富营养底质对沉水植物的胁迫研究 Ι.乙酸对伊乐藻和菹草萌发与幼芽生长的影响

湖泊底质中有机物的厌氧代谢产生多种有机酸,其中主要成分是乙酸。研究了暴露于不同浓度的乙酸溶液后伊乐藻(Elodea nuttallii)和菹草(Potam ogeton crispus)无性繁殖体的萌发和幼芽的生长状况。1 mmol/L的乙酸能显著抑制伊乐藻幼芽的生长(p<0.05),但对其繁殖体的萌发无明显影响。在4 mmol/L的乙酸影响下,菹草幼芽仍有明显的生长;菹草繁殖体的萌发受到显著抑制(p<0.05),但在随后的培养中可全部萌发。4 mmol/L以上的乙酸暴露3 d或6 d导致伊乐藻全部死亡,8 mmol/L的乙酸处理6 d或16 mmol/L的乙酸处理3 d或6 d导致菹草全部死亡。研究表明厌氧底质中的乙酸可能是阻碍沉水植物生长的重要因素之一,菹草比伊乐藻能耐受较高强度的乙酸胁迫,更适合作为先锋物种用于富营养化湖泊中的沉水植物恢复。     

富营养底质对沉水植物的胁迫研究 Ι.乙酸对伊乐藻和菹草萌发与幼芽生长的影响

湖泊底质中有机物的厌氧代谢产生多种有机酸,其中主要成分是乙酸。研究了暴露于不同浓度的乙酸溶液后伊乐藻(Elodea nuttallii)和菹草(Potamogeton crispus)无性繁殖体的萌发和幼芽的生长状况。1 mmol/L的乙酸能显著抑制伊乐藻幼芽的生长(p<0.05),但对其繁殖体的萌发无明显影响。在4 mmol/L的乙酸影响下,菹草幼芽仍有明显的生长;菹草繁殖体的萌发受到显著抑制(p<0.05),但在随后的培养中可全部萌发。4 mmol/L以上的乙酸暴露3 d或6 d导致伊乐藻全部死亡,8 mmol/L的乙酸处理6 d或16 mmol/L的乙酸处理3 d或6 d导致菹草全部死亡。研究表明厌氧底质中的乙酸可能是阻碍沉水植物生长的重要因素之一,菹草比伊乐藻能耐受较高强度的乙酸胁迫,更适合作为先锋物种用于富营养化湖泊中的沉水植物恢复。     

沉水植物菹草的人工种子技术

为满足水生态系统重建及水体景观对沉水植物种苗的需求,本文建立了菹草（Potamogeton crispus L.）人工种子的制作方法,并分析了菹草人工种子的萌发条件。结果表明,以海藻酸钠为包埋剂,在包埋剂中添加IBA 1.0 mg/L + 6-BA 0.5 mg/L,制备的菹草人工种子在灭菌自来水中萌发率可达80％,且转株率达20％。在15－25℃之间,温度对菹草人工种子萌发和转株的影响不显著;氮磷水平对菹草人工种子萌发和转株的影响不显著;光强对菹草人工种子的萌发和转株有显著影响,较高的光强有较高的萌发率和转株率,光强为40μmol/ m2. s时,菹草人工种子萌发率、转株率可达67.8％、35.6％;底质对菹草人工种子的萌发和转株有显著影响,菹草人工种子在黄沙壤上的萌发率、转株率分别为60%和42.2%,黄沙壤比淤泥和砂石更适合菹草人工种子萌发和转株;菹草人工种子在野外湖水的试验中萌发率、转株率分别达到28%、15%。     

