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.     

光照和黑暗条件下苦草(Vallisneria natans)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)对铵态氮的吸收

在室内模拟实验中,研究了光照(50μmol/(m²·s))和黑暗条件下苦草(Vallisneria natans)和穗花狐尾藻(Myrio-phyllum spicatum)对铵态氮(NH₄⁺-N)的吸收速率与去除效果.结果表明,随着外源铵态氮浓度(0,0.01,0.1,1和10 mg/LNH₄⁺-N)的增加,苦草和穗花狐尾藻对铵态氮的吸收速率都是先增加后又逐渐降低,在外源铵态氮浓度为1 mg/L时吸收速率达到最大.同种植物在光照条件下对铵态氮的吸收率不低于黑暗条件下的吸收率;相同光强条件下穗花狐尾藻对铵态氮的吸收率不低于苦草的吸收率.在黑暗条件下,在外源铵态氮浓度为1 mg/L时,穗花狐尾藻对铵的吸收速率是苦草的2.42倍;在光照条件下,在外源铵态氮浓度为1和10 mg/L时,穗花狐尾藻对铵态氮的吸收速率分别是苦草的2.47和1.79倍.因此,在富营养湖泊治理过程中,在沉水植物可耐受铵态氮浓度范围内,可以优先考虑把穗花狐尾藻作为植物修复的先锋物种.     

金鱼藻(Ceratophyllum demersum)调控浮游植物捕获磷与生长的策略

水体浮游植物具有捕获利用磷的能力以及沉水植物能够显著抑制水体中藻类生长已得到国内外广泛共识,但相应的潜在机制尚缺乏深入了解.本研究选取金鱼藻(Ceratophyllum demersum)为研究对象,基于室内模拟实验,探讨了沉水植物调控浮游植物捕获磷与过度生长的机制.结果显示,尽管未种植金鱼藻的对照组上覆水中总磷、总溶解态磷和可溶性活性磷的平均浓度均显著高于种植金鱼藻的实验组(约4倍),但是两个系统中这3种磷浓度随时间的变化趋势均符合S形的对数曲线.实验组藻类密度、有效光量子产量、总碱性磷酸酶活性(TAPA)以及细颗粒碱性磷酸酶活性(细颗粒APA)也远低于对照组.此外,对照组中粗颗粒碱性磷酸酶活性(粗颗粒APA)占TAPA的44.7%,显著高于细颗粒APA.结构方程模型结果表明,对照组水体藻类密度对TAPA具有直接的正向作用,而金鱼藻的生长显著弱化了不同形态磷与APA、藻类密度、细菌动力以及光量子产量之间的相互作用.这说明沉水植物对水体浮游植物生长的调控具有多种策略.     

克隆整合和模拟沉积物淹埋对外来水生植物粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)生长和抗氧化系统的影响

多数外来入侵水生植物都是克隆植物,而目前关于克隆整合属性对其入侵性潜在影响的研究仍旧缺乏.本文通过研究克隆整合(匍匐茎连接)和模拟沉积物淹埋(3 cm厚基质淹埋)对外来水生植物粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)的生长、生物量分配和抗氧化酶活性的影响,探讨了克隆整合特性对粉绿狐尾藻耐受基质淹埋的作用机制.研究发现:基质淹埋显著降低了粉绿狐尾藻的生物量、总匍匐茎长度和分枝数,而克隆整合则显著促进了受淹埋分株的这些生长指标;基质淹埋显著降低了粉绿狐尾藻分株抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶)的活性,而克隆整合显著提升了受淹埋分株的抗氧化酶活性;此外,克隆整合显著降低了受淹埋分株的冠根比.以上结果表明:克隆整合效应能显著提升粉绿狐尾藻在基质淹埋胁迫下的活性氧清除能力,从而有助于其生长;能改变受胁迫分株生物量分配,提升其资源获取能力.因此,异质性环境胁迫下,粉绿狐尾藻的入侵性可能与其克隆整合属性密切相关.     

