太湖马来眼子菜(Potamogeton malaianus)生物量变化及影响因素

2006年5月和10月在太湖马来眼子菜分布区进行了定点采样,分析了马来眼子菜的生物量在不同水域变化特征及影响其生物量主要因素。结果表明:不同水环境中,马来眼子菜的生物量变化较大,介于526～4843g/m2,个体植株生物量依次为叶>根>茎,其中叶的生物量占总生物量的55%～80%。水深增加能促进植株高度和生物量的增加,但单位面积生物量变化不明显。群落的自疏效应使马来眼子菜生物量与资源供应维持在一个动态平衡的水平上。马来眼子菜的生物量与水体中TN呈显著正相关,P是影响其生物量变化的间接限制因子,根、茎、叶的N/P介于16.92～59.88之间,叶片的N/P达到42.33。马来眼子菜对水环境的形态可塑性响应是其在水环境长期变化中逐步成为幸存者和优势种的重要原因之一。底泥的深度和营养含量对其分布和生物量具有显著影响。围网捕捞、养殖以及航运的发展是造成局部地区马来眼子菜生物量急剧下降的主要人为因素。不同水域的生物量的差异是水深、水体营养盐、底质特征、水体透明度、人类活动等因素综合作用的结果。同时,对水环境变化在形态上较强的可塑性响应,也是马来眼子菜生物量变化的重要原因之一。     

不同水深和底质对太湖马来眼子菜(Potamogeton malaianus)生长的影响

在野外通过用钢管在水泥池子中进行吊盆悬挂试验,研究了在1a生长周期内不同底质(软泥和黄土)、不同水深(30、60、90、120 cm和150 cm)对太湖马来眼子菜(Potamogeton malaianus Miq.)生长的影响,试图探询太湖马来眼子菜的最佳生长习性,为太湖进行沉水植物生态修复提供科学依据.结果表明:(1)水深对马来眼子菜的影响比底质的影响大.马来眼子菜的株长、生物量和分蘖数在不同的水深梯度呈显著性差异,而两种底质间却没有显著性差异.(2)马来眼子菜适合在水温为20～30℃的范围内快速生长.(3)马来眼子菜的最佳生长深度是60～120 cm.在60～120 cm的水深范围内马来眼子菜的分蘖数随着时间变化在缓慢增加,株长、株长增加量、相对生长速率和干重增加量均随水深的增加而增大,而水深较大或较小时马来眼子菜都会因为光照不足或者容易脱水等因素限制其生长和繁殖.(4)在经过冬季越冬期后马来眼子菜的营养生长能力下降,繁殖能力上升.     

二氧化碳浓度升高对太湖沉水植物马来眼子菜生长的影响

通过室外培养试验,研究不同CO₂浓度条件下沉水植物马来眼子菜的生长及生理变化.结果表明：CO₂浓度升高(1000 μmol·mol^-1)条件下,马来眼子菜单株的平均生物量增加了44.3%(P<0.01),茎生物量比重下降了5.5%(P<0.05);根和叶中氮含量分别下降了18.1%和6.4%(P<0.05),而茎中氮含量变化不明显(P>0.05);根、茎、叶中磷含量分别增加了22.2%(P<0.05)、26.6%(P>0.05)和38.8%(P<0.05);可溶性糖含量增加了27.3%、18.3%和37.5%(P<0.05);根、茎和叶中全碳含量增加了4.6%、5.3%和2.0%;CO₂浓度升高使水体中氮、磷含量分别下降了7.9%和5.1%(P<0.05),但对底泥中氮、磷的含量影响不明显.CO₂浓度升高将对沉水植物生长及其生境有一定影响.     

马来眼子菜多糖的提取纯化及组成性质

本文通过正交实验研究马来眼子菜多糖的提取工艺,并初步研究其组成性质.采用热水提取马来眼子菜多糖(Potamogeton malaianus polysaecharide PMPS),经乙醇沉淀,活性碳脱色,Sevage法去蛋白,DEAE-Cellulose离子交换和Sephadex G-25柱层析纯化,电泳鉴定纯度和纸层析分析其组成.确定最佳提取条件为加10倍体积的水,80℃提取3 h,所得二个多糖电泳均为单一组分,层析证明马来眼子菜多糖I(PMPS I)由D-果糖和D-木糖组成,马来眼子菜多糖Ⅱ(PMPSⅡ)则含有D-葡萄糖、D-果糖和另一未知单糖成分.     

