沉水植物菹草对富营养化水体中TN 生态效应及模型研究

通过室内模拟构建水体营养盐和菹草生物量正交试验, 研究菹草从石芽萌发至菹草植株衰亡腐烂整个生命周期中, 对水体中TN 的生态效应, 并以此为依据建立菹草对富营养化水体生态效应模型。研究表明: 在不同生物量菹草作用下, 富营养化水体中TN 含量是先下降后上升的一个周期式过程; 在相同营养水平条件下, 菹草对TN 的吸收量随菹草生物量的增大而依次递增, 而在相同生物量的前提下, 菹草对TN 的修复力存在一个最佳营养水平范围, 即13.95-20.56 mg·L–1 之间; 菹草对富营养化水体生态效应模型分两部分: 菹草对富营养化水体中TN 与时间关系模型以及菹草生态修复水体TN 限度理论模型, 通过这两个模型的构建可以为生产实践中菹草在生态修复富营养化水体的投放量和菹草的最佳收割时间提供有力依据, 为工程实践提供有效保障。     

玄武湖菹草种群的发生原因及人工收割对水环境的影响

利用以沉水植物为主的水生植物进行水体生态修复是目前研究的热点问题, 为研究南京玄武湖2005-2006年的菹草(Potamogeton crispus)种群发生的原因及人工收割对水体的影响, 对玄武湖不同湖区定期监测其透明度、溶解氧、pH、TN、TP等水质指标, 并进行分析, 结果表明: 对湖泊蓝藻水华的应急处理, 使水体透明度提高179.5%, DO含量增高24.1%, TN、TP分别降低54.1%、74.5%, pH由9.1降至8.7, 水质改善是菹草种群萌发并能大规模生长的主要原因。而菹草生长阶段短期内对菹草进行大规模收割使水体DO含量降低42.1%, 透明度下降51.5%(P0.05), 收割虽从水体中携带走部分氮、磷营养盐, 但差异不显著(P0.05), 且收割后TP出现升高现象。故在对草藻型湖泊生态修复过程中, 可先期通过物理或化学手段改善水体透明度、调节pH、降低营养盐, 使其满足水生植物萌发及幼苗生长的需求, 为水生植物后期存活并生长打下基础, 在后期生态管理过程中, 应逐步收割植株, 缓慢从水体携带营养盐, 以达到改善水质, 恢复及重建水生生态系统的目的。       

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。     

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。     

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。     

水体浊度对菹草(Potamogeton cripus)幼苗生长发育的影响

用粒径小于100μm的泥沙配置浊度为30、60、90、120、150NTU和180NTU的混浊水体,将菹草（Potamogeton cipus）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、150NTU和180NTU）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。     

东湖围隔（栏）中的植被恢复对水中氮的影响

利用大型围隔研究自然水体的某些生态过程具有真实准确、易于控制等优点 ,2 0世纪 80年代以来 ,国内陆续开展了一些研究[1～ 4 ] 。水体富营养化是目前我国湖泊存在的普遍问题 ,恢复水生植被可有效改善水质 ,减轻富营养化程度。武汉东湖(Ｅ114°2 3’ ,Ｎ30°33’)是一个典型的浅水城郊湖泊 ,已严重富营养化 ,为重建其水生植被 ,恢复其良性生态系统 ,在东湖建立了两个大型围隔和一个围栏 ,对其中的水生植被恢复及水质变化等方面进行了定位研究 ,旨在为重建和优化东湖水生植被 ,改善其水质提供借鉴。1　研究方法实验区位于东湖的汤林湖区。设…     

围隔中鲢和菹草控藻效果及其生态学意义

在滇池沿岸的池塘中 ,构建了面积为 10 0m2 ,水深为 85cm ,底质均为淤泥的四个围隔 ,其中在三个围隔内分别放养密度为 10 0g/m3 、75g/m3 、5 0g/m3 的鲢。它们均在一定程度上控制浮游植物的生物量并改善水体透明度 ,其中初始放养鲢 75g/m3 的围隔控制效果最明显。放养三种密度的鲢在有效控制微囊藻水华的同时 ,原先水体的优势种类发生质的变化 ,水体中浮游植物的多样性也明显增加。放鱼 2个月后 ,在生物操纵的围隔中同时种入菹草 ,在75g/m3 的鲢控藻的围隔中 ,菹草长势良好 ,浮游动物大量出现 ,透明度进一步增加     

