沉水植物穗花狐尾藻耐盐性与生长

通过室内人工海水培养和杭州湾栽培实验,探究了穗花狐尾藻的耐盐能力及在低盐度水域中的生长情况。室内培养表明:穗花狐尾藻断枝可在盐度12以内的人工海水中正常生长;低盐度处理可促进不定根的生长;水体盐度达到15后,穗花狐尾藻叶绿素含量和最大光合效率Fv/Fm降低,生长停滞,大部分植株逐渐死亡。野外栽培表明:从2017年6月到2018年5月,穗花狐尾藻可在杭州湾水体盐度6.06～9.03,水温3.85～33.37℃条件存活,8—10月是穗花狐尾藻的快速生长期;穗花狐尾藻在杭州湾低盐度水体中可进行有性繁殖和无性繁殖,以无性繁殖为主。研究结果为穗花狐尾藻在低盐度水体中建立种群提供了依据。     

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。     

水生植物腐烂分解对水质的影响

对6种水生植物进行64 d的腐烂分解试验,对比不同水生植物腐烂分解过程中水体营养盐浓度的变化.结果表明： 6种水生植物的腐烂分解速率差别较大,浮叶植物分解速度最快,沉水植物次之,挺水植物最慢.不同水生植物腐解过程对水质影响不同,并与植物生物量密度相关.挺水植物芦苇腐解过程中的水体化学需氧量、总氮和总磷浓度最低;在茭草分解后期,水体化学需氧量和总氮浓度上升,水质变差.浮叶植物荇菜和莲腐解过程中,水体化学需氧量和总氮浓度高于其他植物.沉水植物菹草和狐尾藻腐解过程中,水体铵态氮、硝态氮和总磷浓度最高.对于同一种植物,不同生物量密度处理下,主要水质指标变化趋势相似.适量的植物残体的存在可以有效促进水体氮、磷等营养元素的循环,一定程度上去除硝态氮,降低水体氮负荷.     

铵态氮和浮游植物对穗花狐尾藻的生理影响

为探讨铵态氮-浮游植物-沉水植物三者之间关系,在滇池岸边开展室外模拟实验。在初始叶绿素a为100μg·L~(-1)的浮游植物密度下,研究不同浓度(0、0.05、0.15、0.50、1.50、5.00 mg·L~(-1))铵态氮和浮游植物对穗花狐尾藻的生长和生理状况的影响。结果表明:各处理组穗花狐尾藻的各项生长和生理指标在实验期间存在明显差异;当铵态氮浓度为1.50mg·L~(-1)时,穗花狐尾藻的株高和生物量明显大于其他处理组;穗花狐尾藻叶片的总叶绿素含量、光合活性和可溶性蛋白在铵态氮浓度为1.50 mg·L~(-1)时,实验期间能维持原来的水平,其余铵态氮浓度下,呈现下降的趋势;在铵态氮与浮游植物的复合作用下,适宜穗花狐尾藻生长的铵态氮浓度为1.50 mg·L~(-1),高浓度的铵态氮(5.00 mg·L~(-1))和氮缺乏(NH4+-N≤0.50 mg·L~(-1))都不利于穗花狐尾藻的生长;铵态氮浓度达到5.00 mg·L~(-1)时,浮游植物大量生长带来的相关效应,如水体浊度上升,水下光强降低等,导致穗花狐尾藻耐受铵态氮的阈值较单一铵态氮胁迫下的耐受阈值低,此时,沉水植物对藻类的抑制效应也将解除,水华大量发生,叶绿素a的浓度可达(948.1±313.0)μg·L~(-1)。     

