3种水生漂浮植物处理富营养化水体的研究

对紫萍、大和凤眼莲3种水生漂浮植物处理富营养化水体的研究结果表明,3种漂浮植物对去除富营养化水体中的全N和全P、增加水体中的溶解氧有明显效果,且能有效抑制藻类生长,处理效果大>凤眼莲>紫萍。大和凤眼莲均具有较强的环境适应能力,但大生长繁殖较易控制,且对富营养化水体治理效果佳和改善水质,有综合利用价值。     

漂浮栽培水生植物对入滇河流污水中磷的去除效果研究

利用水生植物净化富营养化水体是污染水体生物治理的途径之一,为了找出适宜在水体中生长并对磷的去除效果较好的植物,选择5个品种的水稻以及空心菜、茭白和水花生为供试水生植物,通过静态水培试验,研究了各植物在富营养化水体中的生长状况,以及对水体中磷的去除效果。结果表明,在不添加任何植物营养的条件下,植物在富营养化水体中均能正常生长;有植物处理系统对水体中总磷（TP）、水溶性总磷（DTP）的去除效果显著高于无植物对照;有植物处理系统TP的去除率为53.28%～84.07%,DTP的去除率为44.99%～88.81%;无植物对照TP的去除率为32.57%,DTP的去除率为37.51%。植物组织所累积的磷占各自系统去除量的21.54%～75.32%,植物的吸收作用是磷去除的主要途径。水稻功米1号的经济产量最高,为616.28 g.m-2,组织所累积的磷占系统去除量也是最大,为75.32%。在所有供试植物中,水稻功米1号对富营养化水体既有较好的净化效果,又能获得一定的经济产量,是最优的净化植物,同时也是最适宜在水体中生长的水稻品种。     

浮萍吸收不同形态氮的动力学特性研究

吸收试验结果表明,浮萍(Spirodela oligorrhiza)吸收铵态氮和硝态氮的动力学特性可用M ichaelis-M enten方程来描述。浮萍对铵态氮的亲和力大于对硝态氮的亲和力,证实了浮萍“优先吸收净化铵态氮”的观点。研究还发现,浮萍吸收硝态氮的最大速率大于吸收铵态氮的最大速率,基于浮萍吸收不同形态氮的动力学特性,提出了构建物理作用(增氧工艺)—微生物(硝化作用)—植物(浮萍)复合污水净化体系的见解。     

厌氧发酵牛粪对浮萍生长和养分吸收的影响

养分从牛粪到农田的循环利用是养牛场可持续发展、资源利用和环境保护的重点研究内容。利用奶牛场废水种植水生植物被认为是一种有效的废水处理及养分循环的方法。本文研究了3种浮萍[少根紫萍0128（Landoltia punctata 0128）、膨胀浮萍7589（Lemna gibba 7589）和小浮萍9517（Lemna minuta 9517）]在厌氧发酵过的奶牛场废水中种植时的养分吸收和生物质变化。在28 d的测试期间,种植在稀释比例为1：18的厌氧发酵过的牛奶场废水中的少根紫萍01283获得最高的总氮吸收率（11.6%±1.6%）,种植在稀释比例为1：27厌氧发酵过的牛奶场废水中的少根紫萍0128获得最高的总磷吸收率（15.4%±4.4%）;相应地少根紫萍鲜重的增长率分别为0.11 g·d^-1和0.17 g·d^-1。3种浮萍中,少根紫萍最具有吸收牛奶场废水氮、磷并获得较高生物质的潜力。     

浮床香根草对富营养化水体氮磷去除动态及效率的初步研究

采用浮床种植香根草技术初步研究了香根草对富营养化水体中主要养分氮、磷元素的去除动态及效率.试验结果表明,浮床香根草技术是一种潜在的利用植物修复富营养化水体的有效途径,这为发展利用浮床陆生植物治理富营养化水域提供了新的科学依据.     

