云南洱海沉水植被现状及其动态变化

1998年4月对洱海沉水植物进行了全湖大调查,初步摸清了洱海沉水植物主要优势种、群落类型与分布以及春季生物量.结合历史资料,对洱海沉水植被的动态变化特征进行了分析,认为近年来洱海沉水植物种类减少,物种多样性下降,群落结构简单化,优势种以较耐污的微齿眼子菜为主,植被资源呈现退化趋势.并从水体富营养化发展与网箱养鱼2个方面对洱海沉水植被动态变化的原因进行了分析.      

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.     

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。     

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.     

水体水质理化性质与沉水植物生长的生物学特征相关性研究

为探讨沉水植物生长影响的水质理化性质,通过室外静态模拟实验,3种沉水植物在高中低3种不同污染浓度的底质中,室内分析测定了沉水植物生物学指标和水质指标,并进行水体水质理化性质与沉水植物生物量、株高、分枝数、叶绿素之间的相关关系研究,数据的典型相关分析结果表明:在低污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻和竹叶眼子菜的生长呈显著负相关;与金鱼藻的生长呈显著正相关。在中度污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻的生长呈显著正相关;与竹叶眼子菜和金鱼藻的生长呈显著负相关。在高污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻、竹叶眼子菜和金鱼藻的生长呈显著负相关。     

滆湖沉水植物概况及退化原因分析

沉水植物是浅水湖泊生态系统的重要组成部分,具有吸收和固定氮磷营养盐、净化水质等生态功能,了解浅水湖泊的沉水植物分布概况是判断湖泊富营养化进程和进行湖泊生态修复的前提.通过收集整理历史资料和现场调查,发现滆湖在富营养化进程中沉水植物的分布面积和生物量急剧下降,物种减少.2009年沉水植物覆盖度不足全湖的1%,优势种为金鱼藻、菹草和狐尾藻,伴生有黑藻、苦草和马来眼子菜.沉水植物由清水型逐渐演替为耐污型,伴随着沉水植物优势种的演替,滆湖逐渐从清水稳态向浊水稳态转换.另外,在此结合涡湖各个时期沉水植物的分布面积、生物量、优势种和现存量等相关资料,分析其与同一时期各个环境要素和人文活动的相关性,从入湖污染负荷、渔业养殖规模和湖泊水质3方面分析了沉水植物退化的原因,为滆湖沉水植物的恢复提供理论指导.     

太湖东岸湖滨带水生植物特征及影响因素分析

水生植物对湖泊生态系统调控具有重要作用。2014年7月对太湖东部湖滨带水生植物种群结构和水、底泥环境状况进行了调查,并在此基础上进一步探讨了水生植物与水质、底质的相互作用。结果表明,调查区域内现有水生植物22种,其中挺水植物6种,浮水植物9种,沉水植物7种,挺水植物优势种为茭草、芦苇和水花生,浮水植物优势种为荇菜、四角野菱、槐叶萍和水鳖,沉水植物优势种为马来眼子菜、苦草、黑藻、狐尾藻和金鱼藻。调查区域内沉水植物生物量均值为1.80 kg/m~2,其中东太湖水生植物物种丰富度最高,生物量最大。透明度与水深的比值、透明度以及底质的物理性状与沉水植物生物量显著相关,可能是影响沉水植物种群数量和分布的重要因素。研究结果提示在太湖湖滨带水生植物修复工作中,物种选择应以本土物种及耐污种为主,同时加强湖滨带良好生境的营造,为水生植物的恢复创造良好条件。     

壳聚糖预处理对7种常见沉水植物初级生产力的影响

以7种常见沉水植物--穗花狐尾藻、马来眼子菜、微齿眼子菜、黑藻、穿叶眼子菜、茨藻、金鱼藻为例,采用碘量法进行壳聚糖影响其初级生产力的实验.结果显示:用适宜质量浓度的壳聚糖预处理常见沉水植物顶枝能提高植物光合作用系统的总产氧量和净产氧量;穿叶眼子菜、马来眼子菜、穗花狐尾藻、微齿眼子菜、黑藻以1.0g/L壳聚糖处理24 h的效果最好;金鱼藻、茨藻以2.0 g/L壳聚糖处理24 h的效果最好;沉水植物的所属科类及比表面积是决定壳聚糖浸泡液适宜质量浓度的重要因素.在进行湖泊生态修复过程中,可利用适宜质量浓度的壳聚糖进行预处理,提高植物的初级生产力,促进沉水植物的生长,提高湖泊沉水植物恢复的效率和效果.      

贡湖、梅梁湾沿岸浅水区观测场水生植物周年动态及影响因素研究

通过对太湖北部贡湖、梅梁湾湖滨带观测场为期1年的野外现场调查,研究了两湖滨带沿岸浅水区水生植物现状及水质、底质的理化指标.结果表明:①贡湖湖滨带水生植物群落可划分为芦苇群落、马来眼子菜+荇菜+穗花狐尾藻群落和马来眼子菜单优群落;梅梁湾湖滨带水生植物群落可划分为芦苇+水花生群落、芦苇群落和菹草群落.②两湖滨带沉水植物生长有明显季节性差异, 贡湖湖滨带沉水植物生长期为春、夏、秋三季;梅梁湾湖滨带沉水植物生长期为冬、春两季.③两湖滨带观测场水生植物尤其是沉水植物现存种存在明显差异,水动力条件、水体总氮和底质营养盐含量不同是造成这种差异的重要原因.      

