沉水植物对沉积物及土壤垂向各形态无机磷的影响

该研究利用相同区域湖泊沉积物及土壤在室内模拟条件下培养黑藻,运用化学连续浸提法分离不同层次底质中各形态无机磷,并通过对水体中磷质量浓度和Eh值的测定,分析不同层次底质中各形态无机磷质量分数和间隙水中磷质量浓度的变化,揭示在沉水植物作用下淹水土壤和沉积物中不同层次各形态无机磷的迁移转化规律.结果表明,本试验条件下,黑藻主要影响上层和下层(根系所在层)底质中各形态无机磷的迁移转化;黑藻主要吸收利用弱吸附态磷和可还原态磷,并通过改变底质氧化还原环境影响可还原态磷和铁铝氧化态磷的迁移转化;黑藻的生长促进钙结合态磷的释放,但是黑藻的腐烂促进钙结合态磷的沉积;土壤中各形态无机磷比营养水平相当的沉积物中的磷容易迁移转化,黑藻对沉积物中各形态无机磷迁移转化的影响大于土壤.     

水体营养水平对3种沉水植物生长及抗氧化酶活性的影响

模拟研究了沉水植物狐尾藻Myriophyllum spicatum L、轮叶黑藻Hydrilla verticillata L和金鱼藻Ceratophyllum demersum L在中、富两种营养水平下的生长及生理特性.研究结果表明,在45 d的培养过程中,狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻在中营养(TN1.86 mg·L-1;TP0.087 mg·L-1)和富营养(TN2.47 mg·L-1;TP0.16 mg·L-1)水平下的单株最大生物量分别是0.92、0.27、1.11、0.56、0.41和0.87 g,狐尾藻和金鱼藻在中营养水平下单株最大生物量分别较富营养水平下高出39%和22%,而黑藻在中营养水平下单株最大生物量较富营养水平下低了51%,表明狐尾藻和金鱼藻在中营养水平下的生长较黑藻好.通过对3种沉水植物可溶性蛋白和叶绿素质量分数的分析发现,黑藻在中富两种营养水平下,质量分数较低且波动平稳,金鱼藻和狐尾藻可溶性蛋白和叶绿素质量分数持续升高,表明这两种沉水植物对水体中营养盐的耐受能力较黑藻强.金鱼藻超氧歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(peroxidase)活性和丙二醛(MDA)含量在试验后期上升速度加快,且富营养水平下金鱼藻MDA质量分数的最大值是中营养水平下最大值的5倍,表明在中营养水平下金鱼藻已经受到明显胁迫,而在富营养水平下受到胁迫更为显著.在本试验条件下,黑藻生物量小,而金鱼藻SOD活性、POD活性和MDA质量分数变化幅度大,在试验后期急速上升,表明这两种沉水植物受到的营养盐胁迫较狐尾藻大,而狐尾藻在中营养水平下的耐营养盐胁迫能力较强.     

水体氮浓度、形态对黑藻和狐尾藻光合特征的影响

利用黑藻和狐尾藻研究了水体氮浓度和形态对沉水植物光合特征的影响.结果表明,狐尾藻在TN≤3mg/L、黑藻在TN≤4mg/L范围内其净光合速率、最大净光合速率和暗呼吸速率均随水体总氮浓度的增加而增大,对光合作用有利,超过这个范围时,这两种供试植物的光合作用受到抑制,净光合速率和最大净光合速率降低,暗呼吸速率急剧上升;在本实验条件下,这两种供试植物的光合补偿点和光合饱和点随氮浓度的变化没有表现出规律性.在总氮一定的条件下黑藻和狐尾藻的净光合速率和最大净光合速率均随水中铵氮的增加而降低,暗呼吸速率和光合补偿点随铵氮增加而升高,说明水体铵氮的增加对黑藻和狐尾藻具有一定的毒害作用,抑制了光合作用;在本研究条件下光合饱和点对氮形态比例的变化没有明显的响应.结合我国湖泊N营养现状,可初步推断我国大部分湖泊氮浓度不会对黑藻和狐尾藻的光合作用产生直接的危害,但在水生生态系统的恢复过程中,要根据水生植物对不同氮形态的喜好特性和水质情况选择先锋物种.图2表3参27     

