不同底质改良处理对三种挺水植物光合特性的影响

以巢湖水域三种优势挺水植物为材料,研究了不同底质处理下植物光合生理特性的差异.结果表明,三种挺水植物地上部生物量以香蒲最大,芦苇次之,菖蒲最小.香蒲的叶绿素a(Ch1.a)、叶绿素b( Chl.b)和类胡萝卜素(Car)含量、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均显著大于芦苇和菖蒲,光合速率、Fv/Fm和ΦPSⅡ显著高于...     

苏北溱湖芦苇和芦苇+香蒲群落中植物对湿地土壤N、P的固持效果

湿地土壤是湿地生态系统固持氮(N)、磷(P)的重要库,水生高等植物在湿地土壤固持N、P过程中起到了非常重要的作用.本研究采用室外取样与室内实验结合的方法,对溱湖湿地两种主要湿地类型(芦苇(Phragmites australis)群落和芦苇+香蒲(Typha latifolia)群落)影响湿地土壤N、P固持过程的规律展开研究.分析了芦苇、香蒲各器官生物量和总氮(TN)、总磷(TP)含量及储量对于土壤各土层TN和TP含量的影响.结果显示:(1)溱湖湿地对于水体TN和TP有一定的削减作用,且对TN的削减作用更大;(2)芦苇可以增强湿地土壤(30 cm以下的土层)富集N的效率,并且芦苇+香蒲群落中土壤固N效率更高,芦苇植株内TN和TP储量都是根茎叶穗,而香蒲则是根穗茎叶;(3)芦苇和香蒲茎、叶器官的TN和TP含量在夏季均显著高于其他几个季节,尤其是芦苇茎的TN含量在夏季高出其他几个季节70%~84%,而TP含量甚至高出其他几个季节81%~92%;(4)芦苇、香蒲对于P贫瘠的响应机制不同,导致芦苇会消耗土壤P,而香蒲的介入可以抵消这一消耗过程.因此,芦苇+香蒲的植物配置模式可以提高湿地土壤固持N、P的综合效率.     

8种湿地植物的生长状况及泌氧能力

湿地植物是人工湿地的核心部分,筛选优良的植物种类,将有利于充分发挥湿地植物的功能,提高人工湿地污水处理的能力.分析4种须根型植物香蒲(Typha orientalis)、美人蕉(Canna indica)、灯芯草(Juncus effusus)、纸莎草(Cyperus papyrus)和4种根茎型植物菖蒲(Acorus calamus)、再力花(Thalia dealbata)、芦竹(Arundo donax)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)在厌氧、水培条件下的生长状况及根系泌氧特性;比较它们的根和茎叶生物量、相对生长速率(RGR)、根长、根孔隙度和泌氧量(率)等生理生态特性.结果表明,8种湿地植物在厌氧条件下生长状况良好;其中,须根型植物的生物量、RGR和泌氧能力均显著优于根茎型植物.在相同光照条件下,灯芯草的泌氧率最大,为192.62μmol O2/(d·g(DWroot)),而黄菖蒲的根系泌氧率最小,仅为68.81μmol O2/(d·g(DWroot)).各植物根系泌氧率大小为:灯芯草纸莎草香蒲美人蕉菖蒲再力花芦竹黄菖蒲.方差分析显示:植物根系泌氧率与根孔隙度呈极显著正相关,而植物泌氧量与RGR、各生物量呈极显著正相关,但与根茎比呈显著负相关.     

人工湿地植物根区微生物与净化效果的季节变化

人工湿地污水处理系统具有净化效果显著、建设和运行费用低廉、管理简便等优点.近年来越来越受到人们的重视.人工湿地生态系统受环境影响较大,研究人工湿地在不同季节的净化功能对于充分发挥其作用具有重要意义.对不同季节的芦苇(Phragmite saus-tralis)、茭白(Zizania caduciflora)和香蒲(Typha latifolia)等湿地系统植物根区、无植物对照基质微生物分布状况以及净化效果进行了研究,结果显示:(1)种植不同植物的湿地系统根区微生物数量不同,其湿地净化效果也不同;(2)季节变化显示湿地系统秋季的细菌总数量比夏季高;但对照系统夏季的真菌和放线菌数量明显高于秋季;(3)湿地系统总磷(TP)的去除率夏季高于秋季;(4)相关性分析发现湿地植物根区的细菌总数与BOD5的去除率之间存在显著相关性;而根区微生物数量与TP、CODCr和凯氏氮(KN)的去除率之间不存在显著相关性,具体机理还需进一步研究.     

