苦草对水-底泥-沉水植物系统中氮素迁移转化的影响

通过模拟水-底泥-沉水植物(苦草)系统,检测了苦草整个生命周期内总氮及各形态氮含量的变化,以反映N在该系统内的迁移转换.结果表明,在整个研究阶段,空白组和苦草组系统氮含量(水体+底泥+苦草中氮含量)均持续降低,但苦草组(实验始末)氮含量降低幅度明显高于空白组,其中苦草组系统中TN、NH4+-N、NO3--N含量分别减少了41.68%、81.96%、93.34%,分别比空白组提高了11.39%、31.90%、0.28%;苦草组底泥中TN、NH4+-N、NO3--N含量分别减少了43.45%、87.41%、96.50%,分别比空白组提高了13.78%、37.26%、1.68%.苦草的存在促进了底泥氮的释放,显著提升了底泥微生物活性及氮循环菌的数量,从而加快了系统内的氮素循环,并在其生命周期的不同阶段明显改变各形态氮的迁移及转化方式.2012年7~10月,苦草组系统总氮(TN)减少幅度最大,到10月份,水体中氮素含量达到最少.     

黑藻和苦草对氨氮、硝态氮和磷吸收动力学研究

为在不同营养状况的富营养化水体修复中选择相应的养分吸收效率的水生植物,比较黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans)对氨氮、硝态氮和磷的吸收动力学特征。结果表明,黑藻和苦草对氨氮、硝态氮和磷的最大吸收速率Vmax分别为4.38、5.31;3.15、2.23;1.63、3.57μmol/(L.h.g)。米氏常数Km分别为84.7、376.7;45.8、6.0;54.4、516.2μmol/L。苦草对氨氮和磷的吸收具有较高的Vmax和Km值,而黑藻对氨氮和磷的吸收具有较低的Vmax和Km值。     

浊度对苦草(Vallisneria natans)幼苗生长的影响

用粒径小于100μm的泥沙分别配置浊度为30、60和90NTU的浑浊水体,将苦草(Vallisneria natans)幼苗种植于上述水体中,测定幼苗的叶片长和叶片数,并利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM)测定幼苗的光合荧光特性,研究在不同浊度水体中水下光强对苦草幼苗生长的影响。结果表明,随着处理时间的延长和水体浊度的增大,苦草幼苗生长受到明显的影响。第30天时,在60和90NTU水体中,水下光强不足自然光强的4.5%,幼苗叶片出现发黄、折断现象,相对电子传递速率和饱和光强显著降低,非光化学淬灭系数显著升高,表明幼苗光合作用受到明显抑制。在对照水体中,水下的光强为水面光强的43.3%以上,苦草幼苗也受到抑制;而在水下光强≥7.1%的30NTU水体中,苦草幼苗有较高的光能利用率,幼苗生长较好。这表明苦草幼苗有一定的低光适应能力,光强范围大约是7.1%～43.3%,为在浑浊水体中恢复、重建苦草种群提供了一定的实验依据。     

表面流人工湿地中水生植被的净化效应与组合系统净化效果

以无植物空白系统为对照,通过批量盆栽试验探讨了表面流人工湿地中不同类型水生植被(苦草(沉水植物)、水葫芦(浮水植物)、芦苇(挺水植物))的引人对富营养化水体不同污染物净化效果的影响;根据不同污染物去除的阶段性特征设计了分段式表面流人工湿地(好氧塘-水葫芦湿地一苦草湿地),并通过示范工程探讨了富营养河流的原位净化效果.研究表明,批量盆栽试验中,与无植物空白系统相比,芦苇的引入显著增加了表面流人工湿地的蒸发蒸腾量(为无植物空白系统的1.5倍),而水葫芦和苦草的引入则显著降低了表面流人工湿地的蒸发蒸腾量(分别为无植物空白系统的80%和30%);3种水生植物的引入均显著促进了CODcr、TN、NH 4-N的去除(与无植物空白系统相比),其中水葫芦系统具有最好的CODcr和TN去除效果(起始CODcr和TN水平分别为35.8 mg·L-1和6.86 mg˙L-1时,去除率分别为58.91%、76.67%),而苦草的引入则显著地促进了水体中氧化态氮的形成与积累.分段式表面流人工湿地的原位净化研究表明,水力负荷为6.2cm.d-1时,分段式表面流人工湿地对CODcr的净化效果较好,水力负荷过高会影响分段式表面流人工湿地的净化效果.     

植物对氮、磷去除效果及克藻效应的研究

于夏季，在实验室和莫愁湖现场，开展了苦草和美人蕉对氮、磷去除效果及克藻效应的研究，结果表明，无论是在现场还是实验室，苦草和美人蕉对总氮、总磷都有明显的去除效果，且随着时间的增加，去除率也随之增大。在实验与现场条件，美人蕉与苦草对总氮和总磷的去除率之间没有显著差异。苦草和美人蕉都对蛋白核小球藻和铜绿微囊藻两种藻类表现出显著的抑制作用，但在实验与现场条件下，美人蕉和苦草对两种藻类的抑制效应存在着显著差异，而对于藻种则二者均表现出一定的选择性抑制作用。     

螺-草水质净化系统氮素环境归趋的实验研究

通过构建螺-草模拟系统并利用稳定同位素示踪技术研究池塘螺-草水质净化系统中氮素的环境归趋,结果表明,以底泥为基质的螺-草系统中,实验结束后苦草湿重增加了580%,分株数增加了6.6株,苦草根部吸收储存了1.07%的15N,苦草茎叶吸收储存了7.74%的15N,环棱螺吸收储存较少,只占0.06%,底泥滞留了5.73%的15N.结果分析表明：螺-草水质净化系统中苦草对水体中溶解态氮的吸收较少,沉积物是苦草生长的主要营养源;水体中氨氮主要通过沉积物-水界面进行迁移转化,大部分被苦草根系吸收利用转化为生物体,少部分通过硝化/反硝化作用去除,其余则滞留于沉积物;苦草是系统中氮素去除的最终载体,环棱螺的存在通过促进苦草生长及加强泥-水界面硝化和反硝化作用来加快系统中氮素的去除.因此,在养殖的不同阶段合理配置螺-草结构是整个养殖过程中水质调控的关键.     