不同特性底质对沉水植物恢复生长的影响

通过室内模拟实验,研究了3种土壤基质（沙土、粘土和腐殖土）分别与河岸边土壤按5个质量分数（5%、10%、30%、50%和80%）掺混形成的不同成分底质分别对菹草（Potamogeton crispus）、轮叶黑藻（Hydrilla verticillata）和微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）顶枝断枝恢复生长的影响。结果表明：（1）在3种基质与岸边土壤掺混的底质上,实验结束时菹草的平均最高植株分别出现在5%SA（沙土与岸边土掺混）底质、50%NA（粘土与岸边土掺混）底质和10%FA（腐殖土与岸边土掺混）底质,株高分别达到30、48和45 cm;轮叶黑藻的平均最高植株分别出现在10%SA底质、50%NA底质和30%FA底质,株高分别达到47、82和59 cm;微齿眼子菜在3种基质掺混的底质上植株株高几乎没有增高;（2）生长于同种底质的植株,单位高度上菹草的生物量大于轮叶黑藻,微齿眼子菜的生物量几乎没有增加。因此,适宜菹草和轮叶黑藻恢复生长的基质顺序为粘土〉腐殖土〉沙土,微齿眼子菜在3种基质掺混的底质上几乎没有生长;植株对于特性底质适应性强弱的顺序依次为轮叶黑藻〉菹草〉微齿眼子菜。     

两种营养状态下pH对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长和抗氧化酶活性的影响

富营养化湖泊夏季藻类生长旺盛、光合作用强烈,湖水pH值普遍升高,因此相关生态因子变化对沉水植物生长影响的研究成为沉水植物组建和水生态恢复的基础。采用实验室模拟方法,研究了中营养(TN0.60mg·L-1;TP0.04mg·L-1)和富营养(TN4.20mg·L-1;TP0.28mg·L-1)两种状态下不同pH(7,8,9,10)对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长、叶绿素含量、抗氧化酶和MDA含量的影响。研究发现,培养21d后,pH10时两种营养状态黑藻生长均受到明显抑制,富营养状态下抑制程度更加显著;pH7和pH8时富营养状态增加植物叶绿素含量,pH10时富营养状态叶绿素含量低于中营养状态。超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)在富营养状态下pH8时活性大幅上升,pH9时出现下降,而中营养状态下在pH9时活性才有所升高;过氧化氢酶(CAT)在两种营养状态下,pH9时活性均显著上升,pH10时在富营养状态下受到明显抑制;富营养状态下在pH7～9时,植物丙二醛(MDA)含量随着pH升高显著上升,并且均显著高于中营养状态,在pH9时与中营养状态差异达到最大。研究表明,pH对轮叶黑藻的影响与营养状态相关,当pH大于9时,两种营养状态下轮叶黑藻均受到一定胁迫,富营养状态下作用更加显著。     

磷形态对磷在水-沉水植物-底质中分配的影响

研究了以磷酸二氢钾、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、甘油磷酸钠、ATP-Na为磷源的Hoagkand培养液培养黑藻时，不同形态磷进入水体后在上覆水、黑藻和底质中分配及含量的变化；获得各物质形态磷在水-沉水植物-底质中的分配比例。研究结果表明，水体中磷丰要分配在上覆水和底质中，不同形态磷分配比例不同。黑藻对各形态磷均能吸收利用，吸收最相对较少，受水体中磷形态的影响。当外源磷增加时，磷在上覆水和底质中的分配比例趋于平衡，平衡点因外源磷形态的不同而变化。沉水植物足水体中磷在上覆水与底质中分配的重要影响因素。底质对磷的吸附作用相对沉水植物对磷分配的影响较小。     

水深梯度对黑藻生长的影响

采用盆栽试验方法,将黑藻(Hydrilla verticillata)顶枝种植在水下0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 m处塑料盆内,研究水深对黑藻生长的影响。结果表明,水深能够明显影响黑藻的存活,当水深>2.5 m时,由于光照不足,黑藻生长受到了明显抑制,水深3.0、3.5、4.0 m处黑藻分别于试验第57、33、21天死亡。水深改变了黑藻植株形态。水深对黑藻株高的影响极显著(P<0.01)。试验80 d时,不同水深处黑藻的茎节数、节间距、分枝数均差异显著(P<0.05)。试验80 d时,水深0.5～2.0 m处,黑藻株高和茎节数随水深增加而逐渐增加,当水深>2.0 m时,随水深增加开始减少。试验80 d时,水深0.5～2.5 m处,黑藻节间距随水深增加而不断延长。同一生长时间黑藻分枝数随水深增加而递减。各水深梯度处黑藻生物量呈先升高后降低的趋势,水深0.5～1.5 m处黑藻生物量随深度增加呈上升趋势,水深1.5 m处生物量最大,水深2.0、2.5 m处生物量迅速降低,不同水深梯度间黑藻生物量差异极显著(P<0.01)。该试验条件下,黑藻的光补偿水深在水体平均透明度(1.0 m)...     

