沉水植物对磷素在湖泊沉积物-水界面迁移转化的影响

综述了沉水植物在浅水湖泊生态系统中的作用,并讨论了沉水植物对湖泊沉积物-水界面磷迁移转化的影响机制。     

沉水植物对鱼类扰动引起的沉积物再悬浮的影响

通过室外模拟试验,比较草甸型沉水植物苦草和冠层型沉水植物伊乐藻对鲫鱼扰动引起的沉积物再悬浮的抑制作用。结果表明,鱼类扰动会增加水体悬浮物浓度,沉水植物的存在能抑制鱼类扰动引起的沉积物再悬浮,降低再悬浮速率;再悬浮速率与苦草生物量呈显著负相关,而与伊乐藻生物量关系不显著。     

武汉东湖上覆水和沉积物中磷形态的垂直分布特征

武汉东湖是有代表性的城市浅水型湖泊。于春、夏两季对东湖庙湖湖区的上覆水和沉积物柱状样品进行了磷的形态分析,研究了各种磷形态在上覆水及沉积物垂直方向上的分布特征。结果表明,春夏两季东湖上覆水总磷(TP)含量分别为1.11和1.25mg·L-1,超过国家标准近6倍,富营养化程度严重。春季湖水中磷主要以颗粒态形式存在,夏季主要以溶解态形式存在。春季湖区沉积物中铁结合磷(Fe-P)比例最大,占沉积物TP的44.3%,夏季闭蓄磷(OcP)比例最大,占TP的36.3%,高比例的Fe-P从沉积物角度说明了庙湖湖区的污染程度严重。沉积物中不同磷形态在垂直方向上的分布变化规律复杂,其中TP、不稳态磷(LP)、铝结合磷(Al-P)和Fe-P含量随深度增加而降低,在表层0～10cm有富积现象。沉积物中TP含量与释放潜力较大的3种磷形态Al-P(r2=0.83)、LP(r2=0.84)和Fe-P(r2=0.59)含量呈显著正相关(P<0.0001),说明目前湖底沉积物中相当一部分磷是活性较大的磷,它可能成为水体营养物质的重要来源,造成持续的湖泊富营养化问题。     

沉水植物对水体中磷营养的吸收机制研究

综述了沉水植物对磷营养盐的吸收、转移和释放机制。指出不同沉水植物对磷营养盐的吸收机制不同,且其对磷营养盐循环的影响机制也存在差异,并最终导致整个水生态系统的结构与功能发生变化。     

不同沉水植物对水质净化效能的研究

以苦草、黑藻、马来眼子菜和常绿苦草4种沉水植物为研究对象,考察其对水质的净化效果。结果表明:供试沉水植物对水体中的主要污染物均有一定的净化效果;但各品种之间存在较大差异,其中常绿苦草的综合净化效能最强,对TN、TP和CODMn的净化率分别为65.1%、57.7%和17.3%,马来眼子菜次之,黑藻相对较差。     

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。     

外加碳源及沉水植物狐尾藻对上覆水中各形态磷浓度的影响

采用室内模拟实验(模拟“水体-底泥-沉水植物”生态系统),研究了外加碳源及沉水植物生长对上覆水总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性活性磷(SRP)、溶解性有机磷(DOP)的影响.结果表明:在本研究条件下,上覆水中各形态磷以溶解性总磷(DTP)为主;外加碳源,促进了沉积物磷的释放,增加了上覆水磷含量;沉水植物狐尾藻...     

海菜花种植水对2种沉水植物抗逆性的影响

海菜花(Ottelia acuminata)作为国家Ⅱ级保护植物,是一种既可观赏又可食用的植物.就海菜花生长过程中产生的次生物质,以种植水的形式对2种沉水植物(菹草和密刺苦草)的生长过程产生的影响进行研究.结果表明,密刺苦草在不同浓度的海菜花种植水中过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性明显下降,丙二醛(MDA)含量下降,总叶绿素浓度亦有明显的下降,说明密刺苦草对于海菜花种植水中的化感物质表现出明显抗性,海菜花对于密刺苦草的生长起抑制作用.菹草SOD活性出现了明显下降,MDA含量呈先下降后上升的趋势,叶绿素浓度亦是先下降后上升,但是最初呈现的下降趋势均不明显.说明海菜花的化感作用对于密刺苦草比菹草的敏感,密刺苦草更容易受到海菜花化感物质的影响.     

