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.     

鳑鲏对“蚌-草”关系的影响

重建沉水植物群落是修复浅水富营养化湖泊的关键.河蚌可改善水下光照条件、促进沉水植物生长,因此放养河蚌常被用于沉水植物群落恢复的并行手段.河蚌是鳑鲏产卵的重要基质,因此河蚌可能促进鳑鲏种群发展,而鳑鲏对水生态系统的影响还尚不清楚.本研究以密刺苦草、大鳍鱊和背角无齿蚌为研究对象,通过中宇宙试验研究河蚌和鳑鲏对附着藻的影响,以及鳑鲏对水质和沉水植物生长的影响及机理.结果发现：鳑鲏显著增加了水体总磷、总溶解性磷、总悬浮物和叶绿素a浓度,而对总氮和总溶解性氮浓度的影响不显著.河蚌对苦草的相对生长率、总株数、根冠比及苦草最大叶长均无显著影响,而显著增加了苦草的单株平均生物量,这可能与河蚌组较高的附着藻生物量有关.鳑鲏未显著影响河蚌与苦草间的关系,但鳑鲏的出现显著增加了附着藻类生物量;此外,鳑鲏还降低了苦草的根冠比,而增加了苦草的最大叶长,这可能与鳑鲏引起的营养盐和叶绿素a浓度升高,以及植物表面附着藻生物量显著升高有关.鳑鲏属于小型杂食性鱼类,在长江中下游地区分布广泛,与沉水植物关系密切,且易在修复后的湖泊中形成优势鱼类,因此在湖泊修复和管理中应加强此类小型杂食性鱼类的监测与管理.     

浮游绿藻对沉水植物苦草生长的抑制作用

浮游植物大量生长引起的遮光通常被认为是导致富营养湖泊中沉水植物的衰退的主要原因,但是藻类对沉水植物的竞争抑制作用还包括化感作用和无机碳竞争等重要方面,它们可能产生很大影响.为了验证这一观点,本文测定了除遮光以外浮游植物对沉水植物的抑制作用.在相似遮光下(10%-33%),对比研究了不同遮光方式(黑塑料网的物理遮光/浮游绿藻的生物遮光)对苦草(Vallisneria natans)生长和光合作用的影响.结果表明在遮阳网作用下苦草的生长指标(叶数、叶长、叶片叶绿素含量和生物量)和净光合速率都显著高于浮游绿藻作用下苦草,且后一种处理下苦草叶片上端有腐烂现象.由此可见,浮游绿藻对沉水植物生长除了通过遮光抑制生长外,还有较遮光更加严重的抑制作用.这可能是由于浮游绿藻通过化感作用和对可利用光合有效辐射光能和溶解无机碳的竞争优势抑制了苦草的光合作用.     

水深对沉水植物苦草(Vallisneria natans)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)生长的影响

水深是影响浅水湖泊沉水植物生长的主要因素之一.莲座型苦草（Vallisneria natans）和冠层型穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）是我国长江中下游浅水湖泊中常见的沉水植物种类,二者在形态特征上具有较大的差异.在自然水体中,水深变化对这两种植物的生长以及竞争格局的影响还有待研究.本文设计了3个水深梯度（水深0.5、1.5、2.5 m）,探讨混栽条件下苦草和穗花狐尾藻生长和竞争格局对水深变化的响应.结果显示在实验系统内,中水深（1.5 m）处理组对两种植物的生长均最有利,表现为两种植物的相对生长率和生物量均最高.低水深（0.5 m）处理组苦草的生物量和相对生长率均显著低于高水深（2.5 m）处理组;穗花狐尾藻则相反,高水深对其生长的抑制作用更大.2种沉水植物在高水深胁迫时均表现出地上部分（叶长或茎长）增加,地下部分（根长）减少的形态响应特征.此外,随着水深由高到低,苦草与穗花狐尾藻生物量之比逐渐减小,表明苦草在两种植物中的竞争优势逐渐降低.研究表明湖泊水深变化不仅能够影响沉水植物的丰度,同时还可能会影响沉水植物的群落结构,而在我国浅水湖泊的生态修复实践中,在通过水位调控恢复沉水植物时,调控范围应考虑目标植物（如苦草）的光合特征.     