两种底质对狐尾藻生长和生理指标的影响

在温室条件下,分别以土壤和沉积物作为底质,模拟研究狐尾藻(Myriophyllum spicatum)生长和生理指标的变化。结果表明:与营养水平相当的沉积物相比,以土壤作为底质的处理,其狐尾藻茎叶生物量降低了87.15%,根系生物量增加了226.54%,根系活力降低了46.46%,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性分别增加了134.20%和119.91%,上覆水和间隙水中活性磷浓度分别增加了146.67%和1382.61%。以土壤为底质,增加该处理水体中磷浓度,抑制狐尾藻生长。     

水位抬升对4种沉水植物生长及光合特性的影响

通过滆湖现场实验的方法模拟水位抬升,研究其对4种沉水植物的生长和光合荧光特性的影响。实验前30 d相应水位为2.6 m(控制水深为1 m),之后2 d内迅速抬升水位,32 d时各实验组相应水位为2.6、3.0、3.4和3.8 m,分别模拟水位不变、低水位抬升、中水位抬升和高水位抬升,各组水位一直保持到第70天实验结束。结果表明:随着水位抬升幅度增加,4种植物的株高显著增加(P0.05)。冠层型植物狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus)生物量相应增加,高水位抬升下直立型黑藻(Hydrilla verticillata)生物量显著减小(P0.05),莲座型植物密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)生物量随水位抬升幅度的增加而减小。在一定范围内,水位抬升减弱了狐尾藻、马来眼子菜和黑藻的定植能力,增强了密刺苦草的定植能力。冠层型植物在光合作用方面的表现同样优于直立型和莲座型植物,这说明不同的沉水植物对水位抬升的响应具有不同的生理生化特征。水位抬升促进了以狐尾藻、马来眼子菜为代表的冠层型植物的生长,高水位抬升不利于直立型植物黑藻的生长,抑制了莲座型植物密刺苦草的生长。以狐尾藻、马来眼子菜为代表的冠层型植物从形态学响应和光合作用能力上更适合水位抬升。该研究可为湖泊河流中沉水植物的恢复提供参考。     

不同形态磷对黑藻生长和生理特性的影响

研究了Hoagkand培养液中分别以磷酸二氢钾、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、甘油磷酸钠、ATP-Na为磷源时黑藻的生长及生理活性变化.获得了不同形态磷培养黑藻的干重、根系生长以及叶绿素含量、光合、呼吸、磷含量等指标.研究结果表明,磷酸二氢钾对黑藻的生长及生理活性影响最显著,是黑藻吸收的最佳磷形态;有机磷不利于根系生长,叶绿素a/b较高;六偏磷酸钠和焦磷酸钠促进根系早发,光合生产力低于磷酸二氢钾,叶绿素a/b高于磷酸二氢钾试验组.ATP-Na试验组黑藻呼吸率最高,甘油磷酸钠试验组黑藻光合生产力最高.各实验组黑藻磷含量均增加,黑藻对各形态磷均能吸收利用.图5表4参24     

两种常见沉水植物与藻的相互作用

选用太湖常见的沉水植物苦草(VallisneriaspiralisL.)和轮叶黑藻(HydrillaverticillataRoyle),构建微型生态系统。通过对沉水植物作用下水体中藻类叶绿素a及试验前后沉水植物生物量变化的观测,分析沉水植物与藻类的相互作用。结果表明,(1)相同条件下,苦草和轮叶黑藻对藻类变化的影响没有显著差异。(2)在苦草生物量相同的情况下,藻类叶绿素a初始值越大,其变化速率也越快。叶绿素a初始值差别越大,其变化速率差异越显著。轮叶黑藻也有相似的结果。(3)从试验前后苦草和轮叶黑藻生物量的变化可知,苦草受藻类影响较大,轮叶黑藻几乎没有受到藻的影响。     

