三种沉积物改良措施比较及其对苦草生长的影响

在沉水植物的生活史中,沉积物提供植物固着基质和所需的大量营养元素,对沉水植物的兴衰有长期且深远的影响.通过模拟试验,研究了北里湖沉积物经过3种处理(覆盖砂、锁磷剂、粘土)后对苦草(Vallisneria natans)生长的影响,初步获得该湖生态恢复中适宜沉水植物生长的沉积物的最佳改良措施.结果表明:3种沉积物处理对沉积物的化学性状改变相对不大,而对物理性状改变效果较明显;生长于砂、锁磷剂和粘土处理的沉积物上的苦草株高、生物量和根冠比表现出明显的差异性(P＜0.001);生长在砂处理上的苦草的生物量和株高最高,根系指标(表面积、体积、根尖数及长度)也证明砂处理对苦草生长起到了促进作用;锁磷剂和粘土处理对苦草生长效果不明显,甚至抑制其生长.因此,北里湖沉积物的改良采用砂处理方法较为适宜.     

不同光照强度和底质营养对三种沉水植物的影响

沉水植物的生长不但与光照强度的关系密切, 也受底质营养的影响, 因此研究光照强度和底质营养两种环境因子的共同作用对沉水植物的影响尤为重要。本文选择轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans L.)和大茨藻(Najasmarina L.)3 种沉水植物为研究对象, 设置3 种光照强度(高、中、低)和2 种底质营养(高、低)处理, 通过测定植物生长指标(生物量和叶绿素)及水质指标(水体溶氧量和pH)的变化反映光照强度与底质营养对三类沉水植物生长的影响。结果表明: (1)高底质营养处理促进了三种沉水植物的生长, 生物量、叶绿素含量、水体溶氧量和pH 均高于低底质营养处理组。(2)高底质营养处理组中, 轮叶黑藻在中光照强度处理下其生物量最高为4.87 g, 苦草在低光照强度处理下生物量最高为3.13 g, 大茨藻在高光照强度处理下生物量最高为4.71 g, 相应的叶绿素含量和水体溶氧量也都达到了最大值。因此根据修复湿地环境中的光照和底质条件, 因地适宜的选择沉水植物必须研究各种沉水植物不同的生态影响因子。     

洱海底泥特性对七种沉水植物生长的影响

为研究洱海底泥特性对沉水植物生长的影响,采用不同比例洱海底泥与湖岸土壤掺混形成五种基质,并分别移栽苦草、黑藻、微齿眼子菜、马来眼子菜、光叶眼子菜、穿叶眼子菜和狐尾藻,进行为期70d的室外生长实验,结果表明不同基质对几种植物的影响具种间差异。（1）在基质为50%深层底泥+50%湖岸土壤（碳、氮、磷含量分别为31.59、0.334和0.095 mg/g）时,苦草、马来眼子菜和光叶眼子菜的株高最大;基质为100%深层底泥（碳、氮、磷含量分别为37.88、0.803和0.149 mg/g）时,黑藻、微齿眼子菜、穿叶眼子菜和狐尾藻的株高最大;（2）基质为100%深层底泥时,苦草、黑藻、微齿眼子菜、马来眼子菜和光叶眼子菜生物量增加最多且相对生长速率最大;基质为100%浅层底泥（碳、氮、磷含量分别为77.37、5.691和0.136 mg/g）时,穿叶眼子菜生物量增加最多,相对生长速率最大;狐尾藻在基质为50%浅层底泥+50%深层底泥（碳、氮、磷含量分别为49.27、2.005和0.131 mg/g）时生物量增加最多,相对生长速率最大;（3）基质为100%湖岸土壤（碳、氮、磷含量分别为22.06、0.327和0.231 mg/g）时,7种沉水植物均生长缓慢,生物量增加较少。综上所述,中营养底泥（碳、氮、磷含量分别为31.59-49.27、0.334-2.005和0.095-0.131 mg/g）更适合沉水植物生长,底泥中过高或过低营养都不利于沉水植物生长。     

不同水体营养条件对刺苦草和密刺苦草生长的影响

以贡湖水体营养盐水平现状[ρ(TN)0.4~4 mg·L-1、ρ(TP)0.04~0.4 mg·L-1]为依据,研究不同梯度营养盐水体对刺苦草(Vallisneria spinulosa)与密刺苦草(V.denseserrulata)生长及生理的影响,探讨同属沉水植物对不同营养水体的响应差异。结果表明:水体营养条件对两种沉水植物的生物量累积没有显著影响;处理组刺苦草的最大株高分别增加了19%(P0.05)、63%(P0.05)、205%(P0.01),密刺苦草高浓度中植株最大株高与低浓度差异显著(P0.05);刺苦草与密刺苦草在高浓度水体中的克隆繁殖能力分别下降了30%和20%;低浓度水体中刺苦草与密刺苦草叶片丙二醛含量增加(P0.05),叶绿素含量减少(P0.05),表明其受到养分胁迫;在ρ(TN)1.5~4 mg·L-1、ρ(TP)0.15~0.4 mg·L-1范围内,两种苦草表现出较强适应性。     

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.     

