菹草附着物对营养盐浓度的响应及其与菹草衰亡的关系

在菹草衰亡阶段对5个静水水体中菹草叶片表面附着物进行野外调查,并将其与水体营养盐浓度、沉水植物衰亡程度进行相关性分析。附着物共调查Chl.a含量、干重、有机质含量和藻类数量4个指标,沉水植物衰亡程度用单位面积叶片Chl.a含量表示,水体营养盐含量测量了TP、TN和N/P 3个指标。结果显示：附着物生物量与水体营养盐状况存在一定的正相关;各个点的附着物生物量与菹草衰亡状况存在一定相关性但相关性趋势与水体污染程度有关。在污染程度较高的水体中附着物生物量与菹草衰亡程度呈正相关,在污染程度较低的水体中附着物生物量与菹草衰亡程度呈负相关。结论为富营养化湖泊中营养盐含量的增加会导致附着物生物量的增加,但附着物只在污染程度较高的水体中促进植物衰亡。     

白洋淀菹草对富营养化水体总磷的净化

利用白洋淀区域鲥鯸淀、王家寨和小淀3个淀区的水体、底泥和菹草组成室内静态的模拟生长体系,研究白洋淀菹草在不同水体及底泥环境下的生长状况,以及不同菹草生长体系对水体总磷的净化效果.结果表明:鲥鯸淀菹草生长体系对水体总磷的净化效果最佳,最大去除率为87.9%,单位生物量对水体总磷的最大去除率为2.2%;王家寨和小淀菹草生长体系对水体总磷的最大去除率分别为47.4%和76.9%,单位生物量对水体总磷的最大去除率分别为0.9%和1.4%.3个菹草生长体系的底泥对水体总磷吸附的最大百分比分别为9.1%、7.4%和7.7%.菹草生长体系的TP-t和v-t拟合方程表明,水体中总磷浓度及其去除速率随时间的延长以负指数形式衰减.     

透明度胁迫对菹草(Potamogeton crispus)生长的定量影响及其生长动力学模型

在实验室研究了不同水体透明度对沉水植物菹草生长的影响,结果表明,在实验条件下,当水体透明度低于12cm时,菹草由于水下光照不足而无法存活;透明度为15cm时菹草的生物量明显低于透明度为70cm(对照)、35cm和20cm 3种情况下的生物量,表明在透明度为15cm时,菹草的生长受到了明显的抑制.实验期间,菹草生物量变化的回归分析表明,不同透明度下菹草的生长均符合逻辑斯谛曲线.采用逻辑斯谛方程描述菹草的生长规律,结合实验结果,确定不同水体透明度下菹草的生长参数,结果显示:水体透明度对菹草生长的内禀增长率rm影响较大,而对菹草生长的环境容纳量k无明显影响.综合考虑水体透明度对菹草生长的影响,建立考虑水深和透明度因素的菹草生长动力学模型,该模型可预测出在外部水环境因素作用下菹草的动态生长过程.     

五种沉水植物对富营养化水体的净化效果

为达到净化水质的目的,采用移栽沉水植物控制富营养化水体中营养盐含量和浮游藻类生物量。本研究在夏季藻类密度较高的富营养化水体中移栽5种长江中下游流域常见沉水植物,比较不同沉水植物去除营养盐和控制藻类总量的能力。研究结果:5种沉水植物对水体总氮含量去除率的大小顺序为:竹叶眼子菜>黑藻>苦草>微齿眼子菜>菹草,对总磷去除率大小顺序为:竹叶眼子菜>黑藻>微齿眼子菜>苦草>菹草;竹叶眼子菜控制水体中藻类总量的效果最佳,苦草、微齿眼子菜及菹草次之,黑藻对水体总磷和浮游植物的去除效果均极显著(p≤0.01),而对总氮含量的作用影响不明显(p=0.209)。综合营养盐吸收作用和藻类控制效果来看,竹叶眼子菜在整个实验过程中生长状态良好并达到较为稳定的净化作用,是夏季治理浅型富营养化静水水体的理想物种之一。     

