木本植物在潜流型人工湿地环境中的根系诱导方法

摘要

本发明公开了一种木本植物在潜流型人工湿地环境中的根系诱导方法，该方法以夹竹桃、木槿2种木本植物为材料，在潜流型人工湿地环境条件中，对木本植物水生根系发生数量和长度有影响的4个因素进行优化试验设计，优化出的根系诱导条件为：夹竹桃为切根1/4、激素浓度为1000mg/kg、基质是泥炭土、曝气时间是每日8h；木槿为切根1/8、激素浓度为1000mg/kg、基质是蛭石、曝气时间是每日16h。通过本发明使木本植物根系的组织结构发生变化，长出水生根系，达到最终完全对水环境具有较强的适应性目的，既可解决冬季人工湿地多数草本植物枯死的问题，又能扩大了人工湿地植物筛选范围，增加物种的多样性和景观性，具有很好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于生态环境技术领域，具体涉及一种木本植物在潜流型人工湿地环 境中的根系诱导方法。

背景技术

潜流型人工湿地是目前较多采用的人工湿地类型。在潜流人工湿地系统中, 污水在湿地床的表层下流动,一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富 的根系及表层土和填料截流等的作用,以提高其处理效果和处理能力；另一方面 由于水流在地表以下流动,具有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件 较好的特点。

目前处理生活污水的潜流人工湿地植物基本为草本植物，主要有：香蒲、千 屈菜、水葱、花叶芦竹、美人蕉、花菖蒲、菖蒲、芦苇、再立花、风车草、梭鱼 草等草本植物。我国属于亚热带地区，目前该地区广泛应用的这些人工湿地植物 一般到了冬季时地上部分会逐渐枯死，出现“一岁一枯荣”的草本植物自然枯死更 新现象，这就造成人工湿地系统冬季时水质处理效果不稳定和景观效果较差的问 题。系统处理效果的稳定性是人工湿地技术的关键，也是亚热带地区人工湿地大 面积推广运行的难点。

为了解决上述问题，我们想将木本植物引入潜流型人工湿地，但是潜流人工 湿地的水生环境对绝大多数木本植物最大的影响是造成根系缺氧死亡，我们发现 利用潜流人工湿地系统中污水在湿地床的表层10-20cm下流动的工艺特点,也就 是说利用这个相对氧气浓度较高的表层，进行木本植物根系诱导技术研究发明， 使植物根系的组织结构发生变化，长出水生根系，达到最终完全对水环境具有较 强的适应性目的。如果能够将安全越冬的木本植物应用到潜流人工湿地中，既可 解决冬季人工湿地多数草本植物枯死的问题，又能扩大了人工湿地植物的筛选范 围，增加物种的多样性和景观性，具有很好的应用前景。

发明内容

本发明旨在克服亚热带地区目前普遍存在的冬季人工湿地多数草本植物枯 死的问题，提供一种木本植物在潜流型人工湿地环境中的根系诱导方法，使木本 植物适应潜流人工湿地环境，增强系统的稳定性、尤其是冬季的水质净化和景观 效果，解决人工湿地冬季植物问题，从而更有利于亚热带地区人工湿地的推广。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种木本植物在潜流型人工湿地环境中的根系诱导方法，具体为：以夹竹桃 (Nerium oleander)、木槿(Hibiscus syriacus)2种木本植物为材料，在潜流型人工湿 地环境条件中，对木本植物水生根系发生数量和长度有影响的包括切根程度、激 素浓度、基质类型和曝气时间在内的4个因素进行优化，在优化后的诱导条件下 对夹竹桃和木槿进行根系诱导，诱导步骤包括：

（1）洗根、切根；

（2）激素诱导：将根系浸泡于生根剂中1h；

（3）基质种植：将经生根剂浸泡处理的植物的基部种植于不同基质的潜流人工 湿地环境中；

（4）曝气：待植物种植完毕后，通过曝气装置对植物进行曝气处理；

其中，夹竹桃优化的诱导条件如下：切根程度为切根1/4、激素浓度为 1000mg/kg、以泥炭土为基质、曝气时间为8h/d；木槿优化的诱导条件如下：切 根程度为切根1/8、激素浓度为1000mg/kg、以蛭石为基质、曝气时间为16h/d； 所述激素为本领域常规使用的植物生根剂。

其中，对木本植物水生根系发生数量和长度有影响的包括切根程度、基质类 型、生根剂浓度和曝气时间在内的4个因素进行优化的方案为：切根程度设不切 根、切根1/8、切根1/4、切根1/2、全切根5个水平；激素浓度设0mg/kg、1000mg/kg、 2000mg/kg、4000mg/kg、8000mg/kg 5个浓度梯度；基质类型设沸石、蛭石、 泥炭土、珍珠岩、活性炭5种类型；曝气时间设0h/d、8h/d、12h/d、16h/d、 24h/d 5个时间梯度。

其中，所述潜流人工湿地为生活污水净化潜流型人工湿地。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明对影响木本植物在潜流人工湿地缺氧环境下发根的4个主要因 子进行了科学且合理全面的考虑；

