基于基底修复的退圩还湖区水生植物配置技术研究

通过模拟试验,研究了在沙土:黄土:淤泥=1:1:1基底条件下的4种不同的沉水植物配置模式密齿苦草:穗花狐尾藻:黑藻=1:2:1、密齿苦草:穗花狐尾藻:黑藻=1:1:1、密齿苦草:穗花狐尾藻:黑藻=2:1:1、密齿苦草:穗花狐尾藻:黑藻=1:1:2的植物生长情况.结果表明,密齿苦草:穗花狐尾藻:黑藻=2:1:1的配置模式下,3种沉水植物的覆盖度和相对生长速率都比较均匀;不同配置类型的植物群落中以密齿苦草:穗花狐尾藻:黑藻=1:2:1的叶绿素含量最低,其他3种配置类型之间的叶绿素含量差异不显著.     

盐胁迫对三种沉水植物生长的影响

为了丰富低盐水域环境修复的生态治理手段,筛选出适合本地低盐水体环境的沉水植物,利用15L透明塑料桶,在室外比较研究了盐度0、5、10、15条件下轮叶黑藻、穗花狐尾藻和篦齿眼子菜3种本土习见沉水植物的生长、成活、叶绿素及水体TN、TP指标变化规律。结果表明：轮叶黑藻不能适应所有盐度水体,穗花狐尾藻和篦齿眼子菜在盐度5、10、15的水体均能成活,且2种沉水植物在盐度5的水体相对生长率比盐度0的水体中高,穗花狐尾藻在盐度10和15水体中相对生长率为负,叶绿素含量下降,篦齿眼子菜成只在盐度15的水体相对生长率为负、叶绿素下降。3种沉水植物都能减少水体中TN、TP浓度,并在不同盐度产生差异。研究表明：穗花狐尾藻和篦齿眼子菜可以适应低盐度的水体环境,穗花狐尾藻低盐环境下容易种植成活,而篦齿眼子菜种植成活后对盐度适应性更强。     

浮床模式下沉水植物净化富营养化水体效果

采用3种常见沉水植物(金鱼藻、穗花狐尾藻、苦草)为试验对象,利用自然池塘自然水体和模拟氮磷水体,通过测定水体中总氮、总磷、氨氮的含量以及藻类含量变化,比较沉水植物种植浮床对自然水体(总氮含量为0.8 mg/L,总磷含量为0.05 mg/L)和模拟水体(总氮含量为5.0 mg/L,总磷含量为2.0 mg/L)2种富营养化水体的净化效果.结果表明,在人工浮床种植模式下,苦草、穗花狐尾藻和金鱼藻对自然水体中总氮的去除率分别为49.4％、55.9％和53.8％,总磷的去除率分别为15.0％、39.6％和47.8％;对模拟水体中总磷和氨氮去除率均达到了80％以上;对自然水体中蓝藻、硅藻的抑制效果相对较好,绿藻则不太明显.综合分析,沉水植物种植浮床生长模式可以有效净化处理不同程度的富营养化水体,表现出良好的适应性.     

沉水植物在持续氮、磷负荷条件下对上覆水营养盐含量的影响

在草型湖泊中,沉水植物能够降低水体中的营养盐含量并抑制浮游植物生长,从而维持水体清澈。但持续不断的外源污染会导致沉水植物衰退直至消失,引起水质恶化。为研究持续外源污染对草型水体水质的影响,本研究设置为期80 d的控制试验,每3 d添加1次氮、磷营养盐,比较研究有、无刺苦草系统上覆水营养盐含量的变化。结果发现,刺苦草组上覆水中各种形态氮、磷含量均低于无草组;pH值显著高于无草组(P0.05);浮游植物含量一开始低于无草组,20 d后开始升高,30 d左右高于无草组;附着藻含量一直显著低于无草组(P0.05)。说明刺苦草能够有效缓解由外源负荷持续增加导致的上覆水营养盐升高和水体酸化,抑制浮游植物和附着植物的生长,但当外源污染持续30 d后对浮游植物不再具有抑制能力。这意味着在持续不断增加外源营养盐的情况下,浮游藻类暴发的可能性增加,草型水体可能会转变成藻型水体。因此,在水生态修复过程中最好完全切断外源污染。     