不同浓度铵态氮对苦草的生理影响

研究了苦草在不同浓度(0.02,0.05,0.10,0.30,0.60,1.00,3.00mg/L)铵态氮中暴露14d后,其生物量的变化、叶片游离氨基酸态氮、叶绿素、可溶性蛋白含量以及O2-×信号强度、抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量的响应.结果表明,各浓度组苦草的生物量无显著变化,但是各生理指标变化显著.当铵态氮浓度为0.30mg/L时,苦草叶片中游离氨基酸态氮的含量即开始显著升高.当铵态氮浓度达到0.60mg/L时,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著升高,表明苦草诱导产生氧化应激但未受到氧化损伤.当铵态氮浓度高于1.00mg/L时,SOD和过氧化物酶(POD)活性显著升高,O2-×信号强度显著增强,叶绿素、可溶性蛋白含量显著降低.当铵态氮浓度为0.02mg/L时,O2-×信号强度显著增强.综上,铵态氮浓度低于0.60mg/L苦草生长良好,浓度31.00mg/L苦草光合能力受到抑制、代谢受到干扰.苦草对铵态氮最敏感的生理生化指标是叶片中游离氨基酸态氮含量.铵态氮作为沉水植物的一种营养物质,当其含量较低时,植物由于营养缺乏诱导产生自由基.     

Hg~(2+)、Cd~(2+)及其复合胁迫对苦草的毒害

利用微宇宙系统研究了不同浓度的Hg2+、Cd2+单一及复合处理下,苦草对这三种胁迫的响应。三种胁迫下,3d内苦草现存量增加百分比与金属离子浓度间显著负相关,其中在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]([Hg2+]/[Cd2+]=1)>5μmol/L时,2～3d可致死;总生产力、净生产力、呼吸强度以及叶绿素含量均随着金属离子浓度的增加而下降,同时叶绿素含量还随着胁迫时间的延长而降低,但上述四个指标在低浓度胁迫时常略有升高;可溶性蛋白含量在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]≤2.5μmol/L、以及[Cd2+]≤10μmol/L时升高或基本稳定,之后随着金属离子浓度的增加和胁迫时间的延长而明显降低。Hg2++Cd2+的复合胁迫效应略小于相应浓度的Hg2+,但明显大于相应浓度的Cd2+。Hg2+对苦草的毒性数倍于Cd2+,二者对苦草的毒性有相加或协同效应。     

氧化亚铜和氢氧化铜对苦草抗氧化酶活性和叶绿素含量的影响

研究了不同浓度氧化亚铜和氢氧化铜可湿性粉剂染毒对苦草叶片抗氧化酶〔超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)〕比活力、丙二醛(MDA)含量和叶绿素含量的影响。结果表明,以0.15～1.5 mg.L-1氧化亚铜可湿性粉剂对苦草染毒7 d,其叶片SOD、APX和POD活性明显升高,1.5 mg.L-1处理组3种抗氧化酶比活力分别比助剂对照组升高49.0%、77.0%和39.0%,MDA含量极显著上升46.9%,总叶绿素含量显著下降42.6%。染毒14 d后3种抗氧化酶比活力均有不同程度回落,MDA含量恢复至正常水平,总叶绿素含量也有所回升。以0.1～1.0 mg.L-1氢氧化铜对苦草染毒7 d,1.0 mg.L-1处理组3种抗氧化酶比活力和MDA含量也呈显著上升趋势,总叶绿素含量显著下降。染毒14 d时3种抗氧化酶比活力和MDA含量恢复到正常水平,总叶绿素含量回升。上述结果显示,在氧化亚铜和氢氧化铜引起的铜胁迫早期,苦草叶片抗氧化酶因过氧化应激响应而上升,膜脂出现一定程度过氧化损伤,叶绿素含量下降,但随着暴露时间的延长,苦草对铜胁迫产生适应性,过氧化损伤得以缓解,叶绿素含量回升。     

淀山湖沉水植物——苦草群落恢复影响因子研究

在淀山湖0.5、1.0、1.5、2.0 m水层进行苦草（Vallisneria natans）现场生长实验,试图找出淀山湖苦草植被恢复的适宜环境条件。试验期间每天测量光照强度和水体溶解氧等环境因子,每隔10 d监测苦草的根长、株高、鲜重等生长指标的变化情况。结果表明：水深对苦草的生长具较显著影响,光照强度、溶氧分别和苦草日相对生长率具显著相关性;苦草的株高、叶片数、根长等生物学生长指标在0.5、1.0 m水层生长良好,1.5 m与2.0 m均出现不同程度的负增长状况。光照强度与苦草日相对生长率之间具有显著相关性（r=0.905）,0.5、1.0 m水层的光照强度下苦草的相对生长率分别为0.14和0.11,而1.5、2.0 m水层的光照强度下苦草出现负增长的情况。水中的溶解氧含量与苦草成活率之间具有显著相关性（r=0.935）。随着水深的增加,溶氧逐渐降低,苦草的成活率也逐渐下降。在2.0 m水层处,溶氧均值为2.76 mg.L-1,苦草的成活率为46.5%,在1.0 m水层处,溶氧为5.66 mg.L-1,苦草成活率为86.5%,因此,淀山湖苦草群落恢复宜先在1.0 m以浅的沿岸带开展。