不同氮源对苦草(Vallisneria natans)生长及生理指标的影响

通过实验室静态模拟,研究了在富营养条件下(4.0 mg.L-1TN,0.2 mg.L-1TP)不同比例铵态氮和硝态氮(6∶0、5∶1、3∶3、1∶5和0∶6)对苦草〔Vallisneria natans(Lour.)Hara〕的生长与生理指标的影响。结果表明,随着铵态氮和硝态氮比例的下降,苦草相对生长率和蛋白质含量先升高后下降,超氧化物歧化酶(SOD)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性逐渐下降,硝酸还原酶(NR)活性逐渐升高。在4.0 mg.L-1TN和0.2 mg.L-1TP条件下,若不考虑磷的作用,高浓度铵态氮对苦草的生理功能有影响,对其生长有明显的抑制作用;而当铵态氮浓度小于0.67 mg.L-1时却可以促进苦草的生长。     

氮磷负荷比对浅水湖泊初级生产者的影响

为研究氮磷营养负荷比值(N︰P)的升高对浅水湖泊初级生产者的影响, 在种植刺苦草的模拟系统中, 保证磷(P)负荷不变, 不断增加氮(N)负荷, 设置三种N︰P 比(0︰1、20︰1 和40︰1), 比较不同N︰P 负荷条件下, 浮游植物、附着藻类和沉水植物的生长情况。研究结果表明: 三种不同的N︰P 负荷条件下, 上覆水中总氮(TN)和硝态氮(NO3 – -N)含量随着N︰P 的升高呈现增加的趋势, 总磷(TP)则下降。浮游植物和附着藻类生物量在N︰P 比为20︰1 时出现最大值,显著高于其它两个处理组; 刺苦草的生物量在实验结束时显著增加, 但各处理间没有显著差异。以上结果表明, N︰P 升高能够促进浮游植物与附着藻类的生长, 但超过20︰1 会抑制其生长, 而N︰P 的变化对沉水植物没有显著影响。     

弱光照和富营养对苦草生长的影响

本研究通过比较在不同光照和营养(3光照×3营养)水平下栽培的沉水植物苦草(Vallisneria natans L.)的生长及生化指标,探讨了富营养水体中弱光和高营养对苦草生长的影响.结果表明:弱光对苦草生长的抑制作用不受外源营养浓度的影响;而高营养对苦草生长的影响受到弱光胁迫程度的交互作用,表现为在光照较强的45%日光下为抑制作用,光照最弱的2.5%日光下为促进作用,在光强居间的10%日光下没有明显作用.植物组织总氮、总磷、氨态氮及游离氨基酸氮含量随光照减弱而增加,而可溶性总糖和淀粉含量减少;总磷、氨态氮、游离氨基酸氮及淀粉含量随营养增加而增加.因此弱光照和过高营养均对苦草生长产生明显抑制作用,两者具有交互作用,主要表现为弱光影响了高营养的抑制作用.在本研究中,高营养对苦草生长有抑制作用,但尚不能导致铵中毒或储存碳缺乏;可能由于10%和2.5%日光下,弱光胁迫对苦草的代谢已产生很大抑制作用,限制了高营养对苦草的抑制作用.     

正交试验法分析环境因子对苦草生长的影响

苦草(Vallisneria natans),是我国长江中下游淡水水体中常见的沉水植物种类。通过室内模拟正交试验的方法,研究不同光照强度、温度和总氮浓度(3光照×3温度×3总氮浓度)对苦草生长的影响。结果表明:(1)苦草在5320lx光照强度、10℃、2—4mg/L水体总氮浓度的条件下生长良好。实验所设100%(12000lx)和50%(5320lx)光照条件下苦草均可正常生长;但对于30℃的高温胁迫耐受性较差;苦草在总氮浓度为4mg/L的水体中各生长指标达到最大值,2mg/L或8mg/L的总氮浓度均会抑制其生长。(2)5320lx的光照强度和10℃的温度对苦草光合色素的合成较为有利;而单纯总氮浓度的变化对苦草光合色素的合成影响不大。(3)苦草的生理活性在高于12000lx或低于1025lx的光强、高于30℃的温度以及8mg/L的总氮浓度下均会受到一定程度的抑制。(4)方差分析结果显示,苦草生长发育的过程中,光照强度和温度是主效环境因子;上述3个环境因子对苦草光合色素的合成均有极显著的影响,并且光强与温度的交互作用对其也有显著影响;光照强度、温度以及这两个环境因子的交互作用为影响苦草生理活性的主效因子。苦草作为不能形成冠层的基生叶莲座型沉水植物,对光强要求不高,对低温的耐受性较好,但较不耐高营养盐浓度,因此,在得到一定修复的富营养化水体中,可以作为秋、冬季水生植物恢复和重建的关键物种。     

