不同耐盐植物协同复合填料强化人工湿地净化含盐废水

植物是人工湿地发挥水处理功能的重要组成部分,为深入研究耐盐植物净化含盐水体机理及协同填料的作用,以美人蕉（Canna indica L.）、互花米草（Spartina alterniflora Loisel）、海三棱藨草（Scirpus mariqueter）为研究对象,协同复合填料,分别研究不同碳氮比、盐度条件和在不同装置中污染物去除效果的差异性,同时分析实验装置植物体内酶活性、植物根际与填料表面附着微生物的多样性和群落结构,旨在提高人工湿地系统运行效果。结果表明:1）人工湿地可有效处理滨海含盐水体,当HRT=4 d时,C/N=3∶1、盐度为1‰条件下,对TN、TP与COD去除效果达到最佳;2）3种耐盐植物均表现一定耐盐性,顺序为互花米草>海三棱藨草>美人蕉;3）加入新型矿渣材料的互花米草装置对TN、TP、COD去除率达到最佳,分别为95.56%、95.46%、63.61%,同时微生物多样性较丰富,加入新型矿渣材料的装置可有序优化微生物比例,促进互花米草与湿地功能性微生物协同净化水体,有利于发挥各菌种优势,以防优势菌种恶意繁殖;且该装置中互花米草体内POD、CAT、可溶性糖含量均高于其他装置植物,且丙二酮最低,表明植物遭受逆境伤害较低,抗干扰能力强。这为湿地植物处理沿海或含盐废水及构建高效人工湿地提供了科学依据与技术支撑。     

基于国产高分卫星遥感数据的现代黄河三角洲入侵植物互花米草监测方法

本文以国产高分一号和高分二号影像为数据源,辅以现场调查数据,发展了一种结合空间位置与决策树分类的互花米草信息提取方法。首先基于互花米草适宜生长于高潮带下部至中潮带下部区域的特点,利用高潮时获取的Landsat 5遥感图像缨帽变换的湿度分量,通过二值化处理和矢量后处理提取现代黄河三角洲互花米草生长的向陆边界,进而对高分图像的互花米草生长区域进行掩膜;基于掩膜后的高分图像,利用决策树分类方法对互花米草分布范围进行提取。通过对现代黄河三角洲互花米草信息提取实验,表明提出的分类方法能够较为精确地识别和提取互花米草信息,总体分类精度达到97.05%。通过对提取的互花米草分布情况的统计和分析,发现整个现代黄河三角洲地区的互花米草总面积约有3278.1100 hm2,主要分布于黄河故道西侧、五号桩、孤东油田东南侧和黄河现行入海口两侧等四个区域,其中黄河现行入海口两侧是2002年之后出现的新生互花米草区域,互花米草面积最广,占现代黄河三角洲互花米草总面积的91.39%;其次为孤东油田东南侧及五号桩,自首次引种互花米草至今都有互花米草分布,所占比例分别为6.22%和1.59%;本文首次在黄河故道西侧发现互花米草,在此前的研究工作中均未报道,互花米草面积最小,约为26.1527 hm2。     

海洋保护区内互花米草现状调查及入侵过程分析

本文根据2019年泉州湾和漳江口互花米草入侵区和潜在入侵区（对照区）的现状调查结果,分析不同入侵区域互花米草的生长状况、沉积物环境和潮间带底栖生物群落情况,并结合历史遥感影像数据分析互花米草的入侵过程。结果表明：（1）漳江口互花米草处于高速扩张期,互花米草高潮区与红树林互相竞争,并倾向于向光滩扩张;泉州湾互花米草成片分...     

