有机氯农药在海河干流水体和菹草中的浓度分布

于2008年3月29日—5月25日对海河干流水体和菹草中的有机氯农药(OCPs)——六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)的分布进行了采样调查. 结果表明,水体中ρ(HCHs)和ρ(DDTs)分别为3.95～20.15和6.88～35.23 ng/L,平均值为11.11和15.34 ng/L;菹草中w(HCHs)和w(DDTs)分别为2.17～7.82和1.40～22.80 ng/g,平均值分别为4.49和7.79 ng/g,菹草生长旺盛期的w(HCHs)和w(DDTs)最高,其变化主要受水体中ρ(HCHs)和ρ(DDTs)的影响;菹草生长旺盛期HCHs和DDTs的PCF值最高;菹草中HCHs的主要成分为γ-HCH,而水体中为β-HCH;DDT是水体和菹草中DDTs的主要成分,但菹草中DDT的相对含量明显低于水体,与水体相比,DDT在菹草中能进一步被降解,且以好氧降解为主.      

冬季降温对菹草叶片光合荧光特性的影响

将菹草(Potamogeton cripus)石芽种植于室外水体中,萌发后选择发育程度相近的幼苗,在冬季降温期间利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM)测定幼苗叶片的FV/Fm和光响应恢复曲线.结果表明,在冬季水温低于7℃的条件下菹草叶片FV/Fm显著降低(P<0.01).水温回复到9～10℃后,FV/Fm逐渐增大;光强的降低有利于FV/Fm的恢复.进一步研究植株的光响应恢复曲线发现,第4-10天,水温<7℃,菹草叶片有效荧光产量(ΔFV'/Fm)的光响应能力和暗恢复能力显著下降;同时,热耗散能力和暗恢复能力也显著降低,发生光抑制的可能性增大.当水温升高到9～10℃时,ΔFV/Fm和非光化学淬灭(NPQ)随光强降低和实验天数的增加逐渐得到恢复.因而,水温9～10℃可能是冬季菹草进行正常光合作用的临界温度;菹草在低温(<7℃)、高光照条件下易发生光抑制,导致PSII受到伤害.     

冬季菹草对悬浮泥沙的影响

利用冬季沉水植物菹草构建由浅水到深水的串联系统,含沙水依次流经浅水区和深水区,测定各级菹草对水体悬浮泥沙含量和沉降量的影响.结果显示,菹草系统可以降低水体中悬浮泥沙含量,并随水力停留时间延长而降低程度加大.各运行条件下,菹草系统悬浮泥沙平均沉降量65.7 g·m-2,比对照组高39.4%.菹草表面泥沙的吸附是一个"吸附-沉降-再吸附" 的动态过程,吸附量为3.26～5.69 g·kg-1.菹草对冬季水生态系统的自净功能起着十分重要的作用.     

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.     

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.     

底泥厌氧环境和光照对菹草萌发和幼苗生理的影响

通过向底泥中投加不同量的蔗糖使其发生厌氧反应以模拟不同程度的底泥厌氧环境，研究这种环境和光照强度对菹草石芽萌发和幼苗生理作用的影响。实验结果表明，底泥厌氧环境能显著降低菹草石芽的最终萌发率，且低光照会加剧这种趋势；尽管低光照不一定会提高最终的萌发率，但对提早石芽的萌发是有利的。在01%蔗糖投加处理中，幼苗的叶绿素和可溶性蛋白含量最高(平均为250和1928 mg/g FW)，其后随投加量的升高而降低，而游离氨基酸的含量却一直呈上升趋势，最高时达到024 mg/g FW ，但低光照却使它下降；可溶性糖含量基本不受底泥厌氧水平的影响，但随着光照减少而降低。随着厌氧水平的增加（从对照到05%蔗糖投加量），菹草的超氧物歧化酶(SOD)活性呈现上升趋势，但在10%蔗糖投加处理中活性降至最低；而过氧化物酶(POD)活性一直处于下降趋势。研究结论是：底泥厌氧对菹草石芽萌发影响显著，这种影响可能比低光照的限制作用还要重要。轻度的厌氧环境反而能促进菹草幼苗的生理代谢，但随厌氧水平的升高对碳氮平衡和其它生理活动产生不利影响。此外，底泥厌氧环境对菹草幼苗的抗氧化系统也有明显刺激作用。     

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.     

