控制汉江丹江口至王甫洲区间伊乐藻的生态调度及其效果评估

为科学有效控制汉江丹江口至王甫洲区间伊乐藻(Elodea nuttallii)过度生长繁殖,研究生态调度的实施效果,采用生物量调查法、分布面积统计法、数学模型模拟法等方法分析生态调度实施前后伊乐藻总生物量和分布面积的变化情况,并探讨对丹江口水库下泄流量的需求。结果表明,连续3年实施生态调度,伊乐藻总生物量由2019年的4.8万t减少至2022年的40.11 t,分布面积由11.60 km^(2)减少至0.23 km^(2),减幅均达到了95%以上;伊乐藻生物量占沉水植物总生物的比重从99.99%减少至17%,生态调度效果较好;春季生态调度应重点从增加流量极值比出发进行中度干扰,夏秋季生态调度重点从满足0.14 m/s临界流速出发进行大流速冲刷。研究结果明确了王甫洲水库伊乐藻的生态调度需求,为持续开展伊乐藻“灾害”防控提供了参考基础。

汉江中段伊乐藻过度生长的生态调控研究

汉江中游丹江口至王甫洲江段近年来伊乐藻(Elodeanuttallii)过度生长,对水生态系统平衡和水电站运行造成较大影响。基于伊乐藻生长与关键生境要素的响应关系,构建控制伊乐藻过度生长的生态调控方案。采用野外调查和受控试验观测方法,探明伊乐藻生长的环境影响因子及其阈值。结果显示,伊乐藻形成单一优势群落的临界水深为3.0~3.5m,生长极限深度的光照强度阈值为400~500lx,生长水温在3~30℃,其中10℃可能是伊乐藻由慢速向快速生长转变的温度阈值;影响伊乐藻生长分布的临界流速约为0.14m/s,流速越大对其生长越不利。研究表明:(1)大坝加高蓄水后,丹江口至王甫洲江段下泄流量和水温等条件变化,可能是促进伊乐藻过度生长的重要原因,通过丹江口水库联合王甫洲水电站开展生态调控伊乐藻过度生长具有可行性;(2)根据伊乐藻萌发和定植规律,每年春季(2-4月)和秋末(10-11月)是开展水生态调度以控制伊乐藻过度生长的最佳时机,建议丹江口水库下泄流量峰值不小于1500m^(3)/s,或达到最小下泄流量的2~3倍(峰值流量不低于1000m^(3)/s),每次调度持续时间不少于5d,调度过程不少于2次。

丹江口—王甫洲区间河道伊乐藻灾害原因与治理措施初探

沉水植物的大规模生长会给河道、湖泊和水库发挥水利功能带来严重危害,伊乐藻便是其中一种在全球广泛传播,并给世界多国带来经济和生态等多种不利影响的沉水植物。2017年和2019年丹江口—王甫洲区间河道爆发伊乐藻“草灾”,严重影响了王甫洲水电站的发电、航运、供水等功能发挥,并对泄洪以及区域水质和水生态安全造成威胁。调查分析了伊乐藻生长时空特征、灾害原因及其影响,基于国内外沉水植物治理措施,结合丹江口—王甫洲区间河道伊乐藻生长特性以及水生态环境保护等方面的要求,提出了生态调度和局部地形改造的物理治理方法,塑造不适宜伊乐藻生长的地形和水动力环境,从而在根本上抑制伊乐藻的生长繁殖,破解伊乐藻“草灾”难题。

汉江王甫洲库区伊乐藻综合治理措施效用分析

为评估生境逆改造和生态调度相结合的方式对治理汉江王甫洲库区伊乐藻灾害的有效性,建立了研究区间的二维水动力模型,提出了水动力提升率这一概念,从典型断面、流场等方面对生境逆改造效果进行了定量分析,并对生境逆改造后的生态调度流量和方案进行了讨论。结果表明:①生境逆改造后断面特征点的总体水深增加达1.31 m,流速分布更加均匀,静水点个数显著减少。②改造后研究区间在枯水流量时水动力提升率最大,为44.55%,洪水流量时提升最小,为26.77%,周期提升率为35.59%。③生境逆改造之后的生态调度峰值流量调整为613.72 m^(3)/s时,即可达到现有调度方案短时增至1100 m^(3)/s时的水动力提升效果,一次生态调度相较于现有调度方案可节约丹江口水库水量4.2亿m^(3),且相同最小流量下水动力提升率达17.2%。

