洱海沉水植物群落恢复与优化初探

近几十年来,在入湖营养盐增加,水质持续下降,藻类生物量逐年升高及水位大幅波动下,洱海沉水植物群落演替速度加剧.2016年7月调查显示：洱海沉水植被退化严重,物种数量显著低于近期（2011年）历史水平,分布面积较有记录的历史最高水平（1980s）下降超过70%,优势物种由1960s的海菜花（Ottelia acuminata）、蓖齿眼子菜（Stuckenia pectinata）和大茨藻（Najas marina）等转变为微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum）以及苦草（Vallisneria natans）.沉水植物群落在浅水区（0~2.5 m）主要遭受了浮叶植物细果野菱（Trapa maximowiezii）过度生长带来的生境胁迫,在中等水深区（2.5~4 m）面临微齿眼子菜和金鱼藻的过度生长导致的群落结构的单一化影响,而在深水区（>4 m）面临着面积萎缩的风险,这些严重抑制了沉水植物清水稳态效应的发挥.通过对比洱海典型湖湾洱滨村水域沉水植物群落结构在恢复与优化前后的变化,发现洱滨村水域各水深区间沉水植物群落各项多样性指标与恢复物种的丰度均显著提升.因此,我们总结提出了针对洱海典型富营养湖湾沉水植被恢复和管理的建议和对策,以期为后续进一步开展洱海生态系统恢复相关工作提供依据.     

洱海4种沉水植物叶片的光合色素组成及C、N、P化学计量特征对水深的响应

水深与水体的多个环境要素(如光照、温度等)密切关联.因而水深会影响沉水植物的生长、繁殖和生理生化特征,包括叶片的光合色素组成和C、N、P化学计量特征.本研究通过对洱海4种沉水植物苦草(Vallisneria natans)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、光叶眼子菜(Potamogeton lucens)和篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)在不同水深梯度的叶片色素组成和C、N、P化学计量特征进行分析,以阐明水深对这些指标的影响规律和机制.结果表明:水深对4种沉水植物叶片光合色素组成和C、N、P化学计量特征的影响具有种间差异性;苦草、微齿眼子菜和光叶眼子菜叶片N含量,苦草和光叶眼子菜叶片P含量都与叶片叶绿素含量呈显著正相关;苦草叶片N含量随水深增加而增加,可能是由苦草为应对深水弱光胁迫而加强光合色素和蛋白的合成导致的,而磷含量的增加可能还受其他因素的影响.     

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．     

顶芽、节数和埋藏深度对六种沉水植物断枝再生能力的影响

研究了顶芽、节数和埋藏深度对穗花狐尾藻、黑藻、篦齿眼子菜、菹草、金鱼藻和轮藻等6种沉水植物断枝再生能力的影响.结果表明,顶芽显著抑制了菹草的断枝再生能力,但是对其它5种植物没有显著影响;随着节数增加,断枝萌生再生枝和根的能力显著增强,总体上,5节以上的断枝具有明显更强的再生能力;穗花狐尾藻和6节以下的黑藻在埋藏条件下没...     

水位对洞庭湖湿地4种典型沉水植物的影响

近年来,受全球变化及高强度人为干扰的影响,湿地退化严重(洞庭湖湿地枯水期提前、枯水期水位持续降低和浅水洼地减少),导致洞庭湖湿地沉水植物大面积消亡.深入研究洞庭湖低水位对沉水植物的生长影响,对指导沉水植物恢复有重要意义.以我国典型通江湖泊洞庭湖典型沉水植物为研究对象,模拟野外沉水植物主要分布区域浅水洼地水文环境,设置4个水位梯度(25、50、75、100 cm),探讨竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)的生长、生物量和生理活性对水位变化的响应.结果显示:(1)前期底质养分含量为:总氮0.09%、总磷0.09%、总钾3.04%、碱解氮20.87 mg/kg、速效磷10.7 mg/kg、速效钾326.67 mg/kg、硝态氮6.97 mg/kg、氨氮6.59 mg/kg、有机碳1.21%、有机质2.09%,2个月后,不同水位的底质养分含量有差异,100和75 cm水池的养分含量高于50和25 cm,氨氮、有机质和有机碳含量在25 cm水位的水池较高;(2)75 cm水位适合竹叶眼子菜和黑藻生长,100 cm水位适合苦草和金鱼藻生长;(3)100 cm水位有利于竹叶眼子菜的繁殖及生物量积累,75 cm水位有利于黑藻和金鱼藻的繁殖及生物量积累,50 cm水位有利于苦草的繁殖及生物量积累;(4)100 cm水位下的沉水植物酶活性强,75和50 cm水位下的沉水植物次之,25 cm水位下的最弱.以上结果表明,4种沉水植物的生长特征和生物量积累随水位变化,在水域生态恢复中应考虑将水位控制在50~100 cm之间,这样有利于促进种群生物量和水生生态系统的恢复.     

