玉溪大河5种沉水植物的叶绿素荧光特征比较研究

利用基础型调制叶绿素荧光仪(Junior-PAM)研究了玉溪大河富营养化水体中5种优势沉水植物:苦草(Vallisneria natans)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus L.)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、菹草(Potamogeton crispus L.)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)的量子产量及快速光曲线的变化。结果表明:5种沉水植物苦草、篦齿眼子菜、轮叶黑藻、菹草和金鱼藻最大光化学量子产量(F_v/F_m)明显下降,变化范围为0.519~0.698,低于0.84;各物种的开放PSⅡ反应中心原初光能捕获效率(F_v'/F_m')的大小依次为篦齿眼子菜轮叶黑藻菹草苦草金鱼藻,除篦齿眼子菜、轮叶黑藻、菹草与金鱼藻差异显著外,其它物种间差异不显著;各物种无光抑制的最大潜在相对电子传递速率(rETR_m)间差异显著,其大小依次为菹草金鱼藻轮叶黑藻篦齿眼子菜苦草;快速光曲线的初始斜率(α)的变化范围为0.216~0.483,除篦齿眼子菜与菹草间差异不显著外,其他物种间差异均显著;半饱和光强(E_k)的大小依次为菹草金鱼藻轮叶黑藻苦草篦齿眼子菜,且除苦草与轮叶黑藻差异不显著外,其他物种间差异均显著。研究表明:玉溪大河5种优势沉水植物在营养盐胁迫下光合作用受到明显抑制,其中,菹草和金鱼藻较耐强光,光合速率较高,而苦草则有较强的耐弱光能力。     

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1 a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(1.91 t/km)北部(1.73 t/km)南部(1.61 t/km)东部(0.86 t/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5.64 t,TP为0.85 t.     

外源Mn(Ⅱ)对菹草(Potamogeton crispus L.)生长及其铁锰含量的影响

菹草(Potamogeton crispus L.)对于富营养化水体具有良好的修复作用,而锰可能是沉水植物菹草恢复过程中的营养限制性因子之一. 采用浅水湖泊(武汉汤逊湖和南湖)沉积物培养菹草,研究外源Mn(Ⅱ)对菹草生物量,w(总叶绿素)及铁、锰吸收量〔m(Mn)和m(Fe)〕的影响. 结果表明:Mn(Ⅱ)对菹草生长具有促进作用;添加Mn(Ⅱ)和不添加Mn(Ⅱ)的菹草上述各项指标值差异显著;无论是否添加Mn(Ⅱ),菹草茎叶m(Mn)与m(Fe)均呈高度正相关,菹草对Fe和Mn的吸收未表现出拮抗作用,且在菹草生长周期内,其茎叶锰铁比〔w(Mn)/w(Fe)〕保持在0.03～0.07的较低水平,与陆生植物对Fe和Mn的吸收机制存在明显差异.      

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.      

臭氧对水稻叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

采用 OTC- 1型开顶式气室研究臭氧对不同生育时期水稻叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响 .实验结果表明 ,随着臭氧浓度增加 ,水稻叶片叶绿素含量、叶绿素 a/b值下降 ,膜相对透性和丙二醛 (MDA)含量上升 ,过氧化物酶 (POD)活性逐渐上升 ,过氧化氢酶 (CAT)、超氧化物歧化酶 (SOD)活性开始被诱导上升 ,当浓度达到 200 nl· L^-1时反而下降 .叶绿素含量及叶绿素a/b值与 MDA含量呈显著负相关 ,膜透性与 MDA含量呈显著正相关 ,叶绿素含量与 POD活性呈负相关 .臭氧造成活性氧的产生和清除之间的失衡 ,加剧了膜脂过氧化作用 ,对水稻的膜系统产生了危害 ,降解叶绿素 ,加速叶片的老化 .     

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.     

