高浓度氨氮或磷胁迫对亚洲苦草生理特性的影响

为阐明富营养化水体中沉水植物消失的机理,以高等水生植物亚洲苦草(Vallisneria asiatica)为研究对象,通过室内模拟试验,研究了富营养化水体中高浓度氨氮或高浓度磷胁迫对亚洲苦草生理特性的影响。结果表明:与中浓度氮、磷营养盐(1.50mg/L的NO_3~--N和0.10mg/L的PO_4~(3-)-P)处理相比,高浓度氨氮(3.50mg/L的NH+4-N)和高浓度磷(0.60mg/L的PO_4~(3-)-P)都对亚洲苦草造成了严重的氧化胁迫,导致亚洲苦草叶片中叶绿素a和蛋白质含量减少,过氧化氢酶(CAT)活性增加;过高浓度的氨氮或磷虽然可以激活亚洲苦草的抗氧化保护体系,但是不能避免亚洲苦草受到氧化损伤;在富营养化水体中进行亚洲苦草恢复时,氮、磷营养盐浓度的双重控制是保证亚洲苦草成功恢复的非常重要的前提。     

水体氮磷营养负荷对苦草净化能力和光合荧光特性的影响

以沉水植物苦草(Vallisneria natans)为对象,通过室内控制实验,研究营养盐负荷对苦草净化水体氮磷能力的影响;利用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)研究营养盐负荷对苦草光合荧光特性的影响.结果表明,在本实验设置的氮磷浓度范围内(TN≤12 mg·L-1,TP≤1.0 mg·L-1),随营养盐浓度的升高,苦草对水体氮磷的净化能力逐渐增强:在高浓度营养盐组(TN=12 mg·L-1,TP=1.0 mg·L-1),水体氮磷去除率可达95%以上,当铵态氮含量较高时,苦草优先吸收铵态氮;中高浓度营养盐组(TN:8~12 mg·L-1,TP:0.6~1.0 mg·L-1)对苦草叶片Fv/Fm无显著影响;低浓度营养盐组(TN=3 mg·L-1,TP=0.3 mg·L-1)能够提高苦草叶片的Fv/Fm,有利于苦草生长.在本实验条件下,水体氮磷营养盐浓度越高,对苦草叶片的光合活性和光耐受能力抑制作用越明显;随着水体营养盐逐步下降,苦草叶片的光合活性逐渐恢复,捕光能力无明显变化.     

蓝藻暴发对莫愁湖水体和沉积物营养盐的影响

以莫愁湖水体和表层沉积物为研究对象,分别于蓝藻暴发前(6月、7月)、蓝藻暴发期(8月)、蓝藻暴发后(9月、10月)采集水样和沉积物样品,分析了氮磷等营养盐及其形态赋存变化特征和水体的富营养化程度及水质变化,并探讨了水体和沉积物营养盐与蓝藻水华暴发的关系。结果表明,在蓝藻暴发期间,水体氮磷等营养盐急剧增加而沉积物中营养盐含量维持稳定,造成莫愁湖蓝藻暴发的主要原因是外源性氮、磷营养盐的输入而不是湖泊沉积物中氮、磷的释放;在蓝藻暴发前、中、后期,莫愁湖水质均为Ⅴ类,富营养化程度在轻度以上,水质污染严重。蓝藻暴发期间,水质整体呈下降趋势,水质恶化富营养化程度加重;通过相关分析发现,水体中叶绿素a含量与水体中总氮、总磷、高锰酸盐指数、亚硝态氮和氨态氮存在显著正相关关系(P0.01或P0.05),与水体中氮磷比存在显著负相关关系(P0.01),而与沉积物中总氮、总磷及水体硝态氮未发现显著相关性(P0.05),水体中营养盐浓度特别是磷含量的增加对蓝藻暴发具有重要影响,而沉积物氮磷及有机质含量与蓝藻暴发的关系较弱,同时蓝藻暴发对水体还原态氮的影响比氧化态氮影响更为显著。     

水体氮磷浓度对两种沉水植物上附着藻类的影响

为了了解富营养化进程中湖泊水体氮、磷浓度升高对不同沉水植物上附着藻类的影响,通过室内模拟实验,设置3组不同氮磷浓度,研究了常见的沉水植物苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)和狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)上附着藻类生物量及其种群组成.结果表明,附着藻类生物量随水体氮、磷浓度的升高呈显著增加的趋势;狐尾藻上附着藻类生物量均高于苦草,且随富营养化水体氮、磷浓度升高差距越来越大.不同沉水植物上藻类群落组成均以硅藻门、蓝藻门及绿藻门占优势,但优势藻组成和优势藻数量存在差异.研究结果不仅丰富了淡水水体附着藻类生态学的理论知识,也可为富营养化湖泊生态修复过程中沉水植物群落的构建提供一定的理论依据.     