水体无机碳条件对常见沉水植物生长和生理的影响

为了解水华引起的水体无机碳变化对沉水植物生长的影响,对8种沉水植物:金鱼藻、穗花狐尾藻、篦齿眼子菜、光叶眼子菜、微齿眼子菜、伊乐藻、菹草和黑藻在不同无机碳浓度下的生物量、株高、叶绿素以及光合和呼吸速率进行了比较研究.结果表明8种沉水植物均能利用HCO3-作为光合无机碳源,在1.5 mmoL/L外源HCO3-浓度下能促进金鱼藻、菹草和伊乐藻的生长,提高其光合速率;在2.5 mmol/L外源HCO3-浓度下能促进狐尾藻、光叶眼子菜、黑藻、微齿眼子菜和蓖齿眼子菜的生长,提高其光合速率.在CO32-为优势碳源时,8种沉水植物表现出不同的适应性,发现微齿眼子菜、篦齿眼子菜和黑藻在整个实验范围内生长未受抑制,且在不同浓度下表现生长和光合速率的促进,说明这三种沉水植物对[HCO3-]/[CO32-]比值和pH具有较广适应范围.而当CO32-成为优势碳源时,金鱼藻和伊乐藻的生长受到抑制,狐尾藻、菹草和光叶眼子菜均死亡,表明[HCO3-]/[CO32-]比值和pH是这5种沉水植物生长的重要限制因子.     

梁子湖优势沉水植物冬季种子库的初步研究

初步研究了梁子湖6种优势沉水植物如黄丝草、金鱼藻、菹草、黑藻、苦草和穗状狐尾藻等在冬季的广义种子库（种子、芽苞、断枝等）,包括它们的繁殖特性、种子在小、结构及萌发时的衰减曲线等问题,主要结果为：（1）在梁子湖不同区域内,种子库大小不相同,满江湖、前江大湖、中湖和管理局网围内种子库分别为714.4粒／m^2、107.5粒／m^2、331.9粒／m^2和159.3粒／m^2。种子库的大小受到现实的种群数量、投鱼强度、人类干扰等因素的影响。（2）黄丝草、金鱼藻、菹草种九的种子库占有明显优势,全湖平均分别为198.8粒／m^2、91.7粒／m^2和21.4粒／m^2。（3）每一种植物种群广义种子库的构成和比例具有差异,金鱼藻、菹草、苦草、黑藻四种植物种子库中,无性繁殖体占有主要的地位;黄丝草、穗状狐尾藻两种植物种子库中,种子占有很大的比例,上述六种植物均可用种子和无性繁殖体来产生幼苗,补充到肿群中去。（4）种子库一般存在冬季休眠（菹草为夏眠）,春季种子库萌发,尤其在3月和4月是种子库萌发的高峰期。     

武汉莲花湖水生植被重建的实践与启示

通过截污、控制养鱼、控藻和科学种植等措施,2~3年内,在长江中游地区水质为劣Ⅴ类的重富营养湖泊武汉小莲花湖重建了以伊乐藻(Elodea nuttallii)为优势种的沉水植物先锋群落,2004和2005年春季的沉水植被盖度分别达到98%和95%,抑制了水华的发生,改善了水质。利用冬季水位低、透明度相对高的时机种植伊乐藻、菹草(Potamogeton crispu)等这些适合冬春季生长的沉水植物是建立沉水植物先锋群落的一个有效途径。由于以伊乐藻或菹草为优势种的先锋群落不稳定,必须配备丰富物种、优化结构、增加群落稳定性等后续措施。水生植被重建初期是最脆弱的时期,某些生态因子的较大波动很容易破坏植物群落,在这一时期要尽量保持关键因子的稳定,如禁止养鱼、防止污染负荷突然增加、稳定水位是必需的。     