鄱阳湖苦草及马来眼子菜PSⅡ荧光参数对水深变化的光响应

以典型沉水植物苦草和马来眼子菜为材料,利用水下饱和脉冲调制叶绿素荧光仪研究不同水深(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m)对两种植物叶片最小荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化光效率(Fv/Fm)、有效量子产量[Y(Ⅱ)]、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)、非调节性能量耗散的量子产量[Y(NO)]等荧光参数的影响。结果表明:水深1.5～2.0 m处苦草生物量最大,而1.0～1.5 m处马来眼子菜的最大;两种植物的Fo均先降低后升高,而荧光参数[(Fm、Fv/Fm、Fv/Fo、Y(Ⅱ)、qP]均先升高后降低; 2.0m处苦草的Fv/Fm、Fv/Fo最大,1.5 m处马来眼子菜的最大;相同水深下,马来眼子菜的qN比苦草低,与qP变化趋势相反;苦草的Y(Ⅱ)最大值出现在水深1.5～2.0 m内,马来眼子菜的Y(Ⅱ)最大值出现在1.5 m处;两者的Y(NO)随水深变化均表现出显著差异,过高或过低水深均抑制植物生长;相对光合电子传递速率(ETR)在不同水深处理间均差异显著,苦草的最大ETR比马来眼子菜小,说明其有较强的耐弱光能力。综上所述,在水深1.5～2.0 m苦草光合能力最强,最适宜生长;水深1.0～1.5 m最适宜马来眼子菜生长。     

初春马来眼子菜分解对水体和底泥碳、氮和磷积累及释放的影响

通过实验室模拟初春温度(17℃)条件,研究了沉水植物马来眼子菜(Potamogeton malaianus Miq.)分解过程对其有机碳、总氮和总磷的释放,水体和底泥中有机碳、总氮和总磷含量以及水体中铵态氮和硝态氮含量的影响,同时对水体N2和N2O的释放状况进行了分析。结果表明:在70 d的实验周期内,马来眼子菜分解迅速,至实验结束时植株失重率达到86.92%,植株中有机碳量、总氮量和总磷量分别较实验初始时降低了88.51%、88.93%和86.63%;底泥中有机碳、总氮和总磷含量分别较实验初始时增加了5.56%、17.06%和2.17%。在马来眼子菜分解过程中,水体中的溶解氧含量和氧化还原电位均较对照明显降低,并呈现在实验初期迅速下降然后逐渐增加并趋于稳定的趋势;水体中的有机碳、总氮、总磷以及铵态氮含量均较对照大幅度增加,并呈现在实验初期迅速上升然后逐渐下降并趋于稳定的趋势;而水体中的硝态氮含量则呈先下降后上升再下降的趋势。水体中N2和N2O释放通量较对照明显增加,且在实验中期N2和N2O释放通量达到峰值。研究结果表明:随时间推移,马来眼子菜向水体释放的磷大部分沉积到底泥中,而氮则部分沉积到底泥中、部分以气体形式(N2和N2O)逸出水体。     

微齿眼子菜(Potamogeton maackianus A.Benn.)茎段的无性繁殖特点研究

匍匐茎型的沉水植物微齿眼子菜(Potam ogeton maackianusA.Benn.)在自然生境中的繁殖方式主要是无性繁殖,彼此相连的分株通常受到水流、草食性鱼类和人为干扰的影响导致分离或者枝条片断化,片断化的枝条在新的生境中再生进行繁殖。实验模拟微齿眼子菜枝条的片断化来验证假设:微齿眼子菜直立茎段与匍匐茎段的无性繁殖能力是否一致,茎段可能有一个最小长度来保证它的存活,并且茎段着泥的方向也会影响它的成活率。实验结果表明:直立茎段与匍匐茎段的成活率、生物量有显著差异,而且茎段的长度显著影响它们的成活率、生物量,而直立茎段与匍匐茎段克隆株的每株分枝数没有显著差异;直立茎段比匍匐茎段更易成株成活,茎段的长度越长,成活率越高,具有3个节间的茎段成活率接近100%;同时茎段着泥的方向显著影响茎段成活率、所产生抽条的株高以及可产生抽条的节数,对总生物量没有显著影响,而对根的生物量有显著影响;茎段正向着泥有利于它们的成活率、定植能力提高。     

水深梯度对竹叶眼子菜生长和繁殖的影响

研究结果表明,水深决定了其生长区内竹叶眼子菜茎的长度,竹叶眼子菜茎叶比与水深有显著相关工：Ｙ＝０．００５１７Ｘ＋０．３１２６;竹叶眼子菜地上与地下部分生物量分配与水深没有相关性;沿着水深梯度,竹叶眼子菜的抽条数（无性繁殖）和花序数呈递减趋势。     