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。     

贵州草海底泥-上覆水中氮磷含量时空分布特征

为促进贵州高原湿地草海的可持续发展,改善草海水环境状况,恢复草海保护区的湿地功能,研究了草 海在丰水期和枯水期的底泥及上覆水的氮磷时间和空间分布特征,并以叶地表水环境质量标准曳作为评价依据对草 海水质进行评价。结果表明,两个时期草海底泥TN 和TP 呈现中等程度的空间变异性。丰水期草海底泥TN 的空间 特征是S 区跃N 区跃E 区,丰水期和枯水期底泥碱解氮含量为S 区跃N 区跃E 区;丰水期底泥有效磷含量分布规律为E 区跃N 区跃S 区,枯水期底泥有效磷含量为E 区跃S 区跃N 区。丰水期和枯水期草海底泥TN、碱解氮含量由南至北逐渐 升高,西至东逐渐升高。草海的东水域区的各项指标数值都比西水域区高。草海底泥及上覆水中主要是草海周边农 田化肥、周边村落畜禽养殖所产生的粪尿和居民的生活污水。应重视农业生产中对废弃物和废水排放量的限制。     

4种沉水植物对再生水中氮磷的去除速率和耐受范围

【目的】研究4种沉水植物对再生水中氮、磷的去除速率和耐受范围,为以再生水作为补水的景观水体沉水植物的选择提供依据。【方法】以野外选取的伊乐藻(Elodea canadensis)、罗氏轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、菹草(Potamogeton crispus)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)4种沉水植物作为供试材料,设置含不同质量浓度TN和TP的再生水,测定有这4种沉水植物的再生水体中TN和TP质量浓度的变化,构建TN和TP质量浓度与培养时间的回归方程,并在回归方程的基础上,研究4种沉水植物对再生水中的氮、磷的去除规律。【结果】在有4种沉水植物的再生水体中,TN和TP质量浓度均随着培养时间的延长呈负指数衰减变化,沉水植物的净化能力不仅与其种类有关,而且与TN和TP初始质量浓度相关。罗氏轮叶黑藻对TN的去除能力最强,金鱼藻最低;伊乐藻对TP的去除能力最强,金鱼藻最小。菹草对氮素的耐受范围较宽,金鱼藻最窄;伊乐藻对磷素的耐受范围最宽,金鱼藻较窄。【结论】当再生水体中TN初始质量浓度为5~15mg/L、TP初始质量浓度为0.5~1.5mg/L时,罗氏轮叶黑藻和伊乐藻对氮磷营养盐的去除速率较高,可作为维持和改善再生水景观水体水质的先锋植物。     

铁基生物炭海绵与沉水植物协同净化水体中的氮磷

为探讨铁基生物炭海绵与沉水植物协同净化系统对农田退水中氮磷的去除效果,以苦草、伊乐藻、金鱼藻3种沉水植物和铁基生物炭海绵为材料,通过动态循环水模拟渠道的方式,研究不同净化系统对农田退水中总磷、总氮、氨氮的去除效果。结果表明：3种沉水植物均能在较高氮磷浓度农田退水中生长发育,株高及生物量有明显增长。在单一沉水植物净化系统中,金鱼藻对总磷的去除效率最高,达到29.85%,苦草对总氮的去除效率最高,为35.03%,金鱼藻对氨氮的去除效率最高,为83.09%。铁基生物炭与金鱼草协同净化系统对总磷和氨氮的去除效率最高,分别达到56.00%和91.86%,铁基生物炭与苦草协同净化系统对总氮的去除效率最高,为54.05%。研究表明,铁基生物炭海绵与沉水植物协同净化系统对氮磷的去除效果全面优于单一沉水植物净化系统。     

