宿迁地区水生植物基本情况与沉水植物应用实验

通过文献资料与现状调查,对宿迁地区的湖泊以及重要河道的水生植物基本情况进行了汇整;提出了本地区的优势水生植物;利用有关沉水植物进行了清淤河道水生生态修复的实验,并对实验失败的原因进行了分析.     

湿地公园的植物景观设计——以上海崇明岛西沙湿地公园为例

湿地公园是湿地与公园的复合体,体现了“在保护中利用,在利用中保护”的生态思想,其中植物景观起到了很大的作用。在湿地公园的设计中,对湿地植物的选择也尤为重要。上海崇明西沙湿地公园,是一个以自然保护为主的主体性公园。其保留了大部分的水生植物和湿生植物的构建模式,在保留层面有很大的优势,但同时也体现出一定的不足,希望通过对其优劣势的分析,对今后的湿地植物景观设计有更多的借鉴。     

生态修复水生植物根际氨氧化细菌的研究

为研究水生植被恢复对底泥氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)种群的影响,选取在生态修复中广泛使用的4种水生植物,芦苇(Phragmites communis)、窄叶香蒲(Typha angustifolia L.)、菹草(Potamogeton crispus L.)和荇菜(Limnanthemun nymphoides),采用最大可能数法(most pmbable number,MPN)计数AOB的数量,巢式聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(nested polymerase chain reaction-denaturing gradienl gel electmphoresis,nested PCR-DGGE)及条带回收测序的方法分析AOB的主要种类.结果显示,水生植物根际AOB密度显著高于无水生植物的表层底泥,而芦苇(2.8×105cells/g)和菖蒲(4.3×10'celts/g)又明显高于菹草(9.3 x 104cells/g)和荇菜(7.7×104 cells/g).水生植物根际呈氧化环境,而NH 4的浓度低于无水生植物的对照区.DNA测序结果显示尽管不同植物根际AOB主要种类有所区别,但基本属于亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas).此类微生物群落在水生植物根际的聚集对促进生态修复中N元素的循环具有重要作用.     

巢湖东湖区入湖河流的水生植被群落结构和区系特征及其与环境因子的关系

采用野外调查方法结合典范对应分析(CCA),研究了巢湖东部湖区的入湖河道水生植被的群落结构特征和区系特征及其与环境因子的相关性.结果表明:共发现常见水生植物物种63种,隶属于28科54属,其中沉水植物4种,漂浮植物3种,浮叶植物2种,挺水植物10种,湿生植物44种.区系分析发现该区域的水生植被呈现隐域性和热带向北温带过渡的亚热带特征,植物种属主要以世界分布属和北温带分布属为主,其次是泛热带分布属,分别占总数的35.19%、31.48%和12.96%;这54属水生植物的地理分布区类型共有中国种子植物所占的15个分布区类型中的10个,而缺少5个地理分布区类型.入侵种空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)分布广泛,河道呈现一定程度的堵塞状态;沉水植物物种则趋于单一化和分布面积狭小,尤其在水体污染严重的区域(如:双桥河流域和小柘皋河下游)几近衰退.CCA分析表明巢湖东部湖区入湖河道水生植物的空间分布主要受水体理化指标影响,而非水深的影响.总之,巢湖东部湖区入湖河道水质污染加重,水生植物群落结构极不合理、地理成分复杂程度偏低且具有明显的隐域性,沿河村镇的污水处理以及保护与恢复水生植物尤其沉水植物类群迫在眉睫.     

退化滨水景观带植物群落生态修复技术研究进展

滨水带是重要的生态交错带,物质、养分和能量流动速率高,具有较高的生态、经济和美学价值。近年来,由于缺乏科学合理的生态规划意识,我国滨水带多被建成近直立人工护岸,加之自然、人为干扰力度的加强,滨水岸线生境破坏,生物群落丧失,滨水带退化,水岸生态环境日趋恶化。通过对滨水带生态景观功能分析,研究滨水带退化原因与机理,系统归纳了国内外退化滨水景观带植物群落生态修复相关技术的研究现状,深入探讨了生境恢复、生物廊道恢复、景观格局美化和水岸生态系统结构与功能优化等方面的研究内容,并提出今后滨水带生态修复技术研究方向,以及基于生态学、景观学、水力学、土力学、生物学、经济学等多学科背景的滨水景观带植物群落定量分析、配置方法。最后指出,滨水景观带植物群落生态修复技术研究需进一步分析我国水岸生态系统退化机理、细化滨水深槽-浅滩序列、量化滨水植被配置宽度与生物多样性关系、深化稳定化长效管理技术等,为我国退化滨水生态景观带植物群落生态修复集成技术的研究与实践提供参考,以全面有效的提高生态环境质量。     

风浪扰动条件下沉水植物对水流结构及底泥再悬浮的影响

太湖底泥在风浪条件下的再悬浮及其与上覆水体之间污染物的释放扩散特性研究越来越受到国内外学者的重视,但水生植物的影响机制还有待深入研究。在鼓风式环形水槽种植天然沉水植物苦草,利用三维声学多普勒流速仪ADV研究水流特性,用悬浮颗粒物SPM质量浓度表征底泥再悬浮量,分析不同风速条件下沉水植物水流结构的变化及对底泥再悬浮的抑制作用。结果表明,在大风(8.78m/s)、中风(5.95 m/s)、小风(3.21 m/s)扰动作用下,对照组水槽中水流结构均服从指数分布,且距离水体表层10 cm以内区域流速受风速的影响最明显,垂向变化梯度最大,随水深增加,变化梯度逐渐减小。试验组有沉水植物的水槽水流流速均小于对照组流速,水流结构明显改变,植物有效高度内流速变化缓慢,大、中、小风情况下分别稳定在0.7 cm/s、1.5 cm/s、2.1 cm/s左右;植物层以上区域流速变化梯度则较大,特别是在中风情况下,从1.7 cm/s增加到9.35 cm/s,增加了4.5倍。同时,沉水植物对底泥再悬浮有显著抑制作用,上覆水悬浮物质量浓度降低了90%以上,并最终保持在6.3~13.3 mg/L的低质量浓度状态。     