马来眼子菜化感作用对斜生栅藻同工酶的影响

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法,研究了马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和斜生栅藻(Scenedesmusobliquus)共培养系统中斜生栅藻的过氧化物酶(POD)、超歧化物氧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、细胞色素氧化酶(COD)等同工酶的变化,探讨了沉水植物化感作用对藻类部分酶类的影响。与正常生长状态的对照组相比,马来眼子菜作用下的样品组斜生栅藻POD酶带总数保持稳定,但酶谱组成发生变化;样品组斜生栅藻SOD酶带数量减少而CAT酶带数量增加。综合结果表明,样品组藻体在化感作用下通过改变酶活性、调整同工酶组成等来抵御化感作用带来的活性氧(ROS)伤害。马来眼子菜作用下的样品组藻体COD同工酶的酶谱变化明显,说明化感作用在一定程度上影响了斜生栅藻的生物氧化过程。     

土壤藻生物量及其在荒漠结皮的影响因子

土壤藻生物量方法方面的不统一和操作性误差已长时间影响着土壤藻的研究进展。以沙坡头不同龄荒漠土壤为样点,通过直接计数、培养计数、体积换算法等方法的比较分析,提出了土壤藻生物量相对规范测定和计量方法——体积法;测定当地无浇灌溉人工区结皮中生物量为5.99-8.58mm^3/g dry soil,灌溉区1.28mm^3/g dry soil,最高值出现在8月份,最低值出现在2月份;与当地小气候、土壤理化性质等33项环境因子逐步回归显示,它们与当地降水量、土壤中总钾、水解氮、Fe^3 、粉粘粒含量显著正相关,与土壤pH、有机质、Cu、Zn含量显著负相关,同时受土壤中Co含量的影响。     

水体浊度对菹草(Potamogeton cripus)幼苗生长发育的影响

用粒径小于100 μm的泥沙配置浊度为30、60、90、120、150 NTU和180 NTU的混浊水体,将菹草（Potamogeton cripus）幼苗分别移栽于上述水体中,观测菹草幼苗在各浊度水体中的生长发育状况,并用水下饱和脉冲叶绿素荧光仪（DIVING-PAM）测定菹草幼苗光合作用PSII最大量子产量 （Fv/Fm）、有效荧光产量（Yield）、光化学荧光淬灭系数（qP）、非光化学荧光淬灭系数（qN）等指标。结果表明,菹草幼苗对混浊水体有较强的耐受能力,在30、60NTU和90NTU的混浊水体中,水体浊度对菹草幼苗的存活、生长发育及光合结构PSII影响不显著（p>0.05）。当水体浊度≥120NTU时,在短期（<10d）胁迫下,水体浊度对于菹草幼苗的存活、生长发育无显著影响（p>0.05）,但是,随着胁迫时间的延长(>10d),菹草幼苗虽能成活但生长发育明显受到抑制,幼苗叶片受光胁迫时,能通过增加热耗散（qN）保护其光合结构PSII免受伤害;而更长时间的胁迫（80d）,在高浊度（120、150 NTU和180 NTU）水体中的菹草幼苗开始大量死亡,其Fv/Fm、Yield、qP值均显著低于对照（p<0.05）, qN值的急剧下降,说明光合结构PSII开始受到破坏。     

滇池藻类生物量时空分布及其影响因子

以滇池全湖选取的40个样点,从2001年9月到2002年8月对全湖水体中的叶绿素a的含量每月进行调查,对浮游植物的群落组成和细胞数每两个月进行分析.结果显示,叶绿素a的含量(月均值)从2002年1月的0.015mg/L增加到2002年8月的0.10mg/L呈现明显的上升趋势,水体温度也从1月的10℃上升到8月的28℃;叶绿素a含量的全湖均值则显示出南部水域低,北部水域高的态势,其中又以1号位点最高.滇池地区常年盛行的西南风导致藻类向北的水平运动加强对这一结果的形成有着重要的影响.种群优势度的结果也显示出蓝藻(Cyanobacterium)的优势度高达100%,其中以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)又最为常见.但在2002年3月,束丝藻成为了优势种群,表明滇池藻类的优势种群存在明显的季节演替.研究结果同时表明,在各项理化指标当中,叶绿素a(Chl.a)与水温(WT)、总氮(TN)及化学需氧量(CODMn)有极显著相关,Pearson相关系数分别为0.736、0.970和0.929,p＜0.01.结果表明,氮已经取代磷成为滇池藻类生长的营养限制因子,表征有机污染物程度的CODMn也已成为藻类生物量的主要相关因子,由此可见滇池的富营养化程度极高,尤其是有机污染物浓度.     

