静水与流水条件下沉水植物生长对上覆水和沉积物磷迁移的影响

沉水植物生长可有效降低河湖内源磷污染. 为探究沉水植物在静水(v=0 m/s)和流水(v=0.10 m/s)条件下对上覆水和沉积物磷迁移影响,选取苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)为研究对象,测定其生长期间上覆水、沉积物中各形态磷含量和沉水植物生物量,并监测环境因子变化. 结果表明:①苦草和黑藻生长期间上覆水和沉积物中各形态磷含量总体呈下降趋势,并在一定时期维持在较低水平. 相同流速下黑藻对上覆水磷的吸收效果优于苦草,苦草能抑制沉积物表面磷释放. ②试验20 d后,苦草和黑藻组上覆水各形态磷浓度显著低于对照组,试验结束时静水苦草组、静水黑藻组、流水苦草组和流水黑藻组上覆水TP(总磷)浓度相比对照组分别下降了0.13、0.15、0.19和0.25 mg/L. 静水条件下沉水植物以降低上覆水中DTP(溶解性总磷)为主,流水条件下以减少DTP和PP(颗粒磷)为主. ③试验结束时,苦草组和黑藻组沉积物TP含量在静水条件下分别下降了91.78、93.25 mg/kg,流水条件下分别下降了83.51、81.03 mg/kg;NaOH-P(NaOH提取磷)含量在静水条件下分别下降了57.76、55.86 mg/kg,流水条件下分别下降了24.52、19.24 mg/kg,沉积物从轻度污染逐步转为未受污染. ④试验50 d,苦草生物量在静水和流水条件下分别增加了353.08和402.03 g,黑藻生物量分别增加了415.00和477.08 g,沉水植物生物增长量在流水条件下显著高于静水组. 研究显示,苦草、黑藻生长均能有效吸收磷,在流水条件下可促进沉水植物生长和磷的吸收,同时改变了上覆水溶解氧(DO)浓度和pH等环境因子,从而影响磷在上覆水和沉积物的迁移及磷形态的转变.      

总氮浓度对3种沉水植物生长的影响

在1/40 Hoagland营养液的基础上,采用NH4NO3为氮源,设定了2、4、8、16 mg·L-1 4个不同总氮浓度的培养液,以洗净的长江河沙为栽培基质,分别对3种我国湖泊中常见的沉水植物马来眼子菜(Potamogetonmalaianus)、苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)进行了为期45d的水培试验,研究了水体中不同总氮浓度对3种沉水植物分枝数、根长、株高、鲜重等生长指标的影响,以期为富营养化水体中沉水植被的恢复与先锋物种的选择提供科学依据.结果表明,试验结束时不同处理的马来眼子菜的各项生长指标均显著增加,苦草没有产生新的分枝,黑藻的根长没有显著的增加;不同处理的3种沉水植物的鲜重在试验结束时均有显著增加,其增加的顺序表现为马来眼子菜＞苦草＞黑藻的趋势;植物株高和鲜重的净积累随处理浓度的升高而显著增加,根系的净伸长则随处理浓度的升高而显著降低.由于马来眼子菜所有的生长指标均表现出比苦草和黑藻有显著的生长优势,因此,在符合本试验条件的水体沉水植被的恢复过程中可以作为先锋植物.     

沉水植物生长期对沉积物和上覆水之间磷迁移的影响

分别在春季培养黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans),在冬季培养菹草(Potamogeton crispus),跟踪监测在沉水植物影响下环境因子的变化,及上覆水和沉积物各形态磷的浓度变化,以探讨沉水植物对磷在沉积物和上覆水中迁移转化的规律.结果表明,不同季节实验条件下沉水植物均能不同程度降低上覆水中各形态磷的浓度.在植物生长期上覆水磷浓度保持在相对较低的水平,黑藻、苦草和菹草组上覆水中总磷(TP)的浓度分别保持在0.03～0.05、0.04～0.12和0.02～0.11 mg.L-1.沉水植物组沉积物中各形态磷的浓度均呈现不同程度的降低,黑藻、苦草和菹草组沉积物TP的含量最大降低幅度分别为35.34、60.67和25.92 mg.kg-1.植物组上覆水溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)和pH均显著提高(DO 10.0～14.0mg.L-1;Eh 185～240 mV;pH 8.0～11.0),沉积物中Eh(-140～-23 mV)也明显提高,并使得沉积中pH保持在中性范围内(7.2～8.0).沉水植物通过提高上覆水中的DO、Eh和pH及沉积物Eh的方式影响上覆水和沉积物之间磷的迁移转化.     

