第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，是水生、陆生生态系统界面相互延伸扩展的重叠空间区域，重要的生存环境和自然界最富生物多样性的生态景观之一。该系统与周围相邻的系统有密切关系，与它们发生物质和能量交换。在抵御洪水，调节径流，改善气候，控制污染，美化环境和维护区域生态平衡等方面具有重要作用，被誉为“地球之肾”、“生命的摇篮”和“物种的基因库”。湿地有四个明显的特征：湿地地表长期或季节处在过湿或积水状态；地表生长有湿生、沼生、浅水生植物（包括部分喜湿的盐生植物），且具有较高的生产力；生活着湿生、沼生、浅水生动物和适应该特殊环境的微生物群；发育水成或半水成土壤，并具有明显的潜育化过程（杨永兴，2002）。由于湿地兼有水陆两类生态系统的某些特征，因而具有多种生态功能和社会经济价值，湿地已成为人类赖以生存和发展的自然资源宝库与生存环境。随着每年“世界湿地日”主题的宣传、“湿地科学家协会”国际会议的召开、国际《湿地公约》履约的加强，湿地科学研究成为近几年生态学、环境科学等国内外学术界的重要学科和优势领域（杨永兴，2002；吕宪国和刘晓辉，2008），引起各国政府及公众广泛关注。

目前许多天然湿地已成为工农业废水、生活污水的承泄区，我国湿地面临严重的污染威胁。湿地植物对污染物的消减机理是近年来湿地科学研究的热点，如何提高湿地植物对污染物的吸收，提高湿地系统净化废水的效率一直受到广泛关注。有研究表明，渍水环境下，许多湿地植物，如水稻（Liu et al., 2006; Liu et al., 2011; Ma et al., 2013）、芦苇（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）、灯芯草（Cabbi, 1999）、紫苑（Otte et al., 1989）、伊乐藻和菹草（Huper et al., 2003）等，可向根际释放氧气和氧化性物质，在根际形成局部的氧化环境，可以把湿地土壤中大量存在的还原性Fe2+氧化成Fe3+，形成铁的氧化物或氢氧化物，并在植物根表沉积形成铁氧化物膜——铁膜。广泛存在于湿地植物根表的铁膜，因其具有较大的表面积并带有正负电荷基团，可以通过吸附和共沉淀等作用改变根际环境中重金属离子和养分的存在形态，从而影响这些离子的生物有效性，调控植物根系对重金属和营养元素的阻碍或吸收作用（Zimmer et al., 2011; Cai et al., 2012; Huang et al., 2012; Greipsson and Crowder,1992），是湿地植物根系吸收养分和污染物的重要门户。温度、Eh、根系泌氧、湿地水文条件、根系结构、植物种类、元素胁迫等又可以影响根表铁膜的形成、组分以及它们对重金属和营养元素的生态效用（Zhong et al., 2009；杨婧等，2009; Deng et al., 2010；王振宇等，2010; Li et al., 2011; Wu et al., 2012）。因此，湿地植物根表铁膜的研究对污染物的消减及调控有着重要的生态环境意义。