沉水植物在富营养化浅水湖泊修复中的生态机理

通过查阅近年来浅水湖泊沉水植物修复相关文献报道,总结了沉水植物在富营养化湖泊治理中的生态机理,分析了影响沉水植物恢复的主要因子(藻类影响、鱼类摄食及扰动等),综合探讨了沉水植物在富营养化浅水湖泊修复中的重要作用,为科学合理地开展富营养化浅水湖泊修复实践活动提供理论指导与经验借鉴。     

浅水河湖沉水植物的恢复技术研究

目前,我国水域生态环境问题越来越严峻,浅水湖泊的富营养化导致浮游植物增加,沉水植物消亡,在外源污染物降低后,沉水植物的恢复仍然滞后相当长的时间,而沉水植物恢复技术研究在理论和应用上均有重要意义。从沉水植物在水体生态系统中的功能、净化富营养化水体的现状、恢复条件及恢复技术等方面论述了国内外浅水河湖沉水植物的恢复技术的研究概况,并对沉水植物恢复技术以及开发和利用沉水植物资源的前景进行展望。     

沉水植物在水生生态恢复中的应用研究

沉水植物是指大型水生植物,大型水生植物是一个生态范畴上的类群,是水体中的重要初级生产者,是湖泊演化及生态平衡的重要调控者。在对水体生态系统修复过程中,沉水植物起到至关重要的作用,因此,研究沉水植物的恢复作用是恢复水体必不可少的一部分。     

内蒙古乌梁素海生态恢复工程试验与资源利用

在典型草型富营养化湖泊——内蒙古乌梁素海设立试验研究基地，进行了较大规模的生态恢复工程试验，实施了两项草型富营养化湖泊生态恢复技术措施：沉水植物收割工程与芦苇园田化生态管理工程。以机械化方式收割沉水植物，能够削减湖泊内源性营养物负荷的积累和释放，减少二次污染，抑制生物填平作用，改善水体环境；采用机械化技术控制芦苇蔓延、打开芦苇区通风道和通水道，可以重建湖泊绿色自然景观，提高全湖水流循环速度。研究表明，有计划、合理地运用生态恢复工程不仅可以减轻草型湖泊所面临的巨大生态压力、延缓沼泽化演化进程，而且可以在实施生态工程的同时开发利用水生植物资源，使湖泊环境与湿地综合利用得到持续发展。     

沉水植物黑藻早期分解过程及影响因素研究

湖泊水生植物腐烂分解作为湖泊生态系统物质循环以及能量流动的关键环节,是维持湖泊生态系统功能的主要过程之一。以湖泊常见沉水植物黑藻作为实验材料,模拟三个不同梯度的温度及营养条件,进行为期64天黑藻腐解实验。对植物体总重量、以及碳氮的消减过程进行了分析研究。结果表明,沉水植物黑藻其腐烂分解过程具有明显的阶段性,植物体内C、N元素在分解过程中,表现为在实验期间碳素含量降低而氮素含量升高。并且其分解速率与周边环境因素温度以及营养条件显著相关。     

氮负荷升高对苦草（Vallisneria natans）和穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）生长的影响

为研究在浅水湖泊的外源污染源控制工作中控氮(N)的必要性,通过室外模拟实验,探究了N负荷升高对浅水湖泊沉水植物生长的影响。实验设置低N组(输入氮磷比为5∶1)和高N组(输入氮磷比为100∶1)两个N负荷水平,同时选择不同生长型的两种沉水植物——莲座型苦草(Vallisneria natans)和冠层型穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)作为实验对象。结果表明:N负荷升高对苦草生长产生了明显的抑制作用,表现为高N组苦草的相对生长率、生物量、根长、株数和叶片数等指标均显著低于低N组。与苦草不同,N负荷升高对穗花狐尾藻的胁迫作用不显著,两种N浓度下穗花狐尾藻的生物量、相对生长率、节间距、株高和株数均无明显差异。总体而言,N负荷升高显著降低了沉水植物的总生物量,实验结束时高N组沉水植物的总生物量(115.86 g?m~(-2))是低N组(321.98 g?m~(-2))的36.0%。研究表明,N负荷升高会对沉水植物的生长产生胁迫,但是不同沉水植物对N负荷升高的响应具有种间差异。从湖泊管理和生态修复的角度,本研究支持外源N、P均需要控制的观点。     

不同盐度对苦草、刺苦草和水车前种子萌发的影响研究

本文以沉水植物苦草、刺苦草及水车前为研究对象,分别研究了其在不同盐度下的种子萌发反应。结果表明：盐度是影响沉水植物种子萌发的环境因子之一,对沉水植物种子的萌发起到一定的抑制作用。水车前种子的累积萌发率显著高于苦草和刺苦草种子的累积萌发率,并且苦草和刺苦草种子的累积萌发率没差异。在湖泊沉水植被恢复与重建时,针对苦草、刺苦草以及水车前种子对盐度的耐受性和它们自生生活史特性,可以采取不同的措施恢复沉水植物。如采用无性繁殖的方式种植苦草和刺苦草;采取规划保护区的方式恢复水车前种群等。     