铜离子对2种沉水植物种植水抑藻效应的影响

为了阐明铜离子对沉水植物化感抑藻作用的影响,利用2种常见且具有明显化感抑藻效应的沉水植物：马来眼子菜和苦草种植水进行了研究,分析了协同加入铜离子的情况下,种植水对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）脆杆藻（Fragilariasp．）和沙角衣藻（Chlamydomonas sajao）等单细胞蓝绿藻生长的抑制效应。铜离子投入量参考污水综合排放标准,综合考虑水生动物和藻类的耐铜毒性范围,在较低的范围内设置4个水平：100、150、200、250μg铜离子每升藻类培养液。研究结果表明,与不同水平铜离子混合后,种植水的抑藻效应出现4种情况,（1）被消除,100μg·L-1铜离子加入后,马来眼子菜种植水对脆杆藻、苦草种植水对铜绿微囊藻的抑制作用被消除。（2）被削弱,马来眼子菜种植水在加入100μg·L-1和150嵋·一铜离子2种情况下,对铜绿微囊藻抑制作用被削弱,加入200μg·L-1铜离子后,对脆杆藻抑制作用被削弱;苦草种植水在加入150μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻的抑制被削弱。（3）无变化,马来眼子菜种植水,分别加入200μg·L-1和250μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻抑制效应不受影响,分别加入150μg·L-1和250μg·L-1铜离子,对脆杆藻抑制效应不受影响;苦草种植水,加入150μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻抑制效应不受影响,加入100μg·L-1和150μg·L-1铜离子后,对沙角抑藻的抑制效应不受影响。（4）被强化,苦草种植水,分别加入200μg·L-1和250μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻、沙角抑藻的抑制效应均被强化。沉水植物化感抑藻物质主要是小分子的有机物,包括各种有机酸,而铜离子极易和水中的有机物发生络合反应．可能是铜离子与种植水中某些抑藻化感物质发生络合反应导致其抑藻效应受到影响．具体机制有待进一步研究。     

4种沉水植物对白洋淀富营养化水体净化效果的研究

利用白洋淀富营养化的湖水和底泥与蓖齿眼子菜、马来眼子菜、金鱼藻和黑藻4种沉水植物分别组成室内静态模拟的生长体系,研究4种沉水植物在白洋淀富营养化环境下的生长状况,以及不同沉水植物生长体系对水体磷、氮及有机物的净化效果。结果表明：试验所用沉水植物对富营养化湖水、底泥具有一定的耐受能力,在试验条件中生长良好,长度与生物量都明显增加,并能有效地降低水体中的总磷、氨氮及总氮浓度。试验21 d后,蓖齿眼子菜、马来眼子菜、金鱼藻和黑藻所在的生长体系对水体中总磷的去除能力分别为：4.68、4.72、4.92和5.03μg·d-1·g-1,去除率分别为：83.59%、84.35%、87.84%和89.88%;对水体中氨氮的去除能力分别为：11.42、10.75、12.02和11.90μg·d-1·g-1,去除率分别为：74.98%、70.58%、78.96%和78.11%;对总氮的去除能力分别为：37.69、39.79、42.02和41.65μg.d-1.g-1,去除率分别为：79.40%、83.82%、88.51%和87.73%。沉水植物生长体系对CODcr的降解有所反复,但整体呈现下降趋势。不同沉水植物生长体系总磷、总氮含量随时间降解的拟合方程表明,水体总磷、总氮浓度随时间的变化呈负指数形式衰减。沉水植物对水体营养盐浓度的影响通过多种途径实现,底泥在营养盐的归趋中起着重要的作用。     

沉水植物与生态浮床组合对水产养殖污染控制的研究

通过2009年9月—2010年2月测定陆基围隔中水生植物种植密度、浮床水面覆盖率、水质状况、浮游藻类群落特征及水生生物生长状况,研究了沉水植物与植物浮床相结合的新型养殖水体净化模式对养虾塘污染原位净化及水质调控效果。结果表明,养虾塘第Ⅴ组围隔(单个围隔面积为3 m×3 m)内栽种苦草(Vallisneria natans)4.0 kg和轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)3.0 kg,与种植312株常绿鸢尾(Iris hexagonus)的植物浮床组合,对养殖污染的控制效果较好,TN、TP、CODMn分别从3.41、0.32、14.34 mg.L-1降至0.79、0.02和11.96 mg.L-1;第Ⅴ组围隔内浮游藻类Margalef指数为4.00,Shannon-Wiener多样性指数为3.32,Pielou均匀度指数为0.76,显示养殖水体环境较稳定,水质相对较好。     

Chromium accumulation in submerged aquatic plants treated with tannery effluent at Kanpur, India

