武汉月湖水生植被重建的实践与启示

通过生物操纵、浮水植物和植物浮岛原位净化、岸边人工湿地净化和科学种植等措施,2－3年内,在长江中游地区、面积为0.66km2、水质为劣Ⅴ类的重富营养湖泊武汉月湖重建了以菹草和伊乐藻为优势种的沉水植物先锋群落,2005年春季的沉水植物盖度达到45％,提高了透明度。利用水位低、透明度相对高的冬季种植伊乐藻、菹草等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。重污染水体过低的透明度是重建沉水植被的主要限制因子,在低水位或较高透明度时期,水生植物可以耐受相对较高的污染负荷,并且在有条件降低水位时,会大大提高重建沉水植被的成功率。重建并保持长期稳定的水生植被必须截污,并把营养盐浓度削减到一定范围内。水生植被重建初期是最脆弱的时期,水位、污染负荷等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,注意控制浮萍的扩张,使形成的生态系统逐步走向成熟。清除鱼类对提高水的透明度有重要作用,但必须伴随着水生植被的恢复或重建才能维持长久的良好效果。     

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。     

3种种植方式下沉水植物恢复效果研究

恢复沉水植物是受污染水体生态修复与重建的有效措施之一,人工快速大面积恢复沉水植物的方法是关键。选取杭州西湖西进区域茅家埠和浴鹄湾近岸水域,分别采用扦插法、沉栽法和播种法对沉水植物菹草、苦草和黑藻进行种植。研究表明：运用沉栽法种植的菹草存活率比用播种法种植的存活率高71.1%;运用扦插法种植的苦草比沉栽法和播种法的存活率分别高84.3%和87.8%;运用扦插法种植的黑藻比用播种法种植的存活率高69%;3种种植方式下最终的单株植物生物量间无显著差异。     

东湖围隔（栏）中水生植被恢复及结构优化研究

为重建湖泊水生植被 ,在武汉东湖无鱼的 2个大型围隔和 1个围栏中进行了水生植被自然恢复和人工结构优化试验 ,两年内 ,围隔 (栏 )中的植被均得以恢复 ,植物月生物量均值均高出对照区约 1倍 ,自然增加的维管束植物比对照区多 3～ 6种 ,漂浮植物易定殖 ,水绵和刚毛藻较易生长 ;自然恢复的植被常以穗花狐尾藻、野菱等为优势种 ,缺乏挺水层 ,群落结构不理想 ,通过合理选种植物 ,可较快地改善其结构 ,加快植被恢复进程 ,经初步实验 ,莲、芦苇、苦草、金鱼藻和穗花狐尾藻适应性较强 ,可作为重建东湖水生植被的先锋种 ,以沉水植物为主体的植被结构较优良 ,控制养鱼是恢复水生植被的前提     

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.     

螺类牧食对伊乐藻与苦草种间关系的影响

动物牧食可以调节植物种间的相对竞争能力,从而改变物种在群落中的竞争地位.外来植物伊乐藻生长迅速、具有较强的光竞争能力,土著种苦草根系发达、具有较强的地下资源竞争能力.选择这两种各具竞争特色的沉水植物为模式生物,通过室外受控实验研究了螺类牧食对两种沉水植物种间关系的影响.结果表明:不管有无螺类牧食,伊乐藻的相对生长率为苦草的2～5倍,伊乐藻具有明显的竞争优势.苦草低密度种植时,螺类牧食与种间竞争对其生长没有显著影响;高密度种植时,螺类牧食活动促进了苦草的生长,种间竞争则使苦草的生长率明显降低.无论伊乐藻种植密度如何,螺类牧食均使其生长率明显降低,混栽高密度的苦草也能抑制伊乐藻生长.探讨了螺类牧食对沉水植物的种间竞争关系的作用机理.     

