附着生物对太湖常见的两种沉水植物快速光曲线的影响

在水草生长比较旺盛的季节(7-8月),以水草较丰富的贡湖湾作为采样区域,野外采样结合室内分析研究太湖常见的两种沉水植物马来眼子菜(Potamogeton malaianus)及穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)叶上的附着生物的生物量;利用脉冲振幅调制叶绿素荧光仪研究去除附着生物前后两种沉水植物的光合作用的变化.结果表明,马来眼子菜和穗花狐尾藻两种沉水植物上的附着生物的现存量存在显著的差异,附着生物群落中自养生物与异养生物的比值没有显著差异;两种沉水植物在去除附着生物前后的光合参数有显著的变化,光合作用效率、半饱和光强、最大电子传递速率增加.这表明附着生物降低了沉水植物光合作用.     

洪泽湖3种沉水植物附着细菌群落结构及多样性

沉水植物茎叶表面附着的藻、菌及其他物质,不仅影响沉水植物自身生长,而且影响水体物质循环过程,附着藻类的研究已经有不少报道,但附着细菌的报道相对较少.采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,研究洪泽湖典型沉水植物——菹草(Potamogeton crispus)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)在生长旺盛期叶表面附着细菌的群落结构及多样性特征,并采用冗余分析法探讨环境因子对附着细菌丰度的影响.结果表明,(1)3种沉水植物附着细菌群落结构有明显的差异性.143 bp T-RF在菹草和篦齿眼子菜中的相对丰度平均达到了20%和11%,而在金鱼藻中的相对丰度小于1%;89 bp T-RF在金鱼藻中的相对丰度平均约为13%,而在菹草和篦齿眼子菜中相对丰度小于5%.94 bp T-RF在菹草样品中相对丰度超过15%,而在其他样品中未被检测出.(2)从多样性角度分析,3种沉水植物附着细菌多样性大小依次为篦齿眼子菜菹草金鱼藻.(3)部分限制性片段的丰度受环境因子的影响较大,如89、94、143和227 bp T-RFs.而如167 bp T-RFs在3种沉水植物中的相对丰度分布较为稳定,受上述环境因子的限制较小.根据细菌比对结果,洪泽湖附着细菌的优势菌群可能属于拟杆菌门(Bacteroides)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)3个门类.     

太湖梅梁湾水土界面反硝化和厌氧氨氧化

运用无扰动芯样实验室内流动培养、稳定同位素示踪、同位紊气态产物测定及同位素配对技术,对太湖梅梁湾北部到南部的4个梯度样点的水土界面反硝化和厌氧氨氧化速率进行研究.结果表明,梅梁湾内及湾外开敞湖区4个样点的水土界面反硝化脱氮速率为(46.36±13.26)-(16.34±22,74)μmol/(m~2·h),厌氧氨氧化脱氮速率为(7.50±2.21)-(2.05±2.90)～mol/(m~2.b).梅梁湾北部河口区水土界面总脱氮能力明显高于梅梁湾南部及开敞湖区.通过对脱氮过程的进一步研究发现.北部脱氮过程主要以上覆水硝酸盐为底物的非耦合反硝化过程(D_w)为优势过程,而梅梁湾外开敞湖区则以沉积物硝化过程耦合控制的反硝化(D_n)为主.影响D_n、D_w在反硝化中比重的主要因素是沉积物溶氧侵蚀深度和上覆水NO_3~-.浓度的差异;梅梁湾厌氧氨氧化脱氮比例占总脱氮比例为12%-14%,湾外开敞湖区则占11%,影响其比例差异的主要因子是反硝化强度的大小及其反硝化中间产物--亚硝酸盐含量的差异.     

蓝藻对太湖底泥反硝化过程的影响和机理分析

通过模拟实验,研究了因自然或人工沉降的太湖蓝藻在厌氧条件下作为碳源对底泥微生物反硝化脱氮的促进作用.通过对底泥总氮、化合态氮素、挥发性脂肪酸(VFAs)、COD、电位和pH等指标的监测,发现藻体中大量的生物可降解碳素在厌氧消解后产生挥发性脂肪酸等一些可供反硝化菌直接利用的小分子物质,2×藻组VFAs含量可达2232.96μl/L,1×藻组可达1263.36μl/L,最高可达42.1%,为对照组(无添加蓝藻)的2.43倍,从而促进了硝态氮和亚硝态氮还原成N2和N₂O的过程,提高氮素的去除率.但底泥中沉降蓝藻需要一定的降解时间,前4天添加冷冻干蓝藻粉的处理组COD降解率较低,电位处于正值,体系中产生硝态氮,随后COD持续降低,添加2×藻组COD最大去除率为42.08%,1×藻组为32.93%,对照组仅为14.46%,表明藻细胞中的碳素已开始被利用.本研究表明沉降蓝藻细胞能够为底泥中的反硝化过程提供可利用碳源,并深入揭示了沉降蓝藻作为碳源促进底泥反硝化过程的机理和对底泥中C、N的影响,为在湖泊治理中降低氮素的内源污染提供了新的科学依据.     