苦草光合作用日变化对水质的影响

通过静态模拟试验研究晴天时苦草(Vallisneria asiatica)的光合作用日变化对水质的影响. 分别采用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)和多参数水质监测仪(YSI)在线监测苦草叶绿素荧光参数与水质,并定时采样测定水中营养盐的浓度. 结果表明,苦草叶片光合作用的相对电子传递速率(rETR)日变化与叶片表面的光合有效辐射(PAR)和温度同步,呈单峰曲线;光系统Ⅱ(PSⅡ)实际量子产量(Y)的日变化呈“W”型;水体的pH和ρ(DO)的日变化与苦草光合作用趋势一致,也呈单峰曲线,而电导率和浊度与光合作用没有相关性;水体中ρ(TN)一直保持稳定,ρ(TP)在23:00时出现峰值.苦草的光合作用能引起水体pH,ρ(DO)和ρ(TP)的改变;且pH和ρ(DO)对底泥磷释放的影响可能是一个动态平衡的过程.      

光谱特征法辨识不同污染景观河道中溶解性有机物的组分与来源

利用三维荧光光谱（EEMs）结合平行因子分析方法（PARAFAC）及紫外-可见光谱技术（UV-vis）,对苏州古城区内不同污染状况的景观河道中溶解性有机物（DOM）的光谱特征和来源进行解析.结果表明,苏州古城区内景观河道水体总体上表现为氮、磷营养盐污染.水体中的DOM解析出4种荧光组分,分别为自源类色氨酸C1（λ_Ex/λ_Em=235（290） nm/349 nm）、陆源类腐殖质C2（λ_Ex/λ_Em=250（315） nm/403 nm）、类色氨酸和酪氨酸的混合物C3（λ_Ex/λ_Em=230（275） nm/319 nm）和UVA类腐殖质C4（λ_Ex/λ_Em=240（350） nm/459 nm）.相关性分析表明各个组分之间具有同源性,荧光组分与氮类营养盐和叶绿素a （Chl a）存在显著相关性,说明DOM与氮营养盐迁移转化、藻类活动有关.景观河道DOM中类蛋白类物质含量最多,类蛋白类物质的总荧光强度比例为66.36%~76.84%,类腐殖质荧光强度比例为23.15%~34.74%.在4种污染类型水体中,组分C1和C4含量没有明显差距,组分C2和C3含量差距较大,有机主导型水体中C2含量最大,无机主导型水体C3含量最大.同时分析了水体中DOM的荧光指标和吸收光谱指标,发现各种表观污染类型水体中荧光指数FI、自生源指数BIX均较大,且腐殖化指数HIX小于3.5,腐殖化程度弱,主要为内源;有机主导型水体中吸收系数a₂₅₄最大,芳香性最强.各种类型水体中吸收系数比值E2/E3均小于3.5,E2/E4较大,光谱斜率比值S_R大于1,DOM相对分子量较小,河道水体DOM的来源中内源贡献较大.     

磷对云龙湖富营养化优势藻及混合藻生长的影响

氮磷等营养盐的增加和藻类的过度增殖是富营养化的主要标志。大多数湖泊水体富营养化受磷元素的制约。研究表明富营养化水体的不同藻类对磷含量的依赖性各不相同。通过研究在相同氮浓度,相同温度条件下,不同磷浓度对纯种小球藻和硅藻以及天然混合藻生长速度的影响,发现在氮浓度充足的情况下,磷含量高促进小球藻生长;对硅藻却没有明显的相关性;天然水体混合藻生长速度与磷浓度呈正相关。     