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。     

中等强度收割对菹草和伊乐藻种间竞争的影响

以取代系列实验方法研究了中等强度收割对菹草(Potamogeton crispus)和伊乐藻(Elodea nuttallii)种间竞争的影响。竞争攻击力、相对产量、相对竞争强度、相对拥挤系数等指标表明:收割前后伊乐藻的种间竞争能力强于菹草;收割前单独培养和混合培养的菹草在盖度方面较伊乐藻占有明显优势(P0.05),但收割后菹草的盖度分别显著降低了33.5%和45.3%(P0.05),而伊乐藻的盖度显著提高(P0.05),最终伊乐藻在盖度方面略占优势;收割前,单独培养和混合培养的菹草的株均干重显著地大于伊乐藻(P0.05),但收割后菹草的株均干重有所下降,伊乐藻的株均干重增长显著(P0.05);收割后,两种方式培养的菹草的株均干重显著地小于伊乐藻(P0.05);中等强度收割抑制了0~25cm和25 cm以上部位菹草的分枝和干物质的累积,但促进了伊乐藻在各层分枝和干物质的累积,这将有利于伊乐藻在竞争中取胜;此外,菹草与伊乐藻的种间竞争对植物根的生长影响较小。     

富营养底质对沉水植物的胁迫研究Ⅰ.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。1mmol／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4mmol／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。4mmol／L以上的乙酸暴露3d或6d导致伊乐藻全部死亡,8mmol／L的乙酸处理6d或16mmol／L的乙酸处理3d或6d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。     

东太湖水生植物群落结构的演变及其沼泽化

2002年东太湖水生植被调查结果表明,沉水植被和浮叶植被是该湖水生植被的主要生态类型,分布面积分别占全湖总面积73.6%和18.3%。东太湖水生植被主要有9个群丛,其中沉水植被主要的5个群丛是伊乐藻(外来种)群丛、金鱼藻群丛、伊乐藻 微齿眼子菜群丛、菜-伊乐藻 微齿眼子菜群丛、苦草 竹叶眼子菜 黑藻群丛,其分布面积分别占东太湖植被总面积的30.7%、17.2%、16.7%、15.8%、9.3%。随着对东太湖的不断改造和资源的不断利用,20世纪60年代东太湖人工种植沼泽植被菰群丛,20世纪80年代初环湖水陆交错带被围垦而芦苇群丛消失,微齿眼子菜替代竹叶眼子菜而占据东太湖40%的水面。近10a来,东太湖网围养蟹迅速发展,占全湖总植被面积25.6%的沼泽植物——菰群丛及其占40%的微齿眼子菜群丛被清除,外来种伊乐藻和无根植物金鱼藻分布面积达90%的湖区。东太湖水生植被由20世纪50年代的原生演替到现在的次生演替,群落演变激烈,同时东太湖沼泽化进程加剧。     

牧食损害对伊乐藻(Elodea nuttallii)生长的影响

在室外实验条件下,研究了模拟牧食损害(动物牧食所造成的损害)对伊乐藻植株生长的影响。结果表明:3种人工损害方式(去除植株50%叶片,去除植株顶端,以及同时去除植物顶端与50%叶片)对伊乐藻的生长率、主枝与分枝长度的增长、植物的干物质、氮、磷含量等均有不同程度的影响。其中,去叶与去顶去叶损害显著抑制了伊乐藻的生长,相对生长率分别占未受损植株的62.8%与74.4%;去顶与去顶去叶损害使伊乐藻主枝生长几乎停止,却显著促进了植物分枝的生长;去叶损害对植株的生长率、主枝与分枝长度的生长无明显抑制并却显著地降低了分枝的重量。对受损伊乐藻生长的机理进行了分析,探讨了东太湖伊乐藻现存量近年来迅速增加的原因并认为植物残体是伊乐藻种群扩张的重要因素之一。     