浅谈环渤海地区互花米草(Spartina alterniflora)防治建议

互花米草（Spartina alterniflora）已成为我国沿海危害严重的恶性入侵植物,严重威胁海洋生态安全,特别是互花米草入侵对环渤海地区的生态安全构成极大威胁。本文综述了环渤海地区互花米草引种历史和入侵情况,简析了互花米草治理现状和存在问题,提出环渤海各沿海省市应形成联防联治机制,建立完善的“监测+预警”管理体系,制定互花米草分区防治措施,形成“最优治理决策支持系统+综合去除技术+去除后长效维持技术”三位一体的互花米草“长效治理”技术与管理体系,同时加快互花米草利用的研发进程。     

福建治理互花米草试验研究

针对外来入侵植物互花米草在福建沿海滩涂蔓延,制约沿海经济、社会和环境的可持续发展,采用"滩涂互花米草除控制"稀释液喷湿互花米草的茎叶,15 d后互花米草的茎叶由绿转淡黄,30 d后逐渐枯死,60 d后根系开始枯烂,180 d后彻底灭除,同时无萌芽再生。经检测,"滩涂互花米草除控制剂"低毒,可溶于水,在海水、沉积物和贝类体内未检出残留物。利用"滩涂互花米草除控制剂"治理互花米草环境安全、简便、快捷、彻底。     

温州沿海互花米草变迁及其与滩涂开发响应

利用TM数据比较了1993年、2000年和2003年温州沿海互花米草的面积变化,以灵昆岛为例,研究了互花米草引种、繁殖和扩散的特征,并且利用样地和样线对比互花米草与滩涂发育、围垦造陆、海水池塘养殖的相互响应关系.结果显示,温州滩涂互花米草1993～2003年间总面积增加231.99 hm2;互花米草在温州没有形成成熟种子,自然繁殖以根茎为主;在灵昆岛淤长型滩涂上,1993～2003期间互花米草与围垦海堤和海水养殖池塘呈现正响应关系,滩涂淤长速率远大于互花米草,为后者在潮间带中下部扩散提供条件.互花米草对滩涂潮上带的促淤作用明显,因而有利于海水池塘养殖规模扩大,也有利于围海造陆工程.     

江苏大丰麋鹿国家级自然保护区互花米草对水盐梯度的生态响应

为探究江苏滨海湿地环境因子与互花米草生态特征的关系及水分梯度和盐分梯度对互花米草生态特征的影响,于2020年10月,选取江苏大丰麋鹿国家级自然保护区滨海湿地互花米草为研究对象,测定了互花米草的株高、生物量、密度、盖度及土壤水分、土壤盐分、pH、土壤容重.结果 表明:①土壤水分和土壤盐分是影响互花米草生态特征的重要环境因...     

NaOH处理对互花米草高温干式厌氧发酵的影响

为了解NaOH处理对互花米草厌氧发酵的影响,在高温（55℃±1℃）和互花米草初始干物质含量为20％条件下,考察了NaOH处理对互花米草厌氧发酵产气特性、物质结构和组成以及发酵后互花米草水浸提液理化特性的影响．结果表明,互花米草经5％NaOH处理后,产气受到明显的抑制,累积产气量仅为CK的76．68％;碱处理配合水洗可有...     

互花米草对苏北滨海湿地表土有机碳更新的影响

自互花米草引入苏北滨海湿地后,逐渐替代本土植物盐蒿并形成单一植被的互花米草湿地.选择苏北地区盐蒿湿地及不同生长年限的互花米草湿地,采集其表层土壤样品,分别测定全土和分离的土壤粒径组分中总有机碳及δ13C值,分析湿地土壤有机碳浓度及其同位素组成的变化.结果表明,互花米草引入盐蒿湿地后,表层土壤有机碳浓度显著增加(增量达70%),且随着互花米草生长时间延长而明显增加.与盐蒿湿地相比,互花米草湿地土壤中大团聚体(>250mm)和微团聚体组分(53~250mm)有机碳浓度均显著增加,而粉粒组分(2~53mm)则无明显变化.互花米草湿地土壤原状土及各粒径组分的δ13C值均明显高于盐蒿土壤,源于互花米草的新碳在各粒径组分中均有分布,但主要富集在大团聚体组分中,占该组分总碳的31%~43%,说明互花米草生长对土壤有机碳浓度增加主要反映在粗粒径组分中,而对粉、黏粒组分则影响较小.     