Aquatic macrophytes have been widely studied because of their capability of absorbing contaminants from water and their subsequent use in biomonitoring. This study presents a comparison of Cr accumulating potential of submerged aquatic plants viz Vallisneria spiralis and Hydrilla verticillata. These plants were treated with various concentrations of treated tannery effluent collected from UASB, Jajmau, Kanpur under repeated exposure in controlled laboratory conditions in order to assess their maximum bioaccumulation potential. The maximum accumulation of 385.6 and 201.6 microg g(-1) dry weight was found in roots of V. spiralis and the whole plants of H. verticillata, respectively at 100% concentration after 9th day of effluent exposure. The chlorophyll and protein content of both species decreased with increase in effluent concentration and duration. At highest concentration and duration a maximum reduction of 67.4 and 62.66% in total chlorophyll content, 9.97 and 4.66% in carotenoid content and 62.66 and 59.36% in protein content was found in V. spiralis and H. verticillata respectively. Anatomical studies in both V. spiralis and H. verticillata was carried out to assess the effects of metal accumulation within the plants. Changes in the anatomical structures of both plants exhibits the capacity of these species to act as indicator of effluent toxicity. The high accumulation potential of Cr by both plants revealed their capability to remove pollutants from effluent.     

湖滨带植物群落对挟沙水体氮、磷污染物的截留效果

利用菖蒲(Gladiolus hybridus)、菱(Vallisneria spiralis)、黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria spiralis)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)及菹草(Potamogeton crispus)构建的人工湖滨带对挟沙水体氮、磷污染物的截留效果进行了研究。结果表明:人工湖滨带在截留水体悬浮泥沙颗粒物的同时可有效截留水体中的氮、磷营养物质,对防止富营养化具有积极的作用。一定的水力负荷下,滞留时间12h时,夏秋季节人工湖滨带对氮、磷的截留百分率分别为21.5%、34.8%,滞留24h时的氮、磷截留率分别为25%、31.1%。在冬春季节,滞留时间24h时,菹草对挟沙水体氮、磷的截留率分别为6.67%、10.83%,滞留时间48h时的总磷截留率为6.84%。不同水流滞留时间下人工湖滨带对挟沙水体氮磷的截留效果不同,滞留时间越长效果越明显,因此须保证一定的滞留时间才可取得较好的氮磷截流效果。人工湖滨带在截留径流氮、磷营养物的过程中,泥沙对氮、磷的吸附携带作用不容忽视。     

沉水植物黑藻对沉积物氨氮吸附/释放特征的影响

氮素是主要的湖泊营养盐,而沉水植物作为湖泊生态系统主要的组成部分,对系统中氮素的跨界面迁移有着重要的影响。在实验室模拟条件下,通过沉积物氨氮释放动力学、吸附热力学和吸附动力学实验,研究了沉水植物黑藻(Hydrilla verticilla)对沉积物氨氮吸附/释放特征的影响,得到如下结论:(1)一级动力学反应模型能较好地拟合沉积物氨氮释放的动力学过程,种植沉水植物没有影响氨氮释放的趋势,但增强了沉积物释放氨氮的能力;(2)分别用多个模型对沉积物氨氮吸附热力学和动力学过程进行拟合,结果均表明种植沉水植物以后,沉积物对氨氮吸附的趋势没有影响,但吸附强度有所下降。     

不同温度对沉水植物保护酶活性的影响

富营养化导致了湖泊沉水植被消亡,是我国众多湖泊存在的普遍现象.在富营养化未能有效控制的前提下,采用人工措施重建沉水植被,已被水环境工作者普遍关注.然而,受水体温度、透明度、营养盐以及适宜的物种等限制,沉水植被的有效重建面临诸多困难.本研究着眼于温度对沉水植被重建的影响,设置了5、10、15、25、30、35℃6个温度处理,在人工气候箱培养条件下,对黑藻Hydrilla verticillata和马来眼子菜Potamogeton malaianus在5 h、10h、14h和7d处理后的蛋白质含量、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性进行了测试.同时考察了实验前后植物生物量积累的情况,比较了不同温度胁迫下,两种植物生物量的净积累与抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量的关系,试图为沉水植被的恢复提供理论依据和经验借鉴.结果表明,25℃是两种植物生物量净积累的最佳温度,此温度下,各种酶活性和可溶性蛋白未随处理时间的延长而显著变化.高于或低于25℃的处理,生物量净积累显著下降.并且,表现为短期胁迫5～14h内,各种酶活性和可溶性蛋白随处理时间的延长呈上升或下降的趋势,7 d长期胁迫后上述指标均低于25℃处理.结果表明,25℃外,其它处理均不同程度受到了温度的胁迫.短期胁迫,各处理的酶活性和可溶性蛋白表现了激烈的响应,以清除和维持植物体内活性氧的平衡和植物细胞较低的渗透势,保持植物正常的代谢活动.随着胁迫时间的延续,抗氧化酶系统受损,可溶性蛋白降低,植物正常的代谢紊乱,最终导致实验结束时,各处理植物生物量的积累存在较大差异.