水体浊度对菹草萌发及萌发苗光合荧光特性的影响

用粒径小于100μm的泥沙分别配置浊度为30、60NTU和90NTU的混浊水体,将菹草（Potamogeton cripus）石芽分别种植于上述水体中,测定萌发率和萌发苗的株高、叶片数,并利用水下饱和脉冲荧光仪（DIVING-PAM）测定萌发苗的光合荧光特性。结果表明,水体浊度对石芽萌发率没有显著影响,但对萌发速率有一定影响;随着浊度的升高萌发苗株高和叶片数均显著降低（p＜0．05）;菹草萌发苗的有效荧光产量Yield也随水体浊度升高而降低,表明在高浊度水体中萌发苗天线色素吸收光子供给PSⅡ反应中心的效率下降;高浊度导致萌发苗吸收光能用于光化学电子传递的份额（qP）减少,第23天时90NTU水体中的妒为对照的91．4％;水体浊度上升导致qN显著升高,表明在高浊度、低光照胁迫下,萌发苗接收的光能更多的以热的形式耗散掉了,以避免光系统PSⅡ受到过剩光能的伤害;浊度升高引起电子在光合链中的传递速率（ETR）显著下降,第23天时在30、60NTU和90NTU水体中ETR分别为对照的93．3％、88．5％、75．8％,导致参与CO2固定的电子减少,光合作用降低。快速光响应曲线测定结果表明．萌发苗ETRmax和最小饱和光照强度随水体浊度的增加呈下降趋势,光响应能力随水体浊度的增加而显著下降,特别是在90NTU水体中萌发苗的光合作用能力下降显著。因此,在浅而混浊的水体中（水深70cm,浊度低于90NTU）,菹草石芽均能萌发,但是,水体浊度对萌发苗光合作用、生长速率有一定抑制作用。     

西太湖湖滨带已恢复与受损芦苇湿地环境功能比较

对西太湖湖滨带部分地段受损芦苇（Phragmites australis）湿地进行修复的基础上,开展了修复后湿地和相邻受损湿地内植物生物量,湿地水体与泥积物中氮、磷含量,底泥有机质含量,底泥氮循环微生物种类和数量以及底泥重金属种类和含量等湿地环境功能方面的比较研究。结果表明：（1）受损湿地内近20m宽的陆向辐射带均为水蓼（Polygonum hydropiper）、红蓼（Polygonum orientale）、水莎草（Juncellus serotinus）以及人工种植的苏丹草、苦荚菜和黑麦草等鱼食青饲料所取代。与修复后湿地相比,每1m^2植物生物量较少了37％～60％。（2）两类湿地中的氮、磷营养盐浓度沿水向辐射带、水位变幅带到陆向辐射带依次呈递增趋势,且修复后湿地内水体中的无机氮浓度分别比受损湿地增加了25．36％,89．39％和2562．30％,其中以NH4^＋-N为主,反硝化作用在已修复湿地中占主导地位。（3）两种湿地内的水向辐射带和水位变幅带底泥氮、磷含量均较低,陆向辐射带内较高,磷含量分别比受损湿地同一水位梯度高3．19,2．62、2．25倍和1．74倍;氮含量分别比受损湿地同一水位梯度高1．84,6．08、2．09倍和2．46倍。（4）两种湿地内的水位变幅带和陆向辐射带中的底泥有机质含量较高,其中已恢复湿地底泥有机质含量达到4．13％-5．65％。水向辐射带含量均较低,一般在0．65％-0．8％之间。（5）水位变幅带和陆向辐射带底泥有机质含量较高,其中已修复湿地泥积物有机质含量达到42．17％～56．5％。水向辐射带有机质含量均较低,一般在1．65％．8．03％之间;（5）受损湿地内的陆向辐射区和水位变幅区硝化细菌数量分别比反硝化细菌高3．73倍和1．73倍,水向辐射区底泥中的硝化细菌和反硝化细菌数基本相当;在已修复湿地内的陆向辐射区和水位变幅区反硝化细菌数量分别是硝化细菌数量的10．69倍和8．24倍,反硝化作用占绝对优势;在水向辐射区及开阔湖体,湖水的频繁交换作用,硝化细菌数量相对较多,硝化作用较强。（6）在湿地水位变辐区和陆向辐射区沉积物Mn含量较高,含量在800—1000mg／g之间。Cu、Zn、Pb等重金属污染元素含量分别为35．80．78．95μg／g,53．76—154．50μg／g和48．06—108．88μg／g,重金属污染对该区域水环境无明显影响。     