不同初始螺类密度对沉水植物刺苦草Vallisneria spinulosa Yan及其附着藻类的影响

大型水生植物及其附着藻类是浅水湖泊中的重要初级生产者。淡水螺类作为重要的初级消费者,其密度对沉水植物及其附着藻类的影响存在争议。本研究设置4种初始螺类密度（0、40、80、240 ind·m^-2）,研究淡水螺类（椭圆萝卜螺Radix swinhoei H.Adams）对刺苦草（Vallisneria spinulosa Yan）及其附着藻类的直接牧食作用和螺类种群的变化。结果显示,在添加螺处理中,刺苦草和人工基质表面附着藻类的生物量显著降低,同时沉水植物的生长显著增加,在较高初始密度螺类处理中刺苦草产生更多的分株。到实验结束时,螺类的死亡率较高,但3个有螺处理间螺类鲜重无显著差异,而高初始密度螺类条件下的最终密度仍较高,同时个体重量（均重）也较小。在中富营养条件下淡水螺类可以直接牧食沉水植物叶片,但对植物生长的抑制作用不显著,有可能是因为沉水植物并不能作为唯一的食物来源维持螺类种群,同时螺类的种群结构受到水体营养水平等因素的制约。     

纹沼螺对苦草生长的影响

在室外受控实验条件下,研究了不同密度(0,150,450个/m2)纹沼螺(Parafossarulus striatulus)对沉水植物苦草(Vallisneria spiralis)生长的影响。结果表明,螺类牧食活动促进了苦草生长,与无螺对照组相比,低密度螺处理组中苦草的相对生长率、株高均增加了20%;高密度组中苦草的相对生长率、叶片数和株高分别增加了28%、15%和27%。分析表明,纹沼螺通过牧食活动降低植物叶片上附着生物干重,从而促进了苦草生长。丰富了螺-草互利关系的研究内容,有助于加深理解水生态系统中生物之间的生态关系。     

蓝藻堆积和螺类牧食对苦草生长的影响

设计了双因素四组处理(对照组,加螺组,加藻组,螺藻组)的室外受控实验,模拟湖泊沿岸带水华蓝藻的堆积以及底栖螺类的牧食活动对沉水植物苦草生长的影响。结果表明:蓝藻堆积(水体叶绿素a浓度为220μg/L)对苦草的生长具有明显的抑制作用,和对照组以及加螺组相比,加藻组和螺藻组中苦草的相对生长率分别下降了40.9%和36.4%,分株数也分别下降了56.4%和64.1%,分析认为蓝藻在水体表层堆积所产生的遮光可能是抑制底层苦草生长的主要原因。然而,环棱螺能在一定程度上促进苦草的生长,加螺组和螺藻组中苦草的相对生长率和分株数分别要明显高于对照组和加藻组,这可能要归因于螺类的牧食去除了沉水植物表面附着生物。实验中蓝藻堆积和螺类牧食对苦草的各项生长指标均无显著的交互作用,但蓝藻对苦草生长的抑制作用要远大于螺类对植物生长的促进作用。研究证实了在富营养浅水湖泊中,水华蓝藻在湖泊沿岸带的堆积会严重胁迫沉水植物的生长,而底栖螺类的牧食活动则能在一定程度上提高植物在不良环境下的生存能力。     

微囊藻毒素对沉水植物苦草生长发育的影响

MC RR抑制大型沉水植物苦草 (Vallisnerianatans (Lour.)Hara .)的生长和发育。在 0 0 0 0 1— 10mg/L的浓度下 ,苦草种子的发芽、子叶生长、真叶的形成和生长、不定根的形成和生长以及根毛的生长都受到了一定的抑制作用。当MC RR浓度≥ 0 .1mg/L时 ,处理第 30d ,MC RR对苦草鲜重和第一片真叶的生长有极显著的抑制作用 ,当MC RR浓度为 10mg/L时 ,根的生长和叶片的发生也受到了极显著的抑制作用     

