[3]。

1.2影响枯落物分解的主要因素

湿地植物枯落物的分解是个复杂的过程，分析其主要影响因素对于我们探讨其分解规律，预测其长期分解动态是比较重要的。基于目前国内外的研究，枯落物分解影响因素主要包括枯落物的质量，生物因素，环境因素。枯落物质量,指枯落物被破碎分解的难易程度,主要决定于枯落物的组织结构、营养元素及有机化合物的种类和含量[4,5]。当其它因素相同时，枯落物质量是控制着枯落物分解的一个根本要素，也是目前研究较多的因素。生物因素是枯落物分解的一个主导因素，枯落物中难分解成分主要是通过微生物和动物进行生物降解。细菌、真菌和无脊椎动物是目前研究的主要生物因子。细菌控制着枯落物分解速率，其分解作用量占枯落物总流失量的90%[6]。真菌主要对枯落物起破碎作用[7],改变枯落物物理、化学性质（如通过菌丝使枯落物软化和破碎）,使枯落物更容易被食碎屑无脊椎动物所侵入[8]。无脊椎动物是分解过程中粉碎、食取枯落物，或者通过改变其周围环境的性质影响其分解。还有一些环境因素影响枯落物分解，比如，温度与湿度，周围环境的营养物质浓度，pH值等等。

1.3枯落物分解与水环境之间的关系

湿地植物生物量较大，且很少被消费，随着其枯萎和死亡大部分生物量进入湿地有机质库中，影响着枯落物的淤积以及营养元素向水体和底泥的释放，这些枯落物在水中分解的物理过程还会在一定程度上影响湖泊水体透明度，增加了水体悬浮物质的含量，在枯落物分解的生化过程中，会释放氮、磷物质，这会增加水体氮、磷含量，成为水体营养元素的来源之一，对水体富营养化有所贡献，另外，枯落物的分解残留物会导致水体淤积，因为剩余残留物分解缓慢，每年又都会产生新的枯落物，进而影响湖泊水环境。

1.4枯落物分解的研究方法

目前，国内外枯落物分解的研究方法主要采用尼龙网袋法，它的基本原理就是在不可降解的尼龙网袋中装入一定质量的植物枯落物，再将它们置于所要研究的地点，该方法的优点就是最大程度还原自然分解状态，并且操作简单可行，结果真实。但是它有局限性，因为网袋在一定程度上隔离了无脊椎动物，限制微生物活动，使它们不能更好地参与到分解过程中，这会使分解活动变得缓慢，耗时长。

目前，国外已经在湿地植物枯落物的分解过程[9-11]及影响因素[12-15]做了大量研究，国内主要集中研究沼泽湿地的分解速率，不同温度季节枯落物分解特征等。另外，在全球变化的今天,关于湿地枯落物分解过程中土壤微生物活动释放的CO2对于温室效应的贡献以及枯落物分解对大气CO2浓度升高、气候变暖和干湿沉降的响应等科学问题也已引起人们的关注[10]。但水生植物枯落物分解对水环境的影响研究不是很多，本文拟在这方面进行探讨。

1.5研究目的及意义

湿地植物枯落物分解是水环境营养物质循环，能量流动中不可缺少的一个环节，湿地植物分解过程中营养元素的变化是水环境营养状况的一个重要影响因素。所以，研究湿地植物枯落物分解的物理化学生物过程及其营养元素的变化，对水环境营养状况的控制调节具有一定的指导作用，有助于保护水生生态系统的营养元素稳定。本文拟通过对湿地植物枯落物分解过程中，分解速度、养分含量变化过程和特征的研究，探讨湿地植物枯落分解及营养元素释放等动态变化对水环境的影响，为水体富营养化防治提供依据。

2.1研究内容

选取菖蒲和美人蕉枯落物作为试验材料，采用尼龙网分解袋法进行水下分解实验。分析研究菖蒲和美人蕉枯落物的分解过程及氮、磷含量变化，探讨湿地植物枯落物的分解规律，分解释放的氮、磷对水体氮、磷含量的贡献，以及某些环境因素对枯落物分解过程的影响。

2.2预期目标

（1）了解菖蒲和美人蕉枯落物在水中的分解过程及影响因素。

（2）了解菖蒲和美人蕉枯落物分解过程中氮、磷含量的变化，及其氮、磷释放对水环境的影响。

（3）了解菖蒲和美人蕉枯落物分解过程对水体沉积物的影响。

3．拟采用的研究方法、步骤

本论文拟采用实地实验和室内实验相结合的研究方法，选取菖蒲和美人蕉枯落物作为试验材料，采用尼龙网分解袋法研究菖蒲和美人蕉枯落物的分解动态，预计为期120天左右的分解实验。实验数据处理则采用Olson指数衰减模型推算枯落物分解指标，采用养分积累指数推算枯落物分解过程中营养元素的积累或释放。

研究步骤如图：