不同水生植物富集氮磷能力的试验研究

研究了伊乐藻、菹草、微齿眼子菜、竹叶眼子菜、石菖蒲和水芹菜等水生植物在不同营养状态下体内富集N、P的能力。结果表明:植物体内氮磷浓度增加的趋势与所在水体中的氮磷去除效果相一致;挺水植物水芹菜和沉水植物微齿眼子菜吸收N、P的能力较强,可将这两种植物构成双层次群落结构用以修复太湖地区的富营养化水体。     

三种水生植物在不同季节去污能力的对比研究

在实验室人工模拟太湖地区春季和冬季不同气候条件下,对三种抗寒去污性能较强的水生植物伊乐藻、石菖蒲和水芹菜在不同营养状态下和不同季节温度条件下去除氮磷的效果进行了系统地对比研究。结果表明:这三种植物均能较好地吸收水中的营养物质,其中以水芹菜脱氮除磷效果最好;总体上植物在春季吸收氮的效果要好于冬季,但对磷的季节吸收差异没有氮明显。可利用沉水植物和挺水植物对氮磷去除的各自优势分别筛选吸收效果较好的植物品种,构成双层次群落结构(FAMS)用以修复太湖地区富营养化水体。     

太湖典型沉水植物生理指标对水质的响应

沉水植物叶片生理指标能指示水质变化,为了弄清二者间的相关关系,本文采用原位监测与室内分析相结合的方法,研究了太湖不同营养条件下马来眼子菜(Potamogeton wrightii Morong)和菹草(Potamogeton crispus L.)叶片中叶绿素、游离脯氨酸(PRO)含量以及过氧化物酶(POD)活性的差异.结果表明:1马来眼子菜与菹草分布区水体的理化因子、综合营养指数(TLI)存在显著差异,马来眼子菜主要分布于中营养水体,菹草则分布在富营养水体;2马来眼子菜与菹草叶片内叶绿素a+b含量、叶绿素a/b、POD活性及PRO含量在其各自分布的湖区间差异显著,且叶绿素a+b含量、POD活性均与TLI呈显著相关;3水体透明度、营养盐(氮、磷)是引起马来眼子菜与菹草叶片内叶绿素含量、POD活性变化的重要因素.本实验说明,马来眼子菜、菹草叶片的生理变化特征受到水体营养状态及理化性质支配.     

壳聚糖预处理对7种常见沉水植物初级生产力的影响

以7种常见沉水植物--穗花狐尾藻、马来眼子菜、微齿眼子菜、黑藻、穿叶眼子菜、茨藻、金鱼藻为例,采用碘量法进行壳聚糖影响其初级生产力的实验.结果显示:用适宜质量浓度的壳聚糖预处理常见沉水植物顶枝能提高植物光合作用系统的总产氧量和净产氧量;穿叶眼子菜、马来眼子菜、穗花狐尾藻、微齿眼子菜、黑藻以1.0g/L壳聚糖处理24 h的效果最好;金鱼藻、茨藻以2.0 g/L壳聚糖处理24 h的效果最好;沉水植物的所属科类及比表面积是决定壳聚糖浸泡液适宜质量浓度的重要因素.在进行湖泊生态修复过程中,可利用适宜质量浓度的壳聚糖进行预处理,提高植物的初级生产力,促进沉水植物的生长,提高湖泊沉水植物恢复的效率和效果.      

洪湖三种水生植物的分解速率及氮、磷动态

用分解袋法,对生长于洪湖的菰(茎、叶)、莲(叶、叶柄)、微齿眼子菜(整株)进行480d原位分解研究.结果表明,莲叶和菰叶分解最快,其干重损失率分别为96.5%和96.6%;微齿眼子菜和莲叶柄分解最慢,其干重损失率分别为66.8%和71.6%.到实验结束时,菰茎和莲叶柄中的N浓度分别增加了1倍和2倍,P浓度均增加了1倍;莲叶和微齿眼子菜中的N、P含量均降低.5种分解材料分别释放其初始N、P总量的22.6%～98.0%和43.5%～97.4%.分解速率和N、P变化取决于分解材料的烧失重与总氮比值.     

