两种水生植物对重富营养化水体修复效果研究

为了探索重富营养化水体的植物修复方法,在人工模拟条件下选取了两种水生植物伊乐藻(Elodea nuttallii)和黄花水龙(Jussiaea stipulacea Ohwi),采用漂浮生长方式对富营养化水体中养分的去除效果进行研究。结果表明:沉水植物伊乐藻在水面漂浮条件下可起到净化水体的作用,对总氮、氨态氮、硝态氮、总磷、COD、叶绿素a的去除率分别为62.9%,90.83%,53.90%,71.21%,43.33%,50.05%;漂浮植物黄花水龙对上述污染物的去除效果分别为93.56%,97.38%,99.44%,97.74%,52.49%,58.34%。变异分析表明,两者对这些养分的去除达到了显著水平(P<0.05)。黄花水龙对上述污染物的去除效果明显好于漂浮培养条件下的伊乐藻,适合重富营养化水体中养分的去除,而伊乐藻则在水质维持方面发挥更大作用。     

伊乐藻和固定化细菌共同作用对富营养化水体中养分的影响

试验是在室外进行,采用适合冬季生长的沉水植物伊乐藻(Elodeamuttallii)和固定化微生物两者相结合来研究它们在冬春季节对富营养化水体中氮磷养分的影响变化。试验结果表明:采用两者的结合对维持和提高水质效果最为明显,其中对水体中几种形态的氮素都有不同程度的降低作用,这主要是由于除水生植物对水体中氮素的吸收外,还有通过固定化微生物的氨化作用、硝化和反硝化作用,促使氮素以气态的形式去除;在试验的后期,虽然水体中总磷TP和可溶性磷DP的含量在各处理中都表现出上升趋势,但是把伊乐藻(Elodeamuttallii)和氮循环菌相结合却能对水体的磷含量有明显的缓冲作用,这些结果综合表现为水体透明度的相对较高。     

附着生物对沉水植物伊乐藻生长的研究

以沉水植物伊乐藻（Elodea nuttalii（Plant.）ST.John.）为研究对象,室内利用原位湖水进行培养,通过测定伊乐藻的生物量、叶绿素质量分数、光合作用速率等指标,研究了附着生物量的增加对沉水植物伊乐藻的影响。结果表明,随着附着生物处理量的增加,伊乐藻的生物量、叶绿素质量分数以及光合作用速率随之下降,50d后,各处理的生物量与对照相比分别减少了约5%-15%,叶绿素质量分数以及光合作用速率下降了20%-43%、10%-36%。同时也分析了丝状藻对沉水植物伊乐藻的遮阴作用,初步推测附着生物对沉水植物伊乐藻的影响可能是由于附着生物的遮荫作用。研究的结果为揭示富营养化湖泊沉水植被衰退的机理提供了理论依据。     

伊乐藻对CuCd污染底泥修复的应用研究

在自然条件下,采用人工模拟水缸培养方法,研究了湖泊底泥不同Cu、Cd处理对沉水植物伊乐藻生长、叶绿素含量以及Cu、Cd吸收和积累的影响。结果表明,较低浓度Cu刺激伊乐藻的生长（生物量、叶绿素）,高浓度抑制伊乐藻的生长;随着Cd处理浓度的增加,伊乐藻的生物量、叶绿素含量均一直降低,在底泥Cd含量为168．69mg·kg^-1 DW（含背景值）时,植株出现死亡。随着Cu处理浓度的增加,伊乐藻体内的Cu含量一直增加,在底泥cu含量为414mg·kg^-1DW（含背景值）时,根部、叶部的富集系数均达到最大（0．21和0．17）;伊乐藻体内的Cd含量随Cd处理浓度的增加先增后减,底泥Cd含量为88．69mg·kg^-1 DW时,根部、叶部的富集系数均达到最大（0．07和0．09）。以上结果说明,伊乐藻对Cu、Cd具有很强的耐受性,可以作为原位修复Cu和Cd污染底泥的植物种类应用。     

沉水植物对再生水景观水体水质变化的影响和净化效果

为揭示沉水植物对以再生水作为水源的景观水体富营养化变化趋势的影响和对水体水质的维持和改善作用,对西安市一个再生水景观水体开展了不同区域和不同季节的水质监测试验,并采用室外玻璃缸装置研究伊乐藻和轮叶黑藻对再生水中氮、磷等营养盐的去除效果。结果表明:有沉水植物生长的区域氨氮、总氮浓度明显低于主湖区,且水质能够维持在低富营养化状态。伊乐藻和轮叶黑藻对再生水水质具有良好的改善作用,且伊乐藻优于轮叶黑藻。伊乐藻对再生水中CODCr、氮、磷的去除率分别为38.55%～57.54%,43.13%～51.81%和61.76%～77.45%,可使水体中叶绿素a含量维持在20μg/L左右,对藻类具有较好的抑制作用,可作为西北地区再生水景观水体水质修复的先锋植物。     