北方地区养殖水域伊乐藻种植技术要点

伊乐藻(Elodea nuttallii)是一种耐寒、优质、生长速度快、单产高的多年生沉水植物,也是河蟹、虾类、草食性鱼类和部分杂食性鱼类喜食的优质青饲料。文章阐述了种植伊乐藻的主要优点,详细介绍了北方地区养殖水域伊乐藻种植时间、种株来源、栽培前的准备、栽培方法、栽培后的水位调节和投施肥料等日常管理要点,供广大水产养殖者参考。

Hg^(2+)、Cd^(2+)及其复合胁迫对伊乐藻的毒害

利用水生微宇宙系统研究了不同浓度的Hg2+、Cd2+单一及复合处理对伊乐藻可溶性蛋白质浓度、叶绿素含量、叶绿素a/b比值,以及生产力和呼吸作用的影响.可溶性蛋白质和叶绿素含量在低浓度胁迫时(Hg2+≤2.5μmol/L,Cd2+≤10μmol/L,Hg2++Cd2+≤1.25μmol/LHg2++5μmol/LCd2+)略有升高,之后随胁迫的增强而持续下降,两者呈负相关;叶绿素a/b比值、净生产力、呼吸强度随离子浓度增加不断下降,除呼吸强度外,两者也呈负相关.Hg2+对伊乐藻的毒性是Cd2+的4倍左右(以摩尔浓度计).两者共同作用时,对可溶性蛋白和叶绿素含量以及净生产力的影响有协同效应,对呼吸作用的影响有相加效应.

两种沉水植物黑藻和伊乐藻的种间竞争

采用取代系列实验方法,主要从竞争期的长短出发,研究了黑藻(Hydrillaverticillata)和伊乐藻(Elodeanut-tallii)的种间竞争关系,并考查了在不同底质(土壤)肥力下两者种间竞争能力的变化情况。实验发现,伊乐藻由于具有较强的耐寒能力,在冬春时空竞争方面占有明显的优势,从而在周年实验中表现出较强的竞争优势,取代黑藻生长。而在短期实验中,黑藻由于可在水面生长形成较上位的冠层的特性,与伊乐藻相比在水体上层空间占领和阳光获取方面具有一定的优势,因此造成两种间竞争的不平衡,竞争偏利于黑藻,且这种优势随底质(土壤)肥力的增加而有所增强,但并没有明显取代现象的发生,两物种可以在混合种群中共存。

伊乐藻生物碱的GC-MS分析及其对铜绿微囊藻的化感作用

藻类暴发性生长是水体富营养化带来的环境问题之一,利用植物化感作用抑制藻类生长作为一种新型的生物抑藻技术在近年来开始受到研究者的重视,并取得了一定的研究成果。文章采用GC-MS联用技术鉴定出伊乐藻中的9种生物碱成分,还研究了其总生物碱对铜绿微囊藻的化感作用。结果发现添加总生物碱的处理组中铜绿微囊藻生物量均受到了抑制,在总生物碱的浓度为62.0mg/L时,3d后铜绿微囊藻的抑制率为44.0%,表明伊乐藻总生物碱对铜绿微囊藻的生物量增长具有明显的抑制作用。该结论为通过沉水植物恢复富营养化水体提供了重要依据。

生物质炭添加量对伊乐藻堆肥过程氮素损失的影响

为探讨高温堆肥中氮素损失的有效控制技术,研究以生物质炭为添加剂对伊乐藻与稻草混合堆肥过程中氮素损失的影响,通过静态高温好氧堆肥试验,设置了6个处理,即：CK（不添加生物质炭）、5个生物质炭不同添加量处理（以CK为基础,生物质炭添加量分别为CK堆体干基质量的6%、18%、30%、42%、54%）,监测了伊乐藻与稻草混合堆肥过程中堆温、氨挥发速率等相关指标的变化。结果表明,与CK相比,添加生物质炭可以提高堆温、延长高温期天数、缩短堆肥周期,堆肥周期减少天数与生物质炭添加量呈极显著的对数曲线相关（P〈0.01）;添加生物质炭可以显著降低堆肥过程中的氨累积挥发量（P〈0.05）,但与CK相比,生物质炭添加量为6%、18%处理的氨累积挥发量分别增加了26.58%、6.34%,同时,氮素损失率亦高于CK处理;堆肥过程中氮素损失率与生物质炭添加量关系密切,呈显著的一元三次曲线相关（P〈0.05）,生物质炭的适宜添加量为27.11%-45%;根据不同影响因子的标准偏回归系数,对堆肥体氮素损失率的影响,由大到小依次为全氮、铵态氮、有机碳。