富营养化水体对水芹抗氧化系统和营养品质的影响

该试验以水芹(Oenanthe javanica DC.)为材料,通过浮床栽培技术,研究水芹的营养品质和抗氧化系统在富营养化水体中的变化,以明确富营养化水体对水芹生长和营养品质的影响,探讨利用水芹进行富营养化水体生态修复的可行性。结果表明:(1)在富营养化水体中生长30d后,水芹全株鲜重增长4.18~7.00倍,且在高浓度富营养化水体中生长的水芹生物量与正常栽培条件下无显著差异,可以在富营养化水体中正常生长。(2)在富营养化水体中,水芹体内SOD和POD活性均保持较高水平,MDA含量和电解质渗透率均维持在较低水平,表现出很强的抗氧化能力和对富营养化水体的适应性,避免了膜脂过氧化伤害。(3)在富营养化水体中,水芹Vc含量显著高于对照,可溶性糖含量与对照无差异,且亚硝酸盐含量远低于国家标准,其在该试验环境下营养品质较好,符合国家允许的食用标准。研究发现,水芹对富营养化水体具有较好的适应性,可以在富营养化水体中正常生长,且营养品质未受影响,能安全食用,可用于富营养化水体的生态修复。     

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。     

菹草对湖泊沉积物磷状态的影响

武昌野芷湖湾菹草(PotamogetoncrispusL.)生物量较高位置的沉积物显示明显较高的磷吸附指数,以及据Langmuir方程:C/X=C/Xm+K×1/Xm导出的最大吸附量与吸附强度,这一结果在不同时期与不同采样深度均有体现,故提高沉积物磷的吸附能力应为菹草维持水体较低营养水平的重要机制。铁结合态磷是沉积物磷的主要存在形式,吸附能力的提高可由有机质及其与铁的相互作用部分地得到解释。不同时期菹草生物量较高的沉积物表现明显较低的碱性磷酸酶活性与最大反应速度,降低沉积物有机磷的酶促分解速率应为菹草维持水体低营养水平的另一机制。     

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。       

三种水生植物对苯的净化作用及条件优化

为了探讨水生植物对含苯污染水体的修复效果,采用L₂₇(3¹³)正交设计法,研究了3种水生植物普生轮藻（Chara vulgaris L.）、豆瓣菜（Nasturtium officinale R.Br.）和菹草（Potamogeton crispus L.）对水体中苯的净化作用。结果表明,在实验条件下,3种植物对苯的最大去除率分别达到35.26%、69.71%和55.45%。温度、作用时间、生物量及温度与时间、温度与生物量的交互作用对普生轮藻去除苯的作用影响显著。温度和生物量对豆瓣菜去除苯的作用影响显著。作用时间对菹草去除苯的作用影响显著。3种植物均可作为良好的水质净化材料。普生轮藻和豆瓣菜适合在夏秋季选用,而菹草则适合冬春季选用。     

浅水富营养化湖泊生态修复过程中大型沉水植物群落结构变化以及对水质影响

实现富营养化浅水湖泊生态修复的根本途径是一个完善的生态系统的建立,而实现这一途径的核心则是沉水植物群落的恢复。因此,研究生态修复过程中沉水植物群落结构变化以及水质变化,对富营养化浅水湖泊的生态修复具有重要意义。本研究从2007年12月至2008年7月,对惠州西湖南湖生态修复过程中沉水植物群落结构变化以及对水质的影响进行了研究,以期为富营养化浅水湖泊生态修复提供重要的理论依据和实践指导。研究结果表明:5月份之前,南湖中黑藻比例明显高于苦草,分别为65%和30%左右;之后,在鱼类调控以及人为干扰等措施下,黑藻比例急剧下降,降至约5%以下;而苦草则大幅增到95%左右。沉水植物覆盖率也从40%增加到约95%左右。由此可见,南湖已由先锋物种黑藻为主的生态系统逐步过渡到以苦草为主生态系统。在沉水植物群落结构变化过程中,水中TN、TP以及chl a浓度变化趋势基本一致。在群落结构变化之前都保持较低水平,在5月份达最大值后迅速降低。其可能原因是沉水植物群落转变过程中,生态系统内部各因子变化剧烈,由原来以吸收水体中营养为主的黑藻生态系统逐步过渡到以底泥中营养为主的苦草生态系统,加之鱼类搅动及此过程中人为、降雨等因素干扰,导致营养盐水平和chl a浓度增加,但随着生态系统的逐步稳定,经过大型沉水植物对营养盐的竞争、悬浮物抑制以及克藻效应等因素,水体质量又逐步得到改善,TN、TP 浓度迅速降到0.840mg·L^-1和0.028 mg·L^-1L,chla则降到2.562μg·L^-1左右,透明度增加到120cm。由此可见,南湖已由修复前浮游植物主导的混浊态,经过一个短暂的黑藻为主的生态系统,逐步过渡到已苦草为主且较稳定的清水态生态系统。     