低温条件下满江红对地表水氮磷的去除效应研究

在冬季低温条件下研究了利用固氮植物满江红对模拟的不同磷浓度地表水的氮磷去除效应。结果表明,在各种磷浓度下,满江红对铵态氮、硝态氮和可溶性磷均有较好的去除效果,在试验结束的时候,溶液铵态氮、硝态氮去除率分别达94.04%和95.46%以上。磷的去除率随污染水体磷水平提高而增加,在处理前水体磷污染水平分别为0.1,0.4,1.6 mg P/L的条件下,其去除率分别达到87.0%,96.8%,99.0%。在磷污染水平提高时,满江红的生长量均有增加。满江红的生长量、植物体氮和磷浓度均随水体中磷的水平增加而提高。研究表明,满江红对富营养化地表水营养盐去除效果较好,可作为富营养化地表水修复植物。     

关于沟渠生态拦截氮磷的研究

为研究沟渠拦截氮磷的效果,在不同时间对沟渠不同断面水体进行了监测。结果显示,河水自然净化和水生植物拦截净化作用,都会降低沟渠水中的氮磷含量,并且全氮、全磷含量的降低幅度一般要高于铵态氮、硝态氮以及可溶磷的变化幅度;相对河水自然净化而言,水生植物拦截净化能力明显更强,几种形态养分含量的降低幅度在5.7%～32.9%之间,明显高于降低幅度在0.30%～6.6%之间的河水自然净化。结果还显示,在降雨结束以后,沟渠水中全氮、铵态氮含量都呈现先增加后降低的变化趋势,全磷、可溶磷、硝态氮含量总体呈现波动渐增的变化趋势。     

低温条件下满江红对地表水氮磷的去除效应研究

在冬季低温条件下研究了利用固氮植物满江红对模拟的不同磷浓度地表水的氮磷去除效应。结果表明,在各种磷浓度下,满江红对铵态氮、硝态氮和可溶性磷均有较好的去除效果,在试验结束的时候,溶液铵态氮、硝态氮去除率分别达94.04%和95.46%以上。磷的去除率随污染水体磷水平提高而增加,在处理前水体磷污染水平分别为0.1,0.4,1.6 mg P/L的条件下,其去除率分别达到87.0%,96.8%,99.0%。在磷污染水平提高时,满江红的生长量均有增加。满江红的生长量、植物体氮和磷浓度均随水体中磷的水平增加而提高。研究表明,满江红对富营养化地表水营养盐去除效果较好,可作为富营养化地表水修复植物。     

菹草对水体悬浮泥沙及氮、磷污染物的净化

利用冬春季沉水植物菹草构建的阶梯式水生植物系统研究了其对水体悬浮泥沙及氮、磷污染物的净化效果。结果表明：由菹草构成的生态物理模型系统对挟沙水体氮、磷负荷以及泥沙含量具有较好的改善作用,菹草系统前后总氮负荷分别为0.746 mg/L和0.622 mg/L,去除率为16.57%,其中菹草净化率占6.67%;停留时间分别为24 h和48 h时,菹草系统对总磷的净化百分率分别为18.52%和22.22%,其中菹草对总磷的净化作用分别占10.83%和6.84%,因此,菹草系统对挟沙水体中氮、磷的净化,包括自身营养需求对氮、磷的吸收利用和菹草促使泥沙沉积和吸附过程中泥沙对氮、磷的携带作用两个方面。菹草系统对经过它的挟沙水体的泥沙含量具有较好的改善效果,并对平均粒径及10～25μm范围泥沙颗粒改善效果较明显。出水口挟沙水体总磷变化与悬浮泥沙含量具有较强的相关一致性（R=0.96）,说明在挟沙水体的总磷净化过程中,泥沙起到了举足轻重的作用。     

水生植物对水体中氮、磷的吸收与抑藻效应的研究

研究了不同水生植物对富营养化水体氮、磷的净化效果及其抑藻效应。结果表明:金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、苦草(Vallisneria spiralis)、空心菜(Ipomoea aquatica)、浮萍(Lemna minor)和菹草(Potamogetom crispusLinn)对富营养化水体中总氮、总磷、硝态氮、氨氮都有较好的去除作用,其中以空心菜和金鱼藻效果最好。培养21d后的空心菜对总氮和硝态氮的吸收率分别为76.93%和71.9%;培养21d后的金鱼藻对总磷和氨氮的吸收率分别达到了93.15%和91.2%。水葫芦(Eichhornia crassipes)、金鱼藻、浮萍都具有较好的抑制藻类生长的作用,培养过以上3种水生植物的水体也表现出抑藻效应。     