水位波动的幅度与频率对刺苦草(Vallisneria spinulosa)生物量和形态特征的影响

沉水植物是维持浅水湖泊清水稳态以及湖泊生态系统结构与功能的关键生物类群.近年来,气候变化和人类活动的双重作用造成湖泊水文情势的明显改变,对沉水植物的生长、繁殖和演替有着较大的影响.本文选取2个水位波动幅度与2个波动频率(逐渐改变水位),以恒定水位作为对照,研究湿地中具有重要生态功能的沉水植物刺苦草(Vallisneria spinulosa)的生物量及地上和地下营养器官形态结构对水位波动的响应.结果表明,相对于恒定水位,波动水位(低幅度低频率、低幅度高频率、高幅度低频率、高幅度高频率)对刺苦草的总生物量和获取限制资源相关器官有显著影响.相比于对照组,水位波动能够显著降低刺苦草分株数、叶片数、根数、根长、匍匐茎数、总匍匐茎长以及叶、根、地上和地下生物量,但会显著增加其株高和比叶面积.不同波动频率(低频率和高频率)和幅度(低幅度和高幅度)对光合器官的形态特征都没有显著影响,但叶和地上部分的生物量积累均受到波动幅度的显著影响.水位波动幅度显著改变了刺苦草的根数和根长,而波动频率的影响不显著.因此,对浅水湖泊受损刺苦草群落进行重建时,应避免较大幅度的水位波动,从而有利于增强植株快速恢复的能力.     

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.     

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.     

太湖常见3种沉水植物附着生物的生物量及潜在反硝化速率

反硝化作用是将氮素从湖泊中彻底去除的重要途径之一,对于减轻湖泊富营养化具有重要意义。为了探究太湖沉水植物附着生物的生物量、潜在反硝化速率变化规律及其与环境因素的关系,在沉水植物生长盛期(7月),以太湖沉水植物主要分布区域东部湖湾作为采样区域,研究了太湖常见的3种沉水植物上附着生物的生物量,并利用乙炔抑制法测定沉水植物上附着生物的潜在反硝化速率,分析了太湖沉水植物附着生物的生物量及其潜在反硝化速率的主要影响因素。结果表明,太湖常见的3种沉水植物单位体表面积附着生物的生物量(AFDM)在0.037~0.789 mg/m²之间,均值为(0.389±0.261) mg/m²,沉水植物上附着生物的生物量存在空间差异,最大值出现在贡湖湾G1采样点((0.794±0.007) mg/m²),最小值出现在胥口湾X1采样点((0.041±0.005) mg/m²)。太湖沉水植物单位体表面积附着生物的潜在反硝化速率在3.09~58.80 μmol/(m²·h)之间,均值为(24.75±5.96)μmol/(m²·h)。太湖沉水植物附着生物的潜在反硝化速率存在空间差异,其中最大值出现在贡湖湾G1采样点((58.80±20.20) μmol/(m²·h)),最小值出现在胥口湾X1采样点((3.09±1.79) μmol/(m²·h))。相同条件下,沉水植物附着生物的生物量及潜在反硝化速率因植物种类的不同而存在差异,狐尾藻(Myriophyllum spicatum)上的附着生物的生物量及潜在反硝化速率显著高于苦草(Vallisneria natans)。相关性分析结果表明,沉水植物上附着生物的生物量与水体氮磷浓度相关。沉水植物附着生物的潜在反硝化速率与附着藻类的生物量、水体溶解有机碳及pH存在显著相关关系,这3种因子可以解释81.2%的沉水植物附着生物潜在反硝化速率变化,本研究结果可为进一步研究浅水湖泊脱氮过程及富营养化治理提供一定的理论依据。     