马来眼子菜腐烂分解氮磷转化模型研究

马来眼子菜是太湖水生植被中重要的优势种,其新陈代谢残体腐烂分解过程是湖泊水体营养盐循环重要组成部分.为定量化揭示其腐烂分解规律以及对水体营养盐含量影响,基于室内马来眼子菜腐烂分解试验结果,建立了马来眼子菜腐烂分解氮磷转化模型.模型由马来眼子菜腐烂分解氮转化子模型和磷转化子模型组成,考虑了马来眼子菜体内无机氮磷的溶解、有机氮磷的降解以及边壁对水体中氮磷吸附3个主要过程.模型共有8个状态变量,分别为马来眼子菜体内无机氮、有机氮、无机磷、有机磷,以及水体中总氮、总磷、边壁吸附的氮和磷.模型校验输出的水体总氮、总磷以及最后1 d的马来眼子菜体内氮磷、边壁吸附的氮磷与试验实测值吻合较好,校验获得的马来眼子菜体内无机氮、无机磷溶解释放速率分别为0.04 d-1、0.06 d-1,其体内有机氮、有机磷降解释放速率分别为0.00525 d-1、0.01044 d-1.模型结果显示,马来眼子菜在腐烂分解的前5 d,其体内分别有6.7%、35.8%的氮、磷被分解;磷优先于氮释放,其机制是马来眼子菜残体含有相对较高比例的无机磷;温度变化对马来眼子菜腐烂分解释放氮磷转化过程具有一定影响,但在温度较低时,温度变化对马来眼子菜腐烂分解的影响较小;马来眼子菜分解仅在一定的时间内对水质产生不利影响,其后水体颗粒以及边壁吸附作用能消除这种影响.     

不同沉水植物净水能力与植株体细菌群落组成相关性

选取苦草(Vallisneria natans)、密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea canadensis)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)和微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)这8种亚热带地区常见的沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行对比试验,并结合16S rRNA基因测序对沉水植物关联细菌群落组成进行测定,研究沉水植物对水体的净化能力与植株体菌群之间的相关性.结果表明,8种沉水植物对水体中的氮磷的去除主要通过植物增效作用,植物吸收富集作用去除率较低.其中密刺苦草对水体中TN、TP的去除率最高,达到了91. 58%和96. 81%.伊乐藻、金鱼藻对水中氮磷自身吸收能力高于其他组,密刺苦草和苦草的植物增效的净化能力最强.经分析,8种沉水植物对水体中氮磷的净化能力较强可能是因为植物关联的细菌大多具有降解作用.根瘤菌目(Rhizobiales)、伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、产碱杆菌科(Alcaligenaceae)、贪铜菌属(Cupriavidus)和芽孢杆菌属(Bacillales)的细菌可能是引起密刺苦草增效的净化能力较强的优势菌群,异常球菌纲(Deinococci)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、腐螺旋菌科(Saprospiraceae)和生丝微菌属(Hyphomicrobium)的细菌可能是引起苦草增效的净化能力较强的优势菌群.     

沉水植物对水体营养的响应及氮磷积累特征

以太湖中沉水植物优势种金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、苦草(Vallisneria natans)和马来眼子菜(Potamogeton maackianus)为研究对象,研究了不同水体营养水平(低浓度TN 0.47 mg/L,TP 0.021 mg/L;中浓度TN 1.40 mg/L,TP0.072 mg/L;高浓度TN 2.18 mg/L,TP 0.090 mg/L)对其生物量、各器官形态指标及氮磷积累的影响。结果表明:植物生长指标方面,苦草、狐尾藻、金鱼藻在中浓度条件下的生物量增长幅度最大;植物茎叶指标随水体营养的变化与根长变化趋势不一致。植物各器官氮、磷含量均随水体营养变化保持相似的规律,且植物氮含量为叶茎根,植物磷含量为根茎、叶。氮磷积累方面,4种沉水植物的叶片氮元素积累的能力显著高于茎和根;低浓度下狐尾藻的氮积累量最大,苦草磷积累量最大,两者适合低浓度下种植收割去除水体环境中的氮、磷;中、高浓度下金鱼藻的氮磷积累量均为最大(中浓度下N 6 587.37 mg/m~2,P 744.63 mg/m~2;高浓度下N 6 096.63 mg/m~2,P 692.36 mg/m~2),其可作为较高营养浓度下种植、刈割转移水体氮磷的理想物种。     

不同浓度藻类水华对两种沉水植物的影响

为了研究藻类水华对沉水植被恢复的影响,通过模拟不同浓度的藻类水华,开展了篦齿眼子菜（Potamogeton pectinatus）和伊乐藻（Elodea nuttallii）在不同浓度藻类水华下（0,6.25×10⁸,2.5×10⁹,10¹⁰cell/L）的生长和生理试验.结果表明,低浓度（6.25×10⁸cell/L）处理组中伊乐藻的干重显著低于对照组,而藻浓度达到10¹⁰cell/L时,篦齿眼子菜的干重才显著低于对照组.与其它处理组相比,在藻浓度为10¹⁰cell/L的情况下,篦齿眼子菜的株高最矮,而伊乐藻的株高最高.叶绿素荧光特性表明藻浓度为10¹⁰cell/L的情况下,篦齿眼子菜的光合活性从0.77降低至0.50,而伊乐藻的光合活性无显著性变化,在0.72～0.79之间波动.沉水植物的抗氧化酶活性在藻类水华胁迫环境下先增加后降低.这表明,藻类水华对水生植物的生长影响有差异性;水体中过高的藻浓度会影响植物的抗性生理.沉水植物能忍耐短期低浓度的藻类水华胁迫,但是长期高浓度的藻类水华会严重影响沉水植物的生长,进而影响水生植被的恢复.     