10种水生植物的氮磷吸收和水质净化能力比较研究

选取10种水生植物水罂粟、黄花水龙、大聚藻、香菇草、水芹、大薸、凤眼莲、美人蕉、黄菖蒲和鸢尾等为研究对象,于2009年2月中旬至6月中旬在室内静水条件下对其吸收氮、磷和净化水质的能力进行了比较研究。结果表明：（1）不同水生植物的净增生物量差异较大,变化范围为109.9-1 511.1 g.m-2,其中香菇草净增生物量最高,是黄花水龙（最低）的13.7倍;（2）不同水生植物的氮、磷含量差异较小,其氮、磷量变化范围分别为13.67~26.38 mg.g-1和1.16~3.50 mg.g-1;（3）不同水生植物的水质净化能力差异较大,10种水生植物的水质氮、磷去除率范围分别为36.3%~91.8%和23.2%~94.0%,10种水生植物的氮、磷吸收贡献率分别占水质氮、磷去除率的46.3%~77.0%和54.3%~92.7%。水体氮、磷去除率与水生植物净增生物量存在较高相关性,而与植株氮、磷含量不存在相关性,因而氮、磷吸收量而不是植株氮、磷含量应作为水生植物筛选的一个重要指标。     

旱涝交替下控制灌溉对稻田节水及氮磷减排的影响

该文研究控制灌排技术对稻田水氮磷动态变化及节水减排效应的影响。于2015年5—10月在河海大学江宁校区节水园,在有底侧坑内进行水稻栽培试验,于水稻分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期和乳熟期4个生育阶段进行控水试验,以常规控制灌溉为对照,测定稻田淹排水铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和总磷浓度变化。结果表明:旱转涝处理淹水初期稻田水中铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和总磷浓度显著高于涝转旱处理,这个时期地表和地下排水应该引起注意。控制灌排条件下灌水量减少7.4%~18.5%,排水量减少23.0%~43.5%,NH_4~+-N负荷减少18.5%~54.5%,NO_3~--N负荷减少16.8%~57.7%,总磷负荷减少34.2%~58.3%;其中拔节孕穗期和抽穗开花期在保证节水减排的同时,也能实现较高的产量;因此,控制灌排技术具有较好的节水减排效果,对南方稻作区灌排实践具有指导意义。     

碳氮比对水芹浮床系统去除低污染水氮磷效果的影响

随着我国经济的快速发展,农业面源污染问题日益严重,加剧了淡水水质恶化的趋势。本研究以浮床水芹(Oenanthe javanica)系统和无植物对照(Control)为对象,研究了其对不同碳氮比农村低污染水[定义为农业生产或农民生活过程中产生的,富含植物生长所需的氮、磷等养分与多种微量元素且满足城镇污水处理厂污染物排放标准一级B要求(GB 18918—2002一级B:TN≤20 mg·L~(-1),TP≤1 mg·L~(-1))的那部分污水]中氮(N)、磷(P)、化学需氧量(COD)的净化效果。试验所用低污染水为生活污水(TWW)和外加碳源生活污水(高碳氮比,TWW-HC)两种。整个试验历时82 d,中间换水一次。试验结果表明水芹浮床系统接纳高碳氮比低污染水对氮磷的去除效果较好。外加碳源能在短时间内快速降低低污染水中N、P的浓度,试验3 d时TWW-HC中总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)的去除率分别达40.8%、38.4%、62.8%。整个试验周期TWW-HC组对TN的去除率为73.9%~96.0%,高于TWW组(60.6%~85.9%);该组对TP的去除率为68.0%~81.1%,高于TWW组和Control组(TP去除率分别为21.3%~54.9%和19.2%~58.1%)。收获时TWW-HC处理水芹生物量、平均株高和相对生长速率均显著高于TWW处理(P0.05)。TWW-HC处理通过植物吸收带走的N、P分别占系统对N、P去除量的58.2%和37.6%,明显高于TWW处理(相应比例分别为8.7%和11.0%)。这说明通过外加碳源调节进水C∶N比促进了水芹的生长和对污水中养分的吸收利用,有利于水芹浮床系统对N、P的去除。     