不同营养状态下附生藻类对菹草(Potamogeton crispus)叶片光合机能的影响

以沉水植物--菹草为对象,实验室模拟水下弱光(100±10μmole/(m2·s)环境,进行附生藻类(生物控制和无生物控制)和营养(中营养、富营养和超富营养)双因子正交实验,探讨富营养水体附生藻类暴发对沉水植物叶片光合机能的影响.结果表明,水体营养水平提高促使菹草叶片附生藻类大量繁殖,富营养条件(TN:1mg/L;TP:0.1mg/L)下附生藻类在菹草叶片的增殖速率(Chl.a)达到0.16μg/(cm2·d),日本沼虾 耳萝卜螺的生物控制模式能有效控制菹草叶片上附生藻类的生物量.水下原位叶绿素荧光参数观测表明,42 d附生藻类引起菹草叶片光合机能下降,Chl.a密度下降25.2%,caro密度下降20.8%,PSII电子产率降低9.8%,电子传递速率(ETR)下降,光化学淬灭(qP)平均下降超过60%.研究表明,水体营养水平提高促进沉水植物叶片附生藻类增殖,导致菹草光合机能下降,营养盐的作用是间接的.     

铜绿微囊藻在竞争生长条件下对氧化还原电位降低的响应

在室内研究了有、无伊乐藻存在条件下,不同水平的氮及氮磷比(N/P)对实验体系中附着藻类和浮游藻类生长的影响,结果表明:1)在有沉水植物的体系中,当氮浓度较高时(5 mg/L),浮游藻类对N/P的变化比附着藻类更为敏感;而当氮浓度较低时(2 mg/L),浮游藻类与附着藻类对N/P的响应则没有显著的差异;2)在有沉水植物的体系中,当N/P为15时,随水体中氮浓度的升高,附着藻类的生物量显著增加,但浮游藻类的变化不显著.当N/P为25时,随水体中氮浓度的升高,浮游藻类及附着藻类的生物量均显著升高;3)附着藻类的生物量在无沉水植物(伊乐藻)存在的情况下要比有沉水植物(伊乐藻)存在时高得多,且随氮浓度升高,其生物量的增加量也远高于后者.而对浮游藻类而言,情况则完全相反.     

An evaluation of the role of daphnids in controlling phytoplankton biomass in clear water versus turbid shallow lakes

Phytoplankton and zooplankton were monitored during 2 years in four eutrophic shallow lakes (two turbid and two clear water) from two wetland reserves in Belgium. In each wetland, phytoplankton biomass was significantly higher in the turbid lake than in the clear water lake. Although total macrozooplankton biomass and the contribution of daphnids to total zooplankton biomass was comparable in the clear water and the turbid lakes, the grazing pressure of macrozooplankton on phytoplankton as estimated from zooplankton to phytoplankton biomass ratios was higher in the clear water lakes. Estimated grazing by daphnids in the clear water lakes was always high in spring. In summer, however, daphnid biomass was low or daphnids were even absent during prolonged periods. During those periods phytoplankton was probably controlled by smaller macrozooplankton or by submerged macrophytes through nutrient competition, allelopathic effects or increased sedimentation rates in the macrophyte vegetation.     