4种水生植物除磷效果及系统磷迁移规律研究

[目的]研究不同生态类型水生植物对水体总磷的去除效果及系统磷迁移规律.[方法]选取4种不同生态类型水生植物,分别为漂浮植物凤眼莲、水浮莲和挺水植物香蒲以及沉水植物轮叶黑藻,结合滇池富营养化湖水及底泥,构建静态模拟生长体系.[结果]4种水生植物对富营养化湖水、底泥具有一定的耐受能力.试验80 d后,凤眼莲、水浮莲和香蒲对水体总磷的去除率分别为95.0％、94.3％和92.0％.凤眼莲系统中水体磷浓度大幅度降低,底泥中的磷素逐渐释放,凤眼莲所吸收磷素来源于水体和底泥;水浮莲所吸收磷素主要来源于水体;香蒲鲜质量增加极少,在降低水体总磷浓度的同时,促使底泥总磷含量略微增加,从表观上看,水体为其吸收磷素的主要来源;轮叶黑藻植株部分发生腐烂,对水体总磷的去除率仅为62.9％,低于对照,但对底泥中总磷吸收良好,底泥是其吸收磷素的主要来源.[结论]凤眼莲、水浮莲和香蒲能有效降低水体总磷;凤眼莲和轮叶黑藻能够吸收底泥中的磷素;当水体总磷浓度较低时,底泥中的磷素会释放至水中.     

3种沉水植物对水体重金属镉去除效果的实验研究

运用植物修复(phytoremediation)技术,选取金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)、伊乐藻(Elodea nuttallii)、苦草(Vallisnerianatans)3种沉水植物,比较研究不同pH与镉浓度对它们生长及去除镉效果的影响。结果表明,3种沉水植物均能耐受一定浓度范围的镉污染,并能不同程度地去除水体中的镉;在实验对照组中,金鱼藻与伊乐藻在pH为8.5、镉浓度为15μg/L的溶液中,去除镉的能力最强,苦草在pH为7.5、镉浓度为10μg/L的溶液中,去除镉的能力最强。在沉水植物活体中,伊乐藻对水体镉的抗性和去除率最大(达92%),金鱼藻次之(达90%),苦草最小(为66%);沉水植物粉对水体镉的去除效果较沉水植物活体显著,去除率表现为伊乐藻粉最大(达95%),金鱼藻粉次之(达93%),苦草最小(为88%),但苦草粉对镉的去除率随溶液镉浓度、pH等条件的变化波动较小,较稳定,为81%～88%。3种沉水植物适应范围广,高效无污染,可用于镉污染废水的植物修复。     

3种水草腐解对水质的影响

为了探究河蟹生态养殖池塘常见的3种水草腐解对水质的影响,进行了为期60 d的室内桶装模拟试验,监测水草质量损失率和桶内水体水质指标的变化。结果表明:3种水草的腐解速率有相同的特点,即前期较快,中、后期较慢,同时也存在差异性,轮叶黑藻和伊乐藻的腐解速率相近且较快,金鱼藻最慢;试验结束时,轮叶黑藻、伊乐藻和金鱼藻的质量损失率分别达到72.3%±2.1%、71.7%±1.5%和58.3%±0.6%。腐解前期水质因子的变化较大,水体由中性变为酸性;3种水草水体化学需氧量较试验初期升高约4.5倍,水体发黄、发臭;溶解氧被极大地消耗,水体处于缺氧或厌氧环境,促进了反硝化的进行,硝氮迅速降低,而亚硝氮和氨氮迅速升高,其中氨氮约是初始含量的6倍;总氮、总磷升高明显,其中总磷在所有水质因子中变化幅度最大,第3天,轮叶黑藻、伊乐藻和金鱼藻处理组水体总磷分别增加约123、124和66倍。随着腐解的进行,水体的部分氮、磷沉积进入底泥。总而言之,较多的水草残留在池塘中,会引起水体缺氧,加剧植物残体的腐解,导致水质恶化,因此需要适时地通过人工打捞来控制水草残体的生物量。     