黑藻和苦草对氨氮、硝态氮和磷吸收动力学研究

为在不同营养状况的富营养化水体修复中选择相应的养分吸收效率的水生植物,比较黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans)对氨氮、硝态氮和磷的吸收动力学特征。结果表明,黑藻和苦草对氨氮、硝态氮和磷的最大吸收速率Vmax分别为4.38、5.31;3.15、2.23;1.63、3.57μmol/(L.h.g)。米氏常数Km分别为84.7、376.7;45.8、6.0;54.4、516.2μmol/L。苦草对氨氮和磷的吸收具有较高的Vmax和Km值,而黑藻对氨氮和磷的吸收具有较低的Vmax和Km值。     

紫外线辐射对小麦和燕麦竞争性平衡的影响--小麦和燕麦生物量结构与冠层结构

在模拟１５％臭氧层减薄条件下讨论了紫外线辐射增强对大田中小麦和燕麦在单独种植与混合种植时的生物量结构和冠层结构的影响。紫外辐射使两物种的生物量减少，使节间缩短，叶片着生高度下降，但使根冠比和单株有效穗数增加。两物种在单种和混种时对紫外辐射的反应有所不同，种间竞争有时加强紫外辐射的影响，但有时则又能抵消其作用。紫外辐射使竞争性平衡向有利于小麦的方向发展，这一改变可以部分地由两物种的生物量及冠层结构对     

苦草对富营养化水体中氮磷营养盐的生理响应

为认识湖泊富营养化过程中沉水植物衰退机制,通过室内模拟试验,利用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)测定了苦草(Vallisneria natans)在水体富营养化过程中不同氮磷营养盐水平下的荧光参数,并结合苦草其它生理指标,研究了苦草对水体富营养化过程中氮磷等营养盐浓度升高的响应.结果表明,苦草对水体氮、 磷营养盐浓度的改变响应迅速,各处理组在处理2～6 h后最大量子产量都显著下降,处理12　h后与处理前相比没有显著的差异,各处理组之间没有显著差异;水体氮、 磷营养浓度偏高（处理组D）或偏低（处理组A）都增强强光对苦草的抑制作用,从而影响光合作用,处理组B、 C苦草实际光合作用能力(平均量子产量)显著高于处理组A、 D苦草实际光合作用能力（p<0.05）;在一定的水体氮磷营养盐水平范围,苦草叶绿素含量随氮磷水平的升高而增大,水体氮磷营养盐浓度达到处理组D水平,苦草植物体内叶绿素含量下降;植物体内丙二醛(MDA)的含量在不同处理组中存在变化,处理组B丙二醛最低,处理组D最高.这说明,苦草比较适合在富营养化水体生长,但富营养化水体中,过高浓度的氮、 磷浓度可抑制苦草光合生理活动,进而影响苦草的生长.     

洱海沉水植物残体风浪输移量及其时空分布

为研究洱海沉水植物残体风浪输移特征,掌握由此而引起的N、P变动情况,通过为期1a的野外定点调查,研究了风浪对洱海湖滨带沉水植物作用引起的植物残体向滨岸的输移特征,估算了沉水植物残体带出的N、P质量. 结果表明:①洱海湖滨带有残体输出的沉水植物总计10种,分别为菹草(Potamogeton crispus)、黑藻(Hydrilla verticillata)、轮藻(Eichhornia crassipes)、穿叶眼子菜(P. perfoliatus)、扭叶眼子菜(P. intortifolius)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、马来眼子菜(P. malaianus)、苦草(Vallisneria natans)及微齿眼子菜(P. maackianus);②沉水植物残体风浪输移量存在明显的时序变化,在4次采样中,2009年12月(冬季)风浪输移量最高;③微齿眼子菜和苦草的风浪输移量最大,植物残体风浪输移量主要受沉水植物的分布和生物量的影响;④单位岸线沉水植物残体风浪输移总量在空间上表现为西部(1.91t/km)>北部(1.73t/km)>南部(1.61t/km)>东部(0.86t/km);⑤洱海湖滨带沉水植物残体风浪输移总量约为2.27×103t/a(以鲜质量计),由此可输出的TN为5.64t,TP为0.85t.      