叶片损害强度与基质营养水平对苦草补偿性生长的影响

通过室外双因子控制试验,研究了叶片损害强度与基质营养水平对沉水植物苦草补偿性生长的影响.结果表明：叶片损害与基质类型对苦草的累积生物量、生物量的分配（根叶比）及分株数均有显著影响.与未受损植物相比,强受损使苦草的累积生物量及无性分株数显著降低,根叶比明显升高,而弱受损与未受损处理之间没有明显差别.与营养贫瘠的岸泥相比,生长在肥力较高湖泥中的苦草的累积生物量较高,而根叶比与分株数较低;叶片损害与基质类型对苦草的相对生长率也有显著影响,受损使苦草的生长率明显提高,而两受损处理之间无显著差别.未受损与强受损时,湖泥中苦草的生长速率明显高于岸泥,弱受损时则相近.并初步探讨了水生植物受损后的补偿生长机理.     

硅酸盐矿物麦饭石对沉水植物生理生态的影响

沉水植物的稳定生长是重建健康湖泊生态系统重要环节, 底质条件是沉水植物生长的关键因素。研究通过观测沉水植物生理生态的变化来探讨麦饭石对其影响及作用机理。研究结果表明, 与湖泥组相比, 麦饭石可明显促进沉水植物苦草生长, 覆盖1 cm厚度麦饭石的苦草植株高度、单株生物量优于湖泥组(P<0.05); 改性麦饭石组的苦草株高、单株生物量高于麦饭石原石组(P<0.05)。麦饭石组中两种植物苦草和轮叶黑藻的光合色素、根系活力、丙二醛、过氧化物酶活等指标在一定程度上均优于湖泥组。检测发现麦饭石中含有丰富的植物生长所需的常量和微量元素, 可以明显促进沉水植物生长。可见麦饭石有益于沉水植物生长, 可进一步作为底质改良材料应用于湖泊生态修复工程。     

弱光照和富营养对苦草生长的影响

本研究通过比较在不同光照和营养(3光照×3营养)水平下栽培的沉水植物苦草(Vallisneria natans L.)的生长及生化指标,探讨了富营养水体中弱光和高营养对苦草生长的影响.结果表明:弱光对苦草生长的抑制作用不受外源营养浓度的影响;而高营养对苦草生长的影响受到弱光胁迫程度的交互作用,表现为在光照较强的45%日光下为抑制作用,光照最弱的2.5%日光下为促进作用,在光强居间的10%日光下没有明显作用.植物组织总氮、总磷、氨态氮及游离氨基酸氮含量随光照减弱而增加,而可溶性总糖和淀粉含量减少;总磷、氨态氮、游离氨基酸氮及淀粉含量随营养增加而增加.因此弱光照和过高营养均对苦草生长产生明显抑制作用,两者具有交互作用,主要表现为弱光影响了高营养的抑制作用.在本研究中,高营养对苦草生长有抑制作用,但尚不能导致铵中毒或储存碳缺乏;可能由于10%和2.5%日光下,弱光胁迫对苦草的代谢已产生很大抑制作用,限制了高营养对苦草的抑制作用.     

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。     

不同光照强度下物种组合对沉水植物苦草种间关系的影响

为了解种间关系对沉水植物群落结构的影响，在不同光照(20%自然光和50%自然光)和不同物种组合下，研究了长江中下游常见优势沉水植物苦草(Vallisneria natans)与黑藻(Hydrilla verticillata)和穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)的相互作用。结果表明，在低光下，苦草与穗状狐尾藻混种时，苦草生物量、株高和叶数均没有明显变化，当穗状狐尾藻的比例较高时，苦草根长生长受到抑制，根叶比呈下降趋势；在高光下，穗状狐尾藻比例的增加会促进苦草单株生物量和叶生物量的增加，而对苦草株高、根长和叶数无显著影响；与黑藻混种相比，苦草与穗状狐尾藻混种时，苦草的株高、根长和叶数均无显著差异，而苦草的单株生物量和叶生物量均呈降低趋势。因此，物种组合和混种比例均会影响苦草与其他物种的相互作用关系，进而影响沉水植被的群落动态。     