水生植物材料与传统植物材料吸油性能比较

将水生植物材料(凤眼莲叶和茎、大薸叶)作为新型吸油材料,与传统植物材料(水稻秸秆、夏威夷坚果壳、甘蔗渣)的吸油性能进行比较。通过研究各材料的表面结构特征、表面基团特征、吸油能力和表面疏水性,来对比各材料的吸油性能。结果表明:水生植物材料具有较大吸油容量,且其叶子部分疏水性很强,适合作为水上浮油原位处理的吸附剂;水稻秸秆疏水性稍弱,但也是一种良好的水上浮油吸附剂;凤眼莲茎吸水性较强,与夏威夷坚果壳、甘蔗渣一样具有浮力较小、疏水性较弱的特点,但对正己烷的吸附速率非常快,可考虑作为填充滤料处理含油废水。     

原位生态修复技术在城市河道中的应用

以昆山市凌家浜河道作为原位生态修复的试验对象,综合运用水生植物修复技术、生物膜技术等,改善水质。结合水生动物,平衡水体内浮游生物种类结构和数量,促进降解和转移水体中有机物质,达到河道生态系统原位修复的目的。研究表明:在有部分外源污染的情况下,采用该技术修复河道,水质改善显著,水体透明度、COD、TP、TN、NHN、叶绿素a等主要水质指标达到或优于地表水质标准。     

白洋淀优势水生植物中喹诺酮类抗生素的生物富集特征及其与环境因子相关性研究

利用超高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS）对白洋淀水体和水生植物中喹诺酮类（Quinolones,QNs）抗生素进行检测,并探究QNs在水生植物的生物富集特征及其与环境因子的相关性.研究结果表明：①在水生植物中,氧氟沙星（Ofloxacin,OFL）和氟甲喹（Flumequine,FLU）的检出率最高（Freq=100%）,其次为马波沙星（Ciprofloxacin,CIP）和氟罗沙星（Fleroxacin,FLE）（Freq≥50%）,其余QNs检出率小于40%（Freq≤40%）;水生植物中∑QNs浓度为34.6~290.9 ng·g^-1,其中FLU和OFL平均浓度最高;②在白洋淀水体中,∑QNs浓度为0.738~2004.000 ng·L^-1,其中FLU平均浓度最高（168.0 ng·L^-1）;③QNs在水生植物中的生物富集系数（Bioconcentration factors,BCF）（L·kg^-1）为170.1（BCF_ORB）~2 836.0 L·kg^-1（BCF_FLU）,这表明QNs在水生植物中的生物富集能力较高;④检出率较高的FLU、OFL、FLE的营养放大因子（Trophic magnification factors,TMF）为0.712（TMF_QNs）~3.646（TMF_FLE）,其中OFL呈营养放大,而FLU、FLE呈营养稀释;⑤相关性分析结果表明ENR、MAR、OFL和ORB的BCF与水深（WD）、温度（T）、透明度（SD）、溶解氧（DO）和沉积物总有机碳（TOCs）呈显著正相关;而与化学需氧量（COD）、总磷（TP）、总氮（TN）、NO₃-N、PO₄^3-、沉积物总碳（TCs）、沉积物总氮（TNs）和NH₃-Ns呈显著负相关;TMF_FLU和TMF_FLE与TP、TN、NO₃-N、NH₃-Ns呈显著负相关,这表明生活污水和养殖废水对QNs的贡献最大.本研究结果将为提高水生植物对抗生素的修复效果,以及白洋淀生态修复和风险管控提供理论依据和数据支撑.     

不同水深对挺水植物形态和生理指标的影响

中国环境科学研究院研究团队前期确定3种适宜太湖沿岸带生态修复的挺水植物为菰（Zizania latifolia）、再力花（Thalia dealbata）和慈姑（Sagittaria trifolia）.挺水植物对水深要求较高,过高或过低的水深高度都会限制其生长,为探讨不同水深对挺水植物的影响,确定这3种挺水植物最适宜的水深高度,该研究进一步设置不同梯度水深高度——高水深（40 cm）、中水深（20 cm）和低水深（10 cm）,试验历时42 d,收获时测定这3种挺水植物的地上和地下部分形态指标（地上部分干质量、地下部分干质量、叶面积和根系长度）、相对生长速率（RGR）指标和生理指标[总可溶性糖、植物超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和丙二醛（malonic dialdehyde,MDA）]含量.结果表明:①不同水深对挺水植物性状指标均有显著影响,较高或较低的水深都会影响挺水植物地上和地下部分形态指标、相对生长速率指标和生理指标,且挺水植物可以通过调节形态和生理指标来适应和抵抗水深胁迫带来的不利影响.②在高水深这一胁迫条件下,3种挺水植物都倾向于产生更多的总可溶性糖、SOD和MDA,显示出植物对高水深这一胁迫的生理适应性.③高水深对慈姑具有较强的抑制作用,再力花对水深的耐受性高于慈姑,而菰对高水深的适应性最强.研究显示,不同植物对水深的适应性不同,在实际的生态修复工程中应使用不同挺水植物组合配置以抵抗水深变化.