苦草生长对沉积物中磷迁移转化的影响

构建了不同营养盐负荷的沉积物环境"水-苦草-沉积物"生态系统,监测分析了沉积物中总磷(TP)、生物可获得磷及其环境因子的垂直分布及变化,以苦草为例,研究了沉水植物生长对沉积物中磷迁移转化的影响,结果表明:生长期的苦草通过改变沉积物环境因子或自身的生理活动,直接或间接地对沉积物中不同形态磷的迁移转化产生了影响,并随着深度的增加而出现不同的变化。具体表现在,低(L)、中(M)、高(H)营养负荷的沉积物总磷(TP),相对于初始值均有不同程度的下降,但苦草组下降的幅度大,分别比对照组多下降了11.63、18.50和46.25 mg/kg;在垂直方向上均表现出随深度的增加TP呈减少趋势,苦草对沉积物影响的深度随根系的活动范围变化而变化,根系增长最长(比试验初始增加了9.2 cm)的低营养负荷苦草组(LV),可影响到6 cm以下的沉积物;中营养负荷苦草组(MV)、高营养负荷苦草组(HV)根系增加不明显(分别为2.60和2.10 cm),影响深度主要在6 cm以内;检验发现,苦草组与对照组差异显著(P0.05)。交换态磷(Ex-P)、铝磷(Al-P)随深度增加而升高,苦草组小于对照组;铁磷(Fe-P),随深度的增加而降低,苦草组大于对照组,其中,在L、M、H中,苦草组的Ex-P分别比对照组下降了0.065、0.215和1.483 mg/kg,Al-P分别为1.198、2.040和2.390 mg/kg;LV中苦草的影响深度可达到10 cm的深,而MV、HV中主要集中在6 cm以内;苦草组中的Fe-P分别比对照组高8.135、16.689和8.598 mg/kg,在垂直方向上的变化幅度亦大于对照组。检验发现,L中苦草组Ex-P与对照组有极显著差异(P0.01),M、H苦草组与对照组无显著差异(P0.05);L、M、H中Al-P、FeP苦草组与对照组均无显著差异(P0.05)。     

不同营养状态下金鱼藻的生理响应

通过静态模拟实验,比较研究了不同营养水平(中营养、富营养、重富营养和Hoagland植物培养液)下培养的金鱼藻(Ceratophyllum demersum)的蛋白质、叶绿素含量,过氧化物酶(POD)及超氧化物酶(SOD)活性变化.研究发现,总N、总P的变化会影响金鱼藻的生物合成,当水环境总氮浓度低于1 mg·L^-1,总磷浓度低于0.1 mg·L^-1时,金鱼藻茎叶的叶绿素合成较低,其茎蛋白含量迅速下降.金鱼藻在富营养水平(1 mg TN·L^-1,0.1 mg TP·L^-1)下抗氧化防御酶活跃,POD、SOD活性增高.研究表明,金鱼藻较适应于富营养水环境,水体营养盐继续增加对金鱼藻有胁迫作用,过高营养盐浓度(重富营养和Hoagland 培养液)影响金鱼藻的抗逆能力.     

水网藻(Hydrodictyon reticulatum)治理水体富营养化的可行性研究

研究了不同形态的氮及磷浓度对水网藻的生长及吸收去除氮磷能力的影响;并对水网藻在我国南方供水水库GDAR现场的生长能力作出评价。水网藻在氮磷比为15左右的条件下,生长及氮,磷去除能力均为最好,并能优先吸收氨氮。在总氮、总磷分别为4.5mg/L和0.3mg/L时,对总氮和总磷的3d去除率几乎达100％。水网藻在水库现场全年均能正常生长。夏、秋和冬3个季度的生长率分别为1.051、0.557和0.353。实验证明水网藻可以作为改善我国南方富营养化水库水质的一种辅助措施。     

碱蓬对不同盐度富营养化模拟海水的净化效应及其生长特性

研究了碱蓬﹝Suaeda glauca (Bunge) Bunge﹞对不同盐度(质量浓度8、16和24 g·L-1NaCl)富营养化模拟海水中总氮( TN)和总磷( TP)的净化效果,并对碱蓬生长及其不同部位TN和TP的含量和积累量进行了研究。结果表明：碱蓬在质量浓度8、16和24 g·L-1 NaCl富营养化模拟海水中均生长良好。随处理时间的延长,种植碱蓬后不同盐度富营养化模拟海水中TN和TP浓度均逐渐降低,TN和TP去除率均逐渐升高,其中在质量浓度16 g·L-1 NaCl富营养化模拟海水中TN和TP去除率最高。处理25 d,在质量浓度16 g·L-1 NaCl富营养化模拟海水中碱蓬单株鲜质量、单株干质量和株高的增量以及平均须根长均最大,单株总干质量最高,均显著高于其他2个处理组;质量浓度16 g·L-1 NaCl富营养化模拟海水中碱蓬单株叶、茎和根中的TN和TP积累量明显高于其他2个处理组,而单株种子中的TN和TP积累量则随着NaCl质量浓度提高而降低。研究结果显示：作为在滨海盐渍化土壤中生长的一年生优势物种,碱蓬可以有效地对有一定盐度的富营养化水体进行生物修复,具有对滩涂养殖废水进行生物改良和修复的潜力。     