（2）本发明很好的解决了木本植物在潜流型人工湿地环境中根系诱导的技 术难题；

（3）诱导方法简单，管理方便，可以应用到所有的潜流人工湿地床上；

（4）所选木本植物耐亚热带冬季低温，可以在亚热带地区推广应用；

（5）引入木本植物到潜流人工湿地，扩大了植物的筛选范围；

（6）特别适合城镇生活污水处理项目。

总之，本发明以夹竹桃(Nerium oleander)、木槿(Hibiscus syriacus)2种木本植 物为材料，在潜流型人工湿地环境条件中，对2中植物水生根系发生数量和长度 有影响的4个因素进行优化试验设计，优化得出了这2种植物的根系诱导方法为： 夹竹桃为切根1/4、基质是泥炭土、生根剂浓度为1000mg/kg、曝气时间是每日8h； 木槿为切根1/8、基质是蛭石、生根剂浓度为1000mg/kg、曝气时间是每日16h。 通过本发明使木本植物根系的组织结构，长出水生根系，达到最终完全对水环境 具有较强的适应性目的，既可解决冬季人工湿地多数草本植物枯死的问题，又能 扩大了人工湿地植物的筛选范围，增加物种的多样性和景观性，具有很好的应用 前景。

具体实施方式

下面通过结合实施例对本发明进行进一步说明：

1材料与方法

1.1实验材料

以夹竹桃(Nerium oleander)，木槿(Hibiscus syriacus)为材料 1.2试验条件

采用相同规格长方体小型移动式潜流人工湿地箱（70×45×25cm³），4台小型 曝气装置，保持水位在湿地床的表层10-20cm下，每个装置具有五根输出管道， 每个输出管道分别接通各个小型人工湿地箱的底部用分气管道铺设均匀，各装置 分别设定曝气时间分别为：8h、12h、16h和24h。5种基质包括泥炭土、活性炭、 珍珠岩、沸石和蛭石。生根粉为国光生根粉（生产），有效成分含量为20%。

1.3试验方法

针对影响植物发根的切根程度、基质类型、激素浓度和曝气时间4个因素进 行优化，影响因素水平分析见表1。

表1影响因素水平

Tab 1Factors and their concentrations

1.3.2试验处理方法

处理分为5个步骤。①分株：在备用植物中挑选长势良好，大小均匀的植株， 贴上编号标签，并进行分株，每种植物挑选3株，2种植物（共6株）共同进行同 一个处理。②洗根、切根：用自来水清洗根部，按照标签对植物分别进行5种切 根处理修剪，并且只保留少量的叶片。③激素诱导：植物根系清洗干净后，按照 标签放置在预先配制好的0、1000、2000、4000和8000mg/kg不同浓度的生根粉溶 液容器中，以淹没全部根系为标准，浸泡时间为1h。④基质种植：根据标签分类， 分别用5种基质包裹住植株的基部，使其固定在25个小型移动式模拟潜流人工湿 地的装置中培养，每个装置中各分别按行列种植4种植物，每种植物试种3株。⑤ 曝气：待植物种植完毕后，通过曝气装置进行预设定时间的曝气。

2实验结果

2.1不同切根程度对植物发根数和根长的影响

从2种植物在不同切根程度下根系诱导情况（表2）可知，不同切根程度对夹 竹桃、木槿、2种植物的平均根长影响较小，但对平均发根数量影响很大。发根 数量排名夹竹桃为：切1/4>不切根>切1/8>切1/2>全切根，切1/4最多平均达到68.3 条，全切根最少只有9.7条；木槿为：切1/8>切1/2>不切根>切1/4>全切根，最多 平均达到105.3条，最少有44.8条。

表2不同切根程度影响下植物平均生根情况

2.2不同基质类型对植物发根数和根长的影响

从2种植物在不同基质类型条件下根系诱导情况（表3）可以得出，2种植物 对发根数量和长度在不同的基质中差异很大，夹竹桃发根数量排名为：泥炭土> 蛭石>活性炭>珍珠岩>沸石，在泥炭土中最多平均达到94.9条，沸石中最少只有 15.8条；木槿为：蛭石>沸石>泥炭土>活性炭>珍珠岩，最多平均达到147.4条， 最少也有51.4条，最长根能达到8.7cm。

表3.不同基质类型条件下植物平均生根情况

2.3不同激素浓度对植物发根数和根长的影响

从2种植物在不同激素浓度环境下根系诱导情况（表4）可知，在一定范围内， 随着激素浓度的升高，发根数越多，但是浓度过高会抑制植物发根。夹竹桃、木 槿的发根数和根长在不同生根剂浓度中的排名基本一致，夹竹桃、木槿最适合的 激素浓度为1000mg/kg时，夹竹桃发根数最多平均为57.6条，木槿最多平均能够 达到131.1条。

表4.不同激素浓度影响下植物平均生根情况

2.4不同曝气时间对植物发根数和根长的影响

从2种植物在不同曝气时间下根系诱导情况（表5）可知，曝气时间对2种植 物的发根数和根长的影响很大。发根数量排名夹竹桃为：8h>0h>16h>12h>24h， 最多平均达到86条，最少也有34.3条；木槿为：16h>0h>8h>24h>12h，最多平均 达到124.8条，最少为49.8条。

表5.不同曝气时间影响下植物平均生根情况

3实验结论

一种木本植物在潜流型人工湿地环境中的根系诱导方法为以夹竹桃(Nerium  oleander)、木槿(Hibiscus syriacus)2种木本植物为材料，在潜流型人工湿地环境 条件中，对2中植物水生根系发生数量和长度有影响的4个因素（切根程度、基 质类型、激素浓度、曝气时间）进行优化试验设计，优化得出了这2种植物的根 系诱导方法为：夹竹桃为切根1/4、基质是泥炭土、生根剂浓度为1000mg/kg、 曝气时间是每日8h；木槿为切根1/8、基质是蛭石、生根剂浓度为1000mg/kg、 曝气时间是每日16h。