钙离子添加对沉水植物菹草(Potamogeton crispus L.)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)富集水体磷的影响

沉水植物光合作用形成的微环境有利于水体中钙和磷形成CaCO_3-P共沉淀,从而将水体中的磷永久性去除,避免植物腐烂后的二次污染但不同的沉水植物种类形成CaCO_3-P共沉淀的能力不同本文以沉水植物菹草(Potamogeton crispus L)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L)为实验对象,研究水体中添加钙离子(0、100 mg/L)对水体磷(磷浓度:0、0.2、2 mg/L)的去除和植物富集磷的差异,并通过植物灰分磷的组分分析,聚焦植物钙磷的变化,为生态修复中沉水植物的选择提供理论依据结果表明:(1)菹草和金鱼藻体系中总磷(TP)和溶解性反应磷(SRP)浓度显著下降,添加钙离子使降幅升高,且菹草体系中水体TP和SRP降幅均高于金鱼藻TP和SRP降幅;(2)菹草的干重全磷在高磷低钙(2-0)水平最高,灰分总磷在高磷高钙(2-100)水平最高,而金鱼藻干重全磷在高磷高钙(2-100)水平最高,灰分总磷在中等磷低钙(0.2-0)水平最高;(3)在2 mg/L的磷浓度下,添加钙离子使菹草的钙磷(HCl-P)和水溶性磷(H_2O-P)含量升高,有机磷(NaOH-P)含量降低,结果使灰分总磷含量升高,而金鱼藻NaOH-P升高,HCl-P和H_2O-P含量均降低,结果使灰分总磷降低这表明菹草通过提高吸附性磷和钙磷含量增强磷的富集,而金鱼藻则只显著升高了灰分中有机磷的含量显然,水体富营养化背景下,相较于金鱼藻,菹草具有更强的形成CaCO_3-P共沉淀的能力,具备竞争优势.     

悬浮泥沙水体对穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L．)光合荧光特性的影响

对1997-2005年长江口亲蟹汛期渔获规格和捕捞量进行了研究,并对资源量和最大持续产量进行了估算.亲蟹平均壳长、壳宽和体重分别为61 mm、66 mm和142 g,雌雄个体比例为1:2.16;同期亲蟹年均捕捞量为2.03 t,最大持续产量参考值为1.06 t.研究期内亲蟹个体规格差异过大,捕捞量变动剧烈且时间分布有前移趋势,捕捞量相关因子的年间变动没有显著规律.此外,插网作业方式应予以禁止或限制,九段沙附近水域的捕捞强度也应得到有效控制.     

苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)对沉积物各形态磷垂直分布的影响

采用沉水植物苦草(V.natans)和黑藻(H.verticillata)作为研究对象,在其旺盛生长期测定群落内外上覆水及沉积物各形态磷的含量,以探究不同根系特点的沉水植物对沉积物中各形态磷垂直分布的影响.结果表明:实验进行30 d后苦草和黑藻组沉积物总磷(TP)、无机磷(IP)和氢氧化钠提取磷(NaOH-P)含量在垂直方向均呈现不同程度的降低.苦草和黑藻组沉积物TP的含量在4.5 cm深度处降低幅度最大,较对照组分别下降了58.91和36.46 mg/kg;IP含量分别在沉积物6.0和3.0 cm深度处降低幅度最大,较对照组分别降低了85.41和57.41 mg/kg.总体来看,沉水植物苦草对沉积物各形态磷含量降低的影响大于黑藻.     

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.     

菲对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)自由基的诱导及胁迫效应

通过静态模拟实验,研究不同浓度(0.005、0.01、0.025、0.05和0.1 mg/L)菲暴露96 h后,对斜生栅藻的生长、自由基含量、抗氧化系统以及脂质过氧化产物(MDA)的影响.结果表明,0.01 mg/L菲开始对藻细胞生长产生显著抑制作用,在此浓度下电子自旋共振检测到的自由基信号(g=2.0033,幅宽10.15 mT)显著增强;在浓度设置范围内,超氧化物酶歧化酶、过氧化物酶、谷胱甘肽-S-转移酶活性均被显著诱导,显示出抗氧化系统的应激机制.谷胱甘肽和MDA含量均在0.025 mg/L时被显著诱导.这说明斜生栅藻对菲暴露比较敏感,0.01 mg/L即已显示胁迫效应,自由基的诱导是斜生栅藻产生损伤的重要原因,藻细胞的生长量是比较敏感的损伤指标.     

