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。     

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.     

生态修复对浅水湖泊沉积物磷形态特征及湖水磷浓度的影响

以恢复沉水植物为主要手段在浅水富营养化湖泊修复中得到广泛应用,但修复后水质差异很大,可能与沉积物特征有关.暨南大学南湖是浅水富营养化湖泊,在削减外源负荷后,实施了沉水植物恢复等修复工程.本研究选择具有不同水质的区域,采集水样与沉积物,分析沉积物NH4Cl-P(弱结合态磷)、Fe-P(铁结合态磷)、Al-P(铝结合态磷)、Bio-P(细菌可利用性磷)、Ca-P(钙结合态磷)和Ref-P(残渣磷)6种形态的磷,并检测水质差异,以探讨生态修复对沉积物磷形态及水体磷浓度的影响.结果显示,沉水植物较丰富的2号点沉积物密度显著高于沉水植物较少的1号点,2号点沉积物中Fe-P、Al-P和Ref-P含量较高,沉积物磷最大释放潜力(P-MSP)为4.87 mg/L,大幅高于1号点的2.58mg/L,然而2号点水体磷浓度却低于1号点,1号点水体的总磷、颗粒态磷、总溶解性磷和溶解活性磷浓度分别为2号点的1.29倍、1.11倍、1.17倍和1.14倍,水质较2号点差.本研究说明沉水植物能抑制沉积物中磷的释放,提高沉积物对磷的滞留能力,从而降低水体磷含量,改善水质.     

苦草密度对扰动引起各形态磷释放的影响

采用富营养化水体底泥培育苦草Vallisneria natans,构建密度0、20、40、100、300、450、600株·m-2的沉水植物苦草,模拟一次大风浪扰动过程扰动24 h,然后静置126 h。监测扰动和静置过程中不同密度苦草条件下水体中各形态磷含量的变化,及水体浊度的变化规律和水体中悬浮颗粒物结构。实验结果表明：苦草密度为0、20和40株·m-2的实验组扰动初浊度和水体中各形态磷含量迅速升高,并在第10 h左右达到最大值,随后下降。当苦草密度大于100株·m-2时,水体中浊度和各形态磷含量扰动前后无明显变化。随着沉水植物密度的增加,扰动所引起沉积物磷释放总量呈指数曲线降低。不同密度的苦草水体悬浮物的中值粒径在扰动后3 h达到最大值,但是在扰动后期,中值粒径开始下降,并且在实验第36 h达到最小值。数学模拟表明水体中各形态磷的含量与扰动实验时间和苦草密度的关系函数模拟均达到极显著水平。本实验研究说明：沉水植物密度的增加能显著抑制沉积物中磷的释放,并且当苦草密度大于100株·m-2时扰动所引起的沉积物磷释放影响不显著。扰动所引起的悬浮物的粒度变小,比表面积增大,对磷的吸附能力就越强,是水体扰动后期磷含量降低的主要原因。     

浮叶植物重建对富营养化湖泊氮磷营养水平的影响

利用太湖五里湖污染底泥，在不破坏表层沉积物形态和结构的情况下，利用大口径的采样器采集沉积物柱状样，研究浮叶植物荇菜（Limnanthemun nymphoides）在此底泥上适应性生长情况及其对水体以及沉积物中氮磷的影响。结果表明，在培养实验过程中，荇菜生长使上覆水体中的氮、磷营养水平逐渐降低，藻类的生长明显受到克制，水体透明度增加，水质逐渐改善。通过植物根系对沉积物和问隙水中营养盐的直接吸收，使表层（0～5cm）沉积物与问隙水中氮磷营养盐的水平在实验结束后有明皿下降，对于控制沉积物内源营养盐释放有重要的作用。因此，恢复以水生植物为丰的水生生态系统足重建富营养湖泊生态系统和控制湖泊内源负荷的重要措施。     

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.     