中等强度收割对菹草和伊乐藻种间竞争的影响

以取代系列实验方法研究了中等强度收割对菹草(Potamogeton crispus)和伊乐藻(Elodea nuttallii)种间竞争的影响。竞争攻击力、相对产量、相对竞争强度、相对拥挤系数等指标表明:收割前后伊乐藻的种间竞争能力强于菹草;收割前单独培养和混合培养的菹草在盖度方面较伊乐藻占有明显优势(P0.05),但收割后菹草的盖度分别显著降低了33.5%和45.3%(P0.05),而伊乐藻的盖度显著提高(P0.05),最终伊乐藻在盖度方面略占优势;收割前,单独培养和混合培养的菹草的株均干重显著地大于伊乐藻(P0.05),但收割后菹草的株均干重有所下降,伊乐藻的株均干重增长显著(P0.05);收割后,两种方式培养的菹草的株均干重显著地小于伊乐藻(P0.05);中等强度收割抑制了0~25cm和25 cm以上部位菹草的分枝和干物质的累积,但促进了伊乐藻在各层分枝和干物质的累积,这将有利于伊乐藻在竞争中取胜;此外,菹草与伊乐藻的种间竞争对植物根的生长影响较小。     

沉水植物重建对富营养水体氮磷营养水平的影响

利用富营养浅水湖泊(武汉东湖)中所建立的大型实验围隔系统,研究了沉水植物对水体N、P营养水平的影响．结果表明,沉水植物重建后N、P营养水平显著降低．在研究期间,水生植物围隔总N和总P水平均显著低于对照围隔和大湖水体,而且水生植物围隔的总P含量一般维持在0．1mg·L^-1左右。季节性波动远低于对照围隔和大湖水体．水生植物围隔水体中氨态氮和亚硝态氮含量较低．而硝态氮含量与对照围隔和和大湖水体差别不大．由此可见。恢复以沉水植物为主的水生植被,可以有效地降低N、P营养循环速度,控制浮游植物过度增长,是重建富营养湖泊生态系统的重要措施．     

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。     

西湖引水工程絮凝剂余铝对菹草生长及水质的影响

为分析杭州西湖引水工程絮凝剂残余铝盐对水质和沉水植物的影响,研究采用室外模拟试验,考察了连续投加不同浓度梯度的明矾(KAlSO412H2O)絮凝剂对菹草(Potamogeton crispus)的生理影响和对水质的影响。试验设置了4个处理: 对照组、低剂量组(35050) g/L、中剂量组(65070) g/L、高剂量组(1100150) g/L。结果表明: (1)低、中剂量投加对水中铝盐含量无显著影响,高剂量投加导致水中铝盐含量显著上升; (2)水中铝盐含量呈先升高后降低的趋势,pH随铝盐含量升高而降低,总磷(TP)随之有所下降,各处理组水中总氮(TN)、浮游植物密度、浊度均明显下降; (3)3个剂量组菹草各生化指标较对照组几乎无显著变化,试验浓度的铝盐投加对菹草的生长没有造成明显损害,在菹草耐受范围内,建议在西湖引水工程入水口附近[水中铝盐含量约(25050) g/L]可选用菹草进行植被恢复。     

保安湖菹草种群的时空分布特征及环境效应分析

为了解近20年来保安湖菹草(Potamogeton crispus L.)种群的变化特征及其对水环境的影响, 研究以保安湖最大的湖区, 即主体湖为研究对象, 分季节对其沉水植物种类组成、生物量及水深(Z_M)、透明度(Z_SD)、水中总氮(TN)、总磷(TP)和浮游藻类叶绿素a(Chl. a)等环境指标进行了监测, 并分析了菹草在不同生活史阶段对环境影响的差异。结果表明: (1)2002年春季菹草生物量(B_P.c)均值为356 g/m2, 2012年上升至974 g/m2, 2019年为1901 g/m2, 菹草种群分布范围由中部扩展至整个湖区; (2)在春季菹草快速生长时, B_P.c与Z_M(Z_M≤3 m)呈显著正相关(r= 0.52, P<0.01), 与Chl. a呈显著负相关(r= –0.42, P<0.01), 与Z_SD、Z_SD/Z_M、TN、TP无相关关系; 有草区的Z_M(中位数为2.1 m)、Z_SD(中位数为0.93 m)和Z_SD/Z_M(中位数为0.48)显著高于无草区(1.8 m、0.45 m和0.28; P<0.05), 有草区的Chl. a(中位数为8.13 μg/L)显著低于无草区(14.10 μg/L; P<0.05); 有草区的Chl. a和TP的关系不明显, 无草区的Chl. a的含量随TP上升而增加, 且在相同TP条件下, 无草区Chl. a多数高于有草区; (3)在夏季菹草衰亡后, 夏季Z_SD/Z_M与B_P.c呈显著负相关(r= –0.47, P<0.01), Z_SD、TN、TP、Chl. a与B_P.c无相关关系; 无草区TN(中位数为1.30 mg/L)显著高于有草区(0.72 mg/L; P<0.05); 有草区和无草区的Chl. a均随TP的上升而增加, 在相同TP条件下, 无草区Chl. a和有草区差异不显著。以上结果表明近20年来保安湖菹草种群生物量呈上升趋势, 分布范围也在不断增加。在快速生长期(春季), 大量菹草的存在有利于水质的改善。在菹草衰亡(春末夏初)后, 其对水质产生的不利效应未持续整个夏季。     