8种湿地植物的生长状况及泌氧能力

湿地植物是人工湿地的核心部分,筛选优良的植物种类,将有利于充分发挥湿地植物的功能,提高人工湿地污水处理的能力.分析4种须根型植物香蒲(Typha orientalis)、美人蕉(Canna indica)、灯芯草(Juncus effusus)、纸莎草(Cyperus papyrus)和4种根茎型植物菖蒲(Acorus calamus)、再力花(Thalia dealbata)、芦竹(Arundo donax)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)在厌氧、水培条件下的生长状况及根系泌氧特性;比较它们的根和茎叶生物量、相对生长速率(RGR)、根长、根孔隙度和泌氧量(率)等生理生态特性.结果表明,8种湿地植物在厌氧条件下生长状况良好;其中,须根型植物的生物量、RGR和泌氧能力均显著优于根茎型植物.在相同光照条件下,灯芯草的泌氧率最大,为192.62μmol O₂/(d·g (DW_root)),而黄菖蒲的根系泌氧率最小,仅为68.81μmol O₂/(d·g(DW_root)).各植物根系泌氧率大小为:灯芯草> 纸莎草> 香蒲> 美人蕉> 菖蒲> 再力花> 芦竹> 黄菖蒲.方差分析显示:植物根系泌氧率与根孔隙度呈极显著正相关,而植物泌氧量与RGR、各生物量呈极显著正相关,但与根茎比呈显著负相关.     

城市河道黑臭底泥对挺水植物光合荧光特性的影响

城市河道黑臭现象日益严重,探讨常见湿地植物在黑臭底泥中的生长,有利于为河道修复物种选择提供科学依据.研究黑臭底泥对3种常见湿地植物——菖蒲(Acorus calamus)、美人蕉(Canna indica)及慈姑(Sagittaria sagittifolia)生长状况和叶片叶绿素荧光参数的影响.结果表明:菖蒲和美人蕉在第30~40 d时生物量增量明显降低,慈姑的生物量增量在整个实验中持续增加;通过比较3种湿地植物的荧光参数可知,菖蒲和美人蕉的光化学淬灭系数(q P)、相对光合电子传递速率(r ETR)值在第10 d时达到最大,分别为41.33μmol/(m2·s)和68.60μmol/(m2·s),后30 d一直下降;慈姑q P、r ETR值在第30 d时增加;在第40 d时,美人蕉q P值下降,非光化学淬灭系数(q N)值上升,叶片有较强的热耗散能力,而菖蒲的q P、q N值同时下降,黑臭底泥对菖蒲叶片的光合系统PSⅡ造成伤害.这说明黑臭底泥对菖蒲和美人蕉的光合能力产生较长期抑制,而慈姑可较快适应黑臭底泥的胁迫.因此利用湿地植物修复黑臭河道时,可优先选择慈姑,其次是美人蕉,最后是菖蒲.     

湿地植物固体碳源养分释放动态及其对人工湿地水体脱氮效率的影响

污水低碳氮比(C/N)是影响人工湿地氮去除效果限制因素,传统的碳源添加及利用存在成本较高、补充困难的局限性. 本研究契合“就地取材,原位处理”的废物利用原则,选择人工湿地常见的水生植物和农业废弃物(玉米芯、稻草)作为对照,对比了挺水植物(香蒲、美人蕉)、浮叶植物(莲)、沉水植物(菹草)、湿生植物(南荻、短尖苔草)的释碳能力,初步确定了以香蒲、美人蕉、南荻为代表的植物具有较好的释放碳能力,在中国湿地中分布广泛,且均对水体二次污染较小. 以南荻、美人蕉、玉米芯作为碳源添加的模拟人工湿地实验验证表明,在低碳氮比的模拟表流人工湿地投入植物碳源,能有效提高系统的脱氮效率,对照组、南荻组、美人蕉组和玉米芯组的出水总氮浓度分别为(5.24±0.07)、(4.50±0.10)、(3.75±0.17)和(2.97±0.18)mg/L,对应的去除率分别为58%、64%、70%和76%,确定南荻和美人蕉植物残体以及改性材料均残体和改性材料适合作为人工湿地中原位利用的外加碳源. 本研究探索了通过湿地植物配置解决人工湿地水体低C/N比的问题,为提高湿地脱氮效果提供了有意义的新途径.     