几种沉水植物营养繁殖体萌发的光需求研究

对4种沉水植物营养繁殖体萌发的光需求进行了初步的实验研究。结果证明,强光照射可以打破菹草繁殖芽的休眠,促使其在夏初萌发,推论菹草繁殖芽的夏季休眠可能与其所处的水底光照不足有关。苦草、黑藻及金鱼藻营养繁殖体的萌发无需光刺激,但当水底相对光照强度小于5％时形成白化苗,不能进行正常的光合作用。沉水植物营养繁殖体萌发期的水底光照条件是决定沉水植物能否再生的关键因素。     

不同鱼类对沉水植物生长的影响

沉水植物是富营养水体生态修复的重要组成部分,鱼类是影响沉水植物生长的重要因素之一.为了解鱼类对沉水植物生长的影响,研究3种鱼(草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲫(Carassius auratus)、鳊(Parabramis pekinensis))对4种沉水植物(苦草(Vallisneria natans)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、伊乐藻(Elodea nuttalli)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus))生长的影响.结果显示,对照组、草鱼组和鳊组沉水植物生物量分别下降19.2%、82.1%和16.6%,而鲫组沉水植物生物量却增长12.5%.4种沉水植物中,金鱼藻生物量增长最高,其中对照组、鳊组和鲫组中金鱼藻生物量分别增长171.1%、113.9%和265.5%,而草鱼组金鱼藻生物量却下降24.4%.草鱼、鳊、鲫都能有效抑制沉水植物的竞争者水绵的生长.该研究结果在利用沉水植物修复富营养水体过程中对鱼类的管理具有重要的参考意义.     

西洞庭湖沉水植物分布格局对环境因子及水文情势差异的响应

沉水植物是湖泊生态系统的重要组成部分,其生产力和分布格局受环境因子特别是水文情势决定.洞庭湖是长江流域重要的大型通江湖泊,近年来受人为干扰和气候变化影响,水文节律与水质等环境因子发生改变,导致沉水植物出现衰退现象,急需开展科学恢复,因此有必要对洞庭湖沉水植物深入研究.本研究选取西洞庭湖为研究区域,于2018年和2019年夏季调查了12处典型生境、98个样点的沉水植物与水深、透明度等11个环境因子,采用独立样本T检验和冗余分析方法对沉水植物与环境因子的关系进行分析,对比年际水文情势变化的影响.结果表明：1）西洞庭湖沉水植物主要在水深较浅、水质更优、水体更为稳定的半阻隔子湖和自由连通的湖湾区分布,在河道及水位波动较大的区域分布较少,有、无沉水植物分布样点间存在显著差异的环境因子为水深、透明度、底泥总磷和pH;2）在有沉水植物分布的样点,沉水植物生物量与pH、水深和水体总磷呈显著相关关系;3）自然连通的季节性淹没湖泊沉水植物生物量在2018年高于2019年,可能与2019年5—8月沉水植物关键生长期出现的涨水过程有关,持续的高水位对沉水植物的生长产生了不利影响.维持自然水文节律、湖泊生境异质性与自由连通性、健康的水质等是恢复西洞庭沉水植物的关键,建议在水深低于3 m、营养盐浓度适中、流速及风浪较小的湖湾区或半阻隔湖泊开展沉水植物恢复.     