水生植物荇菜和菹草分解对物种混合的响应研究

为探讨水生植物混合的分解效应, 研究了浮叶植物荇菜(Nymphoides peltatum)、沉水植物菹草(Potamogeton crispus)及两物种混合的分解速率和养分动态。结果显示: (1)两单物种的分解速率与初始N含量呈显著正相关关系(P 0.05, r=0.862), 荇菜和菹草分解90d后的干重剩余率分别为24.74%和44.91%。物种混合干重剩余率在分解初期阶段的实测值比期望值高6.63% (P 0.05), 表明物种混合对分解速率具有拮抗效应, 但在随后的分解时间里无显著的混合效应, 分解90d后干重剩余率为30.39%; (2)在分解初期的N、P释放阶段, 物种混合的N、P剩余率实测值比其期望值分别高14.36%和12.88% (P 0.05), 表明物种混合对初期N、P元素释放具有拮抗效应, 在随后的分解过程中对N元素无显著的混合效应, 但分解后期P剩余率实测值比期望值低4.26% (P 0.05), 表现为协同效应; (3)物种混合N、P动态在分解初期呈一个快速释放的过程, 但在随后的分解阶段N元素释放或积累, P元素持续释放, 最终N、P均表现为净释放, 与两单物种分解的N、P动态的规律基本一致。另外, 总酚在物种混合分解初期释放迅速, 随后释放缓慢。研究结果表明, 荇菜和菹草混合分解存在非加和效应, 即单物种的分解速率和营养动态变化不能用来预测两物种混合的分解速率和营养动态变化。物种混合在分解的不同阶段其分解效应不同, 这说明混合效应具出一定的时间依赖性。此外, 混合效应与浮叶植物和沉水植物其初始质量特征有较密切的关系。       

三峡水库营养元素的分布及其与藻类生长的关系

为进一步研究三峡水库(尤其是支流)氮和磷等营养元素的时空分布格局及其与藻类生长的关系, 于2012 年8 月、11 月与2013 年1 月、4 月在三峡库区木洞至秭归的5 个断面采样分析了不同形态氮和磷以及叶绿素a(Chl.a)的浓度, 并对藻类进行了胞外碱性磷酸酶的荧光标记(Enzyme Labelled Fluoresce, ELF)。结果表明, 春夏季总磷(TP)与Chl.a 浓度均高, 但二者的正相关性在空间尺度上并未得到充分的体现, 干流的TP浓度显著高于支流(P0.05), 而Chl.a 浓度则反之。巫山断面干流与支流的TP 浓度显著低于其他断面(P0.05),而Chl.a 浓度则无显著差异, 秭归断面显著增高的TP 浓度改变了其沿水流方向下降的趋势。从总体上讲,Chl.a 浓度与TP、溶解性总磷(DTP)、溶解反应性磷(SRP)和硝态氮(NO3--N)浓度均极显著负相关(P0.01), 而与总氮(TN)浓度、TN/TP、NO3--N/SRP 等均极显著正相关(P0.01), 因此, 氮对藻类的生长可能具有一定的促进作用, 而泥沙对磷的吸附与沉降有效降低了其生物可利用性。巫山断面底层显著较高的TP 与颗粒态磷(PP)浓度支持了上述推测, 不同断面不同藻类胞外磷酸酶的标记进一步说明了磷对其生长的关键限制性作用。因此, 在水质管理、富营养化防治和渔业资源管理过程中必须充分考虑不同营养元素的存在状态及其与水文条件的交互作用。       

洪湖主要沉水植物群落的定量分析Ⅲ.金鱼藻+菹草+穗花狐尾藻群落

金鱼藻＋菹草＋穗花狐尾藻群落是洪湖生物量最大的沉水植被类型,在不同的地段存在较大的变化,种类组成复杂,金鱼藻和菹草在不同有季节交替成为群落的优势种。水流是影响不同种群水平分布的主要因素。从水面到水底,植被郁闭度逐步降低。各种对之间不存在显著的联结关系,水流作用及各有关种营养繁殖体的散布方式使得某些种对的生物量分布在一定时期出现显著的相关关系。     