6种常见沉水植物对水体的净化作用研究

[目的]探讨6种常见沉水植物对水体的净化效果。[方法]利用苦草、金鱼藻、穗状狐尾藻、菹草、轮叶黑藻、伊乐藻6种常见沉水植物,对富营养化水体进行净化,分析不同沉水植物对水体氮、磷等营养物质的去除效果和动态规律。[结果]6种沉水植物均能够在富营养化水体中生长,且均能够有效地去除水体中的氮、磷等营养盐;与其他几种沉水植物相比,苦草能够更加有效地降低水体中的总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮(NH4+-N)浓度;试验结束时,苦草组植物生物量最大,但均集中于水体底部。[结论]6种沉水植物中,苦草更适用于富营养化水体的生态修复。     

典型沉水植物修复富营养水体的最优种植密度

沉水植物因其完全水生的特点使得其在水生植物各生活型中对环境胁迫的反应最为敏感,它的存在对水域生态系统中的结构和功能的稳定性起着支撑作用。因此,沉水植物对于生态修复中水生植物群落的构建起着关键作用。通过室内人工栽培的模拟试验,研究不同种植密度下中国典型沉水植物耐污种金鱼藻(Ceratophyllum demersum L)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L)对氮、磷营养盐的去除能力,并筛选最优定植密度。结果表明,金鱼藻种植密度为4.0 g/L时,对总氮(TN)、总磷(TP)去除率最高,分别达86.78%和91.82%;穗花狐尾藻种植密度为2.0 g/L和4.0 g/L时,对总氮、总磷去除率最高,分别达91.60%和92.10%。通过氮磷去除率-密度的非线性拟合模型,金鱼藻和穗花狐尾藻的最优种植密度分别为4.5~5.0 g/L和3.0 g/L。基于成本-效率均衡考虑,最终确定了两种沉水植物的单一种植最优密度为3.0 g/L。     

3种沉水植物根际对沉积物中典型氮循环微生物功能基因丰度的影响

【目的】硝化—反硝化和厌氧氨氧化是湖泊生态系统重要的脱氮方式,而氮循环微生物的丰度和群落结构的变化能反应湖泊生态环境的情况,作为评判生态修复的重要指标。【方法】本研究通过模拟培养实验、原位悬挂实验和荧光定量q PCR的方法,探讨水蕴草(Egeria densa)、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)和苦草(Vallisneria natans)对根际沉积物中无机态氮含量和氨氧化古菌(ammonia oxidizing archaea,AOA)、好氧氨氧化细菌(aerobic ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、反硝化细菌、厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation,Anammox)数量的影响。【结果】3种沉水植物均能显著降低根际沉积物中的铵态氮含量(P0.05);狐尾藻和苦草根际沉积物nir S、nir K、nos Z基因拷贝数升高;苦草和狐尾藻AOA amo A拷贝数升高,AOB amo A拷贝数降低;水蕴草根际沉积物nir S、nir K和nos Z功能基因拷贝数均降低,但hz O基因拷贝数显著增加(P0.05)。【结论】反硝化是狐尾藻和苦草根际沉积物的主要脱氮方式;苦草和狐尾藻对AOA amo A具有选择性,AOA是沉积物中氨氧化过程的主要承担者;厌氧氨氧化过程是水蕴草根际沉积物的主要脱氮方式。     

3种沉水植物对5种富营养化藻类生长的化感效应

通过连续滴加培养液的方式研究了狐尾藻Myriophyllum spicatum、马来眼子菜Potamogeton malaianus、苦草Vallasneria asiatica 3种沉水植物对5种富营养化淡水藻类:衣藻Chlamy domonas sajao、铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa、纤细席藻Phormidium tenue、四尾栅藻Scenedesmus quaclricauda、小球藻Chlorella pyrenoidosa的化感效应.研究结果表明:(1)马来眼子菜培养液对铜绿微囊藻、小球藻、衣藻和四尾栅藻的生长都具有明显的抑制作用,但对纤细席藻生长没有影响;(2)苦草培养液对小球藻、衣藻和纤细席藻的生长都具有明显的抑制作用,对四尾栅藻生长具有促进作用,对铜绿微囊藻生长没有影响;(3)狐尾藻培养液对小球藻、衣藻的生长都具有明显的抑制作用,对铜绿微囊藻生长具有促进作用,对四尾栅藻、纤细席藻生长没有影响.     