重金属镉对拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)PSII及能量分配特征的影响效应

为了研究重金属镉对藻类光合系统毒性效应及能量分配特征,以拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)为研究对象,分析了不同镉浓度下拟柱孢藻的生长、单位叶绿素a含量、光合系统Ⅱ(PSⅡ)叶绿素荧光及其能量分配模型.结果表明:不同浓度镉培养拟柱孢藻96 h后,0.2 mg/L Cd~(2+)对拟柱孢藻单位细胞叶绿素a含量及PSⅡ活性无显著影响,而0.5mg/L Cd~(2+)培养时拟柱孢藻的单位细胞叶绿素a含量为对照组的62.97%.当Cd~(2+)浓度高于5 mg/L时,拟柱孢藻的PSⅡ活性受到抑制并导致表征量子产额分配的φEo和ψo分别下降了15.35%和13.52%.此外,当Cd~(2+)浓度高于5 mg/L时,藻体PSⅡ能量分配表现为TRO/CSm和ETO/CSm显著减小,DIO/CSm差异不显著,类囊体能量分配表现为ABS/RC、TRO/RC和DIO/RC显著增大,明显区别于0.2、0.5和1 mg/L Cd~(2+)处理组.这些结果表明PSⅡ反应中心是镉对拟柱孢藻光合作用影响的重要作用位点,且Cd~(2+)高于5 mg/L时显著影响了拟柱孢藻PSⅡ反应中心并且抑制了PSⅡ电子传递链供体侧的电子传递,而拟柱孢藻则可能通过改变PSⅡ的能量分配来保护和缓解镉对其光合结构的损伤.     

潜流湿地中微生物对三峡库区微污染水净化效果的影响

为了探讨潜流湿地对三峡库区微污染河水的净化效果,在野外构建芦竹、菖蒲、空心菜和无植物(空白)水平潜流人工湿地,研究人工湿地系统中微生物基本菌群和功能菌群数量分布,探讨污染物去除与微生物菌群种类和数量的相关性.结果表明:实验湿地系统运行情况良好,植物湿地系统对各污染物指标的去除效果优于空白湿地系统;芦竹、菖蒲、空心菜和空白湿地系统的微生物数量均随温度的降低而减少,其中,植物湿地系统的微生物数量高于空白系统;各湿地系统的微生物数量与水质指标去除率之间的相关性较强,在夏季,不同人工湿地系统的细菌总数与CODMn的去除率之间存在着显著的正相关,真菌、亚硝酸细菌总数与铵氮去除率之间均存在着显著的正相关,在冬季,不同人工湿地系统的反硝化细菌总数与总氮去除率之间存在着显著的正相关.     

不同湿地植物对污水中氦磷去除的贡献

选择5种湿地植物(芦苇、东方香蒲、菖蒲、茭白、鸢尾)和1种喜湿灌木(蒿柳),研究重度富营养化水体中植物的生长特性和氮磷去除效果.研究发现,所选用的6种植物在实验池中均生长良好.稳定生长105d以后,各种植物的总生物量在424-1772g/m2之间,除了香蒲的地上地下生物量比(A/U)达到3.23外.其它的比值在0.63-1.49之间.6种植物地上部N和P浓度分别在13.12-28.83mg/g及1.55-3.77mg/g之间,地下部N和P浓度在7.76-15.60mg/g及1.70-2.71mg/s之间,大部分植物地上部N和P的浓度大于地下部.6种植物平均氮、磷积累量分别为20.60g/m2和3.08g/m2,其中地上部平均氮、磷积累量分别占66.60%和58.22%.不同植物筛选池对不同污染物的净化效果有差异,鸢尾池对TN的净化效果最好,芦苇池对TP的净化效果最好.植物的氮、磷积累量与浓度及生物量之间均存在显著相关.     

不同水生植物对湿地无机氮素去除效果的模拟

分别以芦苇、花叶水葱和苦草构建成小规模人工湿地模拟系统,开展不同类型水生植物湿地中无机氮（硝态氮和铵态氮）去除效果的试验。试验结果表明：在分别以芦苇、花叶水葱和苦草构成的模拟湿地单元中,虽然氧化还原等环境条件呈现较大差异,但不同类型水生植物湿地单元的铵态氮和硝态氮的去除率并没有显著差别,这与以往关于不同类型水生植物对氮素去除贡献的认识有所不同;水生植物对模拟湿地体系中氮素的去除具有重要作用,在相对较低的氮负荷（NH4^＋-N约为2.85mg／L,NO3^-N约为1.07mg／L,相当于一般城市污染河流）条件下,有水生植物湿地单元中铵态氮和硝态氮的10d去除率分别在39.32％和21.91％以上,而无水生植物的空白湿地单元对铵态氮和硝态氮的10d去除率分别只有34.68％和13.86％;在提高模拟湿地体系水体氮（NH4^＋-N约为5.50mg／L,NO3^-N约为3.37mg／L,是一般城市污染程度的2倍）负荷条件下,有水生植物湿地单元中铵态氮和硝态氮的10d去除率分别大于或等于66.87％和78.92％以上,而无水生植物的空白湿地单元对铵态氮和硝态氮的10d去除率仅为40.62％和31.77％,为人工湿地对原污水或初沉池出水的处理提供了有力依据。试验结果还表明,水生植物能有效促进湿地的氮素转化过程,显著缩短无机氮素在湿地中的寄宿时间。     