伊乐藻和黑藻断枝根和芽的发生及生长研究

为了解外来种伊乐藻的无性繁殖力、评价其生态安全性,采用插植方式比较研究了伊乐藻(Elodea nuttallii)和本土种黑藻(Hydrilla verticillata)两种沉水植物不同节数(1至4节)和不同节位断枝的不定根和新芽的发生及生长情况。通过室内4周的3次平行实验,结果表明:两者顶芽段均有形成不定根继而形成新植株的能力,而顶芽以下茎段只有本身具有腋芽的断枝才有形成新芽和不定根的能力。两者具相同节数的断枝形成不定根的百分率及根、芽长度,以具顶芽断枝的均明显高于不具顶芽断枝的,具顶芽四节断枝的不定根生成率最高达到90%以上。不具顶芽断枝形成新芽和不定根的百分率及长度随着断枝节数的增加均呈显著递增趋势,每类断枝的发芽率显著大于其生根率;伊乐藻和黑藻枝条一般分别每7节和5节具有一个腋芽,只有具腋芽断枝才能存活,因此,对不具顶芽断枝,7节和5节分别是其形成新苗所需的最短断枝长度。根和芽的长度随节位的下降大致呈递增的趋势。但是节数对形成根、芽的影响显著大于节位的影响。具顶芽断枝的顶芽的增长量和具顶芽4节断枝的生物量增量伊乐藻的高于黑藻,其余指标伊乐藻均显著低于黑藻。伊乐藻断枝的繁殖力总体上低于黑藻。

菹草伊乐藻群落对富营养化水体水质的净化效果

在富营养化湖泊内的围隔中,引种菹草、伊乐藻,分别构建菹草-伊乐藻群落(围区A)与单一菹草群落(围区B),跟踪观测水草恢复生长情况,调查两类群落对水体水质的净化作用.结果发现:菹草-伊乐藻群落不仅能在春季保持对水体营养盐较高的去除效果,并能在春末初夏时有效缓解菹草死亡给水质带来的不利影响;在菹草旺盛生长期(阶段Ⅰ),与对照区(无水生高等植物)相比,菹草-伊乐藻群落对TN、NH4+-N、TP、Chla的去除率达50·7%、83·2%、32·0%、38·3%,单一菹草群落对TN、NH4+-N、TP、Chla的去除率也达到47·3%、72·5%、32·4%、45·2%;而在菹草开始衰亡后这一时期(阶段Ⅱ)菹草-伊乐藻群落对TN、NH4+-N、TP的去除率分别为47·1%、69·4%、11·2%,而围区B内TN、NH4+-N浓度则与对照区相比差异不显著(p>0·05,N=9),TP浓度甚至上升了24·3%.

水污染对菹草及伊乐藻生长的影响

针对沉水植物在污染水体中的生存阈值问题,在满足光补偿点的条件下,研究不同劣Ⅴ类水质中菹草(Potamageton crispus)、伊乐藻(Elodea nattalii)的生长情况。结果表明:①如果能够保证水体光补偿点条件,在苏州市3种劣Ⅴ类水质中,菹草、伊乐藻均能保证基本存活,且无论从表观上还是从体内的保护酶来看,伊乐藻对污染的适应能力均优于菹草。②在实验过程中,菹草及伊乐藻的叶绿素含量基本上呈下降趋势,说明在污染环境中植物生长状况不良。③菹草及伊乐藻在水质相对较好的苗家河水样中的生长情况优于水质相对较差的薛家河及竹辉河。

伊乐藻中有机酸的GC-MS分析及其抑藻作用研究

防治湖泊富营养化和藻类水华是当代资源、环境、生态领域重大的科学和技术问题与热点之一。利用水生植物化感作用抑制藻类生长作为一种新型的生物抑藻技术在近年来开始受到研究者的重视,并取得了一定的研究成果。文章采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术分析了伊乐藻超纯水浸提液的乙酸乙酯萃取浸膏的化学成分,共鉴定出20种有机酸,还研究了其乙酸乙酯萃取浸膏对铜绿微囊藻的化感作用。结果表明,该总有机酸对铜绿微囊藻的生物量增长具有抑制作用。该结论为通过沉水植物恢复富营养化水体提供了重要依据。

