鄱阳湖典型沉水植物刺苦草对不同淹水胁迫的响应特征及对生态修复的启示

沉水植物的生长与繁殖受到湖泊水体水位过程的影响,然而不同的水文过程变化及淹水时长对沉水植物个体适应性特征的影响尚不清晰。选取鄱阳湖典型沉水植物刺苦草作为研究对象,通过设置水位控制中宇宙实验,揭示6种淹水模式下刺苦草个体适应性变化特征。结果表明：长时间高淹水水位胁迫能够显著影响刺苦草的叶片数量、叶长、根长、匍匐茎长度、克隆能力、总生物量等特征。快速涨水以及长时间(>21 d)高水位(>3.5 m)胁迫会导致刺苦草植株叶片的大量凋亡,短时间(<14 d)并降低高水位淹水胁迫,刺苦草可以恢复其正常生长。研究表明,夏季快速涨水及不利水位下较长淹水时长是影响沉水植物刺苦草个体适应性降低的主要因素,可为沉水植物退化的水文过程机制以及科学恢复提供理论参考。     

静水与流水条件下沉水植物生长对上覆水和沉积物磷迁移的影响

沉水植物生长可有效降低河湖内源磷污染. 为探究沉水植物在静水(v=0 m/s)和流水(v=0.10 m/s)条件下对上覆水和沉积物磷迁移影响,选取苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)为研究对象,测定其生长期间上覆水、沉积物中各形态磷含量和沉水植物生物量,并监测环境因子变化. 结果表明:①苦草和黑藻生长期间上覆水和沉积物中各形态磷含量总体呈下降趋势,并在一定时期维持在较低水平. 相同流速下黑藻对上覆水磷的吸收效果优于苦草,苦草能抑制沉积物表面磷释放. ②试验20 d后,苦草和黑藻组上覆水各形态磷浓度显著低于对照组,试验结束时静水苦草组、静水黑藻组、流水苦草组和流水黑藻组上覆水TP(总磷)浓度相比对照组分别下降了0.13、0.15、0.19和0.25 mg/L. 静水条件下沉水植物以降低上覆水中DTP(溶解性总磷)为主,流水条件下以减少DTP和PP(颗粒磷)为主. ③试验结束时,苦草组和黑藻组沉积物TP含量在静水条件下分别下降了91.78、93.25 mg/kg,流水条件下分别下降了83.51、81.03 mg/kg;NaOH-P(NaOH提取磷)含量在静水条件下分别下降了57.76、55.86 mg/kg,流水条件下分别下降了24.52、19.24 mg/kg,沉积物从轻度污染逐步转为未受污染. ④试验50 d,苦草生物量在静水和流水条件下分别增加了353.08和402.03 g,黑藻生物量分别增加了415.00和477.08 g,沉水植物生物增长量在流水条件下显著高于静水组. 研究显示,苦草、黑藻生长均能有效吸收磷,在流水条件下可促进沉水植物生长和磷的吸收,同时改变了上覆水溶解氧(DO)浓度和pH等环境因子,从而影响磷在上覆水和沉积物的迁移及磷形态的转变.      

洱海沉水植物空间分布及生物量估算

为研究洱海沉水植物空间分布特征并估算全湖沉水植物的生物量,于2009年8—9月采用回声测深仪和RTK-GPS定位仪测定了洱海沉水植物分布区面积,通过样方调查研究了不同基底高程下沉水植物的平均生物量.结果表明,洱海沉水植物分布区的面积为19.40 km2,占整个湖泊面积的7.7%;其中东区、南区、西区和北区水生植物分布面积分别占25.1%、7.4%、41.0%和26.5%.沉水植物分布的基底高程范围为1 959.0～1 965.0 m,最深分布线水深的平均值为4.9 m,最大值为6.2 m.其中水深2.0～3.0 m处平均生物量最大.从各区域看,北区沉水植物最深分布线水深平均值(5.2 m)最大,西区(5.0 m)和南区(4.8 m)其次,东部(4.6 m)最小;沉水植物平均分布宽度表现为北区(399.2 m)南区(213.6 m)西区(175.0 m)东区(86.4 m).沉水植物生物量在8—9月达到最大值,为1.60×105t.     

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.     

不同浓度余氯对4种沉水植物生长影响的比较研究

为筛选出具有耐氯性的沉水植物,选取金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、苦草(Vallisneria natans)、水蕴草(Elodea densa)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)4种沉水植物为研究对象,在静态模拟条件下设置0、0.4、0.8、1.2 mg/L的梯度浓度余氯...     

