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。       

5种沉水植物无性繁殖和定居能力的比较研究

 竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、苦草(Vallisneria spiralis)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、黑藻(Hydrilla verticillata)是长江中下游湖泊主要的沉水植物。在栽培条件下,它们的无性繁殖速率(单位时间内新增个体数)大小顺序为黑藻>微齿眼子菜>竹叶眼子菜>苦草>穗花狐尾藻。同时采用抛掷实验的方法观察研究了这5种沉水植物及其无性繁殖体的存活和生根情况;完整植株存活率为黑藻>穗花狐尾藻>微齿眼子菜>竹叶眼子菜>苦草,无性繁殖体部分存活率为黑藻>苦草>穗花狐尾藻>微齿眼子菜>竹叶眼子菜。生根能力和其存活时间长短相关,而且生根能力与存活率大小基本一致。在实验中,只有穗花狐尾藻的断枝存活率和生根能力存在差异,故无性繁殖体生根能力为黑藻>苦草>微齿眼子菜>竹叶眼子菜>穗花狐尾藻。     

六种沉水植物的克隆生长特征

为构建种群动态模型以指导沉水植被修复工程实践, 研究采用同质园实验方法对6种常见沉水植物(竹叶眼子菜(Potamogeton wrightii)、眼子菜(P. distinctus)、光叶眼子菜(P. lucens)、穿叶眼子菜(P. perfoliatus)、扭叶眼子菜(P. intortifolius)和苦草(Vallisneria natans)的克隆生长模式进行了连续观测研究, 获取了分株形成速率、空间扩张速率、株高增加速率等种群扩张动态参数,及分株数、间隔子长度、分株高度等克隆构件特征参数。结果表明, 6种沉水植物的分株数从28d开始增长, 其中苦草的分株形成速率最高, 平均为1.09株/d, 分株形成最大速率出现在55d之后; 穿叶眼子菜和扭叶眼子菜的分株形成速率低于苦草, 但是高于竹叶眼子菜、眼子菜和光叶眼子菜, 最大速率出现在41d之后。虽然苦草的分株最多, 但是分株的株高最低, 其株高增长速率均值为0.2 cm/d。眼子菜属物种中竹叶眼子菜和眼子菜株高增长速率最高, 光叶眼子菜的株高增长速率和分株形成速率都最低。克隆系占据面积随时间的扩张速率为穿叶眼子菜(113.22 cm2/d)>扭叶眼子菜(71.70 cm2/d)>苦草(35.48 cm2/d)>竹叶眼子菜(12.09 cm2/d)>眼子菜(3.07 cm2/d)>光叶眼子菜(0.53 cm2/d)。此外, 研究还发现眼子菜属植物普遍表现出匍匐茎上“节”的形成, 而苦草则不具备这种特性, 匍匐茎“节”的形成及随之形成的不定根在眼子菜属植物空间扩张过程中具有重要的生态功能, 并在种群构建方面与苦草等其他物种发生分异。基于眼子菜属植物匍匐茎上的“节”可以形成跳跃性的分株, 在种群面积扩张方面更具优势; 而苦草形成分株的数量更多、速度更快, 在提高种群密度保障种群稳定方面更有优势。     

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。     

沉水植物分布格局对湖泊水环境N、P因子影响

利用实地调查数据模拟保安湖沉水植物分布及水环境生态因子场。应用GIS空间分析功能 ,分别空间选取四种优势沉水植物 (金鱼藻CeratophyllumdemersumL .,穗状狐尾藻MyriophyllumspicatumL .,微齿眼子菜PotamogetonmaackianusA .Benn .,及苦草VallisneriaspiralisL .)的分布水域及无沉水植物分布水域的局部生态因子场。根据得到的局部因子场特征 ,比较分析不同水生植物分布格局对水环境中N、P因子的影响。结果显示四种沉水植物的分布对水环境中N、P因子均有显著影响 ,但效果和强度有所差异。四种植物各自分布水域内的N、P因子的平均浓度分别为 ,总氮 (TN) :穗状狐尾藻 (0 .774mg·L- 1 ) >苦草 (0 .71 4mg·L- 1 ) >金鱼藻 (0 .70 1mg·L- 1 ) >微齿眼子菜(0 .695mg·L- 1 ) ;总磷 (TP)平均含量 :穗状狐尾藻 (0 .1 2 3mg·L- 1 ) >微齿眼子菜 (0 .1 1 8mg·L- 1 ) >金鱼藻 (0 .1 0 7mg·L- 1 ) >苦草 (0 .0 79mg·L- 1 )。结果同时表明金鱼藻、微齿眼子菜和苦草对水中TN含量无显著影响 ,而穗状狐尾藻则明显可以提高水中TN水平。四种沉水植物均能有效吸收水中的P ,从而降低水中的TP含量。综合比较发现 ,穗状狐尾藻分布可以加重水体的营养程度     