不同初始螺类密度对沉水植物刺苦草Vallisneria spinulosa Yan及其附着藻类的影响

大型水生植物及其附着藻类是浅水湖泊中的重要初级生产者。淡水螺类作为重要的初级消费者,其密度对沉水植物及其附着藻类的影响存在争议。本研究设置4种初始螺类密度（0、40、80、240 ind·m^-2）,研究淡水螺类（椭圆萝卜螺Radix swinhoei H.Adams）对刺苦草（Vallisneria spinulosa Yan）及其附着藻类的直接牧食作用和螺类种群的变化。结果显示,在添加螺处理中,刺苦草和人工基质表面附着藻类的生物量显著降低,同时沉水植物的生长显著增加,在较高初始密度螺类处理中刺苦草产生更多的分株。到实验结束时,螺类的死亡率较高,但3个有螺处理间螺类鲜重无显著差异,而高初始密度螺类条件下的最终密度仍较高,同时个体重量（均重）也较小。在中富营养条件下淡水螺类可以直接牧食沉水植物叶片,但对植物生长的抑制作用不显著,有可能是因为沉水植物并不能作为唯一的食物来源维持螺类种群,同时螺类的种群结构受到水体营养水平等因素的制约。     

动静态水环境下不同种植方式对苦草生长的影响

设置扦插法、纱布包裹法、布袋覆土法3种种植方式,研究苦草（Vallisneria natans（Lour.）Hara）在静态水环境下和水体受到持续扰动的动态条件下不同种植方式对植株生长的影响。结果显示,不同种植方式下苦草的生长差异明显。在苦草形态特征方面,布袋覆土法种植方式下苦草的平均株高和叶宽明显高于扦插法和纱布包裹法,但是其分株数和平均根长小于扦插法和纱布包裹法;在苦草的生物量和地下与地上部分之比方面,布袋覆土法种植方式下苦草的地上、地下部分生物量和总生物量明显大于扦插法和纱布包裹法,但是其地下与地上部分生物量之比小于其他2种方法;在苦草叶片叶绿素a含量方面,布袋覆土法明显高于扦插法和纱布包裹法。动静态水环境只对苦草的分株数有显著差异,静态水环境下分株数大于动态水环境,对其他指标无显著影响。研究结果表明动、静态水环境和不同种植方式对苦草的生长具有显著的影响,布袋覆土法种植方式下单株苦草生长最好;静态水环境下生长的苦草株高、叶宽和生物量等指标均优于动态水环境。     

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。     

螺类牧食对伊乐藻与苦草种间关系的影响

动物牧食可以调节植物种间的相对竞争能力,从而改变物种在群落中的竞争地位.外来植物伊乐藻生长迅速、具有较强的光竞争能力,土著种苦草根系发达、具有较强的地下资源竞争能力.选择这两种各具竞争特色的沉水植物为模式生物,通过室外受控实验研究了螺类牧食对两种沉水植物种间关系的影响.结果表明:不管有无螺类牧食,伊乐藻的相对生长率为苦草的2～5倍,伊乐藻具有明显的竞争优势.苦草低密度种植时,螺类牧食与种间竞争对其生长没有显著影响;高密度种植时,螺类牧食活动促进了苦草的生长,种间竞争则使苦草的生长率明显降低.无论伊乐藻种植密度如何,螺类牧食均使其生长率明显降低,混栽高密度的苦草也能抑制伊乐藻生长.探讨了螺类牧食对沉水植物的种间竞争关系的作用机理.     

温度对五种沉水植物生长和营养去除效果的影响

研究温度对黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea canadensis)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、苦草(Vallisneria spiralis)和竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)在霍格兰氏水培条件下的生长和营养去除效果的影响。结果表明 : 温度对五种沉水植物的生长有显著影响。除苦草的最适生长温度为 30 ℃外, 其余四种植物的最适生长温度为 20 ℃。五种植物的生长速度有显著性差异, 以伊乐藻、竹叶眼子菜、黑藻生长较快。对 TP 和 CODCr 的去除率随温度的升高而升高, 对 NH4-N的去除率除竹叶眼子菜外, 呈单峰曲线, 去除率最适温度为 25 ℃。五种沉水植物对 TP 的去除率通常差异不显著; 竹叶眼子菜对 NH4-N 去除率显著低于其他植物(p<0.05), 而对 CODCr 的去除率显著高于其他植物(p<0.05)。     