淀山湖富营养化过程的统计学特征

湖泊营养物输入及响应指标的统计学规律正在受到越来越广泛的关注。对淀山湖在不同富营养化阶段和近期总磷TP、总氮TN和叶绿素Chl a的频率分布以及TP-Chl a关系的经验方程进行了分析,结果表明:(1)淀山湖TP、TN和Chl a的平均浓度和离散程度随着湖泊富营养化程度的加剧而增加,其中以Chl a的增幅最大;(2)在富营养化条件下,即使营养物TP得到一定程度的控制,Chl a大于15μg/L的概率继续增加了20%以上。仅仅削减营养物的峰值,对降低湖泊初级生产力水平的贡献有限;(3)TP-Chl a对数回归方程的斜率随湖泊富营养化程度的升高而增加,由20世纪80年代的0.54增加到目前的2.46。淀山湖营养物输入及响应指标的统计学特征,可以用来表征水体富营养化程度,评价湖泊生态恢复的进程和效果,为湖泊营养物基准和标准的制定提供最为实际的统计学支持。     

Nutrient removal from polluted stream water by artificial aquatic food web system

For the removal of nutrients from eutrophic stream water polluted by non-point sources, an artificial aquatic food web (AAFW) system comprising processes of phytoplankton growth and Daphnia magna grazing was developed. The AAFW system was a continuous-flow system constructed with one storage basin of 3 m³ capacity, one phytoplankton tank of 3 m³ capacity, and one zooplankton growth chamber of 1.5 m³ capacity. The system was optimized by setting hydraulic retention time of phytoplankton tank as 3 days and D. magna density as 740–1000 individual l⁻¹. When the system was operated on eutrophic stream water that was delivering 471 g of total nitrogen (TN) and 29 g of total phosphorus (TP) loadings for 45 days, 250 g (53%) of TN and 16 g (54%) of TP were removed from the water during its passage through the phytoplankton tank. In addition, 64 g (14%) of TN and 4 g (13%) of TP were removed from the water by harvesting zooplankton biomass in the zooplankton growth chamber, resulting in significant overall removal rates of TN (69%), nitrate (78%), TP (73%), and dissolved inorganic phosphorus (94%). While the removal efficiency of the AAFW system is comparable to those of other ecotechnologies such as constructed wetlands, its operation is less limited by the availability of space or seasonal shift of temperature. Therefore, it was concluded that AAFW system is a highly efficient, flexible system for reducing nutrient levels in tributary streams and hence nutrient loading to large aquatic systems receiving the stream water. Handling editor: J. Padisak     

乡土水生植物对富营养化水体的净化效果研究

为了解乡土水生植物净化富营养化水体的效果,研究了广东地区5种乡土水生植物对2种富营养化水体总氮(TN)、总磷(TP)的净化效果和植物的生长状况。结果表明,与无植物空白相比,5种乡土植物使低、高浓度水体的TN去除率分别提高了3.8%～13.3%和13.2%～17.1%,TP去除率分别提高了15.2%～22.1%和11.3%～57.6%,其中野荸荠(Eleocharis plantagineiformis)适用于净化低氮水体;酸模叶蓼(Polygonumlapathifolium)适用于高氮水体;三白草(Saururuschinensis)适用于低磷水体;菱角(Trapa komarovii)适用于低氮或高磷水体;水龙(Ludwigia adscendens)对2种水体均有较好的净化效果,对高磷水体效果极佳。5种乡土植物在低、高浓度水体中均旺盛生长,水龙的生物量净增长率分别达375.5%和539.8%,表现最优,其次为菱角;水葫芦(Eichhorniacrassipes)则在高浓度水体中腐烂死亡,加重了水体污染。水龙、菱角对污染物的吸收作用较强,对P的吸收能力显著优于其他植物(P0.05)。因此,5种乡土植物均可作为广东地区富营养化水体修复的备选植物,其中水龙和菱角的开发潜力最大。     

Lake‐type‐specific seasonal patterns of nutrient limitation in German lakes,with target nitrogen and phosphorus concentrations for good ecological status