基于地统计学分析的太湖颗粒态和溶解态氮、磷营养盐时空分布特征及来源分析

研究水体氮、磷营养盐的空间变异性及时空动态变化,有助于人们深入认识和了解氮、磷营养盐的变化对藻类生长繁殖的影响,对于治理富营养化水体中藻类的暴发性增长具有重要意义.基于地统计学分析方法,以太湖2014年8月～2015年5月夏、秋、冬、春四季为研究时段,分析了草、藻型等不同生态类型湖区颗粒态和溶解态氮、磷营养盐的来源以及赋存形态,营养盐限制类型的时空分布特征,并探寻其时空变化原因.结果表明:(1)时空分布上,水体中氮、磷含量整体表现为冬季高于其他季节,呈现由西北湖区向东南湖区递减的特征;颗粒态氮、磷与叶绿素a含量则表现为夏季高于其他季节,冬季高值区均位于南部湖区,其余季节高值区集中在西北湖区.(2)随季节变化,太湖草、藻型湖区氮磷营养盐形态组成发生了大的变化;藻型湖区由冬季以硝酸盐氮和有机磷为主,转变为其余季节以颗粒态氮磷为主,而草型湖区由冬季以颗粒态氮磷为主,转变为其余季节以氨氮和有机氮磷为主.(3)营养结构上,藻型湖区总氮/总磷比值由秋冬季节大于16,降低为夏春季节的小于16;而草型湖区却由秋冬季节小于16,升高为夏春季节大于16.溶解态氮磷比在藻型湖区的空间变化规律与总氮/总磷比值一致,而在草型湖区溶解态氮磷比由秋季小于16,升高为夏、冬、春季节大于16.颗粒态氮磷比时空变化均不显著(P 0. 05),各季节藻型湖区颗粒态氮磷比值均小于16,草型湖区均大于16.     

磁湖叶绿素a时空分布特征及环境因子影响分析

2013年分四季监测了磁湖10个位点的水质状况,分析了磁湖叶绿素a的时空分布特点及其与环境因子之间的关系。结果表明,磁湖叶绿素a平均值为14.86μg/L,已处于富营养化状态。不同季节的叶绿素a浓度无显著性差异(P0.05);叶绿素a浓度呈现空间差异性,南磁湖的水体叶绿素a浓度较高。磁湖水体叶绿素a浓度与TN显著性正相关(P0.05),与其他环境因子无显著相关性,水体叶绿素a浓度的变化受多种环境因子综合影响。对磁湖与其他富营养化水体的叶绿素a及氮、磷浓度对比,结果表明在富营养水体中氮磷比是影响叶绿素a的重要因子。磁湖水体中Cd、Ni、Fe含量较高,且多种重金属的联合效应抑制了藻类的光合作用,致使水体中叶绿素a含量较低。     

基于地统计学分析的太湖颗粒态和溶解态氮、磷营养盐时空分布特征及来源分析

研究水体氮、磷营养盐的空间变异性及时空动态变化,有助于人们深入认识和了解氮、磷营养盐的变化对藻类生长繁殖的影响,对于治理富营养化水体中藻类的暴发性增长具有重要意义。基于地统计学分析方法,以太湖2014年8月份~2015年5月份夏、秋、冬、春四季为研究时段,分析了草、藻型等不同生态类型湖区颗粒态和溶解态氮、磷营养盐的来源以及赋存形态,营养盐限制类型的时空分布特征,并探寻其时空变化原因。结果表明:(1)时空分布上,水体中氮、磷含量整体表现为冬季高于其他季节,呈现由西北湖区向东南湖区递减的特征;颗粒态氮、磷与叶绿素a含量则表现为夏季高于其他季节,冬季高值区均位于南部湖区,其余季节高值区集中在西北湖区。(2)随季节变化,太湖草、藻型湖区氮磷营养盐形态组成发生了大的变化;藻型湖区由冬季以硝酸盐氮和有机磷为主,转变为其余季节以颗粒态氮磷为主,而草型湖区由冬季以颗粒态氮磷为主,转变为其余季节以氨氮和有机氮磷为主。(3)营养结构上,藻型湖区总氮/总磷比值由秋冬季节大于16,降低为夏春季节的小于16;而草型湖区却由秋冬季节小于16,升高为夏春季节大于16。溶解态氮磷比在藻型湖区的空间变化规律与总氮/总磷比值一致,而在草型湖区溶解态氮磷比由秋季小于16,升高为夏、冬、春季节大于16。颗粒态氮磷比时空变化均不显著(P0.05),各季节藻型湖区颗粒态氮磷比比值均小于16,草型湖区均大于16。     

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...     