春季不同程度低水位对四种沉水植物生理的影响

为了解不同沉水植物对春季低水位的生理响应, 在2014年春季开展为期3个月的控制实验, 研究不同程度的春季低水位, 包括极低水位(水深18 cm)、较低水位(36 cm)和低水位(54 cm)对3种乡土沉水植物微齿眼子菜、穗花狐尾藻和菹草的最大光化学量子产量(Fv/Fm)、总叶绿素含量和可溶性糖含量的影响, 并与外来种伊乐藻作对比。结果显示, 随着水位的降低, 微齿眼子菜、菹草和伊乐藻Fv/Fm显著升高, 而穗花狐尾藻的Fv/Fm无显著变化; 在3种水位下伊乐藻的Fv/Fm都明显高于其他3种植物。微齿眼子菜和菹草总叶绿素含量也随着水位降低有升高趋势, 而穗花狐尾藻和伊乐藻的总叶绿素含量随水位没有显著变化。所有水位下微齿眼子菜总叶绿素含量最高, 穗花狐尾藻最低, 菹草只在低水位下显著低于伊乐藻。微齿眼子菜、菹草和伊乐藻的可溶性糖含量随着水位的降低而下降, 穗花狐尾藻的可溶性糖含量随着水位的降低有升高趋势。在低水位和较低水位下穗花狐尾藻和菹草的可溶性糖含量分别是所有植物中的最小和最大, 但在极低水位下4种沉水植物的可溶性糖含量无明显差异。以上结果表明, 春季极低水位对微齿眼子菜、伊乐藻和菹草不产生胁迫,但对穗花狐尾藻产生了胁迫; 伊乐藻潜在光合能力强于乡土种, 在春季浅水区具备较强的入侵性。     

辽宁太子河大型水生植物的群落特征及其与环境的关系

采用样方法对太子河3条支流大型水生植物群落结构与生物量的研究表明：太子河北支大型水生植物的优势种为小眼子菜（Potamogeton pusillus）、菹草（P.crispus）和马来眼子菜（P.malaianus）,主要群落类型为小眼子菜＋菹草群落;细河大型水生植物的优势种为菹草、马来眼子菜和轮叶黑藻（Hydrilla verticillata）,主要群落类型为菹草＋轮叶黑藻群落;海城河大型水生植物的优势种为轮叶黑藻、小眼子菜、五刺金鱼藻（Ceratophyllum oryze-torum）和菹草,主要群落类型为轮叶黑藻＋小眼子菜＋菹草群落。从定量生长型谱来看,太子河北支以小眼子菜型为主要类型,细河以大眼子菜型为主要类型,海城河以大眼子菜型、小眼子菜型、金鱼藻型和伊乐藻型为主要类型;从生活型谱来看,3条支流都是以沉水植物为主要生活型。大型水生植物群落相似性聚类分析表明3条支流水生植物群落组成差异显著。3条支流大型水生植物沿河流纵向分布格局均为间断的斑块状,沿水深的垂直分布格局不明显。太子河北支大型水生植物从上游到下游均有出现;细河大型水生植物主要分布在下游;海城河大型水生植物主要分布在中下游。大型水生植物生产力（湿重）：海城河（644 g/m2）﹥太子河北支（586.8 g/m2）﹥细河（151.1 g/m2）。大型水生植物与环境因子的相关性分析表明：大型水生植物的物种数与氨态氮、水温、pH和电导率显著正相关（p〈0.05）;与溶解氧、底质指数和海拔显著负相关（p〈0.01）;优势种小眼子菜的生物量与水深显著正相关（p〈0.01）,与电导率和总氮显著负相关（p〈0.05）。     

硅酸盐矿物麦饭石对沉水植物生理生态的影响

沉水植物的稳定生长是重建健康湖泊生态系统重要环节, 底质条件是沉水植物生长的关键因素。研究通过观测沉水植物生理生态的变化来探讨麦饭石对其影响及作用机理。研究结果表明, 与湖泥组相比, 麦饭石可明显促进沉水植物苦草生长, 覆盖1 cm厚度麦饭石的苦草植株高度、单株生物量优于湖泥组(P<0.05); 改性麦饭石组的苦草株高、单株生物量高于麦饭石原石组(P<0.05)。麦饭石组中两种植物苦草和轮叶黑藻的光合色素、根系活力、丙二醛、过氧化物酶活等指标在一定程度上均优于湖泥组。检测发现麦饭石中含有丰富的植物生长所需的常量和微量元素, 可以明显促进沉水植物生长。可见麦饭石有益于沉水植物生长, 可进一步作为底质改良材料应用于湖泊生态修复工程。     

