沉水植物莖葉微界面的小秘密

“生物-水微界面”廣泛存在于水體中各種生物表面，而在淺水湖泊生態系統中，沉水植物與水的關系最為密切。位于水面以下的沉水植物莖葉表面常富集了水中各類物質，包括有機質、泥沙、菌膠團、藻類、微生物等，形成厚度不等的附著層，形成了特殊的莖葉微界面。

科學家等對天然水體中主要顆粒物及其界面特征進行了總結：

莖葉微界面微生物特性

1、分布規律

? 底部葉片表面的微生物群落生物量要大于植物頂部，沉水植物頂部葉片上以細菌等微生物為主，而底部則為藻類、細菌等構成的復雜微生物群落結構。

? 葉片的附著菌類密度要小于莖部和葉柄處。

? 葉片越老菌群密度越大，新生葉片生長分裂的細胞代謝快,在外界的脅迫作用也下會分泌某些次生代謝物質從而形成防御機制來抑制附生生物的生長, 而年老葉片處于衰敗階段時，通過自溶作用能分泌出大量的溶解性有機物，促進附著微生物群落的生長。

2、生長情況

沉水植物表面的附著微生物群落可能受到寄主植物和棲息環境影響。一方面是由于不同植物的代謝產物不同，這些代謝產物影響其表面微生物群落。另一方面，不同植物所能提供的著生面積各不相同，例如,與伊樂藻和金魚藻相比較，菹草所能提供的著生面積明顯更大。

3、數量變化

實驗表明，水生植物的存在使水體生態系統中的微生物如硝化細菌、反硝化細菌、磷細菌、纖維素分解菌的數量顯著增加，水生植物莖葉微界面的微生物遠比水中的微生物的數量要高，其代謝活性同樣如此。

科學家對沉水植物及其表面的附著微生物群落進行了觀測分析． 結果顯示，水生植物表面的附著微生物總密度比附生藻類密度平均高兩個數量級，即附著細菌、真菌及放線菌的密度要遠大于附生藻類密度。

對氮循環的調控作用

有國外科學家研究發現沉水植被莖葉微界面有大量的硝化和反硝化細菌富集，具有增強水體反硝化速率的作用，有沉水植物區域的硝化強度要比無沉水植物的區域高10 倍，沉水植物莖葉附著層的反硝化作用與沉積物的反硝化作用相當。

沉水植物莖葉附著層形成的微界面硝化-反硝化作用是水體中重要的自然脫氮機制。一般認為沉水植物與漂浮植物和挺水植物相比，其莖葉微界面為附著生物提供了更大的棲息地，同時沉水植被的分泌物和殘體為微生物提供了必要的有機物質，微界面的光合-呼吸作用為硝化-反硝化細菌創造了富氧-缺氧條件。

對水體修復的作用

水生植物生長過程中不僅從水體中直接吸收/降解污染物質、吸附水體的懸浮物、固著沉積物以及為水生動物提供食物、棲息和產卵場所，更重要的作用是通過影響生態系統中微生物的特性進而影響水體凈化的處理效果。

在富營養化水體中，沉水植物莖、葉表面的微界面是水中氨化、反硝化及厭氧氨氧化等脫氮行為機制的重要基礎。

不同水生植物具有不同的生理特征，莖葉微界面的物質即會不同，所形成的微生態環境就不相同，多種植物組合比單種植物能更好地對水體進行凈化，因為每種水生植物各有其特點，對凈化對象產生凈化優勢，隨著水生植物的生長、發育，附著在其表面的微生物群落也會發生變化，依靠水生植物與微生物之間的共同作用及微生物間的復雜關系，共同來完成對水體的凈化。水生植物的生態組合使用能使它們互相取長補短，保持較為穩定的凈化效果。

工程案例 

南京中科水治理股份有限公司在進行水體生態修復過程中,運用獨創的清水型生態系統構建系列技術,合理搭配、引導、控制沉水植物群落，營造沉水植物-微生物功能群，促進系統有益微生物生長并且持續發揮凈化能力，構建合理健康的生態系統， 保障生態系統長效穩定的運行，達到良好的生態修復效果。

成都 · 麓湖

參考文獻

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