北京市河流沉水植物水环境适应性研究

沉水植物是退化水体生态系统恢复过程中的重要奠基者.调查研究沉水植物的水环境适应性,对于制定不同污染程度水体的植被恢复对策具有重要指导意义.通过对北京市主要河流水系有沉水植物的36个样地进行了群落结构调查,共发现15个沉水植物物种.主成分分析结果表明,氨氮、总氮、总磷是影响沉水植物分布的主要因素;典范对应分析结果表明,沉水植物的分布主要受水体中化学营养盐含量和透明度的影响.综合分析判定,沉水植物有不同的水质适应区间,轮藻、黑藻、马来眼子菜等物种是清洁种,金鱼藻属于广布物种,而蓖齿眼子菜、菹草为耐污种.     

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。     

不同光照条件对8种沉水植物生长的影响

通过研究太湖流域主要沉水植物苦草、密刺苦草、黑藻、穗花狐尾藻、蓖齿眼子菜、微齿眼子菜、马来眼子菜和金鱼藻在3种不同光照条件(100%自然光、55%自然光和15%自然光)下的生长状况,探讨沉水植物对光照条件的适应性。结果表明,苦草、黑藻在55%自然光中相对生长速率最大,金鱼藻随着光照减弱,相对生长速率增加,其余6种植物则与金鱼藻相反。黑藻和穗花狐尾藻在15%自然光条件下分株数显著减少,最大株高明显增大,马来眼子菜最大株高显著减少。在不同光照组条件下8种沉水植物中叶绿素含量及可溶性糖含量基本无明显差异,但淀粉含量变化趋势不稳定。     

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。     

菹草腐解-金鱼藻生长耦合作用对水质及植物生长的影响

通过室内实验模拟沉水植物季相交替过程,分析菹草腐解-金鱼藻生长耦合作用对水质变化影响,探讨菹草不同残体量腐解对金鱼藻生长的影响.结果表明,不同残体量条件下,金鱼藻均能将水体营养盐及有机质保持在相对较低水平,且实验第29 d后基本保持稳定,其中DTN0.514 mg·L-1,TN0.559 mg·L-1,TP0.080 mg·L-1,DTP0.014 mg·L-1,TOC13.94mg·L-1,Chl-a26.546 mg·L-1,菹草腐解-金鱼藻生长耦合作用对水质的改善效果明显,其中在20 g残体条件下处理效果较好,对水体TN、DTN、TP、TOC和Chl-a的去除率分别达到89.67%、52.51%、94.99%、55.59%和98.55%;不同残体量条件下金鱼藻的叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛含量均比初始值增加,残体释放的营养盐促进了金鱼藻生长,在20 g残体条件下其对金鱼藻生长的促进作用最好.结果表明在水体含有20 g残体条件下,菹草腐解-金鱼藻生长耦合作用对水质的改善及植物生长的促进效果最显著.     

氨氮浓度及基质对附着藻类群落组成的影响

为了了解水体富营养化过程中附着藻类群落演替规律,本文设置了0.5、1.5、2.5、5、10 mg·L-15组氨氮浓度,利用显微计数法研究了5组氨氮浓度下菹草和载玻片上附着藻类群落组成.结果表明,将相同群落组成的附着藻类接种到不同氨氮浓度下进行培养,在低浓度氨氮条件下附着藻类群落以硅藻门的舟行藻、异极藻以及蓝藻门的色球藻为优势藻,在氨氮浓度较高时则以硅藻门的舟行藻和异极藻以及绿藻门的纤维藻为优势属;在相同氨氮浓度下,基质性质影响附着藻类优势种群个数,载玻片基质上附着藻类优势种群数量小于菹草上的种群数量,但当氨氮浓度较高时,基质不仅影响附着藻类优势种群个数而且还影响附着藻类优势种,载玻片上绿藻门的毛枝藻(65%)的丰度远远超过附着在菹草上毛枝藻(1%).表明氨氮浓度及基质种类影响附着藻类优势种群组成.     

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.     

