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。     

西湖引水工程絮凝剂余铝对菹草生长及水质的影响

为分析杭州西湖引水工程絮凝剂残余铝盐对水质和沉水植物的影响,研究采用室外模拟试验,考察了连续投加不同浓度梯度的明矾(KAlSO412H2O)絮凝剂对菹草(Potamogeton crispus)的生理影响和对水质的影响。试验设置了4个处理: 对照组、低剂量组(35050) g/L、中剂量组(65070) g/L、高剂量组(1100150) g/L。结果表明: (1)低、中剂量投加对水中铝盐含量无显著影响,高剂量投加导致水中铝盐含量显著上升; (2)水中铝盐含量呈先升高后降低的趋势,pH随铝盐含量升高而降低,总磷(TP)随之有所下降,各处理组水中总氮(TN)、浮游植物密度、浊度均明显下降; (3)3个剂量组菹草各生化指标较对照组几乎无显著变化,试验浓度的铝盐投加对菹草的生长没有造成明显损害,在菹草耐受范围内,建议在西湖引水工程入水口附近[水中铝盐含量约(25050) g/L]可选用菹草进行植被恢复。     

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(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。     

洱海蓝藻水华暴发期浮游植物群落变化及影响因素

对洱海水质和浮游植物进行了调查, 分析了洱海藻类水华暴发季节水质营养水平及浮游植物多样性, 并探讨了洱海浮游植物种群演替的环境机制. 研究结果表明, 洱海蓝藻水华在6-10月份大量暴发, 蓝藻数量高达107 cells/L, 水华种类为微囊藻(Microcystis)属的一些种, 微囊藻在6-10月份占绝对优势, 最高可达90%以上. 分析5-11月洱海营养水平, 其中7月营养水平最高, 浮游植物生物量10月份最大(以叶绿素a表示). 使用SPSS里的pearson分析了浮游植物和各理化因子的关系, 结果表明相对于其他浮游植物种类, 总磷(TP)对微囊藻的影响比较大.       

外源钙对汞胁迫下菹草(Potamogeton crispus L.)叶片抗氧化系统及脯氨酸代谢的调节效应

以组织培养的菹草无菌苗为实验材料,研究了外源Ca(NO3)2对汞(Hg)胁迫下菹草无菌苗抗氧化酶系统、可溶性蛋白、总抗氧化能力(T-AOC)、非蛋白巯基(NP-SH)、植物络合素(PCs)以及脯氨酸代谢的调节效应。结果表明:(1)Hg胁迫使菹草体内过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)及谷胱甘肽还原酶(GR)活性明显降低,但超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)的活性并没有明显变化。外源添加25 mmol·L-1Ca(NO3)2后,明显提升了SOD、POD、APX及GR的活性;(2)Hg胁迫使菹草体内可溶性蛋白含量及T-AOC大幅降低,并引起NP-SH和PCs大量积累。外添Ca(NO3)2则有效减缓可溶性蛋白含量及T-AOC的下降,显著降低NP-SH和PCs水平;(3)脯氨酸是植物体内重要的渗透调节物质,外源Ca添加后,脯氨酸代谢关键酶吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)及δ-鸟氨酸转氨酶(OAT)活性显著增加,脯氨酸含量显著高于对照组。以上结果表明,Hg胁迫打破了菹草无菌苗抗氧化酶系统的内在平衡,而外添Ca(NO3)2有效促进了可溶性蛋白合成,提高了抗氧化酶活性和抗氧化物质含量,使菹草无菌苗维持较高的总抗氧化能力,并通过调节脯氨酸代谢来减轻Hg胁迫对菹草的伤害,增强植物对重金属Hg的耐受能力。     