底质营养盐对菹草生长及养分分配的影响

在野外池塘中,利用3种不同营养状况的底质研究底质营养盐对菹草生长及养分分配的影响,结果表明：沉水植物菹草面对底质营养盐的胁迫出现了急性的生理生化反应,在生长初期叶片总的可溶性糖含量在肥沃的底质上高于贫营养底质上;根、茎、叶和石芽各构件都具有异速生长现象,并且表现规律不一样;菹草的根冠比随底质营养盐的不同而变化;随着营养条件对菹草生长胁迫加重,根、冠的异速生长愈明显,同时石芽的N∶P和C∶N比率显著受底质营养盐的影响,而菹草叶片和茎N∶P和C∶N比率不受底质肥力的影响,这些响应将改变石芽第2年的命运和影响种群的维持;在胁迫生境下,菹草首先分配资源到无性繁殖体--石芽上以便维持种群的延续,以回避策略应对底质营养盐胁迫。     

Phosphorus removal from sediments by Potamogeton crispus: New high-resolution in-situ evidence for rhizosphere assimilation and oxidization-induced retention

Macrophytes are usually chosen for phytoremediation tools to remove P in eutrophic aquatic ecosystems, but the lack of test methods hinders the understanding of removal mechanism and application. In this study, we used the novel technologies combined of Diffusive gradients in thin films (DGT), Planar optode (PO), and Non-invasive micro-test technology (NMT) to explore P dynamics in water-sediment continuum and rhizosphere of Potamogeton crispus over time. Results of the high-resolution in situ measurement showed that labile P(LP_DGT) fluxes at the surficial sediment significantly decreased from approximate 120, 140, and 200 pg/ (cm²?sec) via 30 days incubation period to 17, 40, and 56 pg/(cm²?sec) via that of 15 days. Obvious synchronous increase of LP_DGT was not detected in overlying water, suggesting the intense assimilation of dissolve reactive P via root over time. PO measurement indicated that O₂ concentration around the rhizosphere remarkably increased and radially diffused into deeper sediment until 100% saturation along with the root stretch downwards. NMT detection of roots showed the obvious O₂ inflow into root tissue with the uppermost flux of 30 pmol/(cm²?sec) from surroundings via aerenchyma on different treatment conditions. Different from previous reports, gradually saturating O₂ concentrations around the rhizosphere was principally driven by O₂ penetration through interspace attributing to root stretch downward rather than root O₂ leakage. Increased O₂ concentrations in deep sediment over time finally induced the oxidization of labile Fe(II) into Fe(III) bound P and local P immobilization.     

有机氯农药在海河菹草根际和非根际沉积物中的分布特征

于2008年3～5月对海河干流沉水植物菹草根际和非根际沉积物中有机氯农药(OCPs)的分布进行了采样调查.结果表明,菹草根际沉积物中六六六(HCHs)、滴滴涕(DDTs)的含量分别为6.95～31.55ng·g-1(均值16.43ng·g-1,下同)和13.99～42.57ng·g-1(23·77ng·g-1),非根际沉积物中HCHs、DDTs的含量分别为1.80～8.09ng·g-1(4.66ng·g-1)和3.27～26.51ng·g-1(14.81ng·g-1);;除1个数据点外,菹草根际沉积物中OCPs含量均比非根际沉积物有明显的增加;;菹草根际沉积物中β-HCH、p,p′-DDE分别是HCHs和DDTs的主要组成成分,而非根际沉积物中β-HCH和p,p′-DDE和p,p′-DDD是主要成分.