底泥对沉水植物生长和群落结构的影响

太湖流域中的5种土著沉水植物〔马来眼子菜（Potamogeton malaianus Miq.）、微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）、苦草（Vallisneria spiralis L.）、黑藻（Hydrillaverticillata Royle）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum L.）〕经人工配置成3种群落,分别栽植在3种不同类型的底泥上,经过53 d的试验,对人工配置的沉水植物的成活、生长和群落结构演变进行了研究.结果表明:有机质和营养盐含量较高、流动性大、稳定性差的淤泥底质不利于沉水植物的定植,植物成活率较低;氮、磷含量较高的淤泥底质比生泥底质更有利于沉水植物的生长,沉水植物具有较高的相对生长速率,但过于肥沃的底泥会对水生植物的生长产生抑制作用.试验条件下,营养盐含量低的底泥有利于提高生物多样性.3种人工配置的群落中,无论黑藻是否为主栽种,其优势度均明显增加,成为群落优势种.因此,人为配置的沉水植物群落是不稳定的,群落优势种和稳定的群落结构主要由环境条件决定.      

沉水植物对斑马鱼鱼卵孵化及仔鱼生长的影响

在实验室条件下,模拟了沉水植物对鱼卵孵化和仔鱼生长的影响.结果表明当水草覆盖度在50%以下时,鱼卵的孵化率与无水草组相比并无实际区别,而当水草覆盖度达到75%时,并没有提高鱼卵的孵化率.鱼卵的孵化与水温、溶解氧、水质等均有一定关系.沉水植物通过影响水质指标从而间接地影响鱼卵的孵化.在短时间内,无水草组各项水质条件与水草覆盖度为25%及50%组并无实质区别,而过多的沉水植物通过影响光照和pH而对鱼卵的孵化产生不利影响.当水草的覆盖度为25%和50%时,仔鱼的成活率高、畸形率低、平均体长和体重都较高.沉水植物表面存在着能为仔鱼所摄取的大量周丛生物,从而在一定程度上能间接地影响仔鱼的体长、体重等生长指标.     

环境卫星CCD影像在太湖沉水植物监测中的应用

利用环境一号卫星 CCD影像,综合现场巡视情况,对2014年1—5月太湖梅梁湖水域的沉水植被区域进行分析与研究,分别取沉水植物、水华、地表植被与水体4个样本区域,对它们的光谱反射率曲线进行分析,得到沉水植物光谱反射率曲线相比其他样本区域独特的结论。并根据此特征,结合基于提取样本运行决策树的方法,以2014年5月1日为例,提取出了太湖梅梁湖水域沉水植物的分布区域与面积。     

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.     

黑藻与金鱼藻自然衰亡过程中营养盐释放规律研究

为研究在自然衰亡状态下黑藻（Hydrilla verticillata）与金鱼藻（Ceratophyllum demersum）营养盐释放规律,采用人工模拟的方式,于黑藻和金鱼藻进入衰亡期时,采用塑料薄膜捆扎植物根部的方式,阻隔水和底泥界面之间的物质交换,避免底泥释放对水营养盐的影响;同时,监测水中环境因子和营养盐的动态变化,分析营养盐的释放与环境因子之间的关系.结果表明:①黑藻和金鱼藻两种沉水植物在模拟自然状态下分解速率和生物量无显著性差异（P>0.05）,Olson指数的分解速率分别为0.011、0.010 d-1.②水中氮、磷质量浓度峰值在试验的第40~50天.水中磷形态以DTP（溶解性总磷）和SRP（溶解性活性磷）为主,氮形态以DTN（溶解性总氮）和NO₃--N为主.由于SRP、NO₃--N分别是DTP、DTN的组分之一,因此黑藻和金鱼藻在衰亡期向水中释放的氮、磷形态主要为NO₃--N和SRP.③环境因子pH、DO、ORP（氧化还原电位）均呈不同程度的先降后升趋势.主成分分析结果表明,金鱼藻和黑藻环境因子主成分F_j和F_h、生物量剩余百分比分别与两植物组营养盐第一主成分之间二次曲线拟合效果较好,因此通过对数据进行降维处理,可建立二者之间的函数方程.研究显示,黑藻和金鱼藻两种沉水植物自然分解速率基本一致,衰亡期间向水中主要释放NO₃--N和SRP,水中氮、磷质量浓度呈单峰变化,通过主成分分析可以建立环境因子和营养盐之间的函数关系.