不同泥沙埋深对几种一年生草本枯落物分解及养分动态特征的影响

为探究三峡消落带泥沙淤积条件下一年生草本枯落物的分解及养分变化特征,通过模拟实验,采用分解袋法,研究不同泥沙埋深对4种一年生草本分解及养分动态的影响。所选择的三峡消落带4种一年生优势草本植物包括马唐（Digitaria sanguinalis）、稗（Echinochloa crusgali）、狼杷草（Bidens tripartita）、苍耳（Xanthium sibiricum）,设置了无掩埋（0 cm）、中度掩埋（5 cm）和深度掩埋（10 cm）3个泥沙掩埋深度,试验周期为180 d。结果表明：（1）在整个实验期间,4种一年生草本枯落物的分解速率均呈现先快后慢的特点,与0 cm泥沙埋深处理相比,5、10 cm埋深下4种一年生草本枯落物的分解速率均显著降低;（2）在分解结束时,4种一年生草本枯落物C含量变化不大,P元素处于释放状态,而在泥沙掩埋下N元素处于富集状态;（3）除马唐和稗枯落物的P含量变化外,4种一年生草本枯落物C、N、P含量均表现为0 cm掩埋处理显著低于5、10 cm处理组;相反,4种一年生草本枯落物K含量则表现为0 cm掩埋处理显著高于5、10 cm处理组。研究表明消落带大量泥沙淤积抑制枯落物的分解和C、N、P元素释放,有利于降低对三峡库区水体富营养化及营养物质悬浮的贡献率,一定程度上,对库区水质保护有正面效应。     

外源氮添加对温带荒漠地表凋落物分解及养分释放的影响

采用分解网袋法,在古尔班通古特沙漠南缘设置对照N₀(0 g N·m^-2·a^-1)、N₅(5 g N·m^-2·a^-1)、N₁₀(10 g N·m^-2·a^-1)和N₂₀(20 g N·m^-2·a^-1)4个施N处理,研究外源N添加对多枝柽柳、盐角草及两者混合凋落物分解过程及养分释放的影响,分析氮沉降对荒漠生态系统凋落物分解的影响。结果表明: 各物种凋落物的分解速率存在显著差异,经过345 d的分解,多枝柽柳、盐角草及混合物在不同N处理间的分解速率分别为0.64～0.70、0.84～0.99和0.71～0.81 kg·kg^-1·a^-1。凋落物分解过程中,N、P均表现为养分的直接释放,试验结束时,N₀、N₅、N₁₀和N₂₀处理单种凋落物及其混合物N分别释放60.6%～67.4%、56.7%～62.6%、57.4%～62.3%、46.8%～63.0%,P分别释放51.9%～77.9%、59.9%～74.7%、53.0%～79.9%、52.3%～76.4%。N处理对单种凋落物及其混合物的分解影响不显著,但各种凋落物的养分动态对N添加的响应不同,N处理抑制了盐角草N、P释放及混合凋落物P释放,而对多枝柽柳无影响。在温带荒漠,适量的N输入对凋落物分解速率影响不大,但可能会延缓个别物种养分向土壤系统的归还。     