星湖里湖区水生植被及其生态效应研究

对星湖里湖区6个具有代表性的水生植被种类、分布、生物量以及水体TN、TP、叶绿素a、NH3-N等水质指标进行调查研究,探讨了里湖区水生植被的生态效应。结果表明,共采集到密齿苦草、穗花狐尾藻、金银莲花、莲等4种植物,优势种为密齿苦草;水生植物生物量与水体营养盐含量呈负相关,与水体透明度呈正相关;水生植物可净化水质,有效降低水体N、P营养盐,克制藻类生长。该研究为星湖环境的综合治理和生态修复提供了科学依据。     

沉水植物对重金属Cu2+的生物吸附及其生理反应

采用室内培养实验方法,研究了沉水植物轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)在吸收铜离子过程中产生的生理反应.以上两种沉水植物在Cu2+浓度分别为0、2、4、8、16、32、64 mg·L-1的溶液中暴露了24、48、72、96 h,结果表明:黑藻对铜的积累量明显高于狐尾藻对铜的积累量,本实验中黑藻对铜的最大积累量为11 295.31 μgCu·g-1(干重),而狐尾藻对铜的最大积累量为6 861.26 μg Cu·g-1(干重);对以上两种植物的叶绿素含量、SOD和POD活性产生胁迫效应的Cu2+浓度明显不同,表明狐尾藻较黑藻对重金属Cu2+胁迫具有更高的耐受性.以上研究结果对利用沉水植物去除重金属污染能起到一定的指导和参考作用.     

大型溞-苦草配合处理富营养化水体的研究

生态修复实践中两种以上生物联合处理富营养化水体的技术受到广泛关注。以大型溞(Daphnia magna)、苦草(Vallisneria natans)为浮游动物、沉水植物代表,建立溞-草配合处理系统,以苦草处理为对照组,富营养化水体为空白组,研究处理过程中水质指标、底泥指标、水草生物量变化。结果表明,溞-草系统水和底泥质量指标优于苦草组,水体总氮、总磷、氨氮最终去除率分别为87%、88%、96%,最大去除率分别为70%、70%、86%;底泥总氮去除率39%,总磷去除率38%,27 d即水清见底,苦草生长率达740%。而对照组水体总氮、总磷、氨氮最终去除率分别为35%、33%、57%,最大去除率分别为35%、30%、57%,底泥总氮去除率40%,总磷去除率32%,48 d内未见底,苦草生长率为470%。因此,大型溞促进悬浮物沉降、有利于苦草生长以及稳定系统,溞-草系统配合处理富营养化水体能力大于单一的水草系统,溞-草系统能更快地提高水体透明度,苦草生长率更大,更易保持稳定,实验结果为指导生态修复工程实践提供参考。     

狐尾藻净化生猪养殖场沼液的研究

通过水培试验,研究狐尾藻对生猪养殖场沼液的净化能力,在此基础上分析20、40、60 d 3个不同水力停留时间对狐尾藻生物量、植株养分、水体CODCr、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、溶解氧及pH变化的影响。结果表明:20%~30%沼液可以提高狐尾藻生物量和其体内氮磷钾含量,处理组相比空白组,生物量可以提高1.6~4.9倍、氮磷钾分别可以提高1.5~2.0、1.57~1.90、1.35~1.88倍;狐尾藻对沼液有一定净化能力,当水力停留时间为40 d时,狐尾藻对沼液的处理效果最好,沼液CODCr、氨氮及总磷去除率分别为65.99%、59.54%及90.06%。鉴于此,狐尾藻可作为猪场沼液净化的理想水生植物,具有良好的应用前景。     

