两种沉水植物附着生物种群特征对水深的响应研究

选取浅水湖泊中两种常见沉水植物上的附着生物作为研究对象,通过显微观测和16S rRNA高通量测序的方法,探究原位实验条件下水深(分别以T1、T2、T3、T4代表0.6、1.2、1.8和2.4 m)对狐尾藻(Myriophyllum spicatum)和马来眼子菜(Potamogeton malainus)附着藻类和附着细菌种群组成及其多样性特征的影响.结果表明,沉水植物附着生物种群特征与水深和生物种类有关,试验组中所有水深梯度下的狐尾藻附着生物群落的自养指数(AI)均大于马来眼子菜,且试验组中较小水深0.6~1.2 m的AI值较高,较大水深1.8~2.4 m的AI值较低.两种沉水植物表面附着藻类组成随水深变化差异显著(p0.05),绿藻门和硅藻门仍占种群绝对优势;附着细菌种群随水深梯度的变化差异也显著(p0.05),但主要包括有Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes等优势菌群,同种沉水植物或相似水层深度间的附着细菌组成和丰度有较高的相似性,并且试验组中较小水深0.6~1.2 m中拥有更多特有的细菌种类.研究发现,相同水深时狐尾藻附着藻类的多样性大于马来眼子菜,而马来眼子菜附着细菌多样性大于狐尾藻,且位于中等水深1.2~1.8 m时两种沉水植物附着藻类和附着细菌的多样性往往最高.通过水深对沉水植物附着生物种群特征影响的研究,可为揭示沉水植物表面微生态作用规律提供参考.     

河套地区几种沉水植物无性繁衍特性研究

沉水植物对于湖泊生态系统有着重要的作用,它们不仅是水生环境食物链中重要的生产者,同时还对湖泊的营养物沉积和循环有着重要的作用,从而影响着湖泊的富营养化进程。本文以黄河内蒙古段河套灌区湖泊中常见的三种沉水植物篦齿眼子菜（Potamogeton pectinatus）、穿叶眼子菜（Potamogeton perfoliatus Linn）和狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）为研究对象,对其无性繁殖方式和能力进行了初步研究。观察了这三种植物的营养繁殖结构,并利用茎节切段进行了人工培养试验。结果表明：三种植物均具有很高的营养繁殖潜力。由茎节处萌发新芽和新根并逐渐形成完整的植物体。植株地上部分截断后扦插及漂浮水中处理的成活率较高。而截断后的地下根茎及匍匐茎埋入淤泥后成活率极低。根据三种植物的营养繁殖潜力,探讨了人为收获这些植物的可能性以及其利用潜力。同时,评估了收获这些植物可能对湖泊水生植物群系改变以及湖泊富营养化转型的风险。     

两种沉水植物对上覆水和间隙水中各形态磷的影响

在实验室模拟研究根系发达的沉水植物狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)和无固定根的沉水植物金鱼藻(Ceratophyllum demersum)对上覆水、间隙水中各形态磷的浓度及含量比例的影响,探讨不同根系特征的沉水植物对上覆水和间隙水中各形态磷的影响.结果表明,狐尾藻和金鱼藻生长期对上覆水和间隙水中各溶解态磷的浓度有较大的影响:(1)狐尾藻生长期对上覆水中DTP、SRP、DOP吸收率分别为7.0%、11.7%、3.5%,对间隙水中DTP、SRP、DOP吸收率分别为20.8%、12.5%、48.4%;(2)金鱼藻生长期对上覆水中DTP、SRP、DOP吸收率分别为30.3%、54.9%、13.2%,对间隙水中DTP、SRP、DOP吸收率分别为19.3%、3.8%、30.4%;(3)狐尾藻组、金鱼藻组、对照组上覆水中SRP含量比例较初始状态分别减少了13.0%、34.0%、-0.9%,PP分别增加了18.2%、33.1%、4.2%,DOP分别增加了7.2%、17.68%、-4.35%.研究结果可为同类富营养化湖泊生态修复提供理论指导.     