水深、基质、光和去苗对菹草石芽萌发的影响

通过野调查,研究了水深对菹草石芽萌发率的影响,比较了梁子湖与湖北省其他四个不同水深的湖泊间菹草石芽明发率月动态;并通过萌发实验探讨了基质、光和去苗对菹草石芽萌发的影响。结果如下：无光环境下菹草石芽的萌发率较有光下的小,基质的有无及其类型对萌发率影响不大,去苗能使其萌发第二苗和第三苗的百分离分别从自然状态下的3．2％和1．0％提高至96．8％和64．0％（12月初）;五个湖泊的石芽均于7月初即开始萌发,相同月份不同湖泊石芽的平均萌发率基本与其平均水深成负相关关系,但12月初各湖泊的平均萌发率相近（＞95％）;同一湖泊水深越大,相同月份的萌发率越低,水深的增加能显著推迟萌发起始时间,但不改变其最终萌发率（12月初＞95％）。菹草石高萌发率的特征和极高的萌发第二、第三苗的潜力可能是其成为许多湖泊优势种的两个极其重要的维持机制。     

淀山湖3种沉水植物的种子萌发生态

探讨淀山湖３种主要沉水植物（菹草、大茨藻和苦草）种子萌发与种皮、水温以及萌发基质之间的关系,种皮对咱子萌发的限制作用程度与种皮结构有关,种皮破裂后,发芽率和萌发速率均增高,水温对种子萌发具有一定的的促进作用,发芽率均以２０℃时最大,但萌发速率却为２８℃＞２０℃＞１０℃,不同沉水植物种子萌发的最适基质不同,苦草和菹草为水加土,而大茨藻则为土;单纯水中的发芽率和萌发速率均最低。     

衰亡期黑藻与生长期菹草交替生长对水体磷迁移的影响

为利用冷暖种交替控制水体磷污染、抑制水体富营养化,揭示湖泊演化规律和机理。研究设置单季植物组(黑藻组、菹草组)和交替生长组(黑藻组+菹草组)进行实验。交替生长组在黑藻衰亡期种植菹草,监测各组上覆水和底泥中各形态磷含量的变化,计算黑藻衰亡释放磷及菹草生长吸收磷的总量,同时测定环境因子指标。分析沉水植物交替生长(黑藻+菹草)过程对衰亡期沉水植物(黑藻组)释放磷所带来的二次污染的消减作用,并分析环境因子变化与磷含量之间的关系。实验结果表明:黑藻+菹草组显著(P<0.05)降低了上覆水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性活性磷(SRP)的浓度;显著(P<0.05)降低了间隙水中DTP和SRP的浓度。底泥TP含量黑藻组呈上升趋势,黑藻+菹草和菹草组呈下降趋势。在采用菹草生物量期望2倍于衰亡植物黑藻生物量的模拟实验条件下,每实验组沉水植物黑藻衰亡分解所释放的磷为1.51 g,沉水植物菹草生长所富集吸收的磷为1.83 g。因此,菹草具备消减黑藻所释放磷的能力,可作为冷暖种交替控制水体富营养化的备选物种。实验组磷的迁移方向分别为:黑藻组磷迁移最终方向为底泥,黑藻+菹草组和菹草组磷的迁移方向为植物。黑藻+菹草组通过提高环境中DO和ORP,使得水相中磷向沉积物相中迁移,从而使得水相中各形态磷浓度保持在相对较低的水平。     

水体浊度对菹草(Potamogeton cripus)幼苗生长发育的影响

用粒径小于100μm的泥沙配置浊度为30、60、90、120、150NTU和180NTU的混浊水体,将菹草（Potamogeton cipus）幼苗分别移栽于上述水体中,观测菹草幼苗在各浊度水体中的生长发育状况,并用水下饱和脉冲叶绿素荧光仪（DIVING-PAM）测定菹草幼苗光合作用PSⅡ最大量子产量（Fv/Fm）、有效荧光产量（Yield）、光化学荧光淬灭系数（qP）、非光化学荧光淬灭系数（qN）等指标。结果表明,菹草幼苗对混浊水体有较强的耐受能力,在30、60NTU和90NTU的混浊水体中,水体浊度对菹草幼苗的存活、生长发育及光合结构PSⅡ影响不显著（P〉0．05）。当水体浊度≥120NTU时,在短期（〈10d）胁迫下,水体浊度对于菹草幼苗的存活、生长发育无显著影响（P〉0．05）,但是,随着胁迫时间的延长（〉10d）,菹草幼苗虽能成活但生长发育明显受到抑制,幼苗叶片受光胁迫时,能通过增加热耗散（qN）保护其光合结构PSⅡ免受伤害;而更长时间的胁迫（80d）,在高浊度（120、150NTU和180NTU）水体中的菹草幼苗开始大量死亡,其Fv/Fm、Yield、qP值均显著低于对照（P〈0．05）,qN值的急剧下降,说明光合结构PSⅡ开始受到破坏。     

