沉水植物茎叶微界面特性研究进展

沉水植物茎叶-水界面是浅水湖泊的重要界面之一,对湖泊生物地球化学循环和水环境质量具有重要影响。富营养化水体中,大量的附着物常富集在沉水植物茎叶表面,形成了特殊的生物-水微界面。对该微界面特性进行深入研究,有助于揭示沉水植物在微环境层面对富营养化水体中物质循环的调控过程和机制。沉水植物茎叶微界面具有促进水体养分转化、改变环境因子及可溶性物质的空间分布,增加物质运输的阻力和距离、降低植物光合作用、调控重金属等生态功能;微界面结构及环境因子受水体营养盐浓度、沉水植物种类及生长阶段等因素的影响。对微界面结构功能的主要研究方法进行了分析总结,并对沉水植物茎叶微界面的研究前沿进行了展望。     

菹草茎叶微界面O2时空动态

采用高分辨率光纤氧微电极测定了富营养化水体中沉水植物菹草(Potamogeton crispus)茎叶微界面(0—2.0 mm)氧(O_2)。菹草叶微界面O_2浓度梯度具明显的时空变化。时间上,菹草叶微界面O_2浓度具有明显的生长阶段变化和昼夜变化。幼苗期和快速生长期微界面O_2浓度增加幅度较小,稳定期叶表O_2浓度梯度增加幅度最大,衰亡期叶微界面O_2浓度受附着物影响具明显的空间梯度。菹草叶微界面O_2表现为昼高夜低的单峰变化模式,主要受光照和温度的影响。空间上,越接近茎叶表面,O_2浓度越高。顶部幼叶微界面O_2浓度梯度增加较平缓,中部成熟叶微界面O_2浓度梯度变化最陡,波动幅度最大,中部茎和基部衰老叶微界面O_2浓度梯度由于受密集附着物的影响,在附着物表面达到最大值,进入附着层后略有下降。结果表明,菹草茎叶微界面O_2时空变化主要受附着物和植物光合放氧能力的影响。光纤微电极是一种分析植物叶微界面氧时空分布的理想工具,对深入研究植物微界面在富营养化水体中养分的迁移转化具有重要意义,可为水生植物生理生态研究提供有力工具。     

湿地植物根系泌氧及其在自然基质中的扩散效应研究进展

湿地植物根系径向泌氧(ROL)是构造根际氧化-还原异质微生态系统的核心要素,其扩散层为好氧、厌氧微生物提供了良好生境并促进其代谢活动,使湿地植物根际成为有机物降解、物质循环及生命活动最为强烈的场所,已有成果证明湿地植物根系ROL的强弱与污染物的去除效果密切相关。因此,开展湿地植物根系ROL及其在自然基质中的扩散效应研究,对于了解湿地植物根系ROL机理及其根际氧环境特征,进而发挥湿地植物的污染去除功能具有十分重要的意义。基于此,首先归纳了湿地植物根系ROL特征及其受影响机制的研究现状,而后从种属差异、时空分布及对微生物的影响等方面对根系ROL在自然基质中的扩散效应国内外研究成果进行了总结,最终根据研究现状与不足对今后的研究方向进行了简要展望。创新之处在于:1)提出影响根系氧供给及氧输送释放通道的环境、生物等因素,阐述了其对根系ROL的影响机制;2)着重阐述了目前研究较少提及的根系ROL扩散效应测定方法。     

苏北海滨湿地互花米草种子特征及实生苗生长

摘　要　在江苏盐城新洋港滩涂由海向陆建立样地：零星互花米草(Spartina alterniflora)斑块(SAP)?稳定互花米草滩下边缘(SAFI)?2003年互花米草定居处(SAF03)?1989年互花米草定居处(SAF89),对互花米草的种子特征及幼苗生长进行了研究。结果表明：(1) 各样地种子产量有极显著差异(p< 0.01),大小顺序为SAP > SAF03 > SAFI > SAF89,种子产量与植株结实率、穗长、单穗种子数成正比。(2) 4月份SAP、SAFI、SAF03和SAF89互花米草短暂土壤种子库分别为673.7 /m2、2328.7 /m2、5948.8 /m2和3990.4 /m2,种子保存率分别为0.5%、3.9%、6.9%和15.8%,且在各样地差异极显著(p< 0.01)。(3) 7月份SAP、SAFI、SAF03和SAF89实生苗数分别为72 /m2、5 /m2、0和0。SAP与SAFI种子萌发率显著高于SAF03与SAF89(p< 0.01)。(4)表层土壤水分含量和种群内部光照衰减是影响实生苗生长的关键因素。在表层土壤水分含量高和低光照衰减的生境中种子繁殖对互花米草种群延续和扩张贡献较大。     

浮床生态场空间分布特征

在原位试验的基础上,建立浮床生态场模型.模拟结果表明,浮床生态势值在"场源"处最大,从浮床"场源"向周围水平方向以及向水下垂直方向,随着距离的增加生态势逐渐下降.同时,浮床植物的生物量对生态场效应有显著影响,浮床植物生长越旺盛、生物量越大,生态场效应越强.1 m×1m的浮床,当植物生物量为39.40 kg·m-2时,浮床系统可最远影响到距离浮床1.86 m范围内的水体,并对浮床周围10.90 m2范围内的水体产生作用.该模型可以模拟浮床生态场的空间分布特征及其随植物生长发育的动态变化过程,并可通过模型定量化反映浮床系统在其作用范围内对任意一点的作用强度及其综合影响,该模型的构建将为生态浮床的野外应用提供理论依据.     