太湖典型沉水植物生理指标对水质的响应

沉水植物叶片生理指标能指示水质变化,为了弄清二者间的相关关系,本文采用原位监测与室内分析相结合的方法,研究了太湖不同营养条件下马来眼子菜(Potamogeton wrightii Morong)和菹草(Potamogeton crispus L.)叶片中叶绿素、游离脯氨酸(PRO)含量以及过氧化物酶(POD)活性的差异.结果表明:1马来眼子菜与菹草分布区水体的理化因子、综合营养指数(TLI)存在显著差异,马来眼子菜主要分布于中营养水体,菹草则分布在富营养水体;2马来眼子菜与菹草叶片内叶绿素a+b含量、叶绿素a/b、POD活性及PRO含量在其各自分布的湖区间差异显著,且叶绿素a+b含量、POD活性均与TLI呈显著相关;3水体透明度、营养盐(氮、磷)是引起马来眼子菜与菹草叶片内叶绿素含量、POD活性变化的重要因素.本实验说明,马来眼子菜、菹草叶片的生理变化特征受到水体营养状态及理化性质支配.     

太湖两种水生植物群落对沉积物中氮素的影响

2012年6月对太湖贡湖湾、南部湖区以及东西山之间水域的两种水生植物——马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和荇菜(Limnanthemun nymphoides)群落内外的沉积物进行样品采集,调查了沉积物中的氮素分布现状.结果表明:①草藻过渡型湖区(贡湖湾)马来眼子菜群落内部0~25 cm的沉积物中Org-N和TN的含量分别比群落外部高38.06%和25.65%.②草型湖区新生植物群落的形成可以促进沉积物(0~25 cm)中各形态氮含量的降低,其中马来眼子菜群落内沉积物(0~25 cm)中TN、Org-N、NH+4-N和NO-3-N的含量较群落外平均降低了43.29%,50.78%,7.09%和10.86%;荇菜群落内部比外部分别降低了4.65%,4.63%,5.01%和2.76%,可以发现马来眼子菜群落的促进作用比荇菜群落明显.③植物群落的存在可以影响沉积物的理化性质.相关性分析显示,植物群落外沉积物的pH与TN显著正相关(P<0.05,n=24),植物群落内部沉积物中pH与沉积物中NH+4-N呈显著负相关(P<0.05,n=24),与硝态氮呈显著正相关(P<0.05,n=24);植物群落内部和外部沉积物的Eh均与TN显著正相关(GMN,P<0.01,R=0.922 8**;NMN,P<0.01,R=0.827 7**;GMW,P<0.05,R=0.748 9*;NMW,P<0.05,R=0.663 7*),但较群落外部而言内部的相关性更强.     

凤眼莲入侵强度和水深对沉水植物生长及种间关系的影响

凤眼莲(Eichhornia crassipes)是世界百大入侵植物之一,因其入侵扩展蔓延速度快,从而对原生湿地生态系统造成巨大破坏.目前关于凤眼莲入侵扩散机制已有一定研究,但关于在不同水深梯度下风眼莲入侵强度对沉水植物生长及种间关系影响的研究相对空白.因此,本研究以入侵植物凤眼莲和两种常见的沉水植物黑藻(Hydril...     

附植藻类对沉水植物狐尾藻生长及生理的影响

为进一步了解附植藻类对沉水植物的影响,以狐尾藻为研究对象,通过室内模拟实验,研究了有无附植藻类情况下,狐尾藻根长、株长、生物量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、MDA含量、SOD、POD以及CAT等的变化情况.结果表明:未添加藻类处理组中狐尾藻的生物量最大是添加藻类处理组的2.49倍,实验末期未添加藻类处理组的叶绿素含量是添加藻类处理组的1.87倍,说明附植藻类的大量繁殖会影响狐尾藻生物量的合成,降低狐尾藻的叶绿素含量;添加附植藻类处理组的POD和CAT酶活性在实验后期均显著高于无附植藻类的处理组,且实验末期狐尾藻的MDA含量显著上升,说明附植藻类的大量繁殖使狐尾藻细胞膜损害严重,影响了抗氧化保护酶系统,最终导致狐尾藻衰败显著.附植藻类的大量繁殖是沉水植物衰败的原因之一.     

