2019年植物分類與鑒定培訓班報名通知   
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植物生態修復研究組
> 研究組簡介

  本研究組成立于2014年,由上海辰山植物園園長特別顧問Gilles Vincent先生領銜,共同承擔起利用植物技術來提升城市區域水體質量和土壤質量的使命。我們的研究興趣在于全面了解水生植物在人工濕地中和木本植物在土壤污染物去除中的作用,并研發相應的植物修復技術,進行推廣應用。

> 研究領域

1、人工濕地植物配置與調控技術研發;
2、低污染負荷水體的植物修復技術研發;
3、重金屬污染土壤的植物修復技術研發;
4、自然和人工植物群落構建技術研發。

> 目前主要研究工作

1 、上海辰山植物園海綿城市技術建成后評估
通過設置園內、園外采樣點逐月監測上海辰山植物園景觀水體的pH、COD、BOD5、總氮、總磷、氨氮等水質指標,評價景觀水體水質現狀及維護成效,結果表明水質達到國家地表水水質標準(GB3838-2002)的III類。調查水生植物分布與生長情況,監測全年打撈的沉水植物生物量,以及收割的挺水植物和浮水植物生物量,結合植物體的氮、磷含量分析,估算水體氮磷污染物的去除量,評價基于污染物控制的水生植物管理方案。

2 、低污染水處理人工濕地植物選擇與功能評價
  在潛流人工濕地場選擇14個58.5 m2的人工濕地池,去除原有植物和不合理的基質,基于課題組成員前期在法國和加拿大的研究經驗,從常用的人工濕地景觀植物中選擇5個種類,采用單植和混植的配置模式,進行富營養化水體植物篩選、配置和功能研究。
  選擇花葉蘆竹、旱傘草、再力花、香蒲、蘆葦5種挺水植物為對象,均勻種植于長13 m、寬4.5 m的礫石型潛流人工濕地,觀測不同處理下低污染水的凈化效果以及不同種植距離植株的株高、生物量和氮磷去除量。結果表明,與對照相比,5種植物濕地床對化學需氧量、氨氮、總氮、總磷的凈化效果顯著較高,但不同植物間處理效果不顯著。
  隨著種植距離增加,5種植物的株高生長、生物量、根冠比均呈下降趨勢,單位面積生物量和氮磷去除量與種植距離間呈指數或對數下降關系。植物收割去除總氮的大小順序為:旱傘草>蘆葦>再力花>花葉蘆竹>香蒲,總磷的大小順序為:旱傘草>再力花>蘆葦>花葉蘆竹>香蒲;但從累計比列來看,兩者積累效率大小順序均為蘆葦>再力花>旱傘草>花葉蘆竹>香蒲。
  從植物對TN和TP的去除量和生物量積累來看,選擇單一植物可能不是污染物去除的最好解決方案,應該建立起多個物種沿著水流方向的種植,逐步選擇種植吸收營養和生物量積累較高的種類。 在以收割植物來消除水體養分為目標的情況下,處理低污染水人工濕地植物選擇時,需要選擇高氮磷積累量的物種,更應選擇具有高氮磷積累效率的物種。


3、土壤重金屬污染木本植物篩選與修復技術
( 1 )草本植物的生長響應
混合污染下,重金屬對自然草本植物的種類組成、群落多樣性受到顯著影響;而單一污染下,重金屬對草本植物分布影響差異不顯著。混合污染顯著降低了自然草本植物的高度、根長以及生物量積累。重金屬污染下,直根系草本植物和須根系草本植物的地上/地下生物量分布響應格局存在不用的方式和機制。混合污染顯著抑制了植物的根系長度、平均直徑、根表面積、根尖數量等。


( 2 ) 重金屬修復綠化植物選擇
樹木修復是一種新興的植物修復技術,因其具有生長迅速、生物量大、持久性支撐主干、根系穩定和壽命長等理想特征,可以彌補超富集植物富集總量小的缺陷。通過盆栽試驗,篩選出對Zn富集能力較強的樹木13種,如桑樹、鹽膚木、蠟梅等;對Cu富集能力較強的樹木12種:如紫薇、蠟梅、楓香等;對Pb富集能力較強的樹木5種:如鹽膚木、蠟梅、白蠟等。應發揮綠化樹種的多種生態功能,將綠化樹種的篩選應用、種植養護和環境修復功能緊密結合起來,選擇耐受污染環境、具有污染物富集能力且耐收割易萌蘗的綠化樹木,充分發揮樹木伐樁的駐留生態位作用,實現城市土壤污染的可持續修復。


( 3 )樹種萌枝重金屬去除能力比較
木本植物萌枝在單一和混合重金屬污染下表現出相似的重金屬提取能力。基于重金屬濃度,粉花繡線菊和彩葉杞柳表現出較好的重金屬提取能力,但是生物量積累的高低決定了樹種的重金屬去除總量。

 

綜合考慮萌枝生物量和重金屬含量,9個樹種總的重金屬去除能力大小順序為海濱木槿、傘房決明、木芙蓉、彩葉杞柳、粉花繡線菊、紅王子錦帶、大葉黃楊、紅葉石楠、南天竹。


( 4 )土壤微生物群落的響應
應用Illumina Miseq高通量測序平臺探究了重金屬污染對根際土壤細菌群落組成的影響,實驗結果表示,土壤細菌主要由變形菌門(Proteobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、酸桿菌門(Acidobacteria)、放線菌(Actinobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)等構成,其中變形菌門在各處理土壤細菌中的含量均達到28%以上。