不同磷浓度对水生植物苦草的影响研究

选用华南农业大学水稻土作基质,向基质加入不同含最的磷分别作低浓度磷处理(0.5 g/kg)、高浓度磷处理(2g/kg),通过测定苦草(Vallisneria natans)在不同磷营养条件下栽培时形态和生理指标的变化,探讨基质不同磷含最范围对苦草生长的影响机制.试验结果表明,苦草在低浓度磷处理基质中生物量有所增加,主要...     

沉水植物黑藻腐解过程中营养盐释放过程

为探究沉水植物衰亡过程中营养盐的释放规律,采用黑藻(Hydrilla verticillata Royle)作为研究用沉水植物,在实验室内模拟了黑藻在初春温度下腐解过程中的主要营养盐碳、氮、磷的释放过程.结果表明:黑藻在试验初期迅速腐解,该过程中向水体释放大量碳(81.31%)、氮(81.62%)、磷(85.94%).但随着时间的推移,黑藻向水体释放的磷大部分沉积进入底泥,而氮有部分沉积进入底泥,同时有部分以气体形式移出水体.黑藻腐烂分解产生的厌氧条件以及高TOC供给促进水体反硝化作用加快氮素移出水体.但是较大生物残留量会引起水体缺氧,植物残体分解加剧,导致水质严重恶化,因此需要适时收割水生植物来控制水体残留生物量.     

重金属复合污染下草本植物两两组合水培的富集特性

为了探明草本植物两两组合培养对其重金属富集特性的影响,寻求修复V、Pb、Cd、Cr复合污染的最佳草本植物组合模式,在V、Pb、Cd、Cr 4种重金属〔ρ分别为14.0、0.8、6.0、4.0 mg/L〕共存的水培条件下,研究蒌蒿(Artemisia selengensis turcz)、三叶草(Trifolium repens)、鱼腥草(Houttuynia cordata)和紫花苜蓿(Medicago sativa) 4种草本植物两两组合培养时的重金属富集特性,以及对植物生物量、重金属富集量和转运系数的影响. 结果表明:4种草本植物两两组合培养会在不同程度上影响植物的重金属富集特性,在重金属富集能力方面,蒌蒿、鱼腥草和紫花苜蓿分别与三叶草组合培养时,其地上部分w(Cr)分别比单独培养时提高约157%、303%、639%;两两组合培养时,紫花苜蓿可促进蒌蒿、鱼腥草和三叶草对Pb的吸收. 在重金属转移能力方面,效果最突出的是“三叶草‖紫花苜蓿”组合模式,其中三叶草对V、Pb、Cd、Cr 4种重金属的转运系数分别是单独培养时的1.19、2.52、22.60和1.67倍;对不同组合模式下植物地上部分重金属提取量的分析结果显示,“三叶草‖紫花苜蓿”组合模式对V、Pb、Cd、Cr 4种重金属的提取量均较高,分别为1 555、1 688、473、482 mg/kg,表明该组合模式能够有效缓解地表径流对附近土壤造成的叠加污染. 因此,水培条件下不同草本植物两两组合培养会改变植物的重金属富集特性,并且与植物种类有关.      