玉溪大河5种沉水植物的叶绿素荧光特征比较研究

利用基础型调制叶绿素荧光仪(Junior-PAM)研究了玉溪大河富营养化水体中5种优势沉水植物:苦草(Vallisneria natans)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus L.)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、菹草(Potamogeton crispus L.)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)的量子产量及快速光曲线的变化。结果表明:5种沉水植物苦草、篦齿眼子菜、轮叶黑藻、菹草和金鱼藻最大光化学量子产量(F_v/F_m)明显下降,变化范围为0.519~0.698,低于0.84;各物种的开放PSⅡ反应中心原初光能捕获效率(F_v'/F_m')的大小依次为篦齿眼子菜轮叶黑藻菹草苦草金鱼藻,除篦齿眼子菜、轮叶黑藻、菹草与金鱼藻差异显著外,其它物种间差异不显著;各物种无光抑制的最大潜在相对电子传递速率(rETR_m)间差异显著,其大小依次为菹草金鱼藻轮叶黑藻篦齿眼子菜苦草;快速光曲线的初始斜率(α)的变化范围为0.216~0.483,除篦齿眼子菜与菹草间差异不显著外,其他物种间差异均显著;半饱和光强(E_k)的大小依次为菹草金鱼藻轮叶黑藻苦草篦齿眼子菜,且除苦草与轮叶黑藻差异不显著外,其他物种间差异均显著。研究表明:玉溪大河5种优势沉水植物在营养盐胁迫下光合作用受到明显抑制,其中,菹草和金鱼藻较耐强光,光合速率较高,而苦草则有较强的耐弱光能力。     

经济植物湿地处理洱海流域低污染河水的性能

为研究水生经济植物湿地对洱海流域低污染河水的处理效果,在洱海北部罗时江入湖河口建设了面积为2 hm2水生经济植物湿地,其中水生经济植物包括4种水生蔬菜——空心菜(Ipomoea aquatica Forsk)、薄荷(Mentha haplocalyx Briq.)、水芹菜〔Oenanthe javanica (Blume) DC〕、茭白〔Zizania latifolia (Griseb.) Stapf)〕,3种药用植物——香茶菜〔Rabdosia amethystoides (Benth.)〕、灯心草(Juncus albesens)、水菖蒲(Acorus calamus L.)和1种观赏植物——美人蕉(Canna indica L.). 结果表明:湿地对TN、TP、NH₃-N、NO₃--N均具良好去除效果,近3个月运行期间,平均去除率分别为66.4%、60.3%、60.4%和73.2%;但该湿地对COD_Mn的平均去除率仅为5.0%. 不同湿地水生经济植物表现出了不同的水质净化能力,其中TN平均去除效率表现为水芹菜>香茶菜>美人蕉>茭白>空心菜>薄荷,TP平均去除效率表现为水芹菜>薄荷>美人蕉>香茶菜>空心菜>茭白. 研究表明,水生经济植物湿地对低污染河水具有良好的净化效果,在洱海流域具有推广意义.      

水生植物对富营养化水系统中氮、磷的富集与转移

基于人工模拟自然条件的方法,选取狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)、水芹菜(Oenanthe javanica)及黑麦草(Lolium perenne)等3种水生植物,对滇池入湖河道污水进行净化试验研究.探讨了水生植物对富营养化水体中氮、磷在不同相中的富集与转移效果.结果表明,沉积物相中,3种植物对氮的富集率为狐尾藻(64.71%)水芹菜(19.12%)黑麦草(5.88%)空白(-7.84%),磷的富集率为水芹菜(187.2%)狐尾藻(144.6%)黑麦草(130.5%)空白(31.2%);生物相中,氮的富集率为狐尾藻(4.15%)水芹菜(0.5%)黑麦草(-14.6%),磷的富集率为狐尾藻(9.6%)水芹菜(3.8%)黑麦草(-6.5%);水相中氮的去除率为黑麦草(95.11%)水芹菜(83.08%)狐尾藻(71.42%)空白(58.10%),磷的去除率为黑麦草(88.17%)狐尾藻(79.58%)水芹菜(73.09%)空白(20.19%).     