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。     

盐碱池塘水生大型植物的研究

于1998 年4 月至1998 年9 月对高青盐碱池塘的水生大型植物种类组成、生产力及其影响因子进行了野外调查和试验研究。结果表明高青盐碱池塘共有水生植物12 种。常见的优势种有沉水植物:菹草、角果藻、金鱼藻;挺水植物:芦苇、荆三棱、莲和香蒲;漂浮植物:浮萍, 以及大型藻类布氏轮藻。种类少而优势种突出是盐碱池塘大型植物的显著特点。有水草池塘与无或少水草池塘相比, 透明度大、pH 值高、浮游植物生物量和叶绿素a 含量低、营养盐含量也低。在表层光照度7200lx、水温28~30℃的条件下, 菹草、角果藻和轮藻的毛产量分别为1.70、1.56 和1.50mgO₂·L^-1·h^-1·g^-1。除光照、水温、pH 等因素外, 含盐量和碱度对大型植物的初级生产力具有重要影响, 菹草和角果藻的生产力最高时的含盐量均为3g·L^-1, 前者适宜的碱度为6.69 mmol·L^-1, 而后者则为3.82 mmol·L^-1。菹草、角果藻、金鱼藻和浮萍对NH₄-N 的吸收速率相近, 而对PO₄-P 的吸收速率则角果藻 > 菹草 > 浮萍 > 金鱼藻。文后对盐水水体大型植物特点、菹草生产力及其影响因素、如何防止养鱼池大型植物危害及大型植物与浮游植物的关系进行了讨论。     

上海青草沙水库浮游植物群落结构的研究

本研究在2014～2015年每月对青草沙水库进行浮游植物采样调查,研究了浮游植物群落结构特征及变化趋势。共鉴定出7门255种,其中2014年6门131种,2015年7门216种。2014年和2015年浮游植物的种类变化较大,但两年绿藻门种类数全年均占据优势。2014年和2015年浮游植物年平均生物密度分别为(484.91±317.51)×10~4 cell/L和(1 545.50±637.09)×10~4 cell/L。2014年和2015年平均生物量分别为(0.895 1±0.603 0) mg/L和(4.683 7±5.117 5) mg/L。两年内月份间生物密度和生物量差异均极显著(p0.01),但2015年浮游植物生物密度和生物量各月份间的差异不如2014年显著。水库河流区浮游植物生物密度最低,但河流区、过渡区和湖泊区之间均无显著性差异(p0.05)。RDA冗余分析显示浮游植物生物密度与水温、总氮等有正相关关系。     

横岗水库富营养化特征分析

于2005年5月和11月调查了横岗水库的营养盐、叶绿素a(Chl.a)和浮游植物,对水库富营养化特征进行了分析。5月的总氮(TN)平均浓度为3.810mg·L^-1,总磷(TP)平均浓度为0.172mg·L^-1,Chl.a平均浓度为17.888mg·m^-3,综合营养状态指数(TSI_M)为73.3,该水库已达重度富营养化;11月份TSI_M下降到55.6,处于轻度富营养化状态,TN和TP平均浓度分别下降到1.302mg·L^-1和0.096mg·L^-1,Chl.a平均浓度却上升到26.935mg·m^-3,Chl.a浓度的上升与氨氮(NH₃-N)和正磷(PO₄-P)浓度上升以及浮游植物群落组成改变有关。从5月到11月,水库由蓝藻型富营养化水体变为绿藻型富营养化水体。5月浮游植物平均细胞密度高达2.75×10⁸cells·L^-1,优势种为美丽平裂藻和银灰平裂藻,其中平裂藻细胞数约占总细胞数的90%。11月浮游植物平均细胞密度降低到1.27×10⁷cells·L^-1,平裂藻的优势度下降,只占总细胞数的14.89%,绿藻成为主优势类群,其中栅藻是优势种之一,占总细胞数的11.52%。     

刘家峡水库浮游植物群落结构与环境因子的关系

研究分析刘家峡水库浮游植物群落结构的变化, 探讨西北地区河道型水库环境因素对浮游植物群落结构的影响, 为刘家峡水库增殖渔业提供科学依据。2020年3—10月, 在刘家峡水库设置11个采样点, 每月对浮游植物进行定性和定量采集, 同时采集水样监测总氮、总磷和高锰酸盐指数等水环境指标, 分析水质变化规律, 及浮游植物的优势种、多样性和群落结构的季节变化特征。结果表明: 刘家峡水库共检测到浮游植物7门35属63种, 其中硅藻门种类最多, 共17属40种; 其次为绿藻门8属12种; 蓝藻门4属4种, 裸藻门1属2种, 黄藻门2属2种, 甲藻门2属2种, 金藻门1属1种。浮游植物密度在(3.17—59.09)×104个/L, 平均密度为13.54×104个/L。浮游植物生物量在0.0370—0.5004 mg/L, 平均生物量为0.2137 mg/L。浮游植物密度和生物量均有在4、5月份上升和6月份骤然下降的趋势, 最高值均出现在5月份。多样性指数H′值在1.16—2.43, 平均值为1.84; 丰富度指数D值在1.22—1.57, 平均值为1.42; 均匀度指数J值在0.23—0.51, 平均值为0.38。丰富度指数D值变化趋势与均匀度指数J值刚好相反。RDA分析显示, 对浮游植物影响最强的环境因子是总氮和透明度, 其次为溶解氧和水温。综合浮游植物和水质指标评价刘家峡水库处于Ⅰ或Ⅱ类水, 是极贫营养至贫营养类型。研究可为刘家峡水库水生态保护和渔业资源的可持续利用提供科学依据。     

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.     

