太湖沉水和浮叶植被及其水环境效应研究

运用GPS定位技术和常规采样方法,于2004年5月和9月对太湖沉水植物与浮叶植物的种类、群落类型、生物量及其水质状况进行了调查。结果表明:沉水植物与浮叶植物是太湖水生植被的主要类型,沉水植物群落类型主要有6个:微齿眼子菜群落;马来眼子菜群落;伊乐藻群落,穗花狐尾藻群落,金鱼藻群落,苦草群落;浮叶植物群落类型主要有3个:莕菜群落,金银莲花群落,菱群落。在春季,沉水植物占绝对优势,在夏秋季,浮叶植物则逐渐发展,尤其以莕菜生长最快。通过对有草区和无草区水质的比较,发现水生植被能显著提高水体的透明度、降低营养盐浓度和叶绿素含量,改善水质。     

沉水植物对沉积物中磷赋存形态影响的初步研究

采用磷的分级方法研究苦草移植后生长过程中沉积物不同的磷赋存形态(NH4Cl-P, BD-P, NaOH-P和HCl-P)以及总磷的变化,同时结合野外人工恢复的水草区域采样的结果,进一步分析了野外条件下沉水植物狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)对磷赋存形态的影响,结果表明,沉水植物能够有效的降低沉积物中磷的含量,而且水生植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中,BD-P是受沉水植物影响最为明显的磷赋存形态.     

有机质腐解对穗花狐尾藻生长及磷积累的影响

在室内以原沉积物（处理1）和分别添加0.5%与1%有机质（植物残体）（处理2和处理3）的沉积物作为底质培养沉水植物,研究了植物残体的腐解对穗花狐尾藻生长及各器官磷积累的影响。结果表明：在试验的早期阶段,植物残体的腐解对狐尾藻的生长及磷积累有一定的抑制,其干质量积累量与磷积累量均表现为处理1〉处理2〉处理3,与处理1相比,处理2和处理3植株干质量积累量分别降低了16.9%和24.35%,磷积累量降低了24.38%和44.18%;但在培养的中后期,则表现为处理2〉处理3〉处理1,与处理1相比,处理2和处理3的穗花狐尾藻干质量和磷积累量分别增加了22.45%和7.48%、75.53%和17.21%。整个培养实验结果表明低含量植物残体的残留,促进了植株生长及磷积累,但当植物残体残留过高时,沉水植物的生长及磷积累受到抑制。3个处理不同器官干质量和磷分配比均表现为叶〉茎〉根,叶是穗花狐尾藻主要的磷累积器官。     

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.     

不同水深条件下狐尾藻生长对沉积物氮磷的影响

采用巢湖原位试验研究了80、160和240 cm 3个水深条件下生长的沉水植物狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)对沉积物和间隙水中氮磷的影响。结果表明,狐尾藻的株高和生物量随着水深的增加总体呈下降趋势,并且其差异随着生长期的延长而加大,水深为240 cm的条件下狐尾藻具有最小的株高和生物量,即240 cm的大水深条件不利于狐尾藻的个体形态构建;而相对浅的水深条件(80和160 cm)则是其生长的较佳生境。狐尾藻的生长过程中能够通过根系吸收和根际环境的改变使沉积物和间隙水中的氮磷含量明显下降,一定程度上降低了沉积物氮磷向上覆水体释放的风险,并且其抑制能力随着不同水深条件下植株的长势不同而有所差异,即在植株生长良好的浅水条件下其对沉积物和间隙水中氮磷的抑制效果更佳。因此,较浅的水环境有利于沉水植物的生长,同时还能充分发挥植物对沉积物氮磷的控释作用。     

外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物(处理1)和添加0.4%葡萄糖(碳源,处理2)的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明:随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响(p<0.05),而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数(p<0.05),降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。     

不同水深条件下狐尾藻生长对沉积物氮磷的影响

采用巢湖原位试验研究了80、160和240 cm 3个水深条件下生长的沉水植物狐尾藻（Myriophyllum spicatum L.）对沉积物和间隙水中氮磷的影响。结果表明,狐尾藻的株高和生物量随着水深的增加总体呈下降趋势,并且其差异随着生长期的延长而加大,水深为240 cm的条件下狐尾藻具有最小的株高和生物量,即240 cm的大水深条件不利于狐尾藻的个体形态构建;而相对浅的水深条件（80和160 cm）则是其生长的较佳生境。狐尾藻的生长过程中能够通过根系吸收和根际环境的改变使沉积物和间隙水中的氮磷含量明显下降,一定程度上降低了沉积物氮磷向上覆水体释放的风险,并且其抑制能力随着不同水深条件下植株的长势不同而有所差异,即在植株生长良好的浅水条件下其对沉积物和间隙水中氮磷的抑制效果更佳。因此,较浅的水环境有利于沉水植物的生长,同时还能充分发挥植物对沉积物氮磷的控释作用。     

外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物（处理1）和添加0.4%葡萄糖（碳源,处理2）的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明：随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响（p〈0.05）,而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数（p〈0.05）,降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。     

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。     

不同质量浓度氨氮对轮叶黑藻和穗花狐尾藻抗氧化酶系统的影响

在不同质量浓度(0、0.2、1.5、2.0、4.0、8.0 mg·L-1)氨氮条件下,对沉水植物轮叶黑藻[Hydrilla Verticillata(L.f) Royle]和穗花狐尾藻[Myriophyllum spicatum L.]的蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性变化进行了研究.实验结果显示,当氨氮质量浓度为0.2 mg·L-1时,为轮叶黑藻的适宜生长质量浓度,表现为常用的膜脂过氧化指标MDA含量和SOD活性均变化比较平缓,且蛋白质含量增加,而穗花狐尾藻由酶学指标显示,氨氮质量浓度小于0.2 mg·L-1时对它的正常生理代谢产生了影响;当氨氮质量浓度在1.5～4.0 mg·L-1的范围则对轮叶黑藻产生胁迫作用,而穗花狐尾藻在此质量浓度范围能正常生长;当氨氮质量浓度为8.0 mg·L-1时,高氨氮对2种沉水植物都表现出胁迫效应,且对轮叶黑藻的胁迫作用更强.实验结果表明在进行湖泊水生植物修复时,相对于轮叶黑藻,穗花狐尾藻更适合作为生态恢复的先锋物种.     

菹草生长对沉积物间隙水中各形态磷浓度的影响

通过人工构建湖泊生态系统,用湖泊沉积物的上层泥和下层泥分别代表清淤前后的2种基质,研究菹草(Potamogeton crispus)生长对沉积物不同层次间隙水中各形态磷浓度的影响.垂直方向上,将2种基质中的间隙水分为表层、中层和底层3个层次.结果表明,菹草生长能够不同程度地降低各层间隙水中磷浓度,上层泥和下层泥2种基质均表现为表层间隙水溶解性总磷(DTP)和溶解性活性磷(SRP)含量降低幅度最大,DTP含量分别降低68.97％和83.09％,SRP含量分别降低54.57％和96.02％.菹草的吸收作用使得各层间隙水中磷浓度均低于无沉水植物的对照组.试验结束时,2种沉积物中TP含量降低幅度差异不显著,说明疏浚前后种植菹草均可有效控制湖泊内源磷污染.     

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。