基质氮磷含量对菹草生长与繁殖的影响

通过设计6个营养水平的沉积物处理,研究了沉积物中氮磷含量对菹草萌发、生长和繁殖的影响.结果表明:沉积物氮磷含量对菹草石芽的萌发无影响,萌发率均达到100%;随着沉积物中氮磷含量的增加,植物组织氮含量增加,并趋于稳定,磷含量呈现缓慢上升趋势,而植株体内氮磷比值下降,同时,菹草叶片的初始荧光产量(Fo)降低,最大量子产率(Fv/Fm)不断增加,达到一定限度后略有下降,表明菹草光合能力随沉积物氮磷含量的增加而提高,而过高的氮磷水平会降低光合能力;快速光曲线显示,菹草能有效地利用弱光,强光下易出现光抑制现象,但高氮磷营养水平的沉积物可以提高菹草对强光的耐受能力.此外,高氮磷含量也能提高菹草总生物量,但降低了菹草的根茎比.菹草无性生殖能力随氮磷水平的提高不断增强,繁殖策略也得到优化,出现了有性生殖,但结实率平均仅为19.6%.     

草甘膦对可食用蓝藻葛仙米生长和生理的影响

葛仙米（N．sphaeroides）的产量和产地面积逐年减少,这可能与当地广泛使用除草剂草甘膦有关。为此,本文测定了不同浓度（0．15、0．30、0．45、0．6mmol／L）的草甘膦处理的葛仙米的颗粒大小、干重、叶绿素荧光、叶绿素浓度。所有测量参数与浓度和时间显著相关：0．15mmol／L处理组的颗粒直径较对照组小15％（2d后）;叶绿素a浓度和最大量子产率（Fv／Fm）在最高浓度组（0．6mmol／L）4d后开始受到影响;第8天,相对生长速率（以干重计算,大于0．15mmol／L）、光合作用活性（大于0．3mm01／L）均受显著抑制,其中0．15mmol／L处理组相对生长下降60％,而更高浓度处理组出现负生长,0．6mm01／L组藻体漂白死亡。结合实验结果,文章讨论了草甘膦的毒性机理及其对葛仙米（N．sphaeroides）的潜在影响。     

蓝藻胁迫条件下不同基质类型对苦草和伊乐藻生长的影响

为探讨蓝藻胁迫条件下沉水植物生长与基质营养含量的关系,研究了添加相同含量蓝藻后2 种不同基质(较贫瘠的黄色粘土和较肥沃的黑色淤泥)对苦草和伊乐藻2 种沉水植物生长的影响。结果表明:与伊乐藻相比,苦草的生物量在粘土条件下高于淤泥条件,而基质类型对伊乐藻生物量没有显著影响;苦草的最大叶片长度(用于表征株高)、无性系新株数目及其干物质重和伊乐藻的株高、分株数目和分枝干物质重也是在粘土条件下高于淤泥条件;苦草的最大根长在粘土条件下显著高于淤泥条件(p<0.05)。研究结果表明在蓝藻胁迫的条件下,高营养含量的基质不利于沉水植物的生长,并且对根生型沉水植物苦草的影响要大于假根沉水植物伊乐藻。     