太湖蓝藻碎屑对水质及附着藻和水丝蚓生物量的影响

富营养化是现今各国面临的主要水环境问题,其中蓝藻水华暴发是全球富营养化水体最常见的现象之一.蓝藻水华将产生大量的蓝藻碎屑,其对水质及生物的影响还尚不清楚.本研究通过向中宇宙系统添加微囊藻碎屑,分析其对水体不同形态营养盐及水生生物生物量的影响.结果表明:微囊藻碎屑加入后,水体不同形态的营养盐浓度均在短期内迅速增加,其中水体总氮和总磷平均浓度最高分别达到3.86和0.36 mg/L;浮游植物生物量(用叶绿素a表示)在前9天随营养盐浓度的升高而增加,随后逐渐下降至实验初始水平.此外,附着藻类生物量在微囊藻碎屑加入后呈逐渐下降趋势,这可能与浮游植物快速增殖引起的水体透明度下降有关.微囊藻碎屑加入后,水丝蚓生物量随微囊藻碎屑的分解持续增长,在第20天达到生物量最大值.本研究通过模拟太湖梅梁湾生态系统,探讨微囊藻碎屑对水质及水生生物生物量的影响,结果有助于进一步了解蓝藻水华对水生态系统影响的途径及机理,为富营养化湖泊管理提供理论依据.     

中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)幼虫底栖扰动对沉积物溶解氧特征及反硝化的影响

以中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)幼虫对沉积物的生物扰动过程为研究对象,运用稳定同位素示踪及同位素配对技术,深入探讨长足摇蚊幼虫扰动对太湖梅梁湾沉积物硝酸盐界面迁移、溶解氧侵蚀深度及沉积物反硝化速率及两种不同反硝化过程(非耦合反硝化(DW)和耦合反硝化(DN))的影响.摇蚊幼虫扰动后,添加15N两种处理沉积物氧气消耗速率由355.49±131.49μmol/(m2.h)变化为546.39±261.41μmol/(m2.h),而未添加15N两种处理由313.57±61.63μmol/(m2.h)变化为554.17±184.36μmol/(m2.h),硝酸盐界面迁移结果表明:扰动显著加强了水体硝酸盐向沉积物迁移的速率,加强沉积物作为上覆水中NO3-N汇的作用,摇蚊幼虫扰动组的硝酸盐迁移速率从-33.75±29.25μmol/(m2.h)提高到-210.14±117.25μmol/(m2.h).同位素添加实验发现,摇蚊幼虫底栖扰动能显著提高沉积物总反硝化速率,与对照组相比,总反硝化速率从31.83±8.79μmol/(m2.h)上升到228.98±54.09μmol/(m2.h),增加了约6倍左右.利用同位素配对法计算对两种不同反硝化过程进行区分,发现非耦合反硝化速率从15.78±8.51μmol/(m2.h)上升到182.96±45.22μmol/(m2.h),耦合反硝化速率从16.04±5.63μmol/(m2.h)增加到46.01±8.97μmol/(m2.h),预示着底栖生物扰动能同时增加耦合和非耦合两种反硝化过程,而非耦合反硝化过程的增加强度远大于耦合反硝化.     

太湖环棱螺对两种常见沉水植物生长的影响

环棱螺(Bellamya sp.)是太湖常见的一类软体动物.本研究通过室内实验,探讨环棱螺对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata Royle)和伊乐藻(Elodea nuttalli ST John)生长的影响及水体营养盐含量的变化.结果表明,三种处理情况下,单位质量伊乐藻增加的数量分别为:H组0.475 g,L组0.106 g,C组0.021 g,单位质量轮叶黑藻增加的数量分别为:H组0.704 g,L组0.663 g,C组0.478 g.从实验前后两种沉水植物的长度和分蘖数变化来看,H组最高,L组与C组分别次之,所以不论生物量、长度还是分蘖数的变化量,与环棱螺共存的伊乐藻和轮叶黑藻的变化都高于对照组中两种沉水植物的变化.环棱螺新陈代谢促进水体中溶解态氮磷含量增加,三种情况下水生植物的初级生产力都相当,由此可推测环棱螺通过新陈代谢,一定程度上促进了两种沉水植物的生长.     