常熟新建水源地湖泊轮叶黑藻和穗状狐尾藻的生长差异及对水环境的影响

为了探明沉水植物群落构建对新建水源地湖泊水环境的作用效果,于2019年5—11月在常熟新建应急水源地湖泊比较研究了轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)和穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)两种沉水植物在人工栽种条件下的生长及对水质和叶绿素a(Chl.a)的影响。结果表明:两种沉水植物在试验湖泊均可正常生长,二者的生物量在5月至9月均呈上升趋势,但轮叶黑藻在5—7月处于快速生长期,而穗状狐尾藻在7—9月处于快速生长期;轮叶黑藻的衰亡期较穗状狐尾藻早,且衰亡过程持续时间短, 11月轮叶黑藻完全衰亡,而穗状狐尾藻仍处于衰亡中期。两种沉水植物在生长期均可有效降低水体Chl.a浓度,对藻类生长起到抑制作用,但是在衰亡期会造成水体营养水平上升, Chl.a浓度升高。由总磷(TP)、总氮(TN)、高锰酸盐指数(COD_Mn)、Chl.a、溶解氧(DO)和透明度(SD)计算综合隶属函数值表明在两种沉水植物生长的高峰期,沉水植物组的水质状况优于对照组,衰亡期水质趋于恶化。Pearson相关分析表明轮叶黑藻生物量与Chl.a存在显著负相关关系,轮叶...     

洪湖5种优势沉水植物光合荧光特性比较研究

利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM),原位观测洪湖5种优势沉水植物——苦草[Vallisneria natans(Lour.)Hara]、黑藻[Hydrilla verticillata(L.f.)Royle]、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)、菹草(Potamogeton crispus L.)和马来眼子菜(Potamogeton wrightii Morong)的量子产量及快速光曲线。结果显示:5种沉水植物苦草、黑藻、狐尾藻、菹草和马来眼子菜最大量子产量(Fv/Fm)分别为0.603、0.723、0.751、0.778和0.646。各物种的开放PSⅡ反应中心原初光能捕获效率(Fv′/Fm′)的大小依次为菹草狐尾藻黑藻马来眼子菜苦草,且除黑藻与狐尾藻间差异不显著外,其他物种间差异均显著;各物种光能利用能力(α)的大小依次为菹草黑藻狐尾藻马来眼子菜苦草,且除黑藻与狐尾藻间差异不显著外,其他物种间差异均显著;各物种无光抑制的最大潜在相对电子传递速率(rETRm)的大小依次为菹草狐尾藻黑藻马来眼子菜苦草,且各物种间差异显著;半饱和光强(Ek)的大小依次为狐尾藻菹草黑藻苦草马来眼子菜,且除狐尾藻与菹草间差异不显著外,其他物种间差异均显著。研究表明:洪湖5种优势沉水植物中,菹草和狐尾藻较耐强光,光合速率较高,而苦草则有较强的耐弱光能力。     

不同基质中水鳖对共存的穗花狐尾藻和金鱼藻的影响

研究设置了营养水平不同的3种基质,在有或无浮水植物水鳖共存的情况下,混合种植营养吸收方式不同的两种沉水植物（仅从水中吸收营养的金鱼藻和从水和基质都能吸收营养的穗花狐尾藻）,探讨在不同的基质中浮水植物对沉水植物的影响。结果显示:实验中水鳖的存在均未对共存的两种沉水植物的生长产生抑制作用。当水鳖覆盖水面时,与无根的金鱼藻竞争光照和水体营养,促使其增加分枝数和茎长,并增加叶生物量的分配,最终导致水鳖的共存促进了金鱼藻的生物量积累。但与金鱼藻不同,有根的穗花狐尾藻可通过基质吸收营养,与共存的水鳖之间只存在光照竞争,使穗花狐尾藻仅以改变植株形态来适应浮水植物的表层覆盖,生物量积累并未发生显著变化。与沙处理相比,水鳖在营养水平较高的泥处理和泥沙混合处理中生长更旺盛,基质没有显著影响沉水植物的生物量和分株数。因此,在退化湿地生态系统中恢复水生植物时,为了提高群落的物种多样性,可以将沉水植物与少量的浮水植物组合配置,少量的浮水植物不会对沉水植物的生长带来负面影响。     