伊乐藻生物碱的GC-MS分析及其对铜绿微囊藻的化感作用

藻类暴发性生长是水体富营养化带来的环境问题之一,利用植物化感作用抑制藻类生长作为一种新型的生物抑藻技术在近年来开始受到研究者的重视,并取得了一定的研究成果。文章采用GC-MS联用技术鉴定出伊乐藻中的9种生物碱成分,还研究了其总生物碱对铜绿微囊藻的化感作用。结果发现添加总生物碱的处理组中铜绿微囊藻生物量均受到了抑制,在总生物碱的浓度为62.0mg/L时,3d后铜绿微囊藻的抑制率为44.0%,表明伊乐藻总生物碱对铜绿微囊藻的生物量增长具有明显的抑制作用。该结论为通过沉水植物恢复富营养化水体提供了重要依据。     

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。     

两种沉水植物黑藻和伊乐藻的种间竞争

 采用取代系列实验方法,主要从竞争期的长短出发,研究了黑藻(Hydrilla verticillata)和伊乐藻(Elodea nuttallii)的种间竞争关系,并考 查了在不同底质(土壤)肥力下两者种间竞争能力的变化情况。实验发现,伊乐藻由于具有较强的耐寒能力,在冬春时空竞争方面占有明显的优 势,从而在周年实验中表现出较强的竞争优势,取代黑藻生长。而在短期实验中,黑藻由于可在水面生长形成较上位的冠层的特性,与伊乐藻 相比在水体上层空间占领和阳光获取方面具有一定的优势,因此造成两种间竞争的不平衡,竞争偏利于黑藻,且这种优势随底质(土壤)肥力的 增加而有所增强,但并没有明显取代现象的发生,两物种可以在混合种群中共存。     

Lake restoration by biomanipulation using piscivore and Daphnia stocking; results of the biomanipulation in Japan

Biomanipulation has been employed in numerous locations throughout the world as a means for reducing phytoplankton biomass; however, it has not been employed very often in Japan. A common approach involves the introduction of piscivorous fish to reduce the abundance of planktivorous fish. In our study, to first apply biomanipulation, we stocked Lake Shirakaba (a high-altitude, protected area in a park) in central Japan with rainbow trout fingerlings and cladoceran Daphnia (Daphnia galeata) in 2000. A “pre-biomanipulation” data set (1997–1999) and “a post-biomanipulation” data set (2000–2006) allowed us to evaluate the lake's response to biomanipulation. After the biomanipulation, zoo-planktivorous pond smelt disappeared and a large population of Daphnia had been established, which substantially reduced the number of the previously dominant small cladocerans and rotifers. Water transparency increased from about 2 m (before biomanipulation) to more than 4 m (after biomanipulation). Reductions in algal biomass and increased transparency led to expansion of the submerged macrophyte Elodea nuttallii. Total phosphorus concentrations declined as well over this time period. Based on these results, we concluded that biomanipulation using piscivore and Daphnia stocking succeeded in improving lake water quality by reducing algal abundance and providing favorable conditions for the establishment of rooted plants.     

牧食损害对伊乐藻(Elodea nuttallii)生长的影响

在室外实验条件下,研究了模拟牧食损害（动物牧食所造成的损害）对伊乐藻植株生长的影响。结果表明：3种人工损害方式（去除植株50%叶片,去除植株顶端,以及同时去除植物顶端与50%叶片）对伊乐藻的生长率、主枝与分枝长度的增长、植物的干物质、氮、磷含量等均有不同程度的影响。其中,去叶与去顶去叶损害显著抑制了伊乐藻的生长,相对生长率分别占未受损植株的62.8%与74.4%;去顶与去顶去叶损害使伊乐藻主枝生长几乎停止,却显著促进了植物分枝的生长;去叶损害对植株的生长率、主枝与分枝长度的生长无明显抑制并却显著地降低了分枝的重量。对受损伊乐藻生长的机理进行了分析,探讨了东太湖伊乐藻现存量近年来迅速增加的原因并认为植物残体是伊乐藻种群扩张的重要因素之一。