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。     

罗非鱼-附着藻-沉水植物相互关系研究进展

在浅水富营养化湖泊中,沉水植被是决定湖泊清水态或混水态的关键因子。而附着藻对沉水植物强烈的遮阴作用以及对碳源、营养盐等资源强烈的竞争,成为限制沉水植物群落生长和发展的关键因子。罗非鱼作为一种杂食性鱼类,具有牧食附着藻的能力,其下行效应（top-down effect）可以在一定程度上减轻附着藻对沉水植物生长的这种不利影响。因此,作为我国南方水体中的优势种类,适当种群密度的罗非鱼在富营养化浅水湖泊生态修复过程中是可加以利用,并在一定程度上抑制了附着藻的生长和发展,有利于浅水湖泊的生态修复和管理。同时,罗非鱼也具有通过摄食、排泄等活动加速水体氮、磷营养盐再生,牧食浮游动物、沉水植物等不利的一面。因此,在综合考虑多种因素条件下,需要对罗非鱼-附着藻-沉水植物三者之间的相互关系进行深入研究,探讨生态系统对罗非鱼的响应,这对我国南方浅水富营养化湖泊的生态恢复与管理,尤其是沉水植被的重建与保护具有重要的理论意义和实践价值。     

水动力条件下苦草对沉积物氮释放的影响

在浅水湖泊中,沉积物易受到水流的扰动释放出原本沉降于其中的氮营养盐。沉水植物一方面能够减少水动力的作用,一方面又能够吸收沉积物中的和已经释放到上覆水中的氮营养盐供其生长同时改善水质。因此,研究沉水植物对沉积物中氮营养盐释放的影响具有很重要的实际意义。借助自主开发的生态水槽,研究苦草（Vallisneria spiraslis L.）在动、静水条件下对沉积物氮的释放的影响。实验装置包括四组水槽,两组动水槽中的一组只铺沉积物,另一组在沉积物上种植苦草,两组静水槽也如此设置。在40 d的实验周期内,我们在实验始末采集沉积物样品,在每一个采样时间点（0、1、3、6、12、20、30、40 d）采集水样,并测定沉积物中总氮含量,原水样中的总氮含量以及过滤水样中的总氮、氨氮、硝氮和亚硝氮的含量。研究结果表明：没有苦草的实验组0～1 cm沉积物层总氮下降幅度较大,有苦草的实验组表面0～1 cm沉积物层氮含量较高。苦草从根系周围沉积物中吸收氮,1～4 cm沉积物层的吸收量多于4～8 cm沉积物层。各水槽上覆水中总氮含量在第1天就有较大的增加,从0.09 mg·L^-1分别升到0.60、0.50、0.379、0.36 mg·L^-1在水动力影响下的增加更显著,后缓慢上升。动水槽中进入到上覆水的氮中80%以上是以溶解态氮形式存在,静水槽中这个比例高达90%以上。苦草对溶解态和颗粒态氮的去除率最高可达27.6%和84.3%。3种氮形态中硝态氮的含量比重较大,在动水条件下,苦草对氨氮,硝氮和亚硝氮的去除率最高可达30.0%、25.0%和60.0%。但苦草对水中氮形态的比例的影响并不明显。以上结果说明水动力条件明显促进沉积物中氮的释放,沉水植物苦草通过保护表层沉积物,吸收下层沉积物中氮,去除进入上覆水中的氮,特别是颗粒态氮和溶解态中的亚硝态     

初春苦草腐解过程中营养盐释放过程及规律

采用室内模拟方法研究初春温度条件下苦草在腐解过程中碳、氮和磷的释放过程,研究沉水植物衰亡过程中营养盐的释放规律.结果表明,在初春温度条件下,苦草迅速腐解,向水体释放大量碳、氮和磷.随着时间的推移,苦草向水体释放的磷大部分沉积进入底泥,而氮则是部分沉积进入底泥,部分以气体形式移出水体.苦草腐烂分解产生的厌氧条件和大量有机碳的供给促进了水体反硝化作用并加快氮素移出水体.较大的生物残留量会引起水体缺氧,同时产生大量营养盐,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.     

罗非鱼对富营养型水体中沉水植物苦草的影响

通过室外模拟实验,分别设置罗非鱼组和无鱼对照组的两组处理,研究了尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）对富营养型水体中沉水植物苦草（Vallisneria spiralis）的影响。结果表明：罗非鱼显著地增加了水中总氮和总磷的质量浓度,同时浮游植物的生物量（叶绿素a）也明显增加;罗非鱼组中的附着藻类的生物量却显著低于无鱼的对照组;罗非鱼组中苦草的相对生长率为-10mg·g-1·d-1,显著低于对照组中苦草的相对生长率7mg·g-1·d-1。罗非鱼的直接牧食可能是苦草生物量降低的主要原因。研究说明,过高的罗非鱼密度会导致沉水植被退化,要保持沉水植被为优势的湖泊清水态,必须控制罗非鱼密度。     

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.     