不同浓度氨氮对4种沉水植物的生长影响比较研究

选取轮叶黑藻（Hydrilla verticillata）、苦草（Vallisneria natans）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum）、小茨藻（Najas minor）4种沉水植物为研究对象,在实验室静态模拟条件下,通过定期测定植物生物量、叶绿素、可溶性糖、过氧化物酶等指标变化,比较研究了不同浓度氨氮对4种沉水植物的生长影响。研究结果表明,本研究条件下,轮叶黑藻、苦草、金鱼藻、小茨藻的氨氮最大适宜浓度和最大耐污浓度分别为2、2、1、0.5 mg·L^-1和6、6、4、2 mg·L^-1。不同沉水植物的相对生长率均随着水体氨氮浓度的升高呈现先上升后下降的变化规律,轮叶黑藻、苦草、金鱼藻和小茨藻均在相应的氨氮最大适宜浓度时出现相对生长率最大值,其值分别为1.21、0.94、0.52和0.28。不同沉水植物在相应的氨氮最大适宜浓度范围内,试验期间植物的叶绿素和可溶性糖含量呈现上升趋势,植物的POD活性变化不大;当水体氨氮介于相应的最大适宜浓度和最大耐污浓度之间时,试验期间植物的叶绿素和可溶性糖含量变化规律不明显,植物的POD活性显著高于CK处理;当水体氨氮浓度超过相应的最大耐污浓度时,试验期间沉水植物叶绿素和可溶性糖含量呈下降趋势,植物的POD活性在7~21 d达到最大值,之后开始下降。研究表明,水体氨氮浓度是影响沉水植物生长的限制因素之一,不同沉水植物均存在相应的氨氮最大适宜浓度和最大耐污浓度,相应的低浓度氨氮能促进沉水植物生长,沉水植物均存在不同程度的抗逆能力,但过高浓度氨氮会抑制沉水植物生长,甚至导致死亡。     

木炭施用对镉污染土壤小白菜生长及镉吸收的影响

以镉污染土壤和小白菜为供试对象,采用盆栽试验,研究了木炭在用量分别为5、10、25、50 g·kg~(-1)水平时对土壤理化性质、小白菜生长及吸收镉的影响。结果表明,木炭的施入可改善土壤理化性质,当施用量≥25 g·kg~(-1)时能显著提高土壤pH值;与对照相比,添加木炭的各处理土壤有机质含量、碱解氮含量和有效磷含量等指标均显著增加,土壤速效钾含量在木炭用量为25 g·kg~(-1)时达最大,达显著水平(P0.05)。木炭的施用还促进了小白菜生长,使其地上部生物量、叶绿素含量和根部生物量均呈增加趋势。同时,木炭的添加降低了土壤镉有效性,减少了小白菜对镉的吸收。与对照相比,在木炭用量为5~50 g·kg~(-1)范围内,土壤Ca Cl2提取态镉含量、小白菜地上部镉含量和小白菜根部镉含量的降幅分别为5.05%~20.57%、6.08%~35.98%和5.13%~31.50%,小白菜各部位对镉的富集随处理水平呈递减趋势。研究表明添加适当比例的木炭可以抑制蔬菜对镉的吸收,并改良土壤。     

不同光质条件及NH4+-N、Cu2+浓度对栅藻处理沼液的影响

将筛选所得耐污能力强的栅藻作为研究对象,研究不同光质条件对栅藻处理沼液的影响,并且以实际沼液废水中NH₄⁺-N、Cu²⁺浓度为参照设置不同浓度,分别考察NH₄⁺-N、Cu²⁺对栅藻生长的影响。结果表明：在白光、蓝光、红光3种光质下,栅藻生物产率分别是0.21、0.04、0.03 g ·L^-1·d^-1,白光条件下栅藻生长相对较好。50 mg·L^-1低浓度NH₄⁺-N下栅藻生长较好,其生物产率优于BG 11培养基,分别为0.20、0.18 g·L^-1·d^-1;500、2000 mg·L^-1高浓度NH₄⁺-N下,藻细胞生长缓慢,生物产率仅为0.12、0.11 g·L^-1·d^-1。在Cu²⁺浓度分别为0.5、1.0、2.0 mg·L^-1的培养液中,藻细胞生物产率分别为0.18、0.15、0.13 g·L^-1·d^-1。一定浓度NH₄⁺-N存在下,栅藻能耐受较高的Cu²⁺浓度。     