黄河水沙调控研究综述

从水沙调控的理论研究进展、调控模型及算法研究进展、已取得的治沙成果等方面对黄河干流水沙调控进行了总结性梳理,围绕黄河中下游取得的调水调沙成果,论述了黄河水沙调控目前存在的问题及对策,构建了黄河全流域水沙联合调控体系,旨在补充和完善黄河干流水沙调控理论,并为黄河全流域的水沙联合调控体系的最终建立提供参考。     

多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度的研究与应用

【目的】分析多泥沙河流供水水库中供水与排沙减淤之间的矛盾,为此类水库合理调度运行方式的确定提供技术支撑。【方法】运用水沙数学模型与优化理论的基本思想,构建多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度耦合模型,并将该模型应用于亭口水库这一典型多泥沙河流供水水库调度运行方式的优化比选研究中。【结果】成功构建了多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度耦合模型,该模型由水库优化调度动态规划子模型及泥沙冲淤计算子模型2部分构成,子模型之间通过参数及数据的相互传递,实现对模型定解条件的影响,从而组成一个耦合模型。该模型在亭口水库调度运行方式优化比选研究的应用表明,亭口水库适宜采用"蓄水运用,汛期低水位相机排沙"的调度运行方式。【结论】所构建模型具有较强的合理性及较广的适用性,为多泥沙河流水库水沙联合调度运行方式的制定提供了一条行之有效的解决途径。     

升温对有沉水植物占优的水体水质影响

全球变暖,特别是全球气温升高对生态系统结构、功能、过程和生态服务产生重要影响。为了解升温对以沉水植物为优势的浅水水体水质的影响,构建了以沉水植物苦草(Vallisneria natans)为主要初级生产者的中型水生态系统,设置了升温组和不升温的对照组,通过测定水中营养盐、透明度、浮游藻类及苦草生物量等指标以探究升温对沉水植物占优水体水质的影响。结果表明：升温组水中总磷（TP）、总溶解态磷（TDP）高于对照组,但两组间总氮（TN）、总溶解态氮（TDN）和透明度（SD）的差异不显著,升温组水体总悬浮物（TSS）和溶解氧（DO）显著低于对照组;升温中沉水植物苦草的生物量显著高于对照组,高了72.3%,但浮游藻类的生物量（Chl a）显著低于对照组,降低了25.6%。因此,升温显著增加了水中TP、TDP,但对TN、TDN和SD的影响不显著,降低了水体TSS和DO;升温促进了沉水植物苦草的生长,但降低浮游藻类的生物量（Chl a）。该研究结果可为深入了解气候变暖对浅水生态系统的影响提供参考。     

杭嘉湖平原湿地底泥-上覆水磷素状况及其水质响应研究

    选取太湖流域南冀31处代表性滨岸带湿地采样点进行底泥-上覆水磷素状况面上调查,并选取该区腹地下渚湖湿地作为典型案例研究.面上调查表明,湿地底泥含总磷(TP)0.17～1.20 mg·g-1,最大吸附量(Qmax)为228.1～824.5 mg·kg-1,存在富磷化趋势.底泥NaOH+EDTA-P的积累与TP密切相关,并伴随其积累Olsen-P含量提高.湿地上覆水含TP 0.036～0.944 mg·L-1,普遍达到水体富营养化水平;总颗粒态磷(TPP)占TP含量的69.1%±15.0%,溶解态活性磷(DRP)相对较低;水源区湿地水体磷素水平低下.面上调查与典型案例下渚湖湿地研究发现,底泥TP及(或)Olsen-P与对应上覆水TP浓度之间没有显著相关性,仅从内源底泥富磷水平及其组分特征分析不能直接预测太湖流域南冀滨岸带湿地上覆水的磷素变化趋势.