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。     

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。     

太湖地区高效除氮浮萍品种的筛选及其除氮机理的初步研究

农业面源污染是引起太湖水体富营养化的重要因素,而植物生态工程技术在面源污染的治理中起到了很大的作用。本文调查和收集了太湖地区13个稻田浮萍种质资源,研究了不同浮萍品种对低浓度稻田排水中氮（N）素的去除效果及其初步除N机理。结果表明,在实验营养条件下,4种浮萍品种中紫背浮萍（Spirodela polyrrhiza）具有最高的N去除效率,其次是少根紫萍（Spirodela oligorrhiza）或稀脉浮萍（Lemna perpusilla）,而除N效果最低的品种是青萍（Lemna minor）。供试材料对水体中总N的去除率范围为57.3% ~ 85.2%,其中紫背浮萍HZ1具有最高的去除效果,15天后总N去除率可达到85%,青萍WX3去除效果最低,15天后去除率仅为57%。两个浮萍品种进行比较发现,HZ1生物量增长速度慢,鲜重和干重平均倍增时间分别为7.96天和7.82天,而WX3的鲜重和干重倍增时间分别为5.20天和4.73天。另一方面,HZ1和WX3的含N量分别为4.9% 和5.7%。由此可以推知,紫背浮萍HZ1高效除N的主要机理不是通过生物体吸收,而更可能是微生物或化学作用共同引起。     

微生物在富营养化水体生物修复中的作用

本文简要介绍了水体富营养化的成因、判别标准及富营养化水体生物修复中有效去除氮、磷元素过程中所涉及的重要微生物,进一步分析了各种不同水体生物修复微生物在碳、氮、磷、硫元素循环中的作用,揭示了微生物在水体生物修复中的作用.最后,简要总结了近年来水体微生物修复的研究进展及微生物制剂的应用,并对今后水体生物修复系统中微生物的研究提出建议.     

植物对不同形态磷响应特征研究进展

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一,参与植物体内许多重要化合物的合成与代谢。土壤中磷素具有多种形态,且不同形态磷的植物有效性差异较大;植物在不同形态磷环境下,体内会形成相应的适应性机制。植物吸收积累磷通常与根形态、根系分泌物、体内磷转运等因素有关,受到特异基因表达的调控。了解植物对磷的吸收积累特性是筛选磷高效植物或磷富集植物的前提,也是充分利用土壤磷素资源、修复磷过剩环境的关键。根据国内外研究现状,本文从磷素吸收积累、根系形态特征、磷酸酶与植酸酶的变化以及磷营养高效的分子机制,综述了植物对不同形态磷的响应特征,并对未来该领域的研究进行了展望。     

浮萍净化氮磷污水的蛋白质生产能力及耐寒能力比较研究

以3种国外优化浮萍为参照,通过对比试验,对5种长江三角洲地区本地浮萍在净化氮磷污水过程中的蛋白质生产能力及耐寒能力进行了比较研究。结果表明：本地少根紫萍和3种国外浮萍,无论在蛋白质生产能力上,还是在浮萍植物体(干基)蛋白质含量上,均具有相当高的水平。2种本地浮萍(稀脉浮萍和少根紫萍)和2种国外优质浮萍(Lemna minor 8627和Spirodella punctata 7776)能在低温条件下成活生长,具有良好的耐寒能力。     

浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及多样性的影响

在农业可持续发展的背景下,稻田杂草防控需要兼顾生物多样性的保护。为了解浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响,运用群落生态学的方法,研究了多根紫萍覆盖(SP)、少根紫萍覆盖(LP)和不投放浮萍(CK)3种处理下稻田杂草发生量和群落多样性在水稻4个生育期(分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期)的动态变化,并对水稻产量进行分析。结果表明:SP和LP处理在前两生育期分别比CK显著降低杂草密度60.3%～75.8%和81.1%～90.4%,在整个水稻生育期能分别降低杂草鲜重生物量48.0%以上和81.3%以上,杂草群落中阔叶类杂草比例明显下降。不同处理下,稻田最主要杂草类别均是莎草科杂草;不同处理的杂草群落中重要杂草的种类和相对重要程度都有较大差异,SP和LP处理重要值较高的杂草均为莎草科的萤蔺和碎米莎草,CK处理重要值较高的杂草则为阔叶类的鸭舌草;在多数生育期,两种浮萍覆盖下的杂草群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数均与CK无显著差异。SP和LP处理水稻的每穗粒数和穗重均有不同程度显著提高, SP处理的水稻产量显著提高28.0%。综合上述分析,稻田投放初始覆盖面积70.0%的多根紫萍和少根紫萍都能在降低稻田杂草密度和生物量的同时维持杂草群落的多样性,且多根紫萍覆盖能促进水稻产量增长,对保护稻田生物多样性和促进农业可持续发展有重要意义。     