不同类型水生植物群落对蓝绿藻类的抑制作用

选择2种常见水生植物荇菜(Nymphoides peltatum)和黑藻(Hydrilla verticillata),构建了荇菜群落(浮叶植物群落)、黑藻群落(沉水植物群落)和荇菜-黑藻群落(复合群落)等3种不同类型水生植物群落,在模拟富营养化水体环境条件下与自然水体中藻类共培养,研究了不同类型水生植物群落对藻类的抑制作用.结果表明:1)3种群落对水体中藻类的抑制作用顺序为荇菜群落>复合群落>黑藻群落,实验结束时水体叶绿素a分别减少了63.1%、44.7%、3.3%.2)荇菜群落中蓝藻受到了较强抑制作用,其总藻细胞密度比初始减少了99.5%;而绿藻总藻细胞密度则比初始增加了31.6%;黑藻群落中蓝藻仍保持较高生物量,绿藻藻细胞密度一直处于较低水平;复合群落对蓝绿藻均有很好的抑制效果,蓝藻藻细胞密度比初始下降了95.9%,绿藻藻细胞密度始终保持在较低水平.3)3种群落中藻类组成变化不同:荇菜群落中初始以微囊藻、色球藻等蓝藻门植物为优势种,逐渐转变为以小球藻、栅藻、四角藻等绿藻门植物为优势种;黑藻群落中藻类一直以微囊藻为优势种,伴生有少量的小球藻属、栅藻属、隐藻属藻种;复合群落水体中藻类组成与荇菜群落中藻类变化相似,实验期间微囊藻数量逐渐减少,而栅藻数量逐渐升高.4)不同群落中植物生物量增加明显,荇菜和黑藻的鲜重在单种群落和复合群落中均具有较高的增长率,分别为129.8%、63.6%和108.8%、66.5%;植物生长对光照、温度、pH等环境因子具有明显的调节作用,荇菜群落中水下20 cm处光衰减率与水体叶绿素a显著相关,说明荇菜的遮光作用是其产生显著抑藻作用的重要原因.     

盐城海滨湿地盐沼植被对土壤碳氮分布特征的影响

在盐城海滨湿地不同植被带下采集土壤样品,研究了土壤有机碳和全氮的空间分布特征,分析了盐沼植物对湿地土壤碳、氮分布的影响.结果表明：在盐城海滨湿地,表层土壤中有机碳和全氮含量分别介于1.71～7.92 g·kg^-1和0.17～0.36 g·kg^-1之间,变幅较大,不同植被带之间存在显著差异,且各植被带表层土壤中有机碳、全氮含量均高于光滩.垂直方向上,各植被带土壤中有机碳、全氮的分布均呈自表向下逐渐降低的趋势,15 cm以下其含量基本保持稳定.土壤有机碳与全氮、碳氮比呈显著正相关,但全氮与碳氮比无显著相关性.     

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。     

光照和生长阶段对菖蒲根系泌氧的影响

以自然湖泊沉积物为研究基质,利用微型电机控制溶氧微电极实现纵向精确微位移,在照光与遮光条件下,对典型湿地植物菖蒲幼苗、成株根系根基部起总根长1/4处(根1/4)、根系中部(根1/2)、从根基部起总根长3/4处(根3/4)及根尖(根1)处根系微界面径向溶氧浓度变化进行原位精确测定。结果表明:无论有无光照,菖蒲幼苗、成株根系不同部位均存在从根表面至沉积物氧饱和度由高到低的氧扩散层,其厚度0.18—0.68 mm;根1/2、3/4、1处氧扩散能力菖蒲成株较幼苗显著增强(P<0.01),根1/4处二者则无显著差异(P>0.05);光照对菖蒲幼苗、成株根系不同部位氧扩散能力的影响存在差异,光照对菖蒲幼苗根1/2及菖蒲成株根1/2、根3/4处影响显著(照光组显著高于遮光组,P<0.01),而对菖蒲幼苗根1/4、根3/4、根1及菖蒲成株根1/4、根1处无显著影响(P>0.05);从根系泌氧空间差异上看,照光条件下菖蒲幼苗、成株分别表现为根1/2>根3/4≈根1≈根1/4(P<0.01,P>0.05)和根1/2>根3/4>根1>根1/4(P<0.01),遮光条件下菖蒲幼苗、成株分别表现为根1/2≈根3/4≈根1≈根1/4(P>0.05)和根1/2>根3/4≈根1>根1/4(P<0.01,P>0.05)。     

当归果翅对种子吸水与发芽进程的影响

研究当归果翅对其种子吸水及发芽进程的影响,旨在为当归规范化栽培提供理论和技术依据。以当归的双悬果果实和去翅种子作为试验材料,对其千粒重、含水量、体积、容重和吸水率进行测定,并在自然室温条件下进行种子发芽试验。结果表明:①当归双悬果去除果翅后,其千粒重减少了46.87%(P<0.01),体积减少了90.78%(P<0.01),容重增加了475.92%(P<0.01),含水量增加了20.15%(P<0.05);②当归果翅抑制了种子吸水吸胀的能力,果翅去除后能在2.48 h内进入稳定期,较去翅前提前了3.38 h,且吸水过程符合逻辑斯蒂方程;③当归果翅对种子发芽具有显著影响,果翅去除后发芽势、发芽率和发芽指数较未去翅种子分别提高了256.7%、12.28%和27.77%,均达到了极显著水平(P<0.01)。当归双悬果去除果翅后,减小了种子体积和重量,并促进了种子吸水吸胀能力,同时还有效地提高了种子的发芽质量。建议在生产中以去翅种子作为播种材料进行播种。