北京市典型土著沉水植物对水体中硝酸盐和正磷酸盐的耐受性研究

以北京市3种典型土著沉水植物轮叶黑藻、狐尾藻和金鱼藻为研究对象,构建模拟水生生态系统,研究3种沉水植物对水体中NO₃^-和PO₄^3-的耐受性并确定其耐受范围.同时,对植物体内过氧化氢酶、丙二醛、叶绿素和蛋白质4种指标进行检测.结果表明,轮叶黑藻对NO₃^-具有较强的耐受性,耐受浓度可达8 mg·L^-1,金鱼藻和狐尾藻次之,耐受浓度为3~5 mg·L^-1;狐尾藻对PO₄^3-的耐受性最差,耐受浓度约为0.2 mg·L^-1,轮叶黑藻和金鱼藻的耐受性相当,当PO₄^3-浓度达到0.4 mg·L^-1时开始出现显著胁迫.因此,在本研究的实验条件下,当水体NO₃^-浓度<5 mg·L^-1、PO₄^3-浓度<0.2 mg·L^-1时,建议3种沉水植物同时种植;当NO₃^-浓度>5 mg·L^-1时,建议种植轮叶黑藻;当PO₄^3-浓度为0.2~0.4 mg·L^-1时,建议种植轮叶黑藻和金鱼藻.研究结果可为北京市再生水补给河湖水库的水生态修复及其沉水植物群落的构建提供一定的理论指导.     

重金属铅、铬胁迫对斜生栅藻的生长、光合性能及抗氧化系统的影响

以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus JNU49)为研究对象,研究了重金属Pb2+、Cr3+、Cr6+对斜生栅藻生物量积累、光合性能及抗氧化系统的影响.结果表明,Pb2+、Cr3+、Cr6+对斜生栅藻的半数抑制浓度(IC50)分别为82.94、121.15、23.65μmol·L-1.半数抑制浓度胁迫下,斜生栅藻的放氧速率分别在第2~8 d(Pb2+胁迫)、1~3 d(Cr3+、Cr6+胁迫)受到明显抑制,而呼吸速率无明显变化;Pb2+胁迫下,斜生栅藻光系统Ⅱ(PSⅡ)的原初光能转化效率(Fv/Fm)、实际光能转化效率(Yield)、相对电子传递速率(rETR)均明显低于对照,光化学淬灭(qP)从第1~5 d高于对照,而第6~8 d则显著低于对照;Cr3+和Cr6+胁迫对斜生栅藻光合性能的影响不如Pb2+胁迫明显.斜生栅藻丙二醛(MDA)含量在重金属胁迫下变高,以第3、4 d尤为明显;超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,于第3、4 d较为明显;过氧化氢酶(CAT)活性、总抗氧化活性(T-AOC)在重金属胁迫下均小幅度提升.通过本研究发现,斜生栅藻的生物量、光合速率、叶绿素荧光参数和SOD活性等指标对重金属胁迫的反应均较为灵敏,可作为评估重金属胁迫对微藻危害的指标.     

两种桑科植物叶片光合及光呼吸对模拟干旱的响应

采用150 g/L的聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)模拟干旱胁迫,研究两种桑科植物(构树和桑树)的叶片光合及光呼吸特征对干旱胁迫的响应。对植物培养液的相关化学参数以及叶片的光合参数进行测定,结果表明:干旱对构树根系吸水能力的影响小于桑树的;构树以中光合-低蒸腾-高水分利用率的模式适应干旱环境,桑树以低光合-低蒸腾-高水分利用率的模式来应对干旱环境;在模拟干旱环境下,构树以稳定的羧化效率-高光呼吸速率-高光呼吸利用份额来适应外界胁迫,而桑树以低羧化效率-低光呼吸速率-低光呼吸利用份额来应对外界胁迫。构树表现出对外界干旱胁迫更好的适应性,这种适应机制可能与其较强的光呼吸作用及其碳酸氢根离子利用能力有关。这种"以碳换水"的机制可能是喀斯特适生植物适应岩溶干旱的又一个重要机制。     

穗花狐尾藻化感作用对铜绿微囊藻光合效率的影响

共培养条件下,采用叶绿素含量和叶绿素荧光参数研究穗花狐尾藻分泌的化感物质对铜绿微囊藻光合效率的影响,其中叶绿素荧光参数包括qN（非化学淬灭）、YⅡ（有效量子效率）、Fv/Fm（最大量子产量）、F＇v/F＇m（光系统Ⅱ有效量子产量）和快速光响应曲线.3 d共培养处理期间,铜绿微囊藻叶绿素含量及叶绿素荧光参数都受到不同程度...     