沉水植物对水体阿特拉津迁移的影响

通过研究阿特拉津在武汉市汤逊湖、南湖和荆州市洪湖的沉积物-水体系中分配、吸附和解吸行为,得出阿特拉津在该体系下解吸平衡分配系数KPd远大于吸附平衡分配系数KP,即其滞后解吸行为显著,表明阿特拉津一旦从水中进入沉积物,则很难得以解吸。在此基础上,将南湖沉积物添加阿特拉津淹水培养沉水植物菹草(Potamogeton crispus)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum),设置阿特拉津初始浓度为0.1、0.25、0.5 mg·kg~(-1),结果表明:两种植物均能直接吸收阿特拉津,在第20 d,初始浓度为0.25mg·kg~(-1)时,菹草和穗花狐尾藻体内阿特拉津浓度分别为13.4、11.2 mg·kg~(-1);两种植物对水体中阿特拉津具有一定的去除作用,培养45 d后,随着浓度的增加,菹草和穗花狐尾藻对根际沉积物中阿特拉津的去除率分别达到92%、86%、91%和84%、82%、90%,至60d时,对上覆水中阿特拉津降解率分别为35.0%、51.3%、1.50%和32.4%、61.8%、0.44%。尽管水体中残留阿特拉津容易被沉积物吸持,但在一定浓度范围内仍可用适当的沉水植物对其进行去除。     

椭圆萝卜螺对3种沉水植物的牧食特性

研究椭圆萝卜螺(Radix swinhoei)对不同沉水植物的牧食特性。通过大(0.78 g/个)、中(0.28 g/个)、小(0.06 g/个)等3种规格及低(40个/L)、中(80个/L)、高(120个/L)等3个密度的椭圆萝卜螺牧食实验,研究其对伊乐藻(Elodea nuttallii)、水盾草(Cabomba caroliniana)、苦草(Vallisneria natans)等3种沉水植物的牧食率和牧食选择性。研究结果表明:椭圆萝卜螺的总牧食率与螺规格成反比,小规格的螺对沉水植物的总牧食率最高,达(219.66±47.17) mg/(g·d),中规格的螺其次,为(47.53±9.08)mg/(g·d),大规格的螺牧食率最低,仅为(20.37±14.60)mg/(g·d);低、中、高密度的椭圆萝卜螺对3种沉水植物的总牧食率无显著差异。就牧食选择性而言,椭圆萝卜螺对3种沉水植物的喜好不随螺规格的变化而变化,不同规格的椭圆萝卜螺都会优先牧食伊乐藻和苦草,不喜好水盾草;同等规格不同密度的椭圆萝卜螺均会优先牧食苦草。研究结果对生态修复工程中合理配置水生动物,完善水生态系统及提高生态系统的稳定性具有重要意义。     

覆膜对伴矿景天生长和吸镉动态影响研究

为探讨覆膜对伴矿景天生长和吸镉动态影响,以湖南某休耕地试验区为供试农田,研究了镉锌超积累植物伴矿景天在垄上覆膜和未覆膜两种栽培条件下,移栽后不同时间的植物生物量、地上部镉浓度变化与吸取修复动态。结果表明:伴矿景天的单株鲜质量和干质量在移栽后157～214 d范围内增速最快。覆膜和未覆膜处理的单株鲜质量增速分别为3.92 g·d~(-1)和3.25 g·d~(-1),单株干质量增速则分别为0.23 g·d~(-1)和0.17 g·d~(-1)。随着生长时间的延长,伴矿景天地上部镉浓度呈先降低后升高再降低的变化趋势;而吸镉量则因生物量的增加而呈现逐渐增大的趋势,其中在30～63 d范围内的日平均吸镉量较高(覆膜和未覆膜处理分别为3.62 g·hm~(-2)·d~(-1)和3.10 g·hm~(-2)·d~(-1)),最小值为移栽初期的0～30 d(覆膜和未覆膜处理分别为0.90 g·hm~(-2)·d~(-1)和0.26 g·hm-2·d~(-1))和生育后期的214～240 d(覆膜和未覆膜处理分别为0.20 g·hm~(-2)·d~(-1)和0.25 g·hm-2·d~(-1))。覆膜和未覆膜处理下,伴矿景天的镉总吸收量分别为447.00 g·hm~(-2)和329.85 g·hm~(-2);供试田块0～20 cm土层土壤镉去除率分别为16.18%和12.16%。研究表明,相对于未覆膜处理,覆膜能显著提高伴矿景天地上部生物量、镉吸收量及对污染土壤中镉的吸取修复效率。     

