紫外辐射对菹草(Potamogeton crispus)成株快速光响应曲线的影响

将菹草(Potamogeton crispus)成株置于50、100、150、200μW/cm2剂量的UV-B辐射下,利用调制叶绿素荧光仪测定紫外辐射对菹草成株PSⅡ系统的损伤程度.结果表明:急性辐射初期叶片最大光合速率、耐强光能力、叶片捕光能力均随辐射剂量增大而减少;16 d后,UV-B辐射剂量小于100μW/cm2的实验组,辐射促进其叶片光能利用效率、最大光合速率、耐强光能力,而高于100μW/cm2的实验组,随辐射时间延长,其抑制作用持续,最终高于100μW/cm2剂量组植株均死亡,而低于100μW/cm2剂量组差异不大.结果表明辐射剂量小于100μW/cm2时,UV-B辐射对叶片最大光合速率、耐强光能力、叶片捕光能力的影响较小,而高于100μW/cm2时,UV-B辐射对植株叶片PSⅡ系统构成的损伤,降低了植株叶片的光合作用能力.春末夏初陆上紫外辐射逐渐增加,对菹草伤害程度加剧,因此,紫外辐射可能是促进菹草春末夏初大批衰亡的重要原因.     

暴发生长期菹草（Potamogeton crispus）附着生物膜成为城市河流反硝化作用热点

富营养化河流中水生植物丰富的浅水区通常是氮素转化的热区,沉水植物菹草暴发性生长可能会加速河流生态系统的反硝化进程,但菹草附着生物膜的反硝化作用变化特征及其脱氮贡献尚不清楚。为探究菹草暴发生长期间附着生物膜的反硝化作用潜力及环境效应,以沂河临沂市城区段菹草为研究对象,在菹草暴发生长期间定期采样分析菹草生物量、菹草附着生物膜养分含量及反硝化细菌,同时采用15N同位素添加流动培养结合薄膜进样质谱技术测定菹草附着生物膜的反硝化速率。结果表明：暴发生长期菹草生物量和盖度迅速增加,监测点最大生物量为1817～3334 g/m²;菹草附着生物膜干重、总有机碳、总氮、反硝化功能菌等均明显增加,为附着生物膜反硝化作用提供了丰富的物质和微环境条件;菹草暴发生长期附着生物膜反硝化速率显著升高,监测点最大反硝化作用速率达到424.18～1728.39μmol/(m²·h),是表层沉积物的17.29～29.09倍;附着生物膜反硝化产氮气(N₂)贡献相对较高,对生物膜产N₂(反硝化+厌氧氨氧化)的贡献为77%～96%,对河流反...     

不同基质下菹草的生长及其对水体营养盐的吸收

设置两组实验分别研究不同基质对菹草生长繁殖的影响以及菹草对不同基质下水体营养盐的吸收净化作用.结果表明:湖泥、混合基质及黄土三种基质对菹草的生物量变化及石芽的形成有比较明显的差别,氮磷养分含量高的湖泥更有利于菹草植株的生长,其生物量增长幅度最大,混合基质次之,氮磷含量最低的黄土最差;黄土基质下菹草石芽产生的时间最早;混合基质下产生石芽数量最多.3、4月份菹草水体中不同形态的氮浓度均低于空白组,最大净化效率达74%,构成水体营养盐氮的汇;菹草对不同基质下水体中氮的净化效率表现为:湖泥混合底泥黄土;菹草对水体磷的控制吸收作用不明显,甚至有加快磷转换释放的作用;6月份处于腐败分解阶段的水草组水体营养盐浓度普遍高于对照组,构成水体营养增加的源.     