沉水植物苦草(Vallisneria natans)对沉积物中磷赋存形态的影响

湖泊富营养化是世界面临的重大环境问题,磷在沉积物-水界面的循环在富营养化过程中起关键作用,因此,研究沉水植物对沉积物-水界面磷循环的作用及其机理具重要的理论和实践意义.本实验通过在水泥池中(4.0 m×7.0 m×1.5 m)种植苦草(Vallisneria natans),并采用定期更换原位上覆水的方式模拟自然状态下的水体交换,研究了沉水植物苦草从定植到生长末期沉积物中不同形态磷含量的变化,以期揭示期间苦草对沉积物中磷赋存形态的影响.结果表明,本实验条件下苦草经历了两个生长阶段,在约1个月的快速生长期内能显著降低沉积物中的总磷(TP)含量,TP含量降低了78.79 mg/kg,其中有机磷(Org-P)含量降低49.99 mg/kg,对TP降低的贡献度为62.67%,而钙结合态磷(Ca-P)比对照组减少2.20%,因此,苦草可能主要通过促进Org-P的矿化向水柱和间隙水中释放磷的方式降低沉积物中TP含量,其次苦草可促进Ca-P的分解;此外,苦草为满足植株生长,所吸收的沉积物铁结合态磷(Fe-P)和铝结合态磷(Al-P)分别为2.99和4.10 mg/kg,但苦草对沉积物中闭蓄态磷(Oc-P)含量没有显著影响.在缓慢生长阶段,苦草促进有机物的沉降以及Fe-P和Oc-P的形成,Fe-P和Oc-P含量分别增加14.82和101.53 mg/kg.苦草对Al-P的形成也略有促进作用,其含量升高7.39%.研究结果表明,苦草在不同生长阶段对沉积物中磷形态的转化以及各形态磷的迁移方向具有不同的影响.在快速生长期苦草转化吸收高活性磷,将其固定到植株体内;缓慢生长阶段则促进水体中的磷转化成沉积物中难分解态的磷,对磷的沉降表现出积极促进作用.     

1950s以来洪湖主要优势沉水植物群落变化

通过野外调查并结合历史数据对洪湖沉水植被进行长时间序列变化研究,构建自1950s以来洪湖主要优势沉水植物群落穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)和轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)的群落分布图并计算其面积.结果表明:穗状狐尾藻群落面积从1950s占全湖的6%增加至1990s的65%,而后急剧下降至2010年的2%,然后又恢复至2014年的15%;微齿眼子菜群落面积从1950s的10%增至1990s的65%,然后下降至2014年的38%;金鱼藻群落面积从1980s的6%增至1990s的39%,2010年以后则稳定在25%;轮叶黑藻群落面积1950s占全湖的32%,随后急剧下降至1980s的6%,2000年以后逐步增加,至2014年为15%.1950s1990s,穗状狐尾藻、微齿眼子菜和金鱼藻群落分布范围从周边向湖心扩展,而轮叶黑藻群落从湖中心消失;2000年以后洪湖沉水植物群落分布破碎化明显.分析认为,1950s 1990s的围垦和水文过程变化,1990s 2005年的围网养殖、水生植物过度利用以及由此导致的水质恶化等,以及2006年至今开展的拆围和生态修复是导致这些变化的主要因素.建议取缔围网,控制入湖水质,提高水体透明度,促进水生植被恢复,但同时增加水位变幅,促进植物资源合理利用,避免沼泽化重演.     

外来种福寿螺(Pomacea canaliculata)对3种沉水植物的牧食偏好及水体理化因子的响应

外来种福寿螺(Pomacea canaliculata)相较我国本土螺类其牧食量更大且繁殖速度更快,对栖息地水生植物的现存量和实施水生植被恢复的生态治理工程的成功性可能构成威胁,目前对福寿螺影响浅水湖泊沉水植物的重建缺乏足够的研究.本文通过设置不同沉水植物种类组合系统,研究福寿螺对3种常用于浅水富营养化湖泊治理的沉水植物密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)的牧食偏好以及不同植物配置系统理化因子的响应变化,结果表明福寿螺对沉水植物植株附着偏好为密刺苦草轮叶黑藻穗花狐尾藻,而牧食破坏强度为轮叶黑藻穗花狐尾藻密刺苦草,轮叶黑藻最容易受到福寿螺牧食影响而快速消亡,穗花狐尾藻叶片也会被全部牧食仅剩下茎,而苦草存活受到的影响较小.福寿螺会导致轮叶黑藻+密刺苦草组合系统中总氮、氨氮、总磷、正磷酸盐浓度显著升高,而密刺苦草+穗花狐尾藻组合中总磷、正磷酸盐浓度显著升高,但是在轮叶黑藻+穗花狐尾藻组合中仅总氮浓度显著升高.研究表明福寿螺能够影响沉水植物间的竞争关系,但是3种沉水植物均不能阻止福寿螺的牧食;福寿螺牧食会显著降低沉水植物生物量,最终会影响草型清水态系统的稳定性.     