富营养化河道引清渐推生态修复工程模式研究

2014 年2 月10 日至3 月28 日对滴水湖外围中涟河道实施以引清调水引导的沉水植物生态修复工程, 从临近的D 港引入清水快速提高水体透明度, 然后移栽苦草(Vallisnerianatans)、伊乐藻(Elodea nuttalii)、龙须眼子菜(Potamogetonpectinatus)等沉水植物, 构建水生植物群落。跟踪监测总氮(TN)、氨态氮(NH4⁺-N)、硝态氮(NO3^–-N)、亚硝态氮(NO₂^–-N)、总磷(TP)和磷酸盐(PO₄^3–-P)等水质指标, 分析该生态工程对富营养化河道的修复效果。结果表明: 工程实施后第2 个月, 修复区沉水植物的覆盖率由移栽初期的60%提高到85%, 水体综合营养状态指数比对照区降低了19.31%, 达到中营养水平, 修复效果显著(P<0.05)。6 个月后, 修复河道水体内总氮、氨态氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、磷酸盐的浓度与对照区相比显著降低, 削减率分别为43.86%、61.17 %、51.90 %、72.62 %、43.86 %和55.71%, 水体透明度比对照区提高81.82%, 综合营养状态指数显示修复区水体仍保持在中营养状态。引清渐推生态修复工程对富营养化河道修复效果明显, 为我国南方河网较密集区的河道生态修复提供更多的治理思路。     

光强对菹草生长及抗氧化酶活性的影响

试验以菹草(Potamogeton crispus)为试验材料, 在7种不同光强(自然光的100%、60%、40%、20%、10%、5%和1%)条件下, 测定并分析菹草的形态指标(株高、叶片数)和生理指标(叶绿素、根系活力、抗氧化酶活性及丙二醛)对光强条件的响应, 为富营养化水体植物群落的构建提供理论依据。结果表明: (1)随着光照强度的增大, 菹草的株高、叶片数、生物量增长率显著上升, 而光强过高(CK组)和过低(1%组)菹草生长受到抑制; (2)菹草叶绿素含量随光照强度的增大, 呈先上升后下降趋势。1%组和CK组Chl. a、Chl. b、Chl. a+b和Car含量低, 其余各组含量较高; (3)随着试验时间的延长, 菹草根系活力呈先上升后下降趋势, 20%组、40%组和60%组的根系活力较大; (4)菹草SOD、POD和CAT活性整体表现为先升后降趋势, 试验后期1%和CK组SOD含量较高, POD、CAT含量较低。菹草叶片MDA含量在试验过程中不断上升, 抑制菹草的正常生长。自然光照的20%—60%, 菹草生长状况较好; 持续的弱光胁迫将导致植物活性氧代谢失调, 细胞受到伤害, 最终导致植物死亡。     

富营养水体中总氮与总磷比对苦草生长的影响

在室外受控实验条件下,研究了富营养水体中不同氮磷比(TN/TP)(12.5∶1、25∶1、50∶1)对苦草(Vallisneria spiralis)生长的影响.结果表明:当TN/TP为25∶1时,苦草的生长状态最好,苦草生物量的增长率最大,分别高于TN/TP为12.5∶1和50∶1时的54%和31%;当TN/TP为25∶1时,附着生物尤其是附着藻类的生长状态最差,对苦草生长的不利影响最小;可见,富营养水体中适宜于苦草生长的TN/TP为25∶1;TN/TP为25∶1这一比例的应用具有相对性,当水体营养浓度低于限制水平时,该比例适用,如果水体中营养盐浓度超过限制水平时,该比例则不适用.     

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%.     