Uptake and phytotransformation of o,p'-DDT and p,p'-DDT by axenically cultivated aquatic plants

The uptake and phytotransformation of o,p'-DDT and p,p'-DDT were investigated in vitro using three axenically cultivated aquatic plants: parrot feather (Myriophyllum aquaticum), duckweed (Spirodela oligorrhiza), and elodea (Elodea canadensis). The decay profile of DDT from the aqueous culture medium followed first-order kinetics for all three plants. During the 6-day incubation period, almost all of the DDT was removed from the medium, and most of it accumulated in or was transformed by these plants. Duckweed demonstrated the greatest potential to transform both DDT isomers; 50-66% was degraded or bound in a nonextractable manner with the plant material after the 6-day incubation. Therefore, duckweed also incorporated less extractable DDT (32-49%) after 6 days than did the other plants. The capacity for phytotransformation/binding by elodea is between that of duckweed and parrot feather; approximately 31-48% of the spiked DDT was degraded or bound to the elodea plant material. o,p'-DDD and p,p'-DDD are the major metabolites in these plants; small amounts of p,p'-DDE were also found in duckweed (7.9%) and elodea (4.6%) after 6 days. Apparently, reduction of the aliphatic chlorine atoms of DDT is the major pathway for this transformation. This study, which provides new information on plant biochemistry as related to pollutant accumulation and phytotransformation, should advance the development of phytoremediation processes.     

14C-红霉素在水生生物的吸收运转特征

为探究红霉素在水环境的生物归趋,本试验采用¹⁴C示踪法,建立蝌蚪-浮萍模拟水生生态系统和人工蔬菜水培系统,研究红霉素在蝌蚪、浮萍和食用蔬菜体内的吸收转运特征,并探讨2种不同来源[帕霍基腐殖土(PP)和萨旺泥河(SR)]的水体溶解性有机质(DOM) 对其生物可利用度的影响。结果表明,20 μg·L^-1污染水平下,水体中红霉素能够通过表皮吸收进入水生生物,且其在不同生物中的吸收富集特征存在差异。模拟水生生态系统试验表明,纯水中红霉素能够快速为浮萍吸收富集,并于72 h内达到平衡浓度1.35±0.11 nmol·g^-1 (干重),当水体中有DOM存在时,红霉素在浮萍体内的吸收富集受到显著抑制(P<0.05),且SR较PP抑制作用更强;红霉素在蝌蚪体内随着时间推移不断富集,360 h时浓度达到峰值1.20±0.05 nmol·g^-1,SR能够显著抑制蝌蚪对红霉素的吸收;SR对红霉素在浮萍和蝌蚪体内吸收的抑制作用更强,这可能与SR较PP更易与红霉素结合有关。水培蔬菜试验结果表明,水体中红霉素在油菜和生菜体内的富集系数分别为1.65±0.18(地上部)和1.36±0.23 L·kg^-1(地上部),显著低于蝌蚪和浮萍(58.77±0.63和49.58±4.03 L·kg^-1),且可以通过根部吸收运转至水培蔬菜茎叶,但其转运系数均小于1,表明红霉素不易在试验蔬菜体内向上转运;DOM对红霉素在油菜和生菜中的吸收富集无显著影响。本研究为科学评价红霉素的生态安全性提供了理论依据。     

水葫芦富集水体养分及其农田施用研究．

采用自然水体养殖及农田施用试验方法,对水葫芦（Eichhorniacrassipes）的N、P、K吸收能力及其在农田施用效果进行了研究。结果表明,在研究试验条件下,水葫芦对N、P、K的富集系数分别达到N6641倍、P16667倍、K6560倍,42d对N、P、K的吸收量可高达40．57、6．95和81．14g·m^-2。与常规施肥处理相比,施用水葫芦处理（等量的N、P投入）的土壤速效N除了苗期显著降低外,其他各时期无显著差异,而速效P和速效K从苗期开始一直表现为不同程度的升高,说明施用水葫芦可促进土壤速效P、K的增加。但要获得较高的产量水平,应适当增加前中期氮肥施用水平。采用水葫芦控制性种养既可实现养分在水体与农田间的循环,还可减少农田化肥的施用量和农业面源污染,是一种良性的循环模式。     