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%。     

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。     

几种常见沉水植物对砷富集的研究进展

常见的沉水植物(苦草、狐尾藻、金鱼藻、黑藻)对水体中的砷(As)有着较强的富集能力,研究沉水植物对As的富集特征对利用沉水植物控制水体As污染及保护人体健康有着重要意义。沉水植物对As的富集能力与水环境中As的浓度、形态、共存离子如磷酸盐、Zn离子等因素相关,其对As的耐受性及富集能力可以通过合适的化学、生物方法得到增强,从而提高沉水植物对含As污水的修复能力。但由于植物基因多样性及水环境因素复杂性,沉水植物对As的运输和解毒机制,以及沉水植物后期的处理和管理技术,仍是今后该领域需要重点关注的问题。     

草鱼对不同种类沉水植物的摄食研究

文章研究了草鱼对轮叶黑藻、苦草、菹草、金鱼藻和穗花狐尾藻等不同种类沉水植物的摄食作用, 探讨了不同规格(35, 45, 55, 65, 75 和85 g)和密度(1.20, 2.40, 3.60 和4.80 g/L)的草鱼对沉水植物的摄食选择性及摄食率。结果表明: 草鱼对沉水植物摄食优先选择次序为: 轮叶黑藻 苦草 菹草 金鱼藻 穗花狐尾藻;对不同规格的草鱼而言, 在有轮叶黑藻的情况下, 草鱼会对轮叶黑藻优先摄食, 且摄食率大于苦草、穗花狐尾藻和金鱼藻, 同时小规格草鱼的日均摄食率大于大规格草鱼;对不同放养密度的草鱼而言, 在有轮叶黑藻的情况下, 草鱼对食物的摄食竞争作用明显, 当水质恶化时, 草鱼的摄食率随着密度的增大而减小。       

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。       

菹草的生活史、生物量和断枝的无性繁殖

菹草是一种比较典型的秋季发芽、越冬生长的沉水植物。在夏季,多数植株衰败死亡,殖芽则落入水底进入夏季休眠期。春季是菹草群落生物量和生产力的高峰期。植株生物量的垂直分布属表层分布型。植株含水量从根部向枝顶逐渐减少,全株干物质含量的周年测定值平均为风干重=湿重×0.625。水温和植物发育阶段是影响断枝的生根、生长速度和殖芽形成的重要因素。在营养生长阶段,水温3—25℃范围内,断枝均能生根,断枝的相对生长速度为5.49—30.25毫克/克/天。断枝在殖芽形成期均能生长殖芽,但个体较小。       

Sources of nutrients to rooted submerged macrophytes growing in a nutrient-rich stream

1. The relative contribution of roots and leaves to nutrient uptake by submerged stream macrophytes was tested in experiments where plants were grown in an outdoor flow-channel system. Water was supplied from a nutrient-rich stream with inorganic nitrogen and phosphorus concentrations typical of Danish streams.
2. Four submerged macrophyte species were tested, Elodea canadensis , Callitriche cophocarpa , Ranunculus aquatilis and Potamogeton crispus, and all species were able to satisfy their demand for mineral nutrients by leaf nutrient uptake alone. This was evident from manipulative experiments showing that removal of the roots had no negative impact on the relative growth rate of the plants. Further, the organic N and P concentrations of the plant tissue was constant with time for the de-rooted plants.
3. Enrichment of water and/or sediment had no effect on the relative growth rate of two species, E. canadensis and C. cophocarpa , indicating that in situ nutrient availability was sufficient to cover the needs for growth. Despite the lack of a response in growth rate, a reduced root/shoot biomass ratio was observed with nutrient enrichment of water and/or sediment, and an increased tissue-P concentration in response to open-water enrichment.
4. The open-water nutrient concentrations of the stream in which the experiments were performed are in the upper part of the range found for Danish farmland streams (the majority of Danish streams). Still, however, the negligible effect of nutrient enrichment on the growth of submerged macrophytes observed suggests that mineral nutrient availability might play a minor role in controlling macrophyte growth in most Danish streams.