不同沉水植物叶片附着细菌群落多样性及网络结构差异

沉水植物叶表附着大量细菌,与沉水植物构成了复杂的共生体系.叶片附着细菌是水生态的重要组成部分,能影响沉水植物自身生长和水体物质循环过程.目前,对于沉水植物多样性对植物叶片附着细菌群落的影响知之甚少.本研究比较了不同沉水植物物种多样性对浮游细菌和叶片附着细菌群落的影响,同时探究不同植物——苦草(Vallisneria natans)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)和黑藻(Hydrilla verticillata)叶片附着细菌的群落结构和多样性特征.结果表明,浮游细菌和叶片附着细菌的群落α多样性和β多样性具有显著差异.与单一植物物种体系相比,高植物物种多样性体系中植物叶片附着细菌群落α多样性较高.在高植物物种多样性体系中,黑藻叶片附着细菌群落的α多样性显著较高而β多样性显著较低,苦草叶片附着细菌群落的α多样性较低.沉水植物叶片附着细菌群落优势菌群属于变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes).高植物物种多样性体系中苦草的物种共现网络最具模块性.嗜甲基菌(g_Methylophilus)、红杆菌(f_Rhodobacter)、黄杆菌(g_Flavobacterium)是物种共现网络的关键物种.本文研究植物物种多样性对淡水湖泊细菌群落结构的影响,并强调宿主植物对附着细菌群落的重要选择作用,加深对细菌群落在水生植物叶片定殖机制的理解.     

附着藻类对太湖沉积物磷释放的影响

附着藻类是清水态浅水湖泊的重要组成部分,为了解附着藻类对湖泊沉积物磷释放的影响,在室内柱状装置中,将尼龙网所培养的附着藻类加盖到太湖沉积物上,即处理组,并设置无附着藻类加盖的对照组,进行为期13d的实验.结果表明:加附着藻类的处理组中的无机磷释放速率显著低于无附着藻类的对照组.与对照组相比,实验期间加附着藻类的处理组释放到水体中的磷,平均减少1.16mg.其中附着藻类吸收了0.81mg磷(70%),而附着藻类通过光合作用改变沉积物表面的氧环境抑制了0.35mg磷的释放(30%).研究表明,底栖附着藻类可以通过吸收磷和抑制沉积物磷释放降低水中营养盐含量.     

四种沉水植物的克藻效应

设计一系列试验研究了四种沉水植物(金鱼藻、微齿眼子菜、苦草、伊乐藻)对铜绿微囊藻的抑制作用．单独培养试验结果显示金鱼藻和微齿眼子菜具有较强的抑制藻类生长的作用,连续滴加种植水试验显示抑藻作用进一步加强．在植物的生长过程中其化感物质是连续释放的．并考察N、P等营养因素及微生物干扰对抑藻实验的影响．     

太湖典型植物氨基酸组成特征及其对水环境的影响

在太湖两个不同湖区(东太湖和贡湖)各选择了8种不同类型的典型水生植物和1种陆生植物全株作为研究对象,采用邻苯二甲醛柱前衍生-反相高效液相色谱法对其中15种氨基酸的组成特征进行了分析,并探讨了植物来源氨基酸对湖泊水环境的影响.结果表明东太湖区域植物体中总可水解氨基酸(THAAs)的平均含量为861.6±182.96μmol/g,贡湖区域植物体中THAAs平均含量为700.0±232.3μmol/g;不同类型植物体中THAAs的含量大小依次为:沉水植物、浮叶植物挺水植物陆生植物;其中天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸和赖氨酸是THAAs的主要组成部分,这5种氨基酸的摩尔浓度占氨基酸总量的50%以上;太湖植物中THAAs所含的氮元素对植物总氮的贡献在30.7%~94.7%之间,是植物体氮元素的主要组分,也是内源氮输入的主要来源.东太湖区域采集的植物样品中各氨基酸的浓度比例与东太湖水体氨基酸组成差异较大,但与沉积物氨基酸组成较吻合,表明东太湖植物来源的有机质和氨基酸是沉积物中有机质和氨基酸的重要来源.     

太湖上游丘陵区典型水塘反硝化潜力变化特征及其影响因素

水塘是连接上游集水坡地和下游水体的重要水文通道,也是氮素发生生物地球反应的重要场所.作为氮素高效去除的首要机制,水塘的反硝化脱氮潜力及其影响因素亟待揭示.本研究选择太湖上游丘陵区天目湖流域4类(茶园塘、村塘、养殖塘、林塘)共14个典型水塘为研究区,分别监测了其夏、秋季水质和沉积物变化特征,并利用膜进样质谱法(MIMS)直接测定水塘水体中溶存的反硝化产物N₂浓度.结果发现,14个水塘上覆水中N₂过饱和浓度在1.36～28.35μmol/L之间,平均值为(8.23±6.04)μmol/L,夏季和秋季N₂过饱和浓度分别为(8.81±4.08)和(7.64±7.46)μmol/L,夏季高于秋季,不同类型水塘N2过饱和浓度大小顺序为：茶园塘>村塘>养殖塘>林塘;结合水气交换通量模型估算了反硝化潜力,14个水塘的反硝化速率均值为(4.75±3.27)mmol/(m²·d),反硝化速率大小顺序为：茶园塘>村塘>养殖塘>林塘.相关分析结果表明,反硝化作用与水体中硝态氮浓度呈显著正...     