Nutrient concentration variations during Oenanthe javanica growth and decay in the ecological floating bed system

The ecological floating bed system is a natural alternative to technical methods of wastewater treatment and involves complex processes induced by plants or microorganisms in the wastewater. This study aimed to identify nutrient concentration variations during Oenanthe javanica (Blume) DC growth and decay in the ecological floating bed system. Results showed that the third-order polynomial equation was suitable to describe pollutant concentration changes, showing that the effect of O. javanica ecological floating bed system on polluted water could be divided into the purification phase and decay phase. During the purification phase, nutrient concentrations rapidly decreased because O. javanica influenced water microbial communities and water physical parameters (i.e., dissolved oxygen, pH, and temperature), and had a direct uptake of nutrients. However, during the decay phase, nitrogen and phosphorus concentrations in the plant tissues decreased, and these lost nutrients ultimately transferred to water and led to water quality deterioration. Results also showed that the uptake and storage of O. javanica in nutrients were temporary and the plant served only as media of the nutrients removed from the water. Under these circumstances, harvesting was an appropriate intervention to improve the treatment efficiency of O. javanica ecological floating bed system.     

底泥对沉水植物生长和群落结构的影响

太湖流域中的5种土著沉水植物〔马来眼子菜（Potamogeton malaianus Miq.）、微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）、苦草（Vallisneria spiralis L.）、黑藻（Hydrillaverticillata Royle）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum L.）〕经人工配置成3种群落,分别栽植在3种不同类型的底泥上,经过53 d的试验,对人工配置的沉水植物的成活、生长和群落结构演变进行了研究.结果表明:有机质和营养盐含量较高、流动性大、稳定性差的淤泥底质不利于沉水植物的定植,植物成活率较低;氮、磷含量较高的淤泥底质比生泥底质更有利于沉水植物的生长,沉水植物具有较高的相对生长速率,但过于肥沃的底泥会对水生植物的生长产生抑制作用.试验条件下,营养盐含量低的底泥有利于提高生物多样性.3种人工配置的群落中,无论黑藻是否为主栽种,其优势度均明显增加,成为群落优势种.因此,人为配置的沉水植物群落是不稳定的,群落优势种和稳定的群落结构主要由环境条件决定.      

不同沉水植物对Cu，Pb，Cd，Zn元素吸收积累差异及规律研究

为探求不同种类的沉水植物对水中Cu,Pb,Cd,Zn吸收积累的差异.对生长在广西刁江流域中的几种常见的沉水植物:菹草、黑藻、狐尾藻、苦草、黄丝草进行了分析,结果表明:在不同采样点与不同时期里.Cu.Pb,Cd,Zn元素在同一沉水植物中吸收变化比较大,Zn元素含量在被测元素中变化最大,最高值和最低值差约581倍.这说明沉水植物受环境影响比较大,能较好的反应出周围环境的变化;但不同的沉水植物对周围环境反应能力的大小是不一样的,菹草、黑藻、狐尾藻、苦草、黄丝草对Cu,Cd,Zn重金属元素的富集能力顺序依次为:菹草>黑藻>狐尾藻>苦草>黄丝草;而黄丝草对Pb吸收累积能力在所有被检测沉水植物中富集能力是最强的.因此,我们在利用沉水植物来指示或修复水体环境时,必须依据不同的元素来选择合适的沉水植物.     

黄丝草镉污染毒害及硒的缓解作用

研究了黄丝草(Potamogeton maackianus)培养过程中的Cd毒害及其Se的缓解作用.Se能缓解Cd胁迫导致的黄丝草叶绿素含量的降低、细胞膜透性增加和丙二醛(MDA)的积累.与单一的Cd处理相比,加入10mg/L Se后,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性有不同程度的增强,过氧化物酶(POD)活性有所减弱,表明它增强了对活性氧的清除能力,缓解了Cd对膜的伤害.可溶性蛋白含量则保持较高的水平,脯氨酸含量刚好相反,说明Se增强了黄丝草对Cd胁迫的抗性.然而,Se缓解Cd对黄丝草的毒害是有一定限度的,在富Se黄丝草的繁殖过程中,需及时检查重金属污染情况,防止重金属在饵料中的富集,以免造成对渔业的危害.     

菹草在太湖梅梁湾生存对策分析

对太湖梅梁湾及贡湖两个1000m^2湖滨带观测场为期1年的调查研究表明：梅梁湾观测场沉水植物仅有菹草1种;贡湖观测场沉水植物虽多达3种,但其中并没有菹草生长。分析可知：①梅梁湾观测场3面环山,为相对静水的环境,适合菹草生长。②菹草的生长季节避开了水体藻类水华暴发带来的生存压力。③菹草更能适应营养盐水平较高的底质。④贡湖观测场水面开阔,有利于波浪的发育,破坏了静水环境,不利于喜静水缓流的菹草的生长。