不同收割强度对菹草(Potamogeton crispus)生长和光合荧光特性的影响

在水深为1.5 m的水道中,研究了不同收割强度(0、15、30、45、60、75、90和105 cm)对菹草生长和光合荧光特性的影响.结果表明:(1)收割对菹草枝条生长和恢复影响显著.对照组(0 cm)株高最大,并在水面形成冠层.15 cm组在实验第20 d恢复,30～105 cm组恢复率分别为69.67%、17.78%、8.83%、5.33%、2.28%和1.90%.(2)收割显著降低了菹草的生物量.与对照组相比,收割组鲜重增加量分别下降了23.71%、54.90%、81.19%、85.82%、90.72%、94.07%和95.10%.15～105 cm收割组最终生物量则分别下降为对照组的59.36%、43.16%、27.69%、18.73%、14.66%、8.14%和4.07%.(3)收割使菹草营养繁殖体(石芽)数量、个体大小和鲜重显著降低.(4)中、低强度收割对菹草叶片最大光化学量子产量(Fv/Fm)影响不明显,而高强度收割组(尤其是105 cm)Fv/Fm显著下降.菹草叶片快速光响应曲线ETRmax差异不显著;中、低强度收割组ETRmax略有上升,而高强度收割组ETRmax出现下降.由结果可知,收割对控制菹草生物量和繁殖体数量效果明显,但以中、低收割强度为宜.     

南京玄武湖菹草种群的环境效应

为了解玄武湖菹草种群的环境效应,对玄武湖2006年春季水质变化、菹草区内外水质差异进行了监测,并分析了2003-2006年春季水质监测资料,结果表明:菹草区DO高于菹草-水交界区及开阔水域;从菹草区到菹草-水交界区、开阔水域TP、TN逐渐升高,TP均值分别为0.062、0.098、0.105 mg/L,TN均值分别为1.674、2.202、2.412 mg/L;与2003-2005年同期均值相比,2006年3-5月份TP分别下降了15.4%、45%、43.3%,TN分别下降58.2%、43.9%、51.3%,SD保持在65 cm以上;说明菹草在改善湖泊环境和净化水质方面有重要作用.最后提出了改善、维持玄武湖健康稳定水生生态系统的措施和建议.     

滆湖底质特性对菹草(Potamogeton crispus)和伊乐藻(Elodeanattalii)生长的影响

通过模拟试验,研究滆湖3种沉积物(表层湖泥、硬底湖泥、表层覆岸泥)对菹草和伊乐藻生长的影响.结果表明,生长于表层湖泥、硬底湖泥、表层覆岸泥的菹草和伊乐藻生物量分别为4.07、1.98、3.69kg/m2和1.86、1.27、1.74kg/m2,表层湖泥较适合这两种沉水植物生长.3种沉积物对菹草和伊乐藻的干湿比影响显著,...     

菹草(Potamogeton crispus)附着物对水体氮、磷负荷的响应

通过实验模拟了10组氮、磷负荷对菹草(Potamogeton crispus)生长期和衰亡期茎叶附着物的影响.结果显示:随着水体氮、磷浓度的升高,菹草附着物的叶绿素a(Chl.a)含量、附着有机物量、附着无机物量和附着物总量均增加,在氮、磷浓度最高的T10组(总氮12.0 mg/L,总磷1.0 mg/L),附着物的总量达到高峰,附着物的Chl.a含量为2.005~4.765mg/g(DW),附着有机物的量为29.027~94.886 mg/g(DW),附着无机物的量为176.881~397.750 mg/g(DW),附着物总量为205.909~492.636 mg/g(DW).在菹草的快速生长期、稳定期和衰亡期,附着物的Chl.a含量、附着有机物量、附着无机物量和附着物总量均存在显著差异,均表现为衰亡期 >稳定期 >快速生长期,且在各营养盐浓度下均存在这一趋势.菹草衰亡期附着物的Chl.a含量、附着有机物量、附着无机物量和附着物总量分别为稳定期的1.046~1.826、1.046~1.638、1.029~1.858和1.106~1.717倍,为快速生长期的2.324~4.059、2.323~3.640、2.101~3.792和2.280~3.584倍.结果表明水体氮、磷负荷的增加促进了菹草茎叶附着物的生长和积累,加速了沉水植物衰亡.     