一株穗花狐尾藻内生菌的分离鉴定及其溶磷特征研究

通过组织表面消毒、切面培养和共生培养的方法从健康的穗花狐尾藻植株体内分离获得了一株具有较强溶磷能力的内生菌,系统发育分析和VITEK 2系统鉴定结果表明,内生菌与沙雷氏菌的亲缘关系最近,因此,命名为Serratia sp.SP5.纯培养实验表明,菌株SP5通过产生酸性物质溶磷,在培养96 h后溶磷能力达到最大,溶解性磷酸根的浓度高达269.60 mg·L-1,培养液的p H值下降至4.32.氮源通过降低菌株SP5的产酸能力而间接影响了其对磷的释放能力,菌株SP5溶磷的氮源优先利用顺序为铵根离子硝酸根离子尿素.适宜菌株SP5生长的p H值范围为5~9,酸性条件下菌株的溶磷能力大于碱性条件,而在p H值为7时与对照相比菌株对磷的相对释放量最大.p H值达到9时,菌株无明显溶磷能力.共存高浓度的金属离子时菌株SP5的溶磷效果明显降低,影响程度的大小顺序为MnFeMg.菌株SP5溶磷的最佳碳氮比为35∶1,在相同碳氮比下,不同的碳氮量会明显影响溶磷效果.底泥模拟培养条件下,菌株SP5可通过释放底泥中的闭蓄态磷(O-P)和钙磷(Ca-P)而明显提高水相中的磷酸根离子浓度,与对照相比,底泥中这两种磷形态分别下降了15.21%和34.87%,而水相中溶解性磷酸根离子是对照的1.5~2.0倍.研究结果为研究富营养化水体中磷的生物地球化学过程提供了新的科学数据.     

不同类型沉积物磷形态转化及其对狐尾藻生长的影响

在室内模拟条件下利用不同类型沉积物培养穗状狐尾藻,分析了沉积物与上覆水各形态磷的变化,以及狐尾藻生物量和根系形态的差异,揭示不同沉积物中各形态磷的转化特性及其对沉水植物生长的影响.结果表明,在研究条件下,外加细沙改变了沉积物的颗粒度,促进沉积物中磷的释放,增加了上覆水磷浓度;外加氮源,改变沉积物的化学性状,抑制沉积物中磷的释放,降低了上覆水中磷的浓度;添加细沙使狐尾藻植株及根系干重增加了49%和107%,根长增加了19%;而外加氮源对植株根系生长产生了抑制作用,使狐尾藻早衰;狐尾藻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,各形态磷随着狐尾藻的生长呈先降后升趋势,其中以Fe/Al-P变化量最大(41%～57%);根系长度是影响狐尾藻对沉积物中磷吸收和释放的主要形态指标,根直径主要通过影响沉积物的通透性间接促进沉积物中磷的释放.     

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.     

再生水河道菹草管控的生态响应研究

在北京地区典型再生水补水型河道开展试验,通过在菹草(Potamogeton crispus)生长期对其进行基于生物量控制条件下的不同收割强度处理,研究光照强度等环境影响因子、菹草生长特征、浮游动物及底栖动物分布的响应机制,以期为北京再生水补水型河道提供生态修复技术支撑与沉水植物管控方案.结果表明:①菹草收割强度对水体浊...     

氨氮与镉单一和复合作用对沉水植物穗花狐尾藻和轮叶黑藻光合能力的影响

在水-土环境中,单一物质引起的污染很少,绝大多数污染是多种污染物质共存所造成的.利用碘量法测定溶解氧,研究了氨氮与镉单一和复合作用对沉水植物穗花狐尾藻和轮叶黑藻光合能力的影响.结果显示,氨氮浓度在4.0 mg·L^-1时,对轮叶黑藻有较强的胁迫作用,表现为光合作用的产氧量与呼吸作用的耗氧量均下降,而此浓度对穗花狐尾藻没有表现出胁迫作用;当镉处理浓度为0.2 mg·L^-1时,镉对2种沉水植物都表现出明显的胁迫效应,且对轮叶黑藻的胁迫作用更强;当镉与氨氮复合作用时,对轮叶黑藻产生联合毒害作用,但对穗花狐尾藻毒害作用较轻,可能原因是穗花狐尾藻所含的粗纤维比轮叶黑藻少,细胞壁上能结合重金属的位点较少,所以吸附的镉相应减少,毒性较小.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.