我国对外来物种互花米草的研究进展与展望

互花米草是1979年我国从美国引进的外来物种,自引进之后,互花米草在我国沿海分布广泛,对我国沿海环境产生了一定的影响,也引起了我国学者对互花米草进行了广泛系列的研究,得出了一系列有益的成果.我国学者对互花米草的研究从引种栽培、生物学特征、开发利用、环境影响等多方面进行了研究,对引进互花米草对生态环境影响的利弊进行了分析总结,对以后的研究重点方向进行了展望,这对我国更加科学合理地开发利用这一外来物种以及进一步明确以后的研究方向具有一定的指导意义.     

互花米草入侵对长江口湿地土壤碳动态的影响

为了评价互花米草入侵对长江河口湿地土壤碳动态的影响,利用配对的试验设计在长江口崇明东滩湿地的高潮滩和低潮滩各设置1条入侵种互花米草与土著种的配对样线.结果表明,与土著植物相比,互花米草入侵显著增加了长江口湿地的植物碳库、土壤微生物碳、土壤总碳库和有机碳库,而对占土壤总碳库60%以上的无机碳库无显著影响,意味着互花米草入侵导致的土壤总碳库改变主要是通过增加土壤有机碳库来实现的.高潮滩互花米草和芦苇群落的年均土壤呼吸强度分别为（210.02±4.90）,（157.79±6.39）mg/（m²·h）;低潮滩互花米草和海三棱藨草群落年均土壤CO₂排放速率分别为（157.41±5.27）,（110.90±5.16）mg/（m²·h）,表明互花米草入侵显著增加长江口湿地的土壤呼吸.上述结果意味着互花米草入侵同时增加土壤碳输入和碳输出,但入侵也显著增加了土壤碳库表明入侵增加的土壤碳输入显著高于增加的土壤碳输出.本研究表明互花米草入侵可能会增强了长江河口湿地的土壤碳汇强度和固碳能力.但仍然需要长期系统的监测研究,以便全面定量评估互花米草入侵我国滨海湿地的综合生态影响.     

互花米草厌氧消化产沼气的实验研究

为探索入侵物种互花米草厌氧生物处理的可行性,研究了互花米草中温批式厌氧发酵的产气特性和物质转化过程.结果表明,互花米草的产气率随VS负荷的增加呈现先增加后降低的趋势,当VS浓度为6.0%时,产气效果最好,产气量为294.84mL/g VS.发酵过程中,有机酸先增加后降低,pH值与有机酸呈极显著的负相关(R=-0.97508),该发酵过程为丁酸型发酵.互花米草中的维管束、薄壁细胞以及纹孔,有利于其进行厌氧生物处理, 发酵后的互花米草外观变得毛糙,出现了很多丝状物,维管束结构破坏严重,皮层和薄壁细胞不易被厌氧微生物破坏.FTIR和XRD结果显示,厌氧微生物不但利用互花米草中的易分解有机物,对纤维素的结晶区也有一定的破坏,发酵后的互花米草木质素相对含量增加.     

互花米草在不同生境中的形态可塑性与生物量分配

该文以分布于广西合浦山口红树林保护区的互花米草(Spartina alterniflora)为研究对象,研究了不同的生境条件(淤泥质、泥沙质、沙质)对其形态因子和生物量的影响.结果表明:生境条件对互花米草的形态因子和生物量的生长有显著影响.三种生境中,以淤泥质中生长的互花米草的单位面积株数和生物量最高;比较单株的形态因子,则以泥沙质中的互花米草长势最佳,并与淤泥质、沙质相差显著;在淤泥质与沙质中,除地下生物量外,其它形态因子与生物量之间没有显著差异;在不同的生境中互花米草生物量的分配存在一定的差异;土壤透气性及养分含量可能是影响互花米草形态因子和生物量差异的主要因素.     