梁子湖水——陆交错区水生植物群落生态学研究

对梁子湖水－陆交错区中植物群落的的组成、结构、生长型和生物量进行了测定,结果表明交错区内共分布有9种植物群落：1）微齿眼子菜（Potamogeton maackianus)群落;2）狐尾藻（Myriophyllum spicatum)＋苦草（Vallis-neria natans)＋金鱼藻（Ceratophyllum denersum）群落;3）微齿眼子菜＋金鱼藻群落;4）金鱼藻＋狐尾藻＋微齿眼子菜群落;5）金鱼藻＋狐尾藻＋荇菜（Nymphyoides pettlatum)群落;6）水蓼（Polygonum hydropiper)＋菱（Trapa bipinosa）＋菰（Zizania latifolia)群落;7）菹草（Potamogeton crispus)群落;8）菰＋荇菜＋蓼群落;9）湿生植物(Helophyte）群落。主要植物群4落生物量：狐尾藻＋苦草＋金鱼藻群落2414g.m^-2。金鱼藻＋狐尾藻＋微齿眼子菜群落4379g.m^-2,微齿眼子菜＋金龟藻群落1486g.m^-2,微齿眼子菜群4落2805g.m^-2。交错区内主要植物群落生量的季节变化与群落内优势种的生长方式、人为活动的干扰以及个体生态特征密切相关。群落内优势物种的水平分布表现为均匀分布和群聚分布两种方式。     

洪湖5种优势沉水植物光合荧光特性比较研究

利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM),原位观测洪湖5种优势沉水植物——苦草[Vallisneria natans(Lour.)Hara]、黑藻[Hydrilla verticillata(L.f.)Royle]、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)、菹草(Potamogeton crispus L.)和马来眼子菜(Potamogeton wrightii Morong)的量子产量及快速光曲线。结果显示:5种沉水植物苦草、黑藻、狐尾藻、菹草和马来眼子菜最大量子产量(Fv/Fm)分别为0.603、0.723、0.751、0.778和0.646。各物种的开放PSⅡ反应中心原初光能捕获效率(Fv′/Fm′)的大小依次为菹草狐尾藻黑藻马来眼子菜苦草,且除黑藻与狐尾藻间差异不显著外,其他物种间差异均显著;各物种光能利用能力(α)的大小依次为菹草黑藻狐尾藻马来眼子菜苦草,且除黑藻与狐尾藻间差异不显著外,其他物种间差异均显著;各物种无光抑制的最大潜在相对电子传递速率(rETRm)的大小依次为菹草狐尾藻黑藻马来眼子菜苦草,且各物种间差异显著;半饱和光强(Ek)的大小依次为狐尾藻菹草黑藻苦草马来眼子菜,且除狐尾藻与菹草间差异不显著外,其他物种间差异均显著。研究表明:洪湖5种优势沉水植物中,菹草和狐尾藻较耐强光,光合速率较高,而苦草则有较强的耐弱光能力。     

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。     

两种沉水植物对间隙水磷浓度的影响

为研究两种根系特征的沉水植物在生长过程中对间隙水中磷浓度的影响,选取根系较多的沉水植物苦草和根系相对较少的沉水植物黑藻作为实验材料,监测底泥中间隙水各形态磷含量及环境因子的变化,探讨不同根系特征沉水植物对间隙水中磷的影响。结果表明:黑藻和苦草实验组沉积物间隙水中各形态磷的浓度均呈不同程度的降低,黑藻和苦草对于稳定水质,减少底泥中磷向水中转移具有明显的效果;沉水植物不同,底泥间隙水中溶解性总磷(DTP)和溶解性活性磷(SRP)存在明显差异。实验结束时黑藻组和苦草组间隙水中DTP的浓度分别为0.24,0.01 mg/L,SRP的浓度分别为0.22 mg/L,0.004 mg/L。间隙水中磷的形态主要以DTP和SRP为主,溶解性有机磷(DOP)的含量相对较低。沉水植物对间隙水中磷的吸收是降低间隙水中磷含量的重要原因,苦草的吸收能力大于黑藻。沉水植物根系通过降低底泥p H值,提高氧化还原电位(Eh)的方式抑制了底泥中磷的释放。     

太湖常见浮叶植物和沉水植物的光合荧光特性比较

利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM),原位观测太湖常见的水生植物菱、荇菜、苦草、黑藻的最大光化学量子产量(F_v/F_m)及在暗适应和光适应条件下的快速光曲线.结果表明:浮叶植物菱和荇菜光系统Ⅱ的潜在最大光合作用能力高于沉水植物苦草和黑藻,其最大量子产量分别为0.837、0.831、0.684和0.764;菱和荇菜的最大电子传递速率、半饱和光强分别高于沉水植物苦草和黑藻,且在光适应条件下尤为显著.     