外源ASA对菹草(Potamogeton crispus)抗Cd2+毒害的实验分析

实验以高等水生沉水植物菹草为材料,研究在不同浓度Cd^2 毒害条件下外施乙酰水杨酸(ASA)对菹草叶中叶绿素含量、可容性蛋白含量、O2^v产生速率、保护酶——超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响结果表明,施用ASA可以显著提高叶绿素和可溶性蛋白的含量,增强保护酶的活性,降低O2^v产生速率、从而减轻了重金属Cd^2 胁迫对植物体造成的伤害．     

Accumulation of Heavy Metals by Chickpea Grown in Fly Ash Treated Soil: Effect on Antioxidants

Chickpea grown in fly ash (FA) treated soil (25, 50, and 100% FA) was used to evaluate the effect of FA on antioxidants, metal concentration (Fe, Zn, Cu, Cr, and Cd), photosynthetic pigments (chlorophyll a (chl‐a), chlorophyll b (chl‐b), total chlorophyll (total chl), and carotenoids), growth and yield performance. All antioxidants in roots, shoots and leaves of chickpea increase with increasing FA doses to combat FA stress. The activities of antioxidants were more in the root tissues to cope with stress induced in the plants as compared to shoot and leaf. Concentration of metals was found maximum in roots than the shoots and seeds. The highest concentration of Fe and lowest level of Cd were recorded in all treatments of FA for different parts of the plant. The treated crop showed reduced level of chlorophyll but enhanced level of carotenoids and protein. However, root length, number of nodules and biomass in 25 and 50% FA treatments did not differ significantly in comparison to respective control plants. These results suggest that heavy metals of FA causes oxidative stress in this crop and the antioxidant enzymes could help a pivotal role against oxidative injury.     

Seasonal Flux of Nonstructural Carbohydrate in Five Species of Submerged Macrophytes in a Precambrian Shield Lake. Part 2: Fluctuation in Relation to Chlorophyll Content,Temperature and Water Chemistry

Total soluble carbohydrate, individual sugars and starch content in green shoots of Ceratophyllum demersum, Elodea canadensis, Myriophyllum exalbescens, Potamogeton foliosus and P. zosteriformis from Shoal Lake (Manitoba-Ontario) were examined in relation to tissue chlorophyll content, water chemistry and temperature. The different species showed a variety of seasonal carbohydrate patterns. Seasonal concentrations of total soluble carbohydrate were significantly positively correlated with chlorophyll and total chlorophyll a + b in E. canadensis and P. foliosus. Seasonal starch content was inversely correlated with chlorophyll a and total chlorophyll a + b in C. demersum and P. foliosus. In C. demersum nonstructural carbohydrate was inversely correlated with total alkalinity, total molybdenum reactive phosphorus, total inorganic nitrogen and temperature of the water. Sucrose concentrations in P. foliosus in June were positively correlated with phosphorus levels in the water.     

天津团泊洼水库水体生物生产力与渔业开发利用

天津市团泊洼水库属华北平原滨海盐碱性水库。1989年多学科综合调查的结果表明:该水体中营养盐类含量氮高磷低,挺水植物藨草、芦苇为主要初级生产者,浮游生物种类贫乏,现存量不高,周丛生物丰富。结果还表明,该水体仍有较大渔产潜力。应从调整鱼类种群结构着手,充分而合理地利用水体中的可更新资源,使渔业、环境协调发展。     