太湖沉水植物光补偿深度反演及影响因子分析

水生植物在浅水湖泊生态系统中具有十分重要的作用,根据太湖常见的3种沉水植物苦草、狐尾藻、金鱼藻的光合速率与辐照度的关系,反演3种沉水植物的光补偿深度在太湖的空间分布,并根据水生植物的调查资料和文献资料来检验反演的效果。在此基础上,通过多元回归分析和因子方差贡献大小分析,探讨有机悬浮颗粒物、无机悬浮颗粒物、叶绿素a3种生态因子对沉水植物光补偿深度的影响。结果表明,3种沉水植物的光补偿深度总体上表现出从太湖东侧向湖心区、河口区及太湖西南方向逐渐减小的态势,对于特定的湖区,3种沉水植物的光补偿深度大小基本为苦草>金鱼藻>狐尾藻;3种沉水植物光补偿深度分别与有机悬浮颗粒物、无机悬浮颗粒物以及叶绿素a3因子呈显著回归关系。有机悬浮颗粒物、叶绿素a对3种沉水植物光补偿深度有显著的负作用,无机悬浮颗粒物有微弱的负作用,3因子对沉水植物光补偿深度影响大小依次是有机悬浮颗粒物>叶绿素a>无机悬浮颗粒物。     

淀山湖不同生长型沉水植物分布及其性状研究

不同生长型植物具有不同的性状特征,而植物的性状特征又决定了其对不同生境的适应能力。淀山湖是我国典型的富营养化湖泊,通过对淀山湖不同生长型沉水植物分布现状调查,及其特征性状的测定,分析不同生长型沉水植物性状特征对生境的适应性及其响应机制,探讨了富营养化湖泊逆向演替的驱动因子和未来演替方向。结果表明：不同生长型沉水植物在相同环境条件下采取了相异的策略,进而决定了其分布。大眼子菜型植物竹叶眼子菜干物质含量高,因而组织强度高,能在受风浪影响的大水体形成优势群落;小眼子菜型植物黑藻叶面积小、比叶面积大、叶面积/地上干重高且叶片集中于上层水体,在小面积水域具有极高的竞争优势,在湖湾极易形成致密的单种群落;苦草型植物苦草叶面积大,叶生物量主要分布于下层水体,在透明度低的水体中无法获得足够光资源,因而其群落在淀山湖消失。富营养化水体中具生存优势的沉水植物均具有叶面积小、叶片集中分布于上层水体等特征,这均有助于更好地获得上层水体光资源,表明水下可利用光源是水生植被演替的关键驱动因子。     

内蒙古乌梁素海生物促淤作用与底泥资源的开发利用

在浅水草型湖泊——内蒙古乌梁素海建立试验研究基地，针对大型水生植物过量生长所产生的强烈的生物促淤作用，研究抑制乌梁素海生物淤积的技术措施，进行了以机械化方式收割沉水植物的工程试验、芦苇蔓延控制工程试验及明水区局部挖深工程试验。探讨了减缓浅水草型湖泊的沼泽化进程的工程技术措施以及湖泥资源开发利用的可能性，形成了一项可以使乌梁素海生态治理与资源开发利用工程兼顾起来的技术模式。     

衡水湖中主要沉水植物对水质的影响

菹草（Potamogeton crispus）、轮叶狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）和灯笼草（轮藻属（Chara）的一种）是衡水湖中生物量较大的3种沉水植物。经过采集培养并研究了这3种沉水植物对水中溶解氧含量、硝态氮含量及光密度和电导率的影响,结合实地调查,推测灯笼草的存在可能是造成近几年七八月衡水湖鸟区等游览区出现臭味和鱼苗死亡的原因,初步确定了灯笼草为造成湖水污染的沉水植物。     

新西兰罗托鲁阿群湖环境研究进展

新西兰北岛罗托鲁阿群湖环境研究表明,可根据水体叶绿素a等指标的高低将湖泊营养状况划分为超微营养、微营养、贫营养、中营养、富营养、超营养和过营养等7个不同等级。即使磷水平低,只要湖水的氮磷质量比低于藻类组织里的比例,氮就是藻类爆发的限制性因子。沉水植物根系泌氧作用可固定沉积物中的磷酸盐,其生长还可能拦截悬浮物,防止沉积物再悬浮,这种作用有利于湖泊水体的澄清。在多年研究基础上,对罗托鲁阿群湖周边流域农业面源污染加以控制,并对城市污水中氮磷加以去除,整体上保证了罗托鲁阿群湖的环境质量。     