坡耕地反坡水平阶对土壤水N、P垂直再分配的影响

 采用野外监测和室内实验分析相结合的方法,对昆明市松华坝水库水源区坡耕地反坡水平阶土壤水N、P垂直再分配进行研究,结果表明:1)土壤水总氮TN、氨态氮NH+4+-N、硝态氮NO3--N和总磷TP在20～40cm土层自然坡面和反坡水平阶2种处理差异性均显著,40～60 cm土层TN和NH+4+-N浓度和土壤TN质量分数相关系数为0.94(P<0.05)和0.97(P<0.01),土壤水TP浓度分别和土壤TP、AP质量分数相关系数为0.90(P<0.05)和0.98(P<0.01);40～60cm土层土壤水TN浓度和土壤TN质量分数相关系数为0.92(P<0.05),土壤水TP浓度和土壤AP质量分数相关系数为0.96(P<0.01);60～80cm土层土壤水NO3--N浓度分别和土壤TN、AN质量分数相关系数为0.90(P<0.05)和0.92(P<0.05),土壤水TP浓度和土壤AP质量分数相关系数为0.93(P<0.05);80～100cm土层土壤水NO3--N浓度和土壤AN质量分数相关系数为0.94(P<0.05);在0～100cm土层,反坡水平阶处理能有效地将坡耕地地表径流转化为土内径流,造成土壤水N、P质量分数不同程度的增高趋势;土壤水N、P在土壤剖面的运动是引起土壤N、P累积的动力。     

供氮形态和水分胁迫对苗期—分蘖期水稻光合与水分利用效率的影响

采用室内营养液培养及聚乙二醇(PEG6000)模拟水分胁迫处理的方法,在3种供氮形态(NH4+/NO3-比为100/0,50/50和0/100)和2种水分条件(非水分胁迫及水分胁迫)下,研究了水稻苗期—分蘖期的生长及其水分利用效率。结果表明,苗期—分蘖期水稻在非水分胁迫条件下,NH4+/NO3-比为50/50处理(NH4+、NO3-混合处理)的生物量最大,比单一供NH4+-N和单一供NO3--N的处理分别高49.63%和63.25%。而在水分胁迫条件下,单一供NH4+-N的处理生物量最大,比NH4+、NO3-混合处理和单一供NO3--N的处理分别高5.76%和484.0%;单一供NH4+-N其水分利用效率也最高,比NH4+、NO3-混合处理和单一供NO3--N的处理分别高11.36%和81.63%,而比非水分胁迫条件下的相应处理高12.39%。此外,单一供NH4+-N较单一供NO3--N的处理水稻有较强的抗旱性,主要与其能保持相对较高的叶绿素含量、叶面积、分蘖数和净光合速率有关。     

紫茎泽兰叶片凋落物对入侵地4 种草本植物的化感作用

为了明确紫茎泽兰叶片凋落物对入侵地草本植物的化感作用, 研究了不同浓度紫茎泽兰叶片凋落物水提液对入侵地草本植物多年生黑麦草、白三叶、辣子草和紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长的影响, 同时结合土培试验研究了叶片凋落物在入侵地土壤中的化感作用。结果表明, 除多年生黑麦草外, 水提液对其他3 种草本植物种子萌发均产生了显著的化感抑制作用, 且水提液的浓度越高抑制效果越强; 低浓度水提液对紫花苜蓿和辣子草的幼苗生长存在显著化感促进作用, 高浓度的水提液对除多年生黑麦草外的其他3 种植物幼苗的生长存在显著化感抑制作用, 水提液对多年生黑麦草幼苗生长的影响不显著; 土壤中按照50 g·kg^-1的比例添加叶片凋落物后, 显著抑制了白三叶的生长, 而添加活性炭后, 白三叶的单株生物量相对于未添加活性炭的处理增加71.25%, 进一步证实叶片凋落物在土壤中的化感抑制作用。这说明外来入侵植物紫茎泽兰可能通过其叶片凋落物在入侵地土壤中降解, 释放化感物质, 抑制伴生植物的种子萌发和幼苗生长, 为自身创造有利的生长环境, 实现其成功入侵和扩张。     

不同肥料结构对红壤稻田氮素迁移的影响

不同肥料结构对红壤稻田淹水层、不同深度渗漏水、外排水和土壤剖面中氮素的含量、形态及其动态变化的影响研究结果表明 ,各处理淹水层、外排水和渗漏水中NH4+-N含量明显高于NO3--N。淹水层中N的含量 ,水稻生育前期以单施化肥的高 ,约相当于配施有机肥的 1.18～ 1.20倍 ,而水稻生育后期 ,后者为前者的 1.11～ 1.2 1倍。各处理外排水中N素的输出量均以苗期最高 ,单施化肥明显大于配施有机肥。土壤剖面中NH4+-N向下迁移比碱解N更为明显 ,且配施有机肥的远高于单施化肥的 ,而NO3--N则相反。不同深度渗漏水中NO3--N的比例 ,上层 (30cm)低于下层 (50cm) ,随水逸出的N量各处理渗漏水均小于外排水 ;随水输入的N量远低于随水输出的N量 ,且以单施化肥的N亏损最大。水稻未利用的N量也以单施化肥的最大 ,约为配施有机肥的 1.0 9倍。