直流电场对沉水植物苦草(Vallisneria natans)生长的影响

沉水植物对维持湖泊生态系统平衡有重要作用,广泛应用在水体和沉积物污染修复领域.利用电场强化沉水植物修复过程是一种新的植物修复强化方法.本文研究了不同电压强度作用下沉水植物苦草的生长和生理响应,以期为应用电场强化沉水植物修复过程提供依据.结果表明:0.2~1.0 V电压可以促进苦草生长,而1.5~3.0 V电压则会抑制其生长.其中,0.5 V电压对苦草生长的促进效果最明显,生物量、平均株高、平均叶长、根尖数、新芽数和总叶绿素含量都比对照组显著增加;而3.0 V电压处理组的苦草在实验结束时出现萎蔫和凋亡,与对照组相比,叶绿素含量显著降低,丙二醛含量则极显著增加,表明苦草生长受到严重胁迫.系统上覆水的温度在不同处理组之间没有显著变化,上覆水的p H值在电压为1.0、1.5和3.0 V时显著下降,最终接近中性,上覆水的溶解氧浓度只在3.0 V电压处理组时表现显著下降;沉积物表层5 cm处的氧化还原电位随着电压增大显著下降,最终对苦草的生长形成胁迫.因此,本实验的结论是:0.2~1.0 V电压有助于沉水植物苦草的生长和强化植物修复过程,而1.5~3.0 V电压会破坏苦草组织,同时导致苦草生境变差,不利于沉水植物苦草的生长.     

Leaf biochemical parameters in Avicennia marina (Forsk.) Vierh as potential biomarkers of heavy metal stress in estuarine ecosystems

Sediment loadings and leaf accumulation of the heavy metals copper (Cu), lead (Pb) and zinc (Zn) with accompanying changes in leaf chlorophylls' (a + b), carotenoids and the antioxidant enzyme peroxidase were examined in the grey mangrove Avicennia marina (Forsk.) Vierh, in order to determine the applicability of these parameters as biomarkers of heavy metal stress under field conditions. Copper was found to show limited accumulation to leaf tissue, following a linear relationship at lower sediment concentrations, with saturation at higher sediment Cu concentrations. Copper accumulation relationships to leaf tissue were maintained temporally, and increases in sediment Cu, salinity, and decreases in sediment pH and Zn contributed to the accumulation of Cu to leaf tissue. Lead showed a significant relationship between sediment and leaf Pb levels, but accumulation was minimal. Accumulation relationships for Pb were not maintained temporally, and high sediment Pb, low pH and organic content increased bioavailability and accumulation of Pb. Zinc was the most mobile of all metals and was accumulated to the greatest quantities in leaf tissue in a dose-dependant relationship. Some temporal variation in Zn accumulation occurred, and higher sediment pH, organic content Zn and Pb promoted leaf Zn accumulation. Leaf Cu and Zn showed the strongest relationship with peroxidase activity and to a lesser degree Pb. Zinc was the only accumulated metal to show relationship maintenance with peroxidase activity over time. It was found that peroxidase activity best reflects the total phytotoxic effect from the combined metal stress of all three accumulated leaf metals. The only significant photopigment relationship evidenced was that of leaf Zn with the chlorophyll a/b ratio, but was not maintained temporally. Peroxidase activity may be an appropriate biomarker for Zn or total metal accumulation in leaf tissue, and the chlorophyll a/b ratio a suitable biomarker of Zn accumulation though requires temporal monitoring under field conditions.     

巢湖浮游植物叶绿素含量与反射光谱特征的关系

利用高光谱地物光谱仪在巢湖进行了反射光谱测量和同步水质采样分析。在分析巢湖水体反射光谱特征的基础上,通过研究水体光谱反射率与叶绿素浓度之间的关系,利用反射率比值法和一阶微分法分别建立了叶绿素a的遥感定量模型。结果表明反射率比值R705nm/R680nm和690nm反射率的一阶微分均与叶绿素a浓度有较好的相关性,且用反射率比值法估算叶绿素a效果较好。     

Photosynthetic responses to Cu2+ exposure are independent of light acclimation and uncoupled from growth inhibition in Fucus serratus (Phaeophyceae)

We have studied the effect of light acclimation on photosynthetic responses and growth during Cu²⁺ exposure (0–0.84 μM) in the brown seaweed Fucus serratus. Measurements of chlorophyll fluorescence parameters showed that Cu²⁺ exposure amplified ETR, reduced the chlorophyll content at the cellular level and that there was no effect of light adaptation on the Cu²⁺ resistance of the algae. In contrast to the inhibitory effects of Cu²⁺ on chlorophyll fluorescence, O₂ evolution and the total content of chlorophyll and carotenoid of the algae was unaffected by Cu²⁺. We conclude that photoinhibition and perhaps pigment degradation in the meristoderm was compensated for by cells deeper in the thallus with the result that the overall photosynthetic fitness of the algae was maintained. The pronounced inhibitory effects of Cu²⁺ on algae growth was not a consequence of photoinhibition and could be attributed to direct inhibitory effects on the growth process.