克氏原螯虾(Procambarus clarkii)对新鲜和不同分解腐烂程度的沉水植物摄食选择性研究

原产美国南部和墨西哥东北部的克氏原螯虾是目前全球入侵最广的小龙虾,也是对淡水生态系统最具破坏性的物种之一,其对栖息地沉水植物的现存量构成严重威胁,然而目前对克氏原螯虾摄食沉水植物的机制还知之甚少.本文选择6种沉水植物,研究克氏原螯虾对浅水湖泊常见的沉水植物穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、菹草(Potamogeton crispus L.)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)的新鲜植株和分解腐烂后的植株的摄食偏好及原因,结果表明克氏原螯虾对沉水植物新鲜植株选择逗留偏好为:最偏爱逗留在轮叶黑藻区,在穗花狐尾藻、密刺苦草和马来眼子菜3种植株区逗留频次无区别,而在金鱼藻区逗留频次显著最低,6种植物湿重减少量与逗留偏好趋势相似;相对各新鲜植株,克氏原螯虾均更喜欢逗留在分解腐烂8 d或12 d后的植物碎屑区域,相应分解腐烂8 d或12 d植物湿重降低量也显著更高.6种植物新鲜植株总酚类含量均显著高于分解腐烂后的植株,其中穗花狐尾藻新鲜和分解腐烂后的植株的总酚类含量始终显著高于其他5种植物.结合植物总酚类指标和摄食偏好结果,表明克氏原螯虾对沉水植物的摄食具有选择性,相对新鲜植物更喜摄食腐烂后的碎屑,总酚类不是影响其选择的关键因子.     

不同温度培养下莕菜(Nymphoides peltata)生长与光合作用特征

以太湖东山与西山之间水域的莕菜根茎为实验材料,在室内分别进行3种温度(28、30、32℃)处理,利用Li-6400便携式光合作用测量系统,分别测定3种温度处理下莕菜的光响应曲线和CO2响应曲线,并且利用非直角双曲线法进行拟合,得到相关参数.结果表明,3种温度下,莕菜的光合能力大小顺序表现为30℃>32℃>28℃,羧化效率为32℃>30℃>28℃,蒸腾速率、气孔导度均为30℃>28℃>32℃;28、30和32℃下的单位叶片生物量分别为0.0019±0.0002、0.0021±0.0003、0.0020±0.0003 g(DW)/cm2,叶片及其单位面积生物量为30℃>28℃>32℃,但差异不显著;30℃下的根、茎干重显著高于另外2个温度下的.在低于30℃的温度条件下,随着温度的升高,莕菜的光合能力均明显升高,促进了植物的生长;而当温度超过30℃后,光合作用效率降低,植物的生长则受到抑制.在适宜温度范围内(<30℃),小幅度的升温(2℃)产生了显著的积温效应(200℃.d),促进了莕菜的生长.因此推断,1998 2006年太湖地区平均气温升高约1.0℃的现象对近年来太湖莕菜的大面积扩张可能具有促进作用.     

Density control in Potamogeton perfoliatus L. and Potamogeton pectinatus L.

The effect of density on the growth, recruitment of new ramets, biomass allocation, rhizome spacer length and rhizome branching of the submersed macrophyte Potamogeton perfoliatus L. was experimentally evaluated in a mesocosm with three different initial shoot densities. The findings suggest that the number of primary shoots available in the beginning of the season can strongly influence patterns of growth and clonal reproduction. In contrast to many studies that found decreasing production parameters with plant density, ramet and biomass production of Potamogeton perfoliatus plants were highest at medium plant density. This is probably due to negative feed-back through crowding at high density and unclear negative effects at low density. Shoot allocation tended to increase with density, rhizome allocation tended to decrease with density and root biomass remained unchanged. At low density Potamogeton perfoliatus produced longer rhizome spacers and more branchings than at higher densities. Shorter rhizome spacers at high plant density probably restrict patch expansion and cause discrete patch shapes. A likely mechanism for plastic changes in clonal architecture is increasing competition for light at increasing density, but other density-dependent factors may also contribute.Investigations on propagule numbers of tubers and turions show that self-regulation of ramet number was associated with self-regulation of propagule number in both Potamogeton perfoliatus and Potamogeton pectinatus, with higher densities producing less propagules per plant.