太湖沉积物微生物生物量及其与碳、氮、磷的相关性

对太湖沉积物中微生物生物量碳(MBc)、氮(MBN)、磷(MBp),以及沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)进行测定并进行相关性分析,揭示太湖沉积物微生物对太湖沉积物营养盐的响应及反馈特征.结果表明:沉积物微生物生物量(MB)在湖体沿岸地区大于湖心区,平均值为184.66 mg·kg-1,MBc在西部沿岸区以及竺山湾和梅梁湾区域较高,平均值为127.57 mg·kg-1;MBN在梅梁湾、贡湖部分区域以及靠近梅梁湾和贡湖的湖心区域和东部沿岸区较高,平均值为19.25 mg·kg-1;MBp在东部沿岸区及其附近的湖心区最高,平均值为19.09 mg·kg-1;沉积物TOC高值区(≥2.30 g· kg-1)主要集中在竺山湾、西部沿岸区、梅梁湾、贡湖地区,平均值为1.59 g·kg-1;沉积物TN高值区(≥0.30g· kg-1)主要集中在贡湖、梅梁湾、竺山湾部分地区以及西部沿岸区,平均值为0.21 g·kg-1;沉积物TP高值区(≥1.20g·kg-1)主要集中在东部沿岸区以及湖心部分区域,平均值为0.55 g·kg-1;太湖沉积物TOC/TN在7～19,平均值为8.97,表明太湖沉积物中的有机质具有明显的双重来源,其中陆源有机质主要集中在西部沿岸区;太湖沉积物MB与沉积物TOC和TN呈显著正相关,与沉积物TP相关性不显著;沉积物MBc/MBN与沉积物TOC/TN显著相关.太湖沉积物微生物主要受沉积物TOC、TN影响,且沉积物TOC/TN的变化显著影响微生物群落结构.     

温度和无机碳浓度对龙须眼子菜（Potamogeton pectinatus）碳同位素分馏的影响

温度和无机碳浓度是沉水植物碳同位素分馏的重要影响因素.通过在16、19、22、25、28、31℃ 6个温度条件和溶解无机碳浓度(DIC)为0.0001mol·L-1和0.0001mol·L-1两种条件下培养沉水植物--龙须眼子菜(Potamogeton pectinatus),获得了不同条件下生长的龙须眼子菜植物样品,随后进行了定量和碳同位素组成(δ13CP)分析.分析结果表明,随生长温度的升高,龙须眼子菜碳δ13CP均升高,具有明显的温度相关性(R2＞0.90).在DIC浓度为0.0001mol·L-1时,随着生长温度的升高, δ13CP从-14.83‰增加至-13.47‰;而在DIC浓度为0.001mol·L-1时, δ13CP从-18.56‰增加至-15.15‰.同一生长温度条件下, DIC浓度对δ13CP也有明显影响, δ13CP随DIC浓度增高而降低.在不同生长温度条件下, DIC浓度对δ13CP的影响大小随生长温度的增高而降低,在温度为16℃时,两个DIC浓度下的δ13CP相差3.73‰;而在温度为31℃时,这一差值减少为1.68‰.同时,通过建模进行计算,获得了不同温度下龙须眼子菜(P. pectinatus)碳同位素分馏与初始DIC浓度的关系,并对有关的参数的意义进行了探讨.     

The bacterioplankton of Lake Taihu,China: abundance,biomass, and production

Abundance, biomass and production of pelagic bacteria were examined over one year at monthly sampling intervals across a trophic profile in Meiliang Bay, Lake Taihu. With the lowest density in the open lake, the bacterial abundance showed a clear trend in relation to trophic status. The carbon content per cell was higher in autumn and winter, and the opposite was true for bacterial biomass. Bacterial ³[H]-TdR and ¹⁴[C]-Leu incorporation rates, cell production, turnover times and carbon production varied during the annual cycle at different sites. The ratio of bacterial production to primary production was high, independently of the method used, indicates that the microbial food web in Lake Taihu is an important component of the total food web of the lake and dominated by external inputs. Electronic supplementary material Supplementary material is available for this article at and is accessible for authorized users     

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。