菹草(Potamogeton crispus L.)对酞酸酯污染沉积物的净化作用

酞酸酯是一类典型的内分泌干扰物,在我国城区河湖中污染超标相对严重,且污染呈上升趋势.本文采用根袋法,模拟海河干流水体建立了室内菹草微宇宙,同时设置无菹草微宇宙为对照,研究了沉水植物菹草对沉积物中酞酸二丁酯(DBP)和酞酸二异辛酯(DEHP)的去除作用.实验连续运行27 d.结果表明:系统运行结束时,菹草体内DBP和DEHP含量分别升高了133%和68%;水中,有草组和对照组中DBP的浓度始终低于定量限(8μg/L),而DEHP的浓度则由初始的65μg/L和70μg/L逐渐降低,至第3 d后低于定量限(8μg/L);对照组和有草组非根际沉积物中DBP浓度差异不显著,结束时去除率为32.2%~36.5%,根际沉积物中DBP去除率达50.0%;对照组和非根际沉积物中DEHP浓度差异也不显著,始终在一定范围内波动,结束时去除率为10.3%~11.4%,根际沉积物中DEHP则在第27 d时迅速下降,去除率达80.9%.微生物的结果进一步表明,实验过程中根际土中微生物量明显高于对照组和非根际沉积物,实验后期根际沉积物中微生物群落结构变化较大,这与根际中这两种酞酸酯的去除数据相一致.可见,沉水植物菹草可以通过根际效应有效去除沉积物中酞酸酯类化合物.     

洱海苦草(Vallisneria natans)水深分布和叶片C、N、P化学计量学对不同水深的响应

湖泊水深是影响沉水植物生长、繁殖与分布的重要环境因子,水深增加改变了水下光照、风浪和底泥特性等,因而可能导致沉水植物的生理生化指标发生相应变化.本研究通过对云南洱海沉水植物苦草(Vallisneria natans)随水深分布的情况进行调查,并分析了定植于不同水深的苦草叶片碳(C)、氮(N)和磷(P)含量及其比率,以阐明水深变化对苦草叶片生态化学计量学的影响.结果表明洱海苦草定植的水深范围为0.5~5.6 m,在1.5~2.4 m处达到最大频度,在2.5~3.4 m处达到最大相对生物量,这表明苦草在洱海中的最适生长深度在1.5~3.4 m范围内;苦草叶片C、N和P含量平均值分别为356.10、26.13和3.54 mg/g,C:N、C:P和N:P的平均值分别为14.38、113.46和7.85;苦草叶片C含量、C:N和C:P均随水深增加而降低,N和P含量则随水深增加而升高,N:P在0.5~1.4 m较高,其余水深梯度之间则没有显著差异.总体上,苦草叶片C、N、P含量及其化学计量特征显著地受到了湖泊水深的影响.另外,本研究还发现水深的增加使得苦草叶片N、P含量发生聚敛,这导致其N、P之间的耦合性变弱.     

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.     

菹草腐解期上覆水浮游细菌群落动态模拟及其环境驱动因子分析

菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,旨在研究菹草残体腐解过程上覆水水质变化及环境因子对浮游细菌的驱动作用。结果表明:(1)在稀释组(B、C组)中,菹草腐解的氮素均出现了短期冲击(第1天),冲击程度与稀释比呈正相关。(2)上覆水水质越好,浮游细菌共有OTUs(operational taxonomic units,操作分类单元)数量占比越高,且浮游菌群结构受氮素冲击的变化越剧烈。实验第30天时,稀释湖水4倍组(C组)共有OTUs占比为61%,高于原水组(A组,OTUs占比40%)和稀释2倍组(B组,OTUs占比45%)。群落结构的剧烈变化主要通过影响厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)、放线杆菌门(Actinobacteriota)和蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对丰度大小实现。(3)变形杆菌门(Proteobacteria)是整个腐解过程中的第一大...     

基于时序NDVI的东平湖菹草(Potamogeton crispus L.)遥感提取及时空格局

东平湖是国家南水北调东线工程的重要枢纽.但近年来,东平湖菹草（Potamogeton crispus L.）大量繁殖引起河道阻塞、鱼类死亡等事件频发,导致湖区面临很多生态风险.为维护区域生态安全,迫切需要了解菹草群落在东平湖的时空演变特征及驱动因素.利用MODIS植被指数时序数据结合野外调研,建立菹草群落独特的物候曲线,并结合Landsat数据进行了1985-2017年东平湖菹草识别分析.结果表明：32年间菹草群落不断扩张,生境由1991年前零星分布于湖岸发展到2013年蔓延至全湖且连片式分布.菹草群落的增长分为3个阶段：1996年之前,面积增长缓慢,1996年其面积仅10.34 km²;1996-2001年菹草呈暴发式增长,菹草变为区域优势种;2001-2017年,菹草面积继续增长,到2017年达49.07 km²,约占湖区水域面积的40%.经Spearman秩相关分析,菹草面积与湖水营养化水平显著正相关.南水北调东线工程的通水虽使水质有所改善,但东平湖菹草群落仍呈增长态势,应引起足够重视.     