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。     

沉水植物净化人工水源湖原水中氮磷和悬浮物的试验研究

水源湖作为城市中重要的人工饮用水水源地,其水质的维持改善至关重要。恢复和构建高等水生植物群落尤其是沉水植物是控制湖库营养盐水平、防止富营养化的重要手段。以上海市人工水源湖——金泽水库为研究对象,开展实际原水浓度下两种不同沉水植物群落净化水体中氮磷和悬浮物质的原位中试试验,研究沉水植物对水源湖体中营养物质的净化效果和影响因素,为水源湖水生植物系统构建和水质维持改善提供科学依据。结果表明,沉水植物对水体中的氮、磷营养物质和悬浮物的净化效果均明显高于对照组,且苦草(Vallisneria natans)和伊乐藻(Elodea nuttallii)组合群落的净化效果总体优于黑藻(Hydrilla verticillata)群落。沉水植物对试验水体的净化效果以PO_4~(3-)-P最高,净化率为42.3%±13.9%;其次为对SS的净化率,为28.1%±7.7%;对NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、TP的净化率分别为17.5%±5.1%、11.0%±3.9%、8.2%±3.7%和18.1%±4.1%,植物对磷营养盐的去除效果优于对氮营养盐的去除效果。在试验期间,沉水植物生长总体经历了"快-慢-衰亡"的过程,生物量(干重)峰值为1 153.3 g·m~(-2)。生物量和进水浓度对水质净化效果影响的分析表明,植物对氮磷营养盐的去除效果主要受植物生物量大小的影响,二者表现出显著的正相关关系;同时去除率还与进水氮磷浓度有一定的相关性,进水浓度高,植物对营养物质的去除率也相对较高。     

水体氮质量浓度升高对附着藻生长和元素计量特征的影响

附着藻是浅水湖泊重要的初级生产者,水体氮磷质量浓度升高会影响附着藻的生物量和元素计量特征,从而改变牧食螺类的食物数量和质量,进而影响牧食螺类生长及其与沉水植物之间的相互关系。为了探索氮负荷升高对附着藻生物量和质量的影响,基于受控实验研究了水体氮质量浓度升高(总氮2、4、6、8和10 mg·L~(-1);总磷各处理组均为0.1 mg·L~(-1))对附着藻生长和元素计量特征的影响。实验前测定湖水氮、磷本底质量浓度,通过添加配置的营养盐溶液(氮为KNO_3,磷为KH_2PO_4),使其达到实验设计的质量浓度。每3天换1次水以控制营养盐质量浓度。在每个玻璃缸中放置5片聚乙烯附着基用于采集附着藻。实验结束时测定附着藻生物量、氮及磷含量,并计算附着藻的生长率。结果表明:随着氮质量浓度升高,附着藻的生物量和生长率呈先增加后降低趋势,在氮质量浓度为6 mg·L~(-1)时达到最大值。附着藻氮含量和氮磷比随水体氮质量浓度的升高,亦呈现先增加后降低的趋势,氮含量最大值出现在8 mg·L~(-1)处理组,氮磷比最大值出现在6 mg·L~(-1)组。附着藻氮含量与水体氮质量浓度呈显著正相关(r=0.614,P0.001)。分析认为,附着藻生长率、氮含量及氮磷比在一定范围内随着水体氮质量浓度升高而增加,当氮质量浓度超过一定范围时,三者反而降低。     

沉水植物对水-沉积物界面各形态氮含量的影响

在室内模拟条件下研究沉水植物对水-沉积物界面的上覆水、不同层次的间隙水和沉积物中不同形态氮含量的影响.结果表明:总体上,上覆水和间隙水中不同形态氮含量的顺序为有机氮＞氨氮＞硝态氮;沉积物中可交换态无机氮以氨氮为主,沉水植物的存在并没有改变这一格局.不同处理不同层次的间隙水中,各形态氮含量均为下层＞中层＞上层,但沉积物中氨氮和硝态氮含量变化规律不明显.水-沉积物界面氨氮和硝态氮含量呈现明显季节性变化.总之,水-沉积物界面氨氮是沉积物向上覆水扩散的主要氮组分,沉水植物降低了氨氮和硝态氮的扩散通量.     