保安湖菹草种群的时空分布特征及环境效应分析

为了解近20年来保安湖菹草(Potamogeton crispus L.)种群的变化特征及其对水环境的影响, 研究以保安湖最大的湖区, 即主体湖为研究对象, 分季节对其沉水植物种类组成、生物量及水深(Z_M)、透明度(Z_SD)、水中总氮(TN)、总磷(TP)和浮游藻类叶绿素a(Chl. a)等环境指标进行了监测, 并分析了菹草在不同生活史阶段对环境影响的差异。结果表明: (1)2002年春季菹草生物量(B_P.c)均值为356 g/m2, 2012年上升至974 g/m2, 2019年为1901 g/m2, 菹草种群分布范围由中部扩展至整个湖区; (2)在春季菹草快速生长时, B_P.c与Z_M(Z_M≤3 m)呈显著正相关(r= 0.52, P<0.01), 与Chl. a呈显著负相关(r= –0.42, P<0.01), 与Z_SD、Z_SD/Z_M、TN、TP无相关关系; 有草区的Z_M(中位数为2.1 m)、Z_SD(中位数为0.93 m)和Z_SD/Z_M(中位数为0.48)显著高于无草区(1.8 m、0.45 m和0.28; P<0.05), 有草区的Chl. a(中位数为8.13 μg/L)显著低于无草区(14.10 μg/L; P<0.05); 有草区的Chl. a和TP的关系不明显, 无草区的Chl. a的含量随TP上升而增加, 且在相同TP条件下, 无草区Chl. a多数高于有草区; (3)在夏季菹草衰亡后, 夏季Z_SD/Z_M与B_P.c呈显著负相关(r= –0.47, P<0.01), Z_SD、TN、TP、Chl. a与B_P.c无相关关系; 无草区TN(中位数为1.30 mg/L)显著高于有草区(0.72 mg/L; P<0.05); 有草区和无草区的Chl. a均随TP的上升而增加, 在相同TP条件下, 无草区Chl. a和有草区差异不显著。以上结果表明近20年来保安湖菹草种群生物量呈上升趋势, 分布范围也在不断增加。在快速生长期(春季), 大量菹草的存在有利于水质的改善。在菹草衰亡(春末夏初)后, 其对水质产生的不利效应未持续整个夏季。     

红枫湖富营养化水体生态修复中水生植物化学成分

高原山区深水型湖泊水深大、水位变化剧烈,不利于水生植物生长,通常的浅水湖泊生态修复技术难以应用.本文选取贵州红枫湖这一典型的高原深水湖泊作为试验点,在右二湖湾以浮岛为载体引种多种水生植物,并对植物根茎叶中的氮、磷及重金属成分进行了分析.结果表明:各水生植物氮含量为菹草＞鲁梅克斯＞聚合草,磷含量为菹草＞伊乐藻＞鲁梅克斯,氮、磷元素去除效果较好的植物为菹草、伊乐藻、鲁梅克斯;试验植物对重金属Cu、Cd、Pb、Zn和Hg均具有一定的耐受性,植物内不同重金属的累积浓度为Zn＞Pb＞Cu＞＞Cd＞Hg,重金属富集系数根＞叶＞茎,Zn/Cd比值为叶＞茎＞根;总体上,黑麦草、鲁梅克斯和菹草重金属的富集系数较高;植物中总氮(TN)与总磷(TP)含量呈显著正相关,重金属与营养元素之间不存在明显的相关性.试验表明,陆生植物依靠浮岛载体能在水面较好地生长,可应用于深水型湖泊污染水体生态修复.在实际应用时,需结合水体污染特点和植物吸收特性选择最佳植物组合类型.     

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。     

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。     

粒径分级叶绿素a对富营养水体生物修复的响应

通过对富营养小水体叶绿素 a分粒级分析 ,探讨了生态修复对水体粒径分级叶绿素 a的影响以及各粒级叶绿素 a对修复的响应 ,Nano-粒级叶绿素 a为本水体的第 1贡献者 ,Net-粒级也占有较高的比例 ,处于第 2位 ,Pico-粒级所占份额最小 ;环境因子 BOD5和 TN/TP与 Net- Chla%和 Nano- Chla%分别呈非常显著负和正相关 ;生物修复实施前后 Net- chla%和 Nano- chla%均有非常显著变化 ,生态修复工程后网采浮游植物相对生物量明显增多 ,微型浮游植物相对生物量显著减少 ,而微微型浮游植物相对生物量仅有小幅度的升高 ,修复前后并无显著差异     

4种水生植物对富营养化水体氮磷去除效果的研究

以灯心草、水田芥、菹草和轮藻为试验对象,研究了其在两种不同程度富营养化水体中的生长状况及对水体中总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)和化学耗氧量(COD)的净化效果。结果表明,在轻度富营养化水体中水田芥效果最好,培养20 d后的水田芥对总氮、总磷、氨氮和化学耗氧量的吸收率分别为75.28%、93.00%、76.35%和83.74%,其它3种水生植物对水体也都有较好的净化效果;在重度富营养化水体中灯心草效果最好,培养20天后的灯心草对总氮、总磷、氨氮和化学耗氧量的吸收率分别为89.30%、83.11%、83.41%和78.56%,但水田芥和轮藻的净化效果相对较差。