淹水调控对互花米草生长的影响

为了研究不同淹水深度和淹水时间胁迫下互花米草的适应能力,设置不同淹水深度(0,10和20 cm)与不同淹水时间(2,4,6,12和24 h/d)处理,以7～10 cm互花米草为试验对象,4个月后统计其生长发育参数与分蘖数,并测定地上部分的生物量.结果表明:①在淹水0,10和20 cm 3组试验之间呈极显著差异(P<0.01),随淹水深度的增加,互花米草分蘖数和地上生物量显著减少;②不同淹水时间各组之间株高呈极显著差异(P<0.01),随淹水时间的增加,互花米草分蘖数和地上生物量相应减少,且一直淹水于20 cm的互花米草全部死亡;③不同淹水时间、淹水深度对互花米草的影响大小主要表现为植株高度系数>叶片相关系数>无性生殖系数.持续淹水是控制互花米草的行之有效的物理措施.      

碱后处理对互花米草沼渣理化特性的影响研究

以互花米草厌氧发酵后的沼渣为原料,采用紫外扫描、FTIR、XRD、1H-NMR、13C-NMR和其他一些常规分析手段研究了5%NaOH溶液固态处理前后,互花米草沼渣的物质结构、物质组成以及水浸提液理化特性的变化.结果表明,经5%的NaOH溶液处理48 h后,互花米草沼渣的骨架结构并未受到破坏,只是某些官能团的结构受到破坏;碱处理后,互花米草沼渣中木质素碎片化,木质素的芳香环结构受到不同程度的破坏,但木质素含量稍有增加;碱处理破坏了互花米草沼渣中纤维素的结晶结构,形成可被厌氧微生物破坏的类似结晶区结构,结晶区的比例增加,纤维素相对含量增加;碱处理后,互花米草沼渣中羧酸盐破坏严重,沼渣中羧基碳含量降低,烷烃类物质也受到一定的破坏,半纤维素相对含量降低;碱处理后,互花米草沼渣中烷基碳和芳香碳含量均降低,烷氧碳含量增加,芳香度降低,表明碱处理后互花米草沼渣的脂肪族特性增强,可生物降解性能提高.     

上海地区外来种互花米草的生态效益综合评估

通过介绍互花米草及其在上海地区的分布状况,以2006年为基准年,利用能值分析法、市场价值法、专家评估法、替代市场法、防护费用法和恢复费用法等方法,评估上海地区互花米草提供的生态服务价值,包括促淤造陆、消浪护岸、大气组分调节、物质生产、水分调节、营养积累以及净化功能等七项价值,以反映其正面生态效益,估算出2006年上海地区互花米草提供的总价值约为15.93亿元/a,其中物质生产以及大气组分调节价值较大,促淤造陆次之;并从环境和经济两方面分析了上海地区互花米草所带来的负面效益。提出不应夸大互花米草的负面效应。     

入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)叶绿素荧光对淹水胁迫的响应

在上海崇明东滩国家级鸟类自然保护区生态修复示范样地中,开展了持续淹水技术治理入侵植物互花米草的物理控制实验.同时,应用叶绿素荧光技术,分别研究了连续2年持续水淹和淹水1年后排水恢复自然生境条件下,外来入侵植物互花米草叶绿素荧光动力学参数及叶绿素含量的动态变化.结果表明,第1年持续淹水降低了互花米草体内的叶绿素含量和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、光合电子传递速率(ETR)和光化学猝灭(qP)等叶绿素荧光动力参数值,抑制了互花米草的光合作用.随着淹水时间的延长,到第2年生长季节时互花米草已可以通过调节热耗散或其他生理生态指标来适应淹水环境,满足其生长繁殖的需要.一旦解除淹水胁迫,互花米草的光合活性可迅速恢复,甚至超过对照,表现出很强的恢复能力.持续淹水胁迫仅能在初期抑制互花米草的光合作用,随着淹水时间的延长,互花米草可以通过调节其他生理指标来适应淹水环境,保障光合作用的正常进行.     