不同水生植物富集氮磷能力的试验研究

研究了伊乐藻、菹草、微齿眼子菜、竹叶眼子菜、石菖蒲和水芹菜等水生植物在不同营养状态下体内富集N、P的能力。结果表明:植物体内氮磷浓度增加的趋势与所在水体中的氮磷去除效果相一致;挺水植物水芹菜和沉水植物微齿眼子菜吸收N、P的能力较强,可将这两种植物构成双层次群落结构用以修复太湖地区的富营养化水体。     

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.     

常见沉水植物对草海水体(含底泥)总氮去除速率的研究

利用狐尾藻?菹草?苦草?伊乐藻?金鱼藻?篦齿眼子菜?轮藻等7种沉水植物对受污染的草海水体(含底泥)总氮去除速率进行了试验研究?结果表明:每种沉水植物对水体总氮?总磷均有显著去除作用,在试验的27d内,对总氮?总磷的去除百分率分别为80.31%,89.82%;重点对7种沉水植物引起水体总氮浓度下降与时间的关系作回归分析,所得结果是随着时间的延长,水体中总氮浓度呈负指数形式衰减?该文还研究了水体总氮浓度与去除速率之间的关系?每种沉水植物在试验的总氮浓度范围内(2.628～16.667mg/L)去除速率随总氮浓度的增加而增加?对TN_{_t}曲线和V-TN曲线在大型水生植物系统恢复中的应用进行了讨论?      

再生水构建水环境中沉水植物附着细菌群落特征

沉水植物茎、叶附着生物膜对再生水构建水环境的水质改善具有重要作用.为探究再生水水质及沉水植物种类对附着生物膜细菌群落特征的影响,选取再生水构建的水环境中不同种类沉水植物为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术对其附着生物膜及周围环境样本的细菌群落结构和功能基因进行分析.结果表明,再生水水体中氮磷营养物质在水环境中得到了20%~35%的吸收利用,下游水体中COD、浊度和色度呈现升高趋势.沉水植物附着生物膜中细菌群落与周围环境（土壤、底泥和水体）及再生水处理厂活性污泥的细菌群落存在差异：在群落多样性上,其丰富度和多样性显著低于土壤和底泥中细菌但高于水中浮游细菌;在群落结构上,其优势菌属及对应相对丰度与其它样本不同,主要优势菌属有鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、气单胞菌属（Aeromonas）、假单胞菌属（Pseudomonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）,分别占比7%~40%.沉水植物种类和再生水水质（BOD₅、TN、NH₄⁺-N和TP）均会影响植物附着细菌群落,但水质对附着细菌群落的影响大于植物种类,且水质也会影响沉水植物附着细菌群落功能基因相对丰度,氮磷浓度较高区域氮循环与磷循环功能基因相对丰度较高.研究结果为揭示沉水植物附着细菌群落特征和优选沉水植物种植种类提供科学依据.     

5种沉水植物的氮、磷吸收和水质净化能力比较

选取轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)等5种乡土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比较研究.结果表明,不同沉水植物试验前后的含水率差异较小,变化范围为89.8%~92.0%,但净增生物量差异较大且均存在显著性差异,变化范围(干重计)为1.52~12.92 g·m-2,其中净增生物量最高的轮叶黑藻是最低的微齿眼子菜的8.5倍.不同沉水植物试验前后植株氮、磷含量变化范围分别为26.54~34.44 g·kg~(-1)和2.54~4.01g·kg~(-1),其中金鱼藻的植株氮、磷含量相对偏高.不同沉水植物处理的水质TN、TP去除率范围分别为63.8%~83.1%和49.2%~70.8%,均显著高于CK处理的39.9%和36.9%,去除率大小顺序均为:轮叶黑藻金鱼藻苦草穗状狐尾藻微齿眼子菜CK.不同沉水植物处理的水质TN、TP去除率与净增生物量存在较高相关性,相关性系数分别为0.994(P0.01)和0.996(P0.01).不同沉水植物氮、磷直接吸收贡献率范围分别为1.5%~13.3%和2.2%~13.2%,扣除水体自身自净能力后沉水植物的增效作用贡献率范围分别为22.5%~29.9%和10.1%~20.6%,表明水质净化氮、磷去除过程中沉水植物的增效作用要大于直接吸收作用.     

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.     

菹草乙酸乙酯组分抑藻活性物质的分离纯化和鉴定

前期研究表明,菹草乙酸乙酯组分能显著抑制赤潮微藻米氏凯伦藻的生长.在此基础上,采用硅胶柱层析和硅胶GF254薄层层析等方法,分离纯化菹草乙酸乙酯组分中的抑藻活性物质.进一步应用质谱、核磁共振碳谱和氢谱等技术,鉴定抑藻活性物质.结果表明,从菹草乙酸乙酯组分中分离纯化到2种抑藻活性物质.当浓度为16μg·m L-1时,它们对米氏凯伦藻表现出一定的抑藻活性.结构鉴定表明,此2种抑藻活性物质为Trichodermatides B和2-methylheptylisonicotinate.此2种化合物为首次从菹草中分离得到,也是首次从沉水植物中分离得到.     

5种沉水植物对重金属富集能力的对比研究

为了探求不同的沉水植物对水体中重金属吸收富集能力的差异,采用原子吸收光谱法,对淮河支流东风渠水体及水体中常见的5种沉水植物:菹草、黑藻、龙须眼子菜、穗花狐尾藻及小茨藻进行了铅(Pb)、镉(Cd)、锌(Zn)、铜(Cu)含量分析。结果表明:5种沉水植物样品中重金属含量远远高于水体重金属背景值,对重金属Cu、Pb、Cd、Zn的富集系数为58~1 515,对Zn富集最强,最大富集量达到242.42 mg/kg,富集系数为1 515。不同的沉水植物对重金属的吸收富集优势存在明显差异,利用沉水植物来修复水体重金属污染时,须依据不同的污染元素来选择合适的沉水植物。     

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.