沉水植物菹草的人工种子技术

为满足水生态系统重建及水体景观对沉水植物种苗的需求,本文建立了菹草（Potamogeton crispus L.）人工种子的制作方法,并分析了菹草人工种子的萌发条件。结果表明,以海藻酸钠为包埋剂,在包埋剂中添加IBA 1.0 mg/L + 6-BA 0.5 mg/L,制备的菹草人工种子在灭菌自来水中萌发率可达80％,且转株率达20％。在15－25℃之间,温度对菹草人工种子萌发和转株的影响不显著;氮磷水平对菹草人工种子萌发和转株的影响不显著;光强对菹草人工种子的萌发和转株有显著影响,较高的光强有较高的萌发率和转株率,光强为40μmol/ m2. s时,菹草人工种子萌发率、转株率可达67.8％、35.6％;底质对菹草人工种子的萌发和转株有显著影响,菹草人工种子在黄沙壤上的萌发率、转株率分别为60%和42.2%,黄沙壤比淤泥和砂石更适合菹草人工种子萌发和转株;菹草人工种子在野外湖水的试验中萌发率、转株率分别达到28%、15%。     

梁子湖优势沉水植物冬季种子库的初步研究

初步研究了梁子湖6种优势沉水植物如黄丝草、金鱼藻、菹草、黑藻、苦草和穗状狐尾藻等在冬季的广义种子库（种子、芽苞、断枝等）,包括它们的繁殖特性、种子在小、结构及萌发时的衰减曲线等问题,主要结果为：（1）在梁子湖不同区域内,种子库大小不相同,满江湖、前江大湖、中湖和管理局网围内种子库分别为714.4粒／m^2、107.5粒／m^2、331.9粒／m^2和159.3粒／m^2。种子库的大小受到现实的种群数量、投鱼强度、人类干扰等因素的影响。（2）黄丝草、金鱼藻、菹草种九的种子库占有明显优势,全湖平均分别为198.8粒／m^2、91.7粒／m^2和21.4粒／m^2。（3）每一种植物种群广义种子库的构成和比例具有差异,金鱼藻、菹草、苦草、黑藻四种植物种子库中,无性繁殖体占有主要的地位;黄丝草、穗状狐尾藻两种植物种子库中,种子占有很大的比例,上述六种植物均可用种子和无性繁殖体来产生幼苗,补充到肿群中去。（4）种子库一般存在冬季休眠（菹草为夏眠）,春季种子库萌发,尤其在3月和4月是种子库萌发的高峰期。     

池塘内循环流水养殖模式对养殖塘上覆水-沉积物-间隙水磷时空分布特征及释放通量的影响

为了揭示池塘内循环流水养殖模式(Inner-circulation Pond Aquaculture, IPA)上覆水-沉积物-间隙水不同磷形态时空分布特征, 探讨沉积物-水界面磷的释放通量及其主要影响因素, 在IPA一条水槽前后端设置6个采样点, 共设置4条, 同时对常规传统池塘(Usual Pond Aquaculture, UPA)设置5个采样点, 采用SMT(磷形态标准测试程序)法测量沉积物中磷的形态组成, 对上覆水-沉积物-间隙水磷时空分布特征进行了分析, 统计了磷释放通量及主要影响环境因子的关系。结果表明: (1)从整体上, IPA上覆水及间隙水中不同形态磷含量低于UPA, 且IPA水体磷空间分布差异较大, 水槽后端沉积物向上覆水释放, 水槽前端则表现为上覆水向沉积物汇集; (2)在养殖中后期, 空间上, IPA水槽后端沉积物不同磷形态随着距离增加逐渐降低, 且均低于UPA; 时间上, 2种模式TP、IP、OP和Fe/Al-P随着养殖的进行而显著增加, Ca-P呈先降低后增加的趋势; (3)UPA基本表现为沉积物对磷的吸收, 而IPA磷释放通量时空差异较大, 养殖初期, 水槽前端表现对磷的吸收, 水槽后端10 m内则少量释放; 至养殖中后期, 槽后端10 m内表现对磷的大量释放; 而后端20和30 m在养殖初期磷通量较小, 至养殖中期均转变为对磷的吸收, 至养殖末期则转变为对磷的释放; (4)2种模式磷通量和环境因子的关系基本一致, TP、IP释放通量和pH呈显著正相关, 各形态磷释放通量和沉积物Eh呈显著负相关, 其中温度的升高对各沉积物不同形态磷的释放有显著的促进作用。综上所述, IPA沉积物磷组分时空差异较大, 主要集中分布在水槽后端10 m内, 且在养殖中后期向上覆水大量集中释放。研究旨在为IPA改进固体颗粒物拦截方法、提高残饵和粪便的收集效率及养殖水环境调控提供理论依据。