牛粪对互花米草混合厌氧消化过程的影响研究

以互花米草和牛粪为原料,采用中温（35℃）批式发酵的方式,考察了添加牛粪对互花米草厌氧消化过程的影响.结果表明,互花米草单独发酵时,单位VS产气量为222.61 mL/g,发酵过程出现酸化现象,pH最低为5.60;添加牛粪改善了厌氧微生物的生存环境,提高了系统的缓冲能力,发酵过程未出现酸化现象,pH经短暂下降后很快恢复到7.2～7.5,累积产气量提高了38.83%,互花米草单位VS产气量为309.05 mL/g.混合发酵对消化液中有机酸产量影响不大,但有机酸高峰提前5d出现.FTIR表明,混合发酵促进了微生物对互花米草中易分解有机物的利用.发酵前、后和混合发酵互花米草的结晶度指数cri分别为0.617 6、　0.620 0和0.615 4.     

互花米草入侵对长江河口湿地CH4排放的影响

为了探讨互花米草入侵对长江河口湿地CH₄排放的影响以及入侵至不同潮位对CH₄排放影响程度的差异及其可能机制,采用邻近互花米草与土著植物群落相配对的试验设计,在长江口东滩湿地的高潮滩和低潮滩各设置1条样线.结果表明,与土著植物相比,互花米草入侵显著增加了长江河口湿地的植物生物量,显著增加了土壤含水量、土壤有机碳含量、总氮含量、微生物碳和氮含量.高潮滩互花米草群落年均CH₄排放强度为（0.68±0.08）mg/（m²·h）,显著高于芦苇群落（0.21±0.01）mg/（m²·h）,低潮滩互花米草和海三棱藨草群落年均CH₄排放速率分别为（8.31±0.50）和（3.93±0.18）mg/（m²·h）,前者显著高于后者.此外,高潮滩互花米草与芦苇群落之间年均CH₄排放强度的差异为（0.47±0.08）mg/（m²·h）,显著低于低潮滩互花米草与海三棱藨草群落之间年均CH₄排放强度的差异（4.37±0.48）mg/（m²·h）.上述结果表明,互花米草入侵通过改善CH₄产生所需底物的质和量,增加土壤含水量和微生物的量,从而显著增加了长江河口湿地CH₄排放量.互花米草入侵至低潮滩增加的CH₄排放量是互花米草入侵至高潮滩的10倍左右,表明互花米草入侵至长江河口湿地对CH₄排放的影响程度可能会有很强的空间异质性,互花米草入侵至更厌氧的土壤环境可能会对CH₄排放的影响程度更大.本研究可为准确估算互花米草入侵对中国海岸带湿地CH₄排放的影响程度,科学管理和合理利用海岸带湿地资源以及应对全球气候变化提供理论依据和科技支撑.     

碱处理对互花米草理化特性的影响研究

研究了5%的NaOH溶液固态处理互花米草后,互花米草的物质结构、物质组成以及水浸提液理化特性的变化.结果表明,经5%的NaOH溶液处理48h后,互花米草的木质纤维结构受到破坏,木质素大分子被碎片化,一些含氮的有机物和碳水化合物受到破坏,导致互花米草水浸提液的COD、TN和有机氮含量大幅增加,分别增加了333.90%、45.26%和25.83倍.对纤维素含量和纤维素结晶度的影响不大,但纤维素的结晶区可能发生了一定的重结晶.半纤维素受到较大程度的破坏,半纤维素含量大幅降低了27.65%,产生了一些羧基类物质.碱处理后,木质素的包裹作用被去除,互花米草的生物降解性能提高.