5种沉水植物无性繁殖和定居能力的比较研究

 竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、苦草(Vallisneria spiralis)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、黑藻(Hydrilla verticillata)是长江中下游湖泊主要的沉水植物。在栽培条件下,它们的无性繁殖速率(单位时间内新增个体数)大小顺序为黑藻>微齿眼子菜>竹叶眼子菜>苦草>穗花狐尾藻。同时采用抛掷实验的方法观察研究了这5种沉水植物及其无性繁殖体的存活和生根情况;完整植株存活率为黑藻>穗花狐尾藻>微齿眼子菜>竹叶眼子菜>苦草,无性繁殖体部分存活率为黑藻>苦草>穗花狐尾藻>微齿眼子菜>竹叶眼子菜。生根能力和其存活时间长短相关,而且生根能力与存活率大小基本一致。在实验中,只有穗花狐尾藻的断枝存活率和生根能力存在差异,故无性繁殖体生根能力为黑藻>苦草>微齿眼子菜>竹叶眼子菜>穗花狐尾藻。     

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。       

洪湖主要沉水植物群落的定量分析：Ⅱ.微齿眼子菜＋穗花狐尾藻＋轮藻群落

微齿眼子菜＋穗花狐尾藻＋轮藻群落是洪湖的一个特殊沉水植物群落类型,其形成和维持与圈养活动及特殊的环境条件密切相关,该群落种类组成简单,组成种分布均一,一秋季峰值为２５１ｇｍ＾－１（干重）,季节最大生物量为春季３１２ｇｍ＾－１（干重）。策齿子菜在生物量为秋季１５２ｇｍ＾－１（干重）,穗花狐尾藻季节最大生物量为冬季４５ｇｍ＾－１（干重）,轮藻季节最大生物量为春季１７８ｇｍ＾－１（干重）。群落水平结果     

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。     

西太湖水生植物时空变化

水生植物在浅水湖泊生态系统中具有十分重要的作用。根据中国科学院太湖湖泊生态系统研究站1989年以来的常规监测资料,将西太湖（除东太湖以外的湖区）划分为9个区,采用点截法（point intercept method）,于2002～2005年对各区水生植物的种类、生物量和空间分布情况进行了6次调查。结果表明：西太湖现有水生植物16种,分属于11科12属;水生植物总面积约10220hm^2,其中沉水植物分布面积约占64．58％;挺水植物约占0．29％;漂浮植物约占38．16％。各个种之间生物量差异显著,马来眼子菜、荇菜、芦苇的生物量在所有水生植物中居前3位。多样性分析表明,水生植物种类4a来未发生明显变化,但种类和生物量季节性差异较大。水生植物呈环状分布在距湖岸5km以内的水域和部分岛屿周围,东岸和南岸为水生植物的主要集中分布区域,分布区连续性好,且水草种类齐全。挺水植物种类单一,仅有芦苇（Phragmites communis）一种,分布区域多限于水深小于1．6m的湖岸;沉水植物共有8种,为水生植物的主要组成部分,马来眼子菜（Potamogeton malaianus）的分布频度最高,在西山岛周围水域逐年扩张,成为该区域的先锋种;漂浮植物3种,主要以荇菜（Nymphoides peltata）为主,在七都水域有逐渐扩张的趋势。马来眼子菜、芦苇、荇菜表现出对水环境较强的适应能力,目前为西太湖的3个优势种。20世纪50年代以来,西太湖水生植物种类减少了50种,其中水质下降是导致水生植物种类不断减少甚至消失的一个重要原因。围网养殖和不合理的捕捞方式也对局部水域的植物造成极大的破坏。水生植物生存环境日益严峻,种群单一化趋势日益明显。     

附着生物对太湖沉水植物影响的初步研究

在水草生长比较旺盛的季节（5—6月）,以富营养化严重的太湖梅梁湾和水草较丰富的贡湖湾作为采样区域,研究了2种环境状态不同湖区附着生物的现存量及其对沉水植物的影响.结果表明:富营养化严重水域植物上附着生物的现存量较高,但不同种类植物间有所差异.附着生物显著抑制水生植物光合作用,6月的抑制作用高达91.9%以上.这种抑制作用的大小随附着生物量的增加而增强,且受宿主植物的影响.     