云南高原10个湖泊沉水植物的碳、氮、磷化学计量学特征

于2010年8月以云南高原10个湖泊进行沉水植物的化学计量学特征研究,以期为高原湖泊沉水植物的元素化学计量以及富营养化湖泊中沉水植物的恢复提供基础数据.研究表明,10个湖泊沉水植物的种类随营养水平的增加而减少,基本都是眼子菜科眼子菜属和小二仙草科狐尾藻属植物.10个湖泊沉水植物的总碳、总氮和总磷含量范围分别为170.22～373.14、0.90～9.70和0.36～4.30 mg/g;碳氮比、碳磷比和氮磷比范围分别为37.21～188.47、83.18～468.02和1.57～4.90.Spearman秩相关分析表明,10个湖泊的沉水植物氮磷比与湖泊特征和理化参数没有显著相关性,而碳氮比和碳磷比分别与水体总磷和总氮显著负相关.从单一物种来看,总碳、总氮、总磷、碳氮比、碳磷比和氮磷比的最高平均值分别出现在马来眼子菜(368.41 mg/g)、光叶眼子菜(7.60 mg/g)、蓖齿眼子菜(3.26 mg/g)、微齿眼子菜(68.93)、光叶眼子菜(224.57)和光叶眼子菜(4.82)上.综上所述,调查的云南10个高原湖泊普遍磷过剩而氮相对不足,物种多样性下降,蓖齿眼子菜、微齿眼子菜和光叶眼子菜可能更适合作为云南高原富营养化湖泊沉水植物恢复的物种.     

伊乐藻等几种沉水植物的生物量和生产量测定以及竞争态势试验

对1993—1995年在东太湖边池塘中进行的伊乐藻等几种沉水植物的生物量、生产量测定以及竞争态势试验结果进行了分析,阐明了因收割方法不同,水草的单位面积产量及营养物质量不同;并以中位刈割方法为最佳;在竞争试验的环境条件下伊乐藻是优势种。     

洱海近50a来沉水植被演替及其主要驱动要素

依据文献报道的洱海水质、水文(水位)和沉水植被(物种组成、生物量及分布面积)数据,分析了近50年来洱海的水质变化、水位波动情况以及沉水植被的演替过程,探讨了驱动洱海沉水植被演替的主要环境因子.分析表明,洱海沉水植被群落经历了原生、过渡、顶级和衰退等主要阶段;自1980s以来,流域入湖营养盐增加、水质持续下降、藻类生物量逐年升高、沉水植被群落结构简单化和抑藻功能退化等因素是驱动洱海沉水植被演替与分布的原动力,水位大幅波动加速了洱海水生态系统由清水态向浊水态转变,并导致沉水植物大量衰退和某些特有物种消失.因此,在洱海水生态系统的治理以及沉水植被的恢复过程中,应优先考虑降低外源营养盐输入和优化水位调控.     

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.     

洱海生物群落的历史演变分析

根据１９５７－１９９７年期间对洱海水体进行的历次综合研究结果分析,由污染引起的氮,磷等营养元素含量升高促进藻类生长繁殖,４０年来其密度和生物量上升近１０倍;近５年的变化尤为明显,一度出现以螺旋鱼腥藻为主的“水华”。     

洱海湖滨带水生植物多样性及分布现状

湖滨带水生植物对湖泊生态系统健康的维持具有重要作用。为了解当前洱海湖滨带水生植物现状,本研究于2020—2021年间每季度对洱海湖滨带水生植物进行调查。调查结果表明:(1)洱海湖滨带现有水生植物206种,属56科156属,其中湿生植物149种,挺水植物24种,沉水植物21种,漂浮植物7种,浮叶植物5种;常见种有狗牙根(Cynodon dactylon)、菰(Zizania latifolia)、苦草(Vallisneria natans)、菱(Trapa bispinosa)等,偶见种为忍冬(Lonicera japonica)、披碱草(Elymus dahuricus)等。(2)从区系分布来看,洱海湖滨带物种主要为世界分布(83种)和热带分布(55种)两种类型,分别占总物种数比例的40.28%和26.71%。(3)在植物群落方面,洱海湖滨带共有18个主要植物群落类型,其中湿生植物群落4种,挺水植物群落3种,沉水植物群落9种,浮叶植物群落2种;以狗牙根群落、菰群落、苦草群落、菱群落为主。通过与历史文献结果的对比分析得出,近年来洱海湖滨带水生植物多样性有了显著提高,但目前存在挺水植物群落...     