酞酸酯在模拟海河菹草微宇宙中的消减和分布特征

模拟海河干流水体构建了室内菹草微宇宙,同时设置了无菹草微宇宙为对照,对微宇宙中酞酸二丁酯(DBP)和酞酸二异辛酯(DEHP)的消减和分布特征进行了研究.结果表明,实验过程中,有草组水和沉积物中这2种酞酸酯(PAEs)的浓度始终低于对照组;实验结束时,这2种PAEs主要分布在沉积物中,其次是水中,并且在菹草中也有一定程度的富集,尤其是疏水性较强的DEHP;菹草(以湿重计)对水中DBP和DEHP富集系数(BCF)的平均值分别为22.4 L.kg-1和180.7 L.kg-1;计算得出整个实验过程中,有草微宇宙中DBP和DEHP的降解率分别为输入量的94.2%和60.8%,较对照组(DBP和DEHP分别为91.0%和45.5%)分别提高了4.1和15.3个百分点;有草组DBP和DEHP的残留率分别为输入量的-0.6%和30.7%,而对照组为4.7%和37.7%.可见,菹草体系不仅能够有效增强这2种PAEs的降解作用,还能减少系统残留量,降低内源污染.     

Metal release/accumulation during the decomposition of Potamogeton crispus in a shallow macrophytic lake

Changes in metal concentrations in the litter of Potamogeton crispus were monitored during a consecutive 40-day in situ decomposition experiment using the litterbag method.The accumulation index was calculated and used to indicate the changes in the metals in litter.The results showed that the concentrations of Al,Cd,Cr,Fe,Mn,and Pb in litter increased significantly during the decomposition,while Cu and Zn concentrations decreased dramatically.Significant positive correlations were found between the concentrations of Al,Cr,Fe,and Mn and between Cu and Zn.Moreover,Cu and Zn both negatively correlated with Al and Fe.The remaining dry mass was negatively correlated with Al and Fe concentrations but positively correlated with Cu and Zn concentrations.Generally the accumulation index values of metals other than Al were less than one,indicating that the litter of P.crispus acted as a source of metals to the surrounding water body.Al was the only metal that showed continuous net accumulation in litter.The net accumulation of Fe and Mn in litter during the last 10 days of the experiment may indicate the precipitation of Feand Mn-oxides.It was estimated that 160 g/m~2(dry weight)P.crispus was decomposed in40 days.This was equivalent to releasing the following amounts of metals:0.01 mg Cd,0.03 mg Cr,0.71 mg Cu,0.55 mg Mn,0.02 mg Pb and 13.8 mg Zn into surrounding water,and accumulating 149 mg Al and 11 mg Fe,in a 1 m~2 area.     

土壤环境中肠道致病菌的多重PCR检测研究初探

建立同时检测大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、福氏志贺氏菌、铜绿假单胞菌等5种土壤常见肠道致病菌的多重PCR检测技术,为这些肠道致病菌感染的快速诊断提供实验依据.根据这些肠道病原菌的毒素基因、高度保守基因及特异性基因分别合成5对特异性引物,应用PCR扩增技术对目的菌株进行特异性检测.实验结果表明,5对寡核苷酸引物都具有较高的特异性和专一性,多重PCR检测限达到104cfu·g-1.多重PCR应用于土壤样品分析,极大的缩短了检测时间(仅需3～4h)、降低了检测成本,对控制病原菌的传播具有重要意义,可推广应用于环境监测、水源检测、食品卫生监督、商品检验检疫等领域.     

Uptake of radioiodide by Paenibacillus sp., Pseudomonas sp., Burkholderia sp. and Rhodococcus sp. isolated from a boreal nutrient-poor bog