相似文献   

沉水植物重建对富营养水体氮磷营养水平的影响

利用富营养浅水湖泊(武汉东湖)中所建立的大型实验围隔系统,研究了沉水植物对水体N、P营养水平的影响．结果表明,沉水植物重建后N、P营养水平显著降低．在研究期间,水生植物围隔总N和总P水平均显著低于对照围隔和大湖水体,而且水生植物围隔的总P含量一般维持在0．1mg·L^-1左右。季节性波动远低于对照围隔和大湖水体．水生植物围隔水体中氨态氮和亚硝态氮含量较低．而硝态氮含量与对照围隔和和大湖水体差别不大．由此可见。恢复以沉水植物为主的水生植被,可以有效地降低N、P营养循环速度,控制浮游植物过度增长,是重建富营养湖泊生态系统的重要措施．     

菰和菖蒲对富营养化水体净化效率的比较

研究了菰〔Zizania latifolia(Griseb.)Stapf〕、菖蒲(Acorus calamusL.)及它们的复合体系对富营养化水体的净化效果。结果表明,菰和菖蒲在供试富营养化水体中均能正常生长,二者单独种植体系或等量混合种植体系对富营养化水体均有一定的净化能力。单独种植的菰和菖蒲及二者的混合种植体系对供试水体中总氮的去除率分别为92.8%、92.7%和94.9%;对氨氮的去除率分别为95.5%、97.4%和96.6%;对总磷的去除率分别为83.9%、94.3%和84.7%;对CODCr的去除率分别为83.0%、85.5%和86.7%。单独种植的菖蒲对总磷的去除效果明显好于单独种植的菰和二者的混合种植体系。菰和菖蒲的混合种植体系对富营养化水体的净化效果与单独种植体系无明显差异。     

Lake responses to reduced nutrient loading – an analysis of contemporary long-term data from 35 case studies

1. This synthesis examines 35 long‐term (5–35 years, mean: 16 years) lake re‐oligotrophication studies. It covers lakes ranging from shallow (mean depth <5 m and/or polymictic) to deep (mean depth up to 177 m), oligotrophic to hypertrophic (summer mean total phosphorus concentration from 7.5 to 3500 μg L^?1 before loading reduction), subtropical to temperate (latitude: 28–65°), and lowland to upland (altitude: 0–481 m). Shallow north‐temperate lakes were most abundant. 2. Reduction of external total phosphorus (TP) loading resulted in lower in‐lake TP concentration, lower chlorophyll a (chl a) concentration and higher Secchi depth in most lakes. Internal loading delayed the recovery, but in most lakes a new equilibrium for TP was reached after 10–15 years, which was only marginally influenced by the hydraulic retention time of the lakes. With decreasing TP concentration, the concentration of soluble reactive phosphorus (SRP) also declined substantially. 3. Decreases (if any) in total nitrogen (TN) loading were lower than for TP in most lakes. As a result, the TN : TP ratio in lake water increased in 80% of the lakes. In lakes where the TN loading was reduced, the annual mean in‐lake TN concentration responded rapidly. Concentrations largely followed predictions derived from an empirical model developed earlier for Danish lakes, which includes external TN loading, hydraulic retention time and mean depth as explanatory variables. 4. Phytoplankton clearly responded to reduced nutrient loading, mainly reflecting declining TP concentrations. Declines in phytoplankton biomass were accompanied by shifts in community structure. In deep lakes, chrysophytes and dinophytes assumed greater importance at the expense of cyanobacteria. Diatoms, cryptophytes and chrysophytes became more dominant in shallow lakes, while no significant change was seen for cyanobacteria. 5. The observed declines in phytoplankton biomass and chl a may have been further augmented by enhanced zooplankton grazing, as indicated by increases in the zooplankton : phytoplankton biomass ratio and declines in the chl a : TP ratio at a summer mean TP concentration of <100–150 μg L^?1. This effect was strongest in shallow lakes. This implies potentially higher rates of zooplankton grazing and may be ascribed to the observed large changes in fish community structure and biomass with decreasing TP contribution. In 82% of the lakes for which data on fish are available, fish biomass declined with TP. The percentage of piscivores increased in 80% of those lakes and often a shift occurred towards dominance by fish species characteristic of less eutrophic waters. 6. Data on macrophytes were available only for a small subsample of lakes. In several of those lakes, abundance, coverage, plant volume inhabited or depth distribution of submerged macrophytes increased during oligotrophication, but in others no changes were observed despite greater water clarity. 7. Recovery of lakes after nutrient loading reduction may be confounded by concomitant environmental changes such as global warming. However, effects of global change are likely to run counter to reductions in nutrient loading rather than reinforcing re‐oligotrophication.