鄱阳湖浮游植物时空变化特征及其对极端洪枯事件的响应

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖泊,其水生态健康状态始终是人们关注的热点。近些年,鄱阳湖极端洪旱灾害频发,浮游植物生长受极端洪旱的影响发生了明显变化。为分析浮游植物时空变化特征、探究环境因子对鄱阳湖浮游植物影响机制以及极端洪枯事件对浮游植物的影响,利用结构方程模型(SEM)构建浮游植物与环境因子的影响路径模型,定量分析环境因子对浮游植物的影响程度。结果表明,鄱阳湖浮游植物以蓝藻、绿藻为主且有明显的季节特征,在7月丰水期浮游植物密度达到最高;由结构方程模型(SEM)可知,影响浮游植物密度最关键的因子为物理因子(水温>pH>透明度>溶解氧),其次为营养物质(总氮>硝态氮>总磷>磷酸盐),浮游植物对高温、高营养和高pH较偏好。2020年极端洪水和2022年极端高温干旱,浮游植物密度主要受水温、溶解氧、透明度等物理因子的影响;在影响较小的营养物质中,主要的限制性因素分别为磷和氮。与正常年份相比,极端洪水年鄱阳湖受入湖来水及降雨的增多,湖区水量急剧增加,“稀释”作用超过水温和透明度对浮游植物生长的促进作用造成浮游植物密度和生物量有所下降;在营养物质中,磷成为主要限制性因素。而极端高温干旱年受入湖来水的减少及湖水的快速蒸发,“浓缩”作用超过水温和透明度对浮游植物生长的抑制作用造成浮游植物密度和生物量显著增加,同时,营养物质对浮游植物的作用更加凸显。研究结果表明极端洪枯事件导致鄱阳湖浮游植物变化明显,确定其对浮游植物的影响机制,可以为极端洪枯事件下浮游植物监测、管理提供一定的理论基础。     

抚仙湖近60年来沉水植物群落变化趋势分析

自1960s以来,抚仙湖沿岸带沉水植物群落发展迅速,而监测频率相对不足.为了解抚仙湖沉水植物群落现状及过去60年内的变化趋势,于2016年7月,对抚仙湖全湖沉水植物进行调查,并结合以往多次调查数据进行趋势分析.本次调查设置了36条样带共41个样点.在实测数据验证后,使用卫星多光谱相机数据基于归一化植被指数(NDVI)计...     

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.     

武汉月湖水生植被重建过程中浮游植物的动态变化

2004年12月-2005年5月武汉市月湖水生植被重建过程中,对浮游植物进行逐月调查.结果表明,在营养盐浓度较高的条件下,浮游植物仍保持较低的生物量和密度,浮游植物的生长与温度保持一定的相关性,但与湖水营养盐浓度并不存在相关关系.菹草和伊乐藻能使水体的透明度保持较高的状态.浮游植物主要由隐藻和硅藻组成,能形成水华的一些常见种类并未随温度升高而出现,可能与这两种沉水植物的存在改变了浮游植物的群落结构有关.因此,在水温较低的冬季和春季进行水生植被重建是富营养化湖泊治理的有效途径.     

不同生长型沉水植物配置对生物量积累和水质净化效果的影响

种植水生植物,尤其是沉水植物,是目前广泛应用于受损水体的最主要的生态修复方法之一.研究不同生长型沉水植物组合对水体理化因子的影响及营养物质的去除效率可为受损水生生态系统修复提供重要的科学依据.本研究以我国水体修复中常用的3种不同生长型沉水植物苦草(Vallisneria natans)、黑藻(Hydrilla vertiillata)和穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)为研究对象,采用1种生长型种植和2种生长型及3种生长型混种模式,研究不同生长型沉水植物组合及其不同生长阶段对实验系统水质指标及氮、磷等营养物质去除率的影响.结果表明,所有植物组合处理均显著提高了系统中总氮、总磷和氨氮去除率;在实验前中期总氮、总磷和氨氮去除率最高.从本实验受试物种组合来看,1种和2种生长型组合比3种生长型组合具有更高的生物量累积量和总氮去除率.Pearson相关性分析显示,实验系统中的pH、DO浓度与植物总生物量呈显著正相关,总氮、总磷、氨氮浓度均与植物总生物量呈显著负相关.建议在受损浅水水生态系统修复过程中,根据生态修复不同阶段考虑不同生活型、生长型和功能群的水生植物组合;在生态修...