Radionuclides, like radioiodine(~(129)I), may escape deep geological nuclear waste repositories and migrate to the surface ecosystems. In surface ecosystems, microorganisms can affect their movement. Iodide uptake of six bacterial strains belonging to the genera Paenibacillus,Pseudomonas, Burkholderia and Rhodococcus isolated from an acidic boreal nutrient-poor bog was tested. The tests were run in four different growth media at three temperatures. All bacterial strains removed iodide from the solution with the highest efficiency shown by one of the Paenibacillus strains with 99% of iodide removed from the solution in one of the used growth media. Pseudomonas, Rhodococcus and one of the two Paenibacillus strains showed highest iodide uptake in 1% yeast extract with maximum values for the distribution coefficient(K_d) ranging from 90 to 270 L/kg DW. The Burkholderia strain showed highest uptake in 1% Tryptone(maximum K_d170 L/kg DW). The Paenibacillus strain V0-1-LW showed exceptionally high uptake in 0.5% peptone + 0.25% yeast extract broth(maximum K_d 1,000,000 L/kg DW). Addition of 0.1% glucose to the 0.5% peptone + 0.25% yeast extract broth reduced iodide uptake at 4℃ and 20℃ and enhanced iodide uptake at 37℃ compared to the uptake without glucose. This indicates that the uptake of glucose and iodide may be competing processes in these bacteria. We estimated that in in situ conditions of the bog,the bacterial uptake of iodide accounts for approximately 0.1%–0.3% of the total sorption of iodide in the surface, subsurface peat, gyttja and clay layers.     

黄连根茎浸提物对绿藻的毒理作用

黄连根茎和制剂具有抗菌等作用,广泛用于水产养殖,所造成水生态风险需要评估.试验设置总生物碱为0(CK),0.088(T1)、0.44(T2)和1.76 mg·L-1(T3)的黄连根茎浸提液(CRE)4种处理,研究了对斜生栅藻和蛋白核小球藻的毒理作用.结果表明,T1抑制绿藻生长,T2和T3使绿藻生长和繁殖停止;它们均显著降低绿藻叶绿素和蛋白质含量,说明CRE抑制光合作用和蛋白质合成是绿藻生长繁殖速率降低和死亡的直接原因.CRE使氢离子和胞内物质外流,导致藻液p H值显著降低和电导率提高.在T1和T2处理中,绿藻细胞SOD活性先升后降;在T3处理中,SOD活性显著降低.说明在CRE暴露初期,低中浓度的CRE诱导绿藻细胞产生抗性,随暴露时间增长或直接暴露在高浓度的CRE下,抗氧化酶系统被破坏.同样,随着CRE浓度增大,丙二醛含量增加,意味着绿藻细胞膜结构破坏,透性增加.CRE总体上对蛋白核小球藻的危害作用大于斜生栅藻.在水产养殖中,滥用黄连根茎或制剂,以及大规模集约化种植黄连对水体初级生产力具有潜在的生态风险.     

双酚A对大豆、玉米和水稻叶绿素荧光反应的影响

双酚A(BPA)普遍应用在工业制成品中,因需求量递增而产生的环境安全问题引发各方关注.与BPA对植物生长影响的研究工作相比,BPA影响植物生长的机理的研究甚少.光合作用是植物生产的重要生理过程,可通过叶绿素荧光测定技术探测和分析.基于此,本文利用叶绿素荧光测定技术,研究了BPA对大豆、玉米和水稻幼苗叶绿素荧光反应的影响.结果表明,3.0 mg·L-1BPA可降低大豆和玉米初始荧光F0,增加原初光能转化效率F v/F m、实际光能转化效率ΦPSⅡ、电子传递速率ETR、光化学猝灭系数qP和非光化学猝灭系数qN,对水稻各荧光参数无影响,即3.0 mg·L-1BPA可改善大豆和玉米光合PSⅡ系统,增强光能吸收,提高光合电子传递和光能转化效率;6.0 mg·L-1BPA可增加大豆和水稻的ΦPSⅡ、ETR和qP,降低F0,除增加qN外不影响玉米的其它荧光参数,表明6.0 mg·L-1BPA能改善大豆和水稻光合PSⅡ系统,提高光能转化和电子传递效率;除10 mg·L-1BPA对水稻各荧光参数无显著影响及17.2 mg·L-1BPA增加玉米和水稻的qN外,10 mg·L-1和17.2mg·L-1BPA可增加3种作物F0,抑制其它各荧光参数,即高剂量BPA引起作物光抑制,PSⅡ中心受损,光能转化和电子传递效率降低.此外,对比3种作物荧光参数变幅可知,BPA对大豆各荧光参数的影响玉米水稻.总之,BPA对3种作物叶绿素荧光反应的影响在方式和效果上存在差异.