太湖沉积物孔隙水无机氮空间变化特征

采集太湖不同生态类型湖区(草型湖区胥口湾;风浪大、水华较少的湖心区和水华较严重的梅梁湾)沉积物柱状样,研究沉积物理化性质以及孔隙水无机氮浓度垂直变化特征。结果显示,各点含水率、有机质、总氮均随深度增加而降低,而梅梁湾含量最高,湖心区最低。沉积物溶解氧随深度增加而降低,胥口湾最高,梅梁湾最低。孔隙水NH₄⁺-N随深度增加而增大,NO₃^--N、NO₂^--N均随随深度增加而减小。比较表层0-5cm沉积物孔隙水和上覆水无机氮浓度,发现各湖区NO₃^--N和NO₂^--N释放风险小,胥口湾(草型湖区)和梅梁湾(藻型湖区)NH₄⁺-N释放风险较大,湖心区较小。     

梁子湖六种沉水植物种群数量和生物量周年动态

研究了梁子湖子湖之一满江湖的六种沉水植物种群数量和生物量在1997.3-1998.3的月动态。结果表明:满江湖沉水植物群落中,优势种为黄丝草、金鱼藻和穗状狐尾藻;六种沉水植物种群最大密度、最大单位面积生物量出现的月份各不相同,但两者变化的趋势一致。黄丝草、穗状狐尾藻种群为增长型种群,金鱼藻、苦草、黑藻种群稳定发展,菹草种群有衰退的趋势。沉水植物群落的最大生物量达到4676g/m2(鲜重,10月),总水草的最大密度为1865枝/m2(11月).根据1997年3-12月植物生长期内的数据,拟合出了六种沉水植物和总水草的生长模型方程。       

蓝藻水华预报模型及基于遗传算法的参数优化

蓝藻水华预报是应对水危机,保障水资源供给的一项重要工作。以太湖北部三湾(竺山湖、梅梁湾、贡湖)为研究对象,采用动态空间环境建模技术,构建了蓝藻水华预报模型,并通过实地观测建立了模拟的初始参数集。利用2008年04-09月太湖水环境、气象等实测数据,采用遗传算法优化叶绿素a浓度预报模型中敏感度较高的4个参数。研究结果表明,该模型在蓝藻水华空间分布的预报上达到了一定的精度;采用遗传算法能全面、高效地进行参数优化,降低了模拟结果的相对残差,提高了模型预报精度。     

Lake eutrophication: Control countermeasures and recycling exploitation

Eutrophication is a world-wide environmental issue. Lake Taihu is a typical large, shallow, eutrophic lake located in delta of River Changjiang (Yangtze River). A large-scale ecological engineering experiment targeted at water quality improvement was implemented in Meiliang Bay, Lake Taihu. In this special issue, there are six papers related to water purification and algal bloom control techniques applied in this experiment. Four papers address the validity and efficiency of water quality improvement of this ecological engineering and one paper presents a similar but small-size ecological engineering. The others focus on macrophyte restoration, aquatic plant management and recycling exploitation. The editorial paper highlights the main results and conclusions from these papers.     

Expansion of Myriophyllum spicatum (Eurasian water milfoil) into Lake Nasser,Egypt: Invasive capacity and habitat stability

The invasion of Myriophyllum spicatum into Lake Nasser, and its impact on submerged macrophyte communities are quantitatively documented. Samples of macrophytes, water and hydrosoil were collected from 17 sites, in October and November 2002. The average dry weight standing crop of each species per grapnel haul was determined at each depth zone (sampling site). Twenty-one environmental variables were measured (12 water and 9 hydrosoil variables). Canonical correspondence analysis (CCA) was used to determine species–environment relationships. Comparing these relationships of the present study with those detected in 1988–1990 indicated significant changes in water and hydrosoil characteristics. These changes are also implicated in the submerged macrophyte communities. M. spicatum has replaced the originally dominant submerged macrophyte Najas marina subsp. armata. The study indicated that the invasion of M. spicatum depends not only on its attributes, but also on the physico-chemical characteristics of Lake Nasser.