太湖沉水植物残体理化性质和资源性分析

太湖区域的沉水植物残体产生量大、二次污染严重，亟需解决其资源化利用问题。资源化利用技术的选择取决于生物质废物的理化性质。为此，本研究分析了太湖区域5种沉水植物和1种对照浮水植物的生物化学组成、元素组成、厌氧和好氧生物稳定性以及热转化过程特征。结果表明：沉水植物的木质纤维素含量（以干质量计）为17.1%~31.7%，低于常见的挺水植物和浮水植物；蛋白质、脂肪含量（以干质量计）分别为11.3%~19.9%和1.8%~3.2%，低于大部分浮水植物；沉水植物具有木质纤维素含量低、适口性好的特点，可经过加工后用作饲料。生物化学甲烷潜力的分析结果显示，粗破碎沉水植物的累计甲烷产量（以有机质质量计）为106.2~150.2 mL·g^-1，低于常规厌氧消化处理物料的产气量，不适合以单一底物方式进行厌氧消化。沉水植物的7日好氧呼吸量（O₂，以干质量计）在534.5~698.8 mg·g^-1范围内，一级降解速率常数为0.051~0.097 d^-1，快速降解的特性显示其适合采用堆肥技术进行处理。热重分析表明沉水植物的热转化温度低，更适合生产用作吸附剂、土壤调理剂的生物炭。     

贡湖湾生态修复区沉水植物群落对蓝藻的消纳作用

[目的]探讨沉水植物对蓝藻密度及水质的影响。[方法]在贡湖湾生态修复区现场试验和数据分析的基础上,通过建立贡湖湾生态修复区等比例缩放中尺度模型,研究沉水植物群落对蓝藻的消纳作用、对水质的净化效果和净化时间,同时研究了沉水植物在逆境胁迫下的生理反应。[结果]沉水植物群落能够在15 d消纳高浓度蓝藻,并使水体水质由Ⅴ类净化到Ⅱ类;在逆境胁迫下不同沉水植物酶的活性表现出差异,过氧化物酶(POD)活性较超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)高出很多。[结论]该研究可为贡湖湾生态恢复提供科学依据。     

邯郸市区沉水植物资源调查与园林应用

为了使邯郸市更好地利用水生植物净化水质和园林造景,对邯郸市区沉水植物的种类、分布、多样性及其生存区环境状况进行了调查。结果表明：邯郸市沉水群落植物的Simpson指数以及Shannon-wiener指数比较低,沉水植物群落较单一,群落多样性不高。最后对邯郸市沉水植物的建植、配置、养护及其在园林景观中的应用提出了建议。     

三种沉水植物对富营养化池塘水质的改良效果

通过静态试验研究了三种沉水植物(轮叶黑藻、伊乐藻和金鱼藻)对富营养化池塘养殖水的改良效果。试验结果表明:1)三种沉水植物能够显著提高水体溶氧量和pH值,对水中各种形态氮(尤其硝氮)的净化效果良好;2)轮叶黑藻对水中磷的净化效果较为明显;3)三种沉水植物对水中耗氧有机物的净化效果不明显。总体上看,轮叶黑藻对富营养化池塘养殖水的改良效果最好。     

官厅水库库区水生植物演变格局时空变化特征分析

利用中等分辨率长时间序列的TM遥感影像(1995—2007年),采用面向对象的分类方法,以多尺度分割技术为核心,提取了官厅水库水生植物空间分布信息,在斑块类型和景观级别尺度上,共筛选了8个高度浓缩景观格局信息的定量指标,结合水生植物空间分布的质心变化,分析了水生植物演变格局的时空变化特征。研究表明:(1)1995—2007年,受水域面积的扩张和萎缩的影响,库区水生植物面积及其平均斑块面积呈明显地增加和减少趋势:沉水植物波动幅度比较明显,呈先小幅扩张后急剧萎缩的趋势,2000年之前,随水域的扩张,其面积增加了30.2 km2,相对动态度达116.87%;之后,随着水域面积的持续萎缩,沉水植物面积以每年4.2%呈大幅递减趋势,减少了43.02 km2;挺水植物所占比例较小,其面积呈小幅扩张趋势,增加了4.58 km2。(2)沉水植物和挺水植物随水域面积的波动呈现不同的景观格局演变特征。库区沉水植物的景观优势度高,最高达56.09%,占库区水生植物景观类型的主体;挺水植物的平均斑块面积、聚集度指数均低于同年沉水植物,具有离散度高、破碎度高、连通性低的特点。挺水植物的斑块形状相对复杂,其分维度指数平均比同年沉水植物高0.29。(3)水生植物的质心12 a来发生了不同程度的偏移变化,挺水植物质心整体向库区东北方向移动了1.88 km,偏移方向为东偏北12.78°;沉水植物质心整体向库区西南方向移动了4.66 km,偏移方向为南偏西43.04°。