高原喀斯特土壤养分容量及其林木持续性研究

以高原喀斯特地区土壤为研究对象,研究了土壤中理化指标,探讨了该地区植物生长动态和土壤中营养元素丰缺现状,并对植物生长的土壤养分容量库进行了估算。结果表明:喀斯特高原土壤土层较浅,土壤中钾素丰富,氮素、磷素含量较低,氮素是林木生长的主要限制因子;相比之下,磷素在林地土壤中总量低于钾素与氮素,但其有效态所占的比例高于氮和钾,可能是林木生长过程对磷的吸收利用率高于氮和钾。在次生林生态系统群落结构没有大的变化调整条件下,该地区0.1公顷土壤至少能提供云南鼠刺、圆果化香、槲栎等136棵乔木理想状态下生长发育近600年的养分。土壤有效态养分含量可以满足植物生长的养分需求,但在100年后植物体生长发育主要受到有效磷素的限制。     

苦草对水-底泥-沉水植物系统中氮素迁移转化的影响

通过模拟水-底泥-沉水植物(苦草)系统,检测了苦草整个生命周期内总氮及各形态氮含量的变化,以反映N在该系统内的迁移转换.结果表明,在整个研究阶段,空白组和苦草组系统氮含量(水体+底泥+苦草中氮含量)均持续降低,但苦草组(实验始末)氮含量降低幅度明显高于空白组,其中苦草组系统中TN、NH4+-N、NO3--N含量分别减少了41.68%、81.96%、93.34%,分别比空白组提高了11.39%、31.90%、0.28%;苦草组底泥中TN、NH4+-N、NO3--N含量分别减少了43.45%、87.41%、96.50%,分别比空白组提高了13.78%、37.26%、1.68%.苦草的存在促进了底泥氮的释放,显著提升了底泥微生物活性及氮循环菌的数量,从而加快了系统内的氮素循环,并在其生命周期的不同阶段明显改变各形态氮的迁移及转化方式.2012年7~10月,苦草组系统总氮(TN)减少幅度最大,到10月份,水体中氮素含量达到最少.     

轮叶黑藻去除水体中氮磷能力研究

通过比较在不同梯度营养盐浓度下,沉水植物轮叶黑藻对水体中氮、磷的去除能力,研究得出：在不同营养条件下,轮叶黑藻对水体中总磷（TP）均有较好的去除效果,总氮（TN）处理浓度较高（15mg/L）时,轮叶黑藻对水体中的TN也有较好的去除效果;在一定的浓度范围内,轮叶黑藻的净化效果随水体中氮、磷等物质含量增加而增大,轮叶黑藻是一种很好的水体净化植物,在一些富营养化的水体中可以适当配置轮叶黑藻进行生态修复。     

水生植物对不同富营养化程度水体净化能力研究

为不同富营养化程度水体筛选出净化能力强的植物种类,文章采用模拟人工湿地系统处理人工配制污水的方法,以7d为一个采样周期,比较了5种植物(满江红、槐叶萍、四叶萍、黑藻和慈姑)在轻度、中度和重度富营养水体中TN、TP、NH4+-N去除能力.实验结果表明:5种植物处理能力随着富营养程度提高而增大.在重度富营养条件下,处理能力...     

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.      

湖滨带不同植物群落对水体氮磷净化效果的研究

为了研究湖滨带不同植物群落对水体氮磷的净化效果,选取芦苇（Phragmites australis）、荇菜（Nymphoides peltatum）、苦草（Vallisneria natans）、黑藻（Hydrilla verticillata）、马来眼子菜（Potamogeton wrightii Morong）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum）和狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）7种常见植物作为研究对象,构建自然式（NSC）、逆序式（RSC）和芦苇（PAC）3种不同植物群落以及空白对照（CK）,通过野外模拟试验进行水质净化研究,观测不同植物群落对水体总氮（total nitrogen,TN）、总磷（total phosphorus,TP）和氨氮（ammonia,NH₄+-N）的净化效果.结果表明:①湖滨带植物群落对水体氮磷的净化能力存在明显的周期性,净化能力与其自身的生长周期及温度密切相关.②RSC去除水体TN速率较快的时间是6—7月和11—12月,NSC是6—7月、8—9月和11—12月,PAC是8—9月和11—12月;NSC、RSC和PAC去除水体NH₄+-N和TP速率较快的时间基本一致,均是6—7月.③植物群落能有效提升湖滨带对水体氮磷的净化效果,至试验结束,3种植物群落处理对水体TN、NH₄+-N和TP的去除率分别为53.37%~61.13%、71.36%~77.67%、70.45%~74.60%,去除贡献率分别为7.47%~15.23%、12.42%~18.73%、4.90%~9.05%;不同植物群落处理去除氮磷能力依次为RSC>NSC>PAC.④RSC对水体TN、NH₄+-N、TP的去除率显著高于（P < 0.05）空白对照（CK）.研究显示,多种植物群落（RSC、NSC）较单一植物（PAC）具有更强的净化能力,相同植物不同的排序方式（RSC、NSC）对水体氮磷的净化效果存在差异,因此在实际水体修复过程中可以考虑对不同类型植物搭配组合以及调整排序方式以提升对污染水体的修复效果.      

