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。     

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。     

高邮湖沉水植物分布格局及其与水环境因子的关系

2016年对高邮湖沉水植物分布进行了采样调查, 并应用冗余分析法对沉水植物分布格局及其与主要环境因子的关系进行了研究。结果表明, 高邮湖现有沉水植物种类分布稀少, 其中春夏季菹草(Potamogeton crispus)是高邮湖沉水植物中绝对优势种, 其分布几乎遍及全湖, 穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)和篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)仅在个别点位少量分布。不同季节湖泊氮含量均可维持在Ⅲ类水标准, 而磷含量严重超标。相关分析发现, 沉水植物分布和透明度呈正相关, 与总磷、氨氮浓度显著负相关。Monte Carlo检验结果表明, 总磷和透明度是影响高邮湖沉水植物分布的主要环境因子。实验结果为进一步探讨高邮湖沉水植物资源的利用和保护提供依据。     

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.     

基质类型对两种沉水植物种间关系的影响

以外来种伊乐藻与土著种苦草为实验生物,通过室外受控实验研究了基质类型对2种水生植物种间关系的影响.结果表明:伊乐藻在2种不同营养水平的基质中均具有明显竞争优势.植物竞争(混栽伊乐藻)对低密度苦草的生长影响不明显,对密度高苦草抑制显著,然而基质类型对低密度苦草的生长影响显著,对高密度苦草无明显影响.同样,植物竞争(混栽苦草)对低密度伊乐藻的生长无明显影响,对密度高伊乐藻抑制显著,然而,无论种植密度高低,基质类型对伊乐藻的生长均有极大影响.本文还对伊乐藻与苦草的种间竞争关系机理进行了探讨,其研究结果对分析外来种入侵后水生植被的演变规律以及湖泊水生植被的管理有一定参考价值.     

大型浅水湖泊太湖藻类浊度与非藻类浊度的变异规律

为探究大型浅水湖泊中沉水植物对浊度的影响, 对大型浅水湖泊——太湖(有草区和无草区)进行了为期1年的野外调查, 将浊度分为藻类浊度(Turb_Alg)和非藻类浊度(Turb_NonAlg), 分析其变异规律及其对总浊度(Turb_Tot)贡献率的差异。结果显示: (1) 太湖水体中Turb_NonAlg(年均值为2.45/m)为主要的浊度组分, 占总浊度(2.88/m)的83%, 春季时高达89%; (2) 有草区Turb_NonAlg(2.52/m)和无草区的(2.37/m)差异不显著(P>0.05); (3) 在相同TP范围内, 有草区Turb_Alg (0.21/m)和无草区的(0.32/m)无明显差异(P>0.05), 在夏季时甚至略高于后者。研究表明, 在大型浅水湖泊中, 沉水植物对水体浊度的抑制效果有限, 对非藻类浊度和藻类浊度均未起到有效的控制作用。因此, 在相同营养条件下, 大型浅水湖泊更易发生稳态转换, 且发生转换后恢复原始状态的难度也可能更大。     

大型沉水植物苦草的光谱特征识别

地物特征与其光谱特征的关系是解译遥感影像的关键.利用地物光谱仪在实验室和上海“梦清园”人工湿地中,分别实测了不同盖度沉水植物苦草的反射光谱特征.结果表明随着苦草盖度的增加,其光谱反射率也相应增加,不同盖度苦草的光谱反射率差异主要表现在500～650 nm和700～900 nm 波段范围.受水体环境影响,实验室模拟试验与室外控制试验测得的苦草光谱反射率差异主要表现在近红外波段（700～900 nm）.分别将苦草的不同盖度与其在QuickBird多光谱遥感影像4个波段与盖度相关性最大波段处的光谱反射率进行回归分析,得到了较好的线性关系.应用回归分析得到的线性方程,可以根据测定的光谱反射率定量反演水体中的苦草盖度.研究结果可为监测沉水植物的高光谱遥感影像判读和解译分类提供技术支撑,为大尺度遥感监测沉水植物的分布和动态变化提供科学依据.     

云南抚仙湖沉水植物分布及群落结构特征

2005年6～7月对抚仙湖沉水植物进行了调查。共采集到沉水植物12种。沉水植物在抚仙湖沿岸浅水区均有不同程度的分布,主要分布在北岸、南岸、河口以及湖湾。分布区内平均水深4．27m,平均透明度2．96m。优势种为黑藻、穗状狐尾藻、篦齿眼子菜、金鱼藻和苦草,其优势度分别为59．08％、54．47％、54．26％、48．71％和48．30％,占群落总优势度的65．19％。根据优势种及组成特征,可将沉水植物群落分为11个类型。全湖沉水植物分布区面积318．8hm^2,资源量19502．79t,平均生物量6118g/m^2。2005年与1980年前后和2003年的调查结果相比,抚仙湖沉水植物、生物量和分布范围显著增加。     

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。     

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.