( 5 )樹木修復強化技術研發
借鑒國外木本植物修復技術已有的產業化和商業化模式,在中國和加拿大雙方政府的資助下,聯合開展樹木修復的關鍵配套技術開發,采用生物質肥料進行覆蓋處理,撒播木本植物繁殖體,引入開發適應當地生境條件的樹木修復技術。

> 相關研究基礎

1.Vincent G, Shang KK, Zhang GW, Chazarenc F, Brisson J. Plant growth and nutrient uptake in treatment wetlands for water with low pollutant concentration. Water Science and Technology, 2018, 77, 1072-1078.
2.Shang KK, Wang J, Vincent G. Growth response of urban weeds in single and multi-metal contaminated soil, China. Fresenius Environmental Bulletin, 2018, 27(5): 3059-3067
3.Kou SM, Vincent G, Gonzalez E, Pitre FE, Labrecque M, Brereton NJB. The response of a 16S ribosomal RNA gene fragment amplified community to lead, Zinc and copper pollution in a Shanghai field trial. Frontiers in Microbiology, 2018,9: 1-23.
4.Shang KK, Song K, Da LJ. Ecology of relict Tertiary deciduous trees in subtropical China. In Box ed. Vegetation structure and function at multiple spatial, temporal and conceptual scales. 2016, pp149-167.
5. Vincent, G. 1994. Use of artificial wetland for the treatment of recreationalwastewater. Water Science Technology, 29: 67-70
6. Vincent, G. 1992. Artificial marshes to maintains water quality: the beach of Ile Notre- Dame, Montréal. Water Pollution Research Journal of Canada, 27(2): 327-339.
7. Desjardins, D., W. Guidi-Nissim, F.  Pitre, A. Naud and M. Labrecque. 2014. Distribution patterns of spontaneous vegetation and pollution at a former decantation basin in southern Québec, Canada. Ecological Engineering, 64, 385–390.
8. Guidi-Nissim, W., F.E. Pitre, H. Kadri, D. Desjardins and M. Labrecque. 2014. Early Response of willow to increasing silver concentration exposure. International Journal of Phytoremediation 16 (7-8): 660-670.
9. Lauron-Moreau, A., F. E. Pitre, L. Brouillet and M. Labrecque. 2013. Microsatellite Markers of Willow Species and Characterization of 11 Polymorphic Microsatellites for Salix eriocephala(Salicaceae), a Potential Native Species for Biomass Production in Canada. Plants, (2): 203-210.
10. Lockwell, J., W. Guidi and M. Labrecque2012. Soil carbon sequestration potential of willows in short-rotation coppice established on abandoned farmlands. Plant and Soil Volume 360 (1): 299-318.
11. Guidi-Nissim W. and M. Labrecque. 2012. Il salicenel controllo del degrado ambientale: L’esperienza canade se nell’ambitodelle fitotecnologie. Sherwood 184: 41-45.
12. Guidi-Nissim, W., Kadri H., M. Labrecque. 2012. Establishment techniques to using willow for phytoremediation on a former oil refinery in southern Quebec: achievements and constraints. Chemistry and Ecology 28 (1): 49-64.
13. Rodríguez M. and J. Brisson.2015. Pollutant removal efficiency of native versus exotic common reed (Phragmitesaustralis) in North American treatment wetlands. Ecological Engineering,74, 364–370.
14. Gagnon, V., F. Chazarenc, Y. Comeau and J. Brisson. 2013. Effect of plant species on sludge dewatering and fate of pollutants in sludge treatment wetlands. Ecological Engineering 61:593–600.
15. Ladislas, S., C. Gérente, F. Chazarenc, J. Brisson and Y. Andrès. 2013. Performances of two macrophyte species in floating  treatment wetlands for cadmium, nickel and zinc removal from urban stormwater runoff. Water, Air, & Soil Pollution 224: 1408 (1-10).
16.商侃侃, 胡永紅, 秦俊. 不同基質配方對3種地被植物容器苗生長的影響. 西北林學院學報, 2018. 146-150.
17.商侃侃, Gilles Vincent. 樹木修復技術——城市土壤污染治理的可持續方法. 園林, 2017 (7) :34-36.
18.商侃侃, 張國威. 上海辰山植物園生態駁岸的水生植被構建與應用. 園林, 2017(11): 20-23.
19.商侃侃, 車文玉, 張慶費. 上海城鄉行道樹懸鈴木葉片重金屬與營養元素含量特征. 上海農業學報, 2016, 32(1): 80-85.
20.商侃侃. 城市大型景觀水體水質維護系統管理優化探討.中國園林, 2015, (5): 71-74.
21.商侃侃. 不同覆蓋處理對紅花槭種植土壤及植株生長的影響. 西北林學院學報, 2014, 29(3): 53-56.

> 研究組成員

研究組長:萬吉爾,研究員
通訊地址:上海市松江區辰花路3888號,上海辰山植物園(201602)
聯系電話:021-37792288*808
郵  箱:[email protected]

  萬吉爾,總園藝師、研究員。2014年5月起,受聘于上海辰山植物園總園藝師、園長特別顧問職務。長期從事人工濕地和植物園藝研究。

> 其它成員

商侃侃
博士,助理研究員
電 話:021-37792288*377
郵 箱:[email protected]

寇書萌
碩士,助理研究員
電 話:021-37792288*952
郵 箱:[email protected]

       

張國威
碩士,助理研究員
電 話:021-37792288*377
郵 箱:471612775 @qq.com

Jacques Brisson
博士,教授
郵 箱:[email protected]

       

FlorentChazarenc
博士,副研究員
郵 箱:[email protected]

Michel Labrecque
碩士,副研究員
郵 箱:[email protected]


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