菹草生物量控制对群落中沉水植物生长及水质的影响

沉生植物对维护和提高湖泊生态系统的生物多样性和稳定性,控制湖泊富营养化具有重要生态价值。对于可在水面形成致密冠层的沉水植物,生物量过大时可能会对水体功能产生不利的影响。实验通过对菹草(Potamogeton crispus)+金鱼藻(Ceratophyllum demersum)群落中菹草在春季暴发时采取不同菹草收割强度(100%、80%、60%、40%、20%和0%的收割)进行生物量控制。每种收割处理均在底泥厚度为15 cm,水深为110 cm独立实验池中(4 m长×2 m宽×2.5 m深)进行。实验研究生物量调控对冬季种菹草与春季种金鱼藻交替及水质的影响,探讨群落中菹草的最佳生物量控制强度,为草型湖泊进行沉水植物生态管理提供依据。结果表明:在40%、20%和0%(未收割)菹草收割强度处理下菹草容易产生断枝并且整株上浮,更高强度的收割减小了植株受到的浮力,促进了群落中菹草和金鱼藻的生长,并延长了菹草的生命周期,推迟了菹草的上浮时间。菹草遮光效应在一定程度上促进了金鱼藻的生长,中等偏高强度的菹草收割使得菹草和金鱼藻均处在较高的生物量水平,维持了群落的稳定性。在菹草生长期对其进行60%~80%收割可维持水体营养盐在较低的水平,并能实现冬季种沉水植物菹草与春季种沉水植物金鱼藻在群落中有效交替,可缓解存留菹草衰亡给水质带来的不利影响,强化沉水植物群落的水质净化功能。     

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。     

中国东部浅水湖泊沉积物总氮总磷基准阈值研究

受人类活动的影响,东部浅水湖泊沉积物中总氮、总磷负荷很高,当外来污染源得到控制时,底泥中的营养盐会逐渐释放出来,对湖泊水质与生态系统影响很大。为合理削减湖泊内源污染,控制沉积物中营养盐向上覆水体释放,研究制定东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值,分别测定了100个湖泊的896个表层沉积物样品和8个典型湖泊11个柱芯的沉积物总氮（TN）、总磷（TP）含量,分析了沉积物TN、TP浓度剖面分布特征。通过频度分布法对100个湖泊沉积物总氮总磷的污染状况进行评价,通过背景值比较法确定了8个典型湖泊沉积物的TN、TP背景值。结果表明,100个湖泊的表层沉积物TN浓度范围在479.70~5 573.65 mg·kg-1,TP浓度范围在248.44~1000.33 mg·kg-1,不同湖泊表层沉积物中TN、TP值差异较大。8个典型湖泊沉积物总氮、总磷含量整体上表现出随着深度增加而下降变化趋势,在深层沉积物中含量保持稳定。所调查8个湖泊TN均值为1443.83 mg·kg-1,变化范围为247.45~3719.46 mg·kg-1,各湖泊中TN均值表现为：沱湖〉焦岗湖〉花园湖〉七里湖〉北民湖〉大通湖〉城东湖〉瓦埠湖;TP均值为519.62 mg·kg-1,变化范围为225.41~1944.89 mg·kg-1,各湖泊中TP均值表现为：北民湖〉大通湖〉七里湖〉焦岗湖〉沱湖〉瓦埠湖〉城东湖〉花园湖。不同湖泊沉积物总氮、总磷背景值差异很大。通过对100个湖泊表层沉积物TN、TP的频度分析发现,沉积物营养盐含量上25%点位对应的TP质量浓度398.51mg·kg-1,TN质量浓度为1106.24 mg·kg-1,沉积物营养盐含量下25%点位对应的TP质量浓度664.58 mg·kg-1,TN质量浓度为2916.66 mg·kg-1。通过互相之间的比较分析,推荐采用背景值比较法确定的各湖泊沉积物总氮、总磷背景值均值与频度分步法25%点位对应的总氮值和40%点位对应的总磷值作为东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值。因此,?     

惠州西湖沉积物营养盐的释放

惠州西湖为典型的南亚热带城市浅水湖泊,位于惠州市中心区域,近年来已采取了截留城市污水、引清水等治理措施,但西湖水体仍处于富营养化状态.以惠州西湖沉积物为研究对象,采用实验室原状泥柱静态培养法对惠州西湖各子湖沉积物氨氮和反应磷的释放通量进行了研究.结果表明,惠州西湖沉积物中氨氮(NH4 -N)释放通量为-31.64~69.73 mg·m-2 ·d-1,不同湖区释放通量差异较大,总体上沉积物为水中氨氮的源;各湖区沉积物中的反应磷(PO43-P)的平均释放通量为-6.42~-0.80 mg·m-2·d-1,惠州西湖沉积物为水中磷的汇.研究结果可为惠州西湖水质管理和生态修复提供科学依据.