环太湖江苏段入湖河道污染物通量与湖区水质的响应关系

基于2008-2018年环太湖江苏段入湖河道污染物通量及湖区水质数据,从时空变化及相关关系两个方面探讨了入湖污染物通量与湖区水质的响应关系,并分析了污染物进入湖体影响水质的主要因子.结果表明:太湖污染减排已见成效,氨氮、总氮、高锰酸盐指数和化学需氧量入湖污染物通量整体呈下降趋势,年均下降率分别为8.0%、2.0%、1.6%和2.2%,湖体氨氮和总氮时间格局响应较好,年均下降率分别为2.1%和2.3%.湖体氨氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数和化学需氧量与入湖污染物通量整体由西北部、西部湖区向东南部、东部湖区递减,空间格局上响应基本一致.全湖区年尺度总氮、氨氮浓度与入湖河道污染物通量分别呈显著正相关、极显著正相关关系;影响湖区总氮、氨氮的主要因子为入湖河道的总氮、氨氮浓度,其次为入湖河道浓度与原湖区水质差值,因此亟需加强入湖河道水质浓度的控制.     

Alkaline phosphatase activity and the phosphorus mineralization rate of Lake Taihu

The phosphorus fractions, the alkaline phosphatase activity (APA) and other water chemical parameters were concomitantly monitored from April 2003 to October 2004 in different eco-type sites of Lake Taihu. During the stages of algae growth, the phosphorus fractions and their relationships with APA in different ecotype sites were discussed and the phosphorus mineralization rate was calculated. In the water of Lake Taihu, most of the phosphorus (70.2%) could be attributed to the suspended particulate phosphorus, while the dissolved reactive phosphorus (DRP) seems to contribute less than 7%. About 58% of the total phosphorus, however, can be hydrolyzed as inorganic phosphate to compensate for phosphorus deficiency of algae and bacteria growth. During the different algae growth stages, the APA and its Kinetic parameters were varied significantly between different ecotype sites of Lake Taihu. This trend is also visible by comparing the phosphorus mineralization rate, and the most rapidly phosphorus turnover time is only several minutes. The fast recycle of phosphorus can, to some extent, be explained that the phosphorus source of algal blooms. The phytoplankton seems to compensate for phosphorus deficiency by using the alkaline phosphatase to hydrolyze phosphomonoesters.     

太湖浮游植物细胞裂解速率的酯酶活性法初步研究

本研究从2009年8月至2010年10月,每月采集太湖3个不同富营养化湖区水样,运用酯酶活性法,测定了颗粒态酯酶、溶解性酯酶活性以及酯酶衰变周期,估算了太湖浮游植物细胞裂解速率.研究结果表明,太湖颗粒态酯酶活性为0.58～35.15 nmol FDA/(L.h),溶解性酯酶活性为0.55～7.59 nmol FDA/(L.h),酯酶衰变周期为7～75 h,细胞裂解速率为0.02～0.77 d-1,三个采样点细胞裂解速率没有显著差异.颗粒态酯酶活性与叶绿素a浓度之间具有显著的线性关系,说明运用酯酶活性法估算太湖浮游植物细胞裂解速率是可行.此外,叶绿素a浓度与温度变化趋势基本一致,梅梁湾和湖心叶绿素a浓度具有显著差异.贡湖湾叶绿素a浓度与细胞裂解速率之间具有显著的反比例关系,说明细胞裂解速率也是影响太湖藻类生物量的重要因素.     

东太湖水生植物生物质腐烂分解实验

以东太湖挺水植物、浮叶植物、沉水植物优势种的茎叶为实验材料,并引入原位底泥中的微生物。在室内开展了为期1周年的水生植物生物质腐烂分解实验,对总重量以及碳、氮、磷的消减过程特征进行了分析研究,结果表明,浮叶植物腐烂分解速度快,周年腐烂分解率高;沉水植物初期腐烂分解速度较快,但周年腐烂分解率较低;挺水植物腐烂分解过程比较缓慢,挺水植物和浮叶植物生物质的周年腐烂分解率在70%以上,沉水植物则不到50%,在前期,水生植物生物质所包含的磷优先释放出来。     

根据生物指标区分东太湖和西太湖

The methods and analytical results for distinguishing lake types of East Taihu Lake and West Taihu Lake by biological markers were dealt in this paper.