高浓度CO2下苦草的生长和生理生化反应

对沉水植物苦草 (VallisneriaspiraslisL .)在高浓度CO2 (10 0 0 μmol/mol)和对照浓度CO2 (35 0 μmol/mol)下的生长特征和生理生化指标进行了比较研究。在实验的早期阶段 ,从冬芽出苗的苦草幼株在高浓度CO2 下生长明显加快 ,但由于后期生长逐渐放慢 ,其最终总生物量比对照组仅高出 11.6 %。尽管高浓度CO2 也促进了根的生物量的累积 ,但是由于苦草叶片生物量占总株生物量比例大 ,高浓度CO2 下苦草生物量的增加主要反映为叶片生物量的增加。在实验后期阶段 ,高浓度CO2 促进了苦草冬芽的形成。实验过程中 ,苦草的根叶生物量比 (RLR)在高浓度和对照浓度CO2 下均有所降低 ,二者之间无明显统计学差异。高浓度CO2 下苦草叶片中叶绿素含量和可溶性蛋白质含量降低 ,而可溶性总糖含量明显增加。     

外来种克氏原螯虾(Procambarus clarkii)对3种沉水植物的牧食研究

为探讨外来种克氏原螯虾(Procambarus clarkii)对沉水植物牧食的偏好性和牧食强度, 采用投喂实验的方式, 研究了3种沉水植物刺苦草(Vallisneria spinulosa)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)和伊乐藻(Elodea nuttallii)的适口性。结果表明, 克氏原螯虾对轮叶黑藻的取食速率最大(7.24±0.24 mg·d-1), 其次是苦草(3.70±1.14 mg·d-1), 伊乐藻最小(0.60±0.12 mg·d-1), 说明伊乐藻的适口性最差, 轮叶黑藻的适口性最好, 苦草的适口性居中。3种沉水植物的纤维素、多酚含量和氮含量都没有显著性差异, 而伊乐藻却具有更高的碳(C)含量和更高的碳氮比(C:N)。总体来说, 3种沉水植物的物理结构、碳(C)含量和碳氮比(C:N)在外来种克氏原螯虾对沉水植物的牧食中具有重要的作用。     

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.     

根际通气状况对盐胁迫下棉花幼苗生长的影响

以溶液培养的棉花(Gossypium hirsutum)幼苗为材料,测定了不同盐胁迫程度和不同通气状况下棉花幼苗株高、根系体积、根系和茎叶生物量以及灰分含量的变化,以探索根际通气状况对盐胁迫下棉花生长的影响。结果表明,盐胁迫抑制棉花植株生长,表现为植株变矮、叶面积减小和干物质积累下降;根际环境通气不良也会导致棉花幼苗生长受抑制、干物质积累下降和矿质元素吸收减少等。进一步比较盐胁迫和根际通气状况及两者组合作用对棉苗生长的影响,发现盐胁迫对株高和总生物量的影响较大,而根际通气状况对根系体积、根系生物量、根冠比和矿质元素吸收的影响较大。总体表现为:盐胁迫对茎叶生长的不利影响较大,而根际通气状况对根系生长的不利影响较大。同时,在根际环境通气良好的条件下,不同程度盐胁迫导致的棉花幼苗株高、根系体积、叶面积、根系生物量和总生物量的变化程度远小于根际环境通气不良条件下的变化程度。实验结果表明,根际环境通气良好可以减弱盐胁迫对棉花生长发育的抑制作用,而根际环境通气不良则会加重盐胁迫的不利影响。     

不同基质对四种沉水植物生长的影响

通过模拟试验,研究了太湖五里湖主要3种基质类型(沙石、生土、湖泥)对4种沉水植物(苦草、马来眼子菜、金鱼藻、轮叶黑藻)生长的影响. 结果表明,生长于沙石、生土、湖泥上的苦草和马来眼子菜平均生物量分别为72.37、126.25、134.10 g和40.0、72.10、90.70 g,而金鱼藻和轮叶黑藻平均生物量分别为0.27、6.58、73.64 g和0.17、3.26、84.42 g,说明湖泥较适合这四种沉水植物生长. 苦草和马来眼子菜对相对贫瘠的生土有较强的适应性,而金鱼藻和轮叶黑藻不适宜在生土中生长. 生长在沙石上的4种沉水植物的生物量和株高最低,其中金鱼藻和轮叶黑藻于试验期间死亡.苦草的根系活力(TTC)低于马来眼子菜,生长在沙石、生土、湖泥中苦草的根系活力分别为0、(0.16±0.05) mg·g^-1·h^-1和(0.36±0.33) mg·g^-1·h^-1,而马来眼子菜则分别为(2.68±0.34) mg·g^-1·h^-1、(2.30±0.77) mg·g^-1·h^-1、(5.24±0.67) mg·g^-1·h^-1. 叶绿素、质膜透性和丙二醛(MDA)的测定结果进一步证明了以上结论.此外,苦草、马来眼子菜和轮叶黑藻对基质有较强的沁氧能力,其大小顺序为苦草＞马来眼子菜＞轮叶黑藻.