蜀葵-胶质芽孢杆菌联合修复土壤镉污染

为探究胶质芽孢杆菌对蜀葵修复土壤Cd污染能力的影响,采用盆栽试验,以蜀葵为供试植物,研究了25 mg·kg^-1Cd胁迫下施用3、6、9 g·kg^-1的胶质芽孢杆菌对蜀葵生物量、Cd积累量、根际土壤有效态Cd含量和根际土壤酶活性的影响。结果表明:25mg·kg^-1Cd胁迫下,施用6 g·kg^-1胶质芽孢杆菌可显著提高蜀葵根、茎生物量(P<0.05),总生物量相比单一Cd处理提高了33.6%~73.2%;施用3、6、9 g·kg^-1的胶质芽孢杆菌,蜀葵整株Cd积累量是单一Cd处理的1.64、2.89、1.69倍,蜀葵根际土壤有效态Cd含量分别上升4.8%、13.1%和8.5%。25 mg·kg^-1Cd胁迫下施用胶质芽孢杆菌后,蜀葵根际土壤脲酶、蔗糖酶活性随施用浓度增加而升高,且处理间差异显著(P<0.05);脱氢酶活性在施用3 g·kg^-1和6 g·kg^-1胶质芽孢杆菌下活性显著增强(P<0.05);多酚氧化酶活性随施用胶质芽孢杆菌浓度上升而持续减弱且变化显著(P<0.05)。研究表明,25 mg·kg^-1Cd处理下施用6 g·kg^-1胶质芽孢杆菌可有效提高蜀葵修复土壤Cd污染的能力,蜀葵-胶质芽孢杆菌联合修复土壤Cd污染具有一定应用潜力。     

外源性氮和磷对火力楠和马尾松混合凋落叶分解的影响

【目的】研究外源性N和P对火力楠Michelia macclurei和马尾松Pinus massoniana凋落叶分解速率的影响,以及分解过程中的N、P、K含量变化,了解混合凋落叶分解对外源性N和P的响应机制,为森林资源管理提供参考。【方法】将火力楠和马尾松混合凋落叶置于火力楠林地及马尾松林地,分别设立4块5 m×5 m的小样方,喷施N、P和N+P,比较其分解速率及分解过程中的N、P、K含量变化。【结果】在2种林地的不同处理下,24个月后,火力楠林地混合凋落叶残留量为施N(4.99 g)对照(4.14 g)施N+P(2.17 g)施P(1.16 g),马尾松林地混合凋落叶残留量为施N(2.72 g)对照(1.21 g)施N+P(0.36 g)施P(0.16 g),施N对火力楠和马尾松林下的混合凋落叶的分解有抑制作用;施P后两者的混合凋落叶的分解速率均不同程度地有所加快;施N+P后两者的混合凋落叶的分解速率也均加快,但慢于施P处理。马尾松林下混合凋落叶残留量均小于火力楠林下混合凋落叶残留量。分解24个月后,火力楠林地施N、P和N+P的混合凋落叶N质量分数分别为13.72、12.34和13.70 g·kg~(–1),而马尾松林地分别为12.63、13.46和14.54 g·kg~(–1),均显著大于其凋落叶的初始N质量分数(9.90 g·kg~(–1));施P和N+P处理的火力楠林地混合凋落叶P质量分数由初始的0.38 g·kg~(–1)分别增至0.86和0.74 g·kg~(–1),而马尾松林地混合凋落叶P质量分数由初始的0.38 g·kg~(–1)分别增至1.37和1.05 g·kg~(–1)。凋落叶K含量的变化无规律。【结论】火力楠和马尾松混交可促进火力楠凋落叶分解,提高混合凋落叶的分解速率。