在极度弱光和两种底质条件下苦草的生长和生理响应

实验以云南大理州洱海水生植被重度退化区(湖心平台)作为实验地点, 探究极度弱光和两种底质(黏土、淤泥)环境下苦草(Vallisneria natans)在恢复过程中的形态及生理响应, 并依此探讨底质改善对苦草种群恢复的作用。结果表明: (1)在极度弱光环境下, 苦草部分死亡, 存活数量下降, 并在形态特征和生理特征上均表现出胁迫响应, 其形态特征值下降, 氮(N)含量和游离氨基酸含量上升, 碳(C)含量和淀粉含量下降; (2)苦草不同器官对弱光环境的响应有所差异, 叶片(地上部分)受到的胁迫影响大于根茎(地下部分); (3)苦草对弱光环境的响应在不同底质条件下有显著性差异, 苦草在黏土底质上表现出更小的胁迫反应和更高的存活数量, 两种底质相比较, 黏土更适合作为苦草恢复的底质条件。研究表明在洱海当前的水质环境下有希望结合局部的底质改善来实现在南部湖心平台的沉水植物恢复。     

长江中游浅水湖泊水生植物氮磷含量与水柱营养的关系

水生植物组织内氮和磷(N和P)含量受到水体营养状况和植物生长状况影响。对长江中游江汉湖群不同营养水平湖泊中大型水生植物的N和P含量3个季度的研究表明,在不同生活型水生植物中,沉水植物主要分布在中营养到中富营养湖泊中,在富营养湖泊均无分布,浮叶和挺水植物在不同营养类型湖泊的沿岸带均有分布。N和P含量以沉水植物最高,浮叶植物次之,挺水植物最低。水生植物的N和P含量都达到或超过生长所需最低N和P阈值,代表性浮叶植物和沉水植物的N和P含量随着湖泊营养水平提高呈现规律性变化。湖泊5种常见的水生植物N和P含量与水柱中不同种类N和P浓度具有季节性相关:菱(TrapabispinosaRoxb.)春夏季P含量都与TP(总磷)和TDP(总溶解磷)明显相关,春季N含量与NH4—N(氨氮)明显相关;春季黄丝草(PotamogetonmaackianusA.Benn.)的P含量与TP明显相关,夏季与TDP明显相关,春季和夏季黄丝草和穗花狐尾藻(MyriophyllumspicatumL.)的N含量与TN(总氮)和TDN(总溶解氮)显著正相关,秋季成负相关;夏季芦苇(PhragmitescommunisTrin.)P含量与TP和TDP显著相关;春季芦苇和香蒲(TyphaorientalisPresl.)N含量与NH4N和NO2N(亚硝态氮)显著相关。       

洱海三种生活型水生植物叶片中碳、氮与总酚含量的比较研究

植物体内的C、N和总酚是影响其被牧食和凋落物降解的重要因素,从而影响C和N在食物链的传递和生物地化循环。本研究测定了云南洱海3种生活型（挺水、沉水和浮叶）26种水生植物叶片中C、N和总酚含量以及C/N比率,并分析了它们与总酚的关系。结果表明:挺水植物叶片的C、N和总酚平均含量为448.08、39.30和24.70 mg/g,浮叶植物叶片的C、N和总酚平均含量为433.32、35.16和28.05 mg/g,沉水植物叶片的C、N和总酚平均含量为378.36、27.31和10.28 mg/g;总体上看,植物叶片C和N含量:挺水植物 浮叶植物 沉水植物;挺水和浮叶植物叶片的总酚含量差异不显著,且均远高于沉水植物叶片的总酚含量;26种植物叶片中C和N与总酚含量均呈显著正相关。在富营养化条件下,3种生活型植物所处生境的光照和CO2供给均差异显著,会对这些植物叶片的C、N和总酚含量有一定影响,此外由于应对生境中的胁迫（草食性昆虫、病原体及紫外线辐射等）压力以及自身的生长策略的不同也可能导致C、N和酚在三者中形成差异;通过对13种沉水植物叶片总酚含量比较,推测光叶眼子菜和微齿眼子菜较为适合作为洱海耐牧食恢复先锋物种;N与总酚正相关的关系可能在富营养化进程中加速湖泊沼泽化。