滇池沉水植物的分布格局及其水环境影响因子识别

研究滇池沉水植物的分布及其与水环境因子的关系,对于滇池沉水植物的恢复具有重要的指导意义.2016年4-11月对滇池24个典型点位沉水植物群落特征进行调查,共发现16个调查区存在9种沉水植物,以篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)、微齿眼子菜(P.maackianus)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、马来眼子菜(P.wrightii)等为主,沉水植物主要分布在近岸3 m以内水域,盖度在10%左右.主成分分析结果表明,总氮、总磷、悬浮物、化学需氧量和叶绿素a浓度是影响沉水植物种类和生物量的主要因素,透明度是影响沉水植物盖度的主要因素;典范对应分析结果显示,滇池沉水植物的分布主要受水体中营养盐含量和化学需氧量的影响,穗花狐尾藻和轮叶黑藻对有机物和藻类的耐受能力较强,马来眼子菜和篦齿眼子菜适于生长在高营养盐的环境.滇池沉水植物恢复初级阶段的关键是降低水体中化学需氧量、抑制藻类的生长,其次是控制水体营养盐浓度.按照"一区一策"的原则,草海东风坝内和外海南部适于进行沉水植物恢复,外海北部实行控藻治理,外海东部需改善水体有机物浓度和营养盐条件,外海西部以沉水植物自然保育为主.     

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.     

滆湖水体光学性质初步研究

基于2009年7月至2010年6月滆湖全湖15个采样点的水体光学参数及相关水质理化因子数据,分析滆湖水体周年光合有效辐射(PAR)衰减特性,以期为滆湖沉水植物生态修复提供相关水体光学资料.结果表明,滆湖水体PAR衰减系数(Kd)周年变化范围为1.32～17.42 m-1.秋季Kd相对最小,平均值为2.35 m-1,变化范围为1.32 ～3.70 m-1;夏季Kd相对最大,平均值为6.23 m-1,变化范围为3.68～17.42 m-1.春、秋、冬季,滆湖水体真光层平均深度均满足沉水植物的生长需求,而在夏季滆湖水体真光层平均深度仅为0.84m,小于全湖平均水深(1.20 m),因此夏季PAR是限制沉水植物恢复的因子之一.滆湖水体Kd与透明度(SD)在秋、冬季的关系为:Kd =2.089 +0.705/SD.叶绿素a浓度和悬浮物浓度是影响滆湖水体Kd的重要因子之一.     

沉水植物附植生物群落生态学研究进展

在高等水生植物表面经常附着生长着藻类、真菌和细菌等,这些有机群体组成附植生物群落,在大中型浅水湖泊中普遍存在.附植生物群落具有特定的物种组成和空间结构,并随季节推移和沉水植物生长表现出一定的动态变化特征.附植生物群落与宿主植物及周围水体环境联系密切,不仅能够表征水体营养盐、光照、温度等环境因子特征,与沉水植物、食草动物、浮游植物等水生生物类群也存在不同的相互作用.水生生态系统中,附植生物群落参与水体营养物质转化,在草-藻型湖泊生态系统的相互转化过程中起重要作用;其较高的初级生产力作为水生动物重要的食物来源,增加了食物网的多样性;同时,附植生物群落因其独特的生理生态特征正逐渐被应用于水质净化和水环境质量监测.本文在综述近年来附植生物群落研究进展的基础上,分析了附植生物群落的组成结构和动态变化特征,阐述了附植生物群落在水生生态系统中的功能,可为湖泊富营养化治理,尤其是沉水植被的生态修复和管理提供科学依据.