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.     

微污染地表水的植物净化试验研究

桂林桃花江作为漓江的一级支流,水质逐年恶化,富营养化情况加重．对桃花江内水生植物调查后,选取较常见的水生植物苦草、金鱼藻、黑藻、菹草和菖蒲,将它们栽种到试验用桶中,并用桃花江水培养。试验进行40d后,结果表明,在去除总氮、总磷等方面,金鱼藻和菖蒲的效果较好,对总氮的去除率分别达到80．1％和70．2％,对总磷的去除率为93．4％和88．2％,水生植物对氨氮的去除效果较总氮好,为47．2％～91．1％,而除金鱼藻外其它水生植物对CODCr的去除效果不明显,沉水植物菹草由于较适宜生长在流动水体中,净化效果相对较差。     

黑藻腐解对水-底泥-黑藻系统中磷迁移转化的影响

在步入式模拟实验室内,通过控制温度、光照等措施模拟水-底泥-黑藻系统,设置对照组和30g黑藻组、60g黑藻组自然腐解,检测黑藻衰亡腐解期间黑藻生物量及水、底泥和黑藻中总磷及各形态磷含量的变化,从而探讨磷在该系统内的迁移转化。结果表明:黑藻腐解具有明显的阶段性,实验初期分解速率明显高于实验中后期。黑藻组DO总体变化趋势一致,均先下降再升高,pH值在实验期间整体变化不大,变化区间均为7.4~8.4。对照组与30 g黑藻组中ORP总体呈先上升再下降趋势,60 g黑藻组ORP呈先下降后上升趋势。在整个研究阶段,磷含量上升幅度排序为60 g黑藻组>30 g黑藻组>对照组。黑藻的腐解改变了系统中磷元素的循环,在腐解前期抑制底泥中磷的释放,腐解后期促进磷的释放,并对各形态磷的迁移转化有明显影响。     

鄱阳湖草滩湿地植物群落响应水位变化的周年动态特征分析

水位变化影响湿地水生植物群落的初级生产力、物种多样性及群落结构. 鄱阳湖作为我国最大的吞吐型、季节性浅水通江湖,其水位季节性变化显著. 通过对2009—2010年鄱阳湖3个水情期(丰水期、平水期、枯水期)的湖泊生态学调查,分析水位波动对鄱阳湖植物群落及植物的影响特征. 结果表明:丰水期鄱阳湖高水位导致草滩湿地植被被完全淹没,潜水型湿生植物受高水位胁迫,多采取休眠或耐受的生存策略度过不利时期. 该时期沉水和浮叶植物占优势,优势种为竹叶眼子菜、微齿眼子菜、苦草、轮叶黑藻、金鱼藻和荇菜.2009年枯水期鄱阳湖低水位创历史新低且提前近1个月到来,湖洲滩地的湿生植被也提前近1个月萌发,洲滩以虉草、灰化苔草、蒌蒿、水蓼、千金子和蓼子草占优势,中高位草滩以中生-湿生植物类群占优势. 平水期鄱阳湖洲滩部分被淹没,形成较明显水位梯度,优势湿生植物苔草属植物和虉草的地上部分生物量在水位梯度上变化显著.