玄武湖菹草种群的发生原因及人工收割对水环境的影响

利用以沉水植物为主的水生植物进行水体生态修复是目前研究的热点问题, 为研究南京玄武湖2005-2006年的菹草(Potamogeton crispus)种群发生的原因及人工收割对水体的影响, 对玄武湖不同湖区定期监测其透明度、溶解氧、pH、TN、TP等水质指标, 并进行分析, 结果表明: 对湖泊蓝藻水华的应急处理, 使水体透明度提高179.5%, DO含量增高24.1%, TN、TP分别降低54.1%、74.5%, pH由9.1降至8.7, 水质改善是菹草种群萌发并能大规模生长的主要原因。而菹草生长阶段短期内对菹草进行大规模收割使水体DO含量降低42.1%, 透明度下降51.5%(P0.05), 收割虽从水体中携带走部分氮、磷营养盐, 但差异不显著(P0.05), 且收割后TP出现升高现象。故在对草藻型湖泊生态修复过程中, 可先期通过物理或化学手段改善水体透明度、调节pH、降低营养盐, 使其满足水生植物萌发及幼苗生长的需求, 为水生植物后期存活并生长打下基础, 在后期生态管理过程中, 应逐步收割植株, 缓慢从水体携带营养盐, 以达到改善水质, 恢复及重建水生生态系统的目的。       

利用大型围隔研究沉水植被对水体富营养化的影响

在严重富营养化的东湖设置大型围隔（20×29m）两个,并在其中引种沉水植物—菹草（PotamogetoncrispusL．）,探讨了菹草的恢复对水体富营养化的影响。菹草的恢复,使两个大型围隔中的各种营养盐水平都显著地低于围隔外围的湖水（P＜0．01）,溶解氧和透明度显著升高,电导率明显下降,即水质得到了明显的改善。又将其中一个围隔中已恢复的菹草全部收割并移出,在一个多月的期间,未被收割的围隔内水体中各种营养盐浓度比已收割围隔稍低,但未能达到统计学上的显著差异（P＞0．6）,对水体浮游植物叶绿素a浓度也没有显著影响。即在短期（一个月左右）未使水质明显恶化。     

烯效唑对沉水植物伊乐藻(Elodea nuttallii)生长及抗氧化酶活性的影响

研究了烯效唑对沉水植物伊乐藻生长及抗氧化酶活性的影响。结果表明,烯效唑可以刺激伊乐藻新芽萌发,新生枝条节间距减小,叶片紧密,同时烯效唑对成熟枝条的生长具有明显的抑制作用。低浓度（≤1．0mg／L）、短时间的烯效唑暴露可促进叶绿素a含量的增加,随着暴露时间的延长,处理组叶绿素a含量降低,叶绿素b含量显著增加。烯效唑胁迫下,伊乐藻体内3种抗氧化酶反应灵敏,SOD活性受到显著诱导,CAT活性先升高后降低,POD活性先升高后降低后又升高。说明烯效唑可对植物产生氧化胁迫,诱导抗氧化酶活性升高,当胁迫超过一定强度时,活性氧不能及时清除,对植物体产生氧化损伤。     

不同光照强度和底质营养对三种沉水植物的影响

沉水植物的生长不但与光照强度的关系密切, 也受底质营养的影响, 因此研究光照强度和底质营养两种环境因子的共同作用对沉水植物的影响尤为重要。本文选择轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans L.)和大茨藻(Najasmarina L.)3 种沉水植物为研究对象, 设置3 种光照强度(高、中、低)和2 种底质营养(高、低)处理, 通过测定植物生长指标(生物量和叶绿素)及水质指标(水体溶氧量和pH)的变化反映光照强度与底质营养对三类沉水植物生长的影响。结果表明: (1)高底质营养处理促进了三种沉水植物的生长, 生物量、叶绿素含量、水体溶氧量和pH 均高于低底质营养处理组。(2)高底质营养处理组中, 轮叶黑藻在中光照强度处理下其生物量最高为4.87 g, 苦草在低光照强度处理下生物量最高为3.13 g, 大茨藻在高光照强度处理下生物量最高为4.71 g, 相应的叶绿素含量和水体溶氧量也都达到了最大值。因此根据修复湿地环境中的光照和底质条件, 因地适宜的选择沉水植物必须研究各种沉水植物不同的生态影响因子。