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.     

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.      

新型沉水植物种植方法及其对水环境的影响研究

人工快速种植沉水植物是受污染水体生态修复与沉水植物重建的有效措施之一.研究采用琼脂凝胶取代传统抛栽法的软泥或粘土作为外裹物对苦草进行人工种植,并与传统插栽法进行了对比研究,结果表明:(1)新型琼脂抛栽法种植的苦草成活率达到100%,生物量、光合效率、子株生长情况等指标都表现优良;(2)新型琼脂抛栽法种植苦草过程中水体的CODMn值、TN含量、TP含量都现大幅下降,DO值、ORP值都明显上升,水体水质明显改善.     

Interspecific competition effects on phosphorus accumulation by Hydrilla verticillata and Vallisneria natans

The competition between submersed plants has been recognized as an important factor influencing the structure of plant communities in shallow lakes. The ability of different species to take up and store nutrients from the surrounding ambience varies, and hence plant community structure might be expected to affect the cycling of nutrients in lake ecosystems. In this study, the uptake of phosphorus by Hydrilla verticillata and Vallisneria natans was studied and compared in monoculture and competitive mixed-culture plantings. Results showed that for both studied species the phosphorus concentrations of different tissues and of whole plants was unaffected by competition. However, the quantity of phosphorus accumulated by whole plants of H. verticillata was significantly higher in mixture culture than in monoculture, while that of V. natans was lower in the mixed culture. The results indicated that H. verticillata has a competitive advantage over V. natans, when the two species are grown in competition, and is able to accumulate a greater quantity of phosphorus.     

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.     

不同营养水平下苦草对附着和浮游藻类的影响

通过室内培养,研究了不同营养盐浓度下苦草对附着藻类和浮游藻类的影响,同时比较了两种藻类对不同营养盐浓度的响应,结果发现附着藻类在中高营养盐浓度下生物量较高而浮游藻类在中低营养盐浓度下生物量较高,虽然两者对营养盐的响应不一致,但其最大量都出现在中高浓度的营养盐状态下。在中低营养盐浓度下(ρTN=0.4～2.5mg/L),苦草促进附着藻类而抑制浮游藻类,即相比于浮游藻类而言,附着藻类对苦草的敏感性较低。在较高营养盐浓度(ρTN=4.5～6.5mg/L)下,苦草对附着藻类产生了极显著的抑制作用,且这种抑制作用随着营养盐浓度的增加而增强,在ρTN=6.5mg/L的处理条件下,苦草对附着藻类的抑制率近80%,但是在此营养盐浓度处理下,苦草对浮游藻类的抑制作用却减弱甚至消失了。     

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.      

静态条件下沉水植物净化污水厂尾水能力研究

为了解沉水植物对污水处理厂尾水水质净化效果,研究了滇池流域常见的5种沉水植物对昆明市第五污水处理厂尾水的净化能力。通过室外模拟、实验室测定,分析了单一种沉水植物对水环境质量的改善能力。结果表明:5种沉水植物均有一定能力去除水体中总磷、总氮、氨氮、COD,但随着沉水植物的生长,其叶片的腐烂分解又提高了水体氮磷等有机物的含量。该研究从水体水质的多个指标可见,苦草、马来眼子菜和金鱼藻在各方面表现能力均较强,可作为滇池流域河道水体修复优先选用的物种。以污水厂活性污泥和红壤混合物作为底质,在静态条件下菹草和浮叶眼子菜在污水厂尾水中很难长期存活下来,作为构建富营养化水体生态修复方案还需进一步研究。     

固定化藻类脱氮除磷效果研究

藻类固定在活性炭上用于去除人工配制污水中的氮、磷等污染物。试验结果表明藻类对氮、磷和浊度的去除率分别达到50％、41．9％和98．2％,氮、磷和浊度相应达到较好去除效果的时间分别为12、60、60h。