Phytoremediation of Nitrogen-Polluted Water Using Water Hyacinth

ABSTRACT

Aquatic plants can be used for treating eutrophicated water in a simple and cost-effective manner, but many such plant systems remain to be characterized. The effects of growing Eichhornia crassipes on removal of nitrogen (N) from the eutrophicated water were investigated in a large-scale enclosure system installed in hyper-eutrophicated water in Hua-jia-chi pond, Hangzhou city, China. Total N concentration in the enclosures decreased from 2.1 to 0.50 mg L^{? 1} after growing Eichhornia crassipes for 44 d. Ammonium concentration decreased at least 2-fold after plant growth. Nitrite concentration decreased to below detection limit after growing Eichhornia crassipes for only 14 d and was maintained at that level afterwards. Chlorophyll a concentration (an indicator of water eutrophication) decreased to 10 μ g L^{? 1} after 44 d. The water transparency increased significantly, reaching the depth of 1.8 m (i.e., to the bottom of the pond) after 44 d. Eichhornia crassipes removed 21.7 kg nitrogen from 6,000 t of hyper-eutrophicated water in the enclosures, thus quickly and effectively improving the water quality. Growing Eichhornia crassipes is the first step toward re-establishing natural ecosystem functions in eutrophicated water bodies.     

利用低场核磁共振及其成像技术分析水稻浸种过程水分传递

为研究水稻种子浸种过程中内部水分流动情况,可视化内部水分传递过程,利用低场核磁共振及其成像技术,监测沈农9816号、七山占及秀子糯3个品种水稻种子48 h浸种过程。每6 h时间间隔利用自旋回波（spin echo,SE）脉冲序列获取样品的质子密度加权像,利用硬脉冲自旋回波（carr-purcell-meiboomgill sequence,CPMG）序列获取样品的横向弛豫时间T2反演谱,从而分析浸种过程对水稻种子内部水分分布的影响。试验结果表明：核磁共振是一种有效的水分检测技术,可以实现浸种过程中种子内部水分的快速、准确、无损的检测。利用水稻种子的质子密度加权像,能够直观检测到种子内部水分分布情况,动态的监测到种子内部水分流动过程,分析发现水分最初是从胚进入种子内部,继而通过种皮的渗透,最后到达胚乳部分。根据T2反演谱信号幅值计算得到的水稻种子吸水率,发现3个品种在相同浸种时间的各个监测点均反映出秀子糯吸水率最高,沈农9816号吸水率最低,试验结果验证了支链淀粉的吸水性优于直链淀粉。研究结果可以为水稻种子浸种过程中水分传递的理论模型构建提供数据支持。     

断陷盆地不同石漠化生态修复类型下土壤碳氮磷化学计量及酶活性特征

[目的]揭示断陷盆地石漠化生态修复区土壤养分、酶活性特征,筛选修复效果较好的模式,为石漠化修复治理提供科技支撑。[方法]以典型断陷盆地云南省建水县为研究区,探究4种植被修复类型(云南松+银木荷人工混交林、柏木+银木荷人工混交林、干香柏人工纯林、自然植被恢复样地)的土壤碳、氮、磷含量和化学计量特征及酶活性特征(淀粉酶、脱氢酶、葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、FDA水解酶、脲酶)。[结果]土壤有机碳、全氮、全磷平均质量分数分别为25.81,1.89,0.41 g/kg,有机碳、全氮含量均为自然植被恢复下最高,全磷含量为干香柏纯林下最高;自然植被恢复下土壤C∶P与N∶P最高,C∶N最高的为柏木+银木荷混交林。土壤淀粉酶活性为干香柏人工纯林最高,自然恢复植被恢复下最低,其余酶活性均为自然植被恢复下最高。相关性分析表明,土壤有机碳、全氮、全磷、pH值会对土壤酶活性产生影响,且冗余分析结果显示影响土壤酶活性的最主要养分因子为全氮,解释了72.3%的土壤酶活性变异。[结论]不同植被修复模式下土壤养分及酶活性特征不同,经18 a植被修复后,自然植被恢复和干香柏人工纯林两种修复模式下土壤养分条件较好,是该地区较...