不同pH处理对菹草(Potamogeton crispus L.)Cr6+毒害效应的影响

对Cr⁶⁺胁迫条件下不同pH处理对菹草无菌苗元素、光合色素、活性氧、丙二醛、抗氧化酶、脯氨酸(Pro)及多胺(PAs)含量的影响进行研究,以探讨不同pH处理影响水生植物Cr⁶⁺毒害效应的机制.结果表明:(1)偏酸性pH处理加剧菹草对铬的蓄积,而pH为7.0时Cr⁶⁺胁迫所造成的矿质元素失衡有所减弱;(2)Cr⁶⁺胁迫下pH为6.0~8.0的处理延缓了菹草的失绿症状,促进了光合色素的合成;(3)Cr⁶⁺胁迫下菹草超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的活性在pH为6.0和7.0的处理组诱导程度最小;(4)Cr⁶⁺胁迫下pH为6.0和7.0处理的菹草Pro含量显著提高;(5)pH为4.0和5.0的处理使腐胺(Put)含量显著提高,而pH为6.0和7.0的处理则促进亚精胺(Spd)含量及游离态(Spd+Spm)/Put比值上升,精胺(Spm)含量总体趋势为随pH值升高而逐步上升,仅在pH为4.0和5.0的处理组中低于Cr⁶⁺胁迫对照组.因此,pH条件可影响菹草对铬及营养元素的积累,抗氧化酶、Pro、PAs代谢等生理生化过程,导致铬毒性效应差异.在pH为6.0~7.0的范围内,菹草能调节抗氧化酶系统,较有效地清除体内活性氧,提高机体中Pro、PAs含量及游离态(Spd+Spm)/Put比值,减轻膜系统脂质过氧化,维持机体内矿质元素平衡,致使毒性效应达到最小程度.     

外源钙对菹草(Potamogeton crispus L.)汞胁迫的影响效应

以组织培养的菹草无菌苗为实验材料,研究了外源Ca(NO₃)₂的添加对汞(Hg)胁迫下菹草体内Hg积累、矿质元素、光合色素、活性氧、丙二醛(MDA)、维生素C(V_C)、维生素E(V_E)、谷胱甘肽(GSH)以及多胺(PAs)代谢产生的影响效应机制.结果表明:(1)Hg胁迫下,菹草体内Hg大量积累,达165.79μg/g(FW),并伴随矿质元素P、K、Fe、Mg和Na含量的明显降低.外源Ca(NO₃)₂的添加很大程度上可抑制菹草体内Hg积累,使其降至110.15μg/g(FW),并减轻Hg胁迫所造成的元素失衡;(2)Hg胁迫使菹草体内光合色素含量及叶绿素a/b值大幅降低,并诱导积累大量超氧阴离子、过氧化氢及MDA,同时V_C、V_E和GSH含量显著提升.外源Ca(NO₃)₂的添加则减缓了菹草体内光合色素的分解,降低活性氧水平,减轻了膜脂过氧化程度,更使V_C、V_E及GSH含量在一定程度上恢复到正常水平;(3)Hg胁迫下,伴随着多胺氧化酶、二胺氧化酶和精氨酸脱羧酶活性的显著提升以及鸟氨酸脱羧酶活性的降低,导致菹草体内腐胺(Put)、精胺(Spm)含量明显降低,亚精胺(Spd)含量及游离态(Spd+Spm)/Put比值轻微增加.而外源Ca(NO₃)₂添加后,菹草通过调节体内PAs代谢酶活性,改变了Hg胁迫下PAs含量变化,主要表现为Put、Spm含量回升显著,游离态(Spd+Spm)/Put比值进一步升高.综上所述,外源Ca的添加可抑制Hg的吸收并参与调节多胺代谢,通过内源多胺含量的改变抑制了植物体内活性氧的积累、膜脂过氧化、光合色素及抗氧化物质的分解,增强菹草无菌苗对重金属Hg的耐受力,对减轻植物Hg胁迫有重要作用.