伊乐藻对中华绒螯蟹生长和营养品质的影响

本研究分析了有伊乐藻(Elodea nuttallii)组和对照组(无伊乐藻)中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)在生长、肌肉氨基酸和脂肪酸组成等方面的差异,探讨伊乐藻对中华绒螯蟹生长和营养品质的影响。结果显示,有伊乐藻组中华绒螯蟹体重、壳长和壳宽增长率与肥满度均显著高于无伊乐藻组(P<0.05),但肝胰腺指数和性腺指数差异不显著(P>0.05)。伊乐藻组中华绒螯蟹肌肉的氨基酸总量、必需氨基酸和鲜味氨基酸含量均显著高于无伊乐藻组(P<0.05);伊乐藻组的雌蟹肝胰腺中的鲜味氨基酸含量也显著高于无伊乐藻组(P<0.05),而伊乐藻组和无伊乐藻组的雄蟹肝胰腺氨基酸含量差异不显著(P>0.05)。伊乐藻组和无伊乐藻组的中华绒螯蟹肌肉脂肪酸组成和含量差异不显著(P>0.05),但伊乐藻组中华绒螯蟹的肝胰腺饱和脂肪酸(SFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)含量均显著高于无伊乐藻组(P<0.05)。综上所述,伊乐藻不仅有利于中华绒螯蟹的生长,而且能改善中华绒螯蟹的营养品质。

沉水植物伊乐藻光合放氧对水体氮转化的影响

实验室内利用聚乙烯容器于光照培养箱内开展开放和封闭实验,研究沉水植物伊乐藻(Elodea nuttallii)光合放氧对水体氮转化的影响及其对水体氮的净化效果和机理。结果表明,伊乐藻光合放氧使水体DO和pH值升高,促进了开放系统氨氮的挥发,同时水体较低的氨氮含量及较高的pH值抑制了氨氮向硝氮的转化。封闭系统通过阻止氨氮的挥发降低了总氮的去除作用,但并不影响氨氮向硝氮的转化。另外,高的DO和pH环境不利于反硝化细菌的存活,使反硝化作用比较微弱或不存在。

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。

伊乐藻对污染水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应

为了科学评价伊乐藻在水生态修复中的实际应用价值,在模拟条件下初步研究了沉水植物伊乐藻(Elodea nuttallii)对污染水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应。结果表明,伊乐藻对总氮、氨态氮、硝态氮和总磷均具有一定的净化效果,并且水体中氮、磷起始浓度越高,其去除效果越明显;不同生物量伊乐藻对河水中其他藻类均具有较强抑制作用,并且随着生物量增加,其克藻效应更加明显。

牧食损害对伊乐藻(Elodea nuttallii)生长的影响

在室外实验条件下,研究了模拟牧食损害(动物牧食所造成的损害)对伊乐藻植株生长的影响。结果表明:3种人工损害方式(去除植株50%叶片,去除植株顶端,以及同时去除植物顶端与50%叶片)对伊乐藻的生长率、主枝与分枝长度的增长、植物的干物质、氮、磷含量等均有不同程度的影响。其中,去叶与去顶去叶损害显著抑制了伊乐藻的生长,相对生长率分别占未受损植株的62.8%与74.4%;去顶与去顶去叶损害使伊乐藻主枝生长几乎停止,却显著促进了植物分枝的生长;去叶损害对植株的生长率、主枝与分枝长度的生长无明显抑制并却显著地降低了分枝的重量。对受损伊乐藻生长的机理进行了分析,探讨了东太湖伊乐藻现存量近年来迅速增加的原因并认为植物残体是伊乐藻种群扩张的重要因素之一。

不同密度伊乐藻对中华绒螯蟹养殖水质及品质的影响

在中华绒螯蟹生态养殖中,伊乐藻栽种密度分别为0、3、6、9、12、15、20 kg/m2时,经过30 d试验研究,分析中华绒螯蟹养殖水质变化及对河蟹品质的影响。结果表明:伊乐藻能显著降低养蟹塘水体中营养盐浓度,提高水体透明度,有效抑制藻类,使水质从劣Ⅴ类提高到Ⅲ类。随着蟹塘伊乐藻种植密度增加,蟹塘水体营养盐削减程度也逐渐提高,且当伊乐藻密度为15 kg/m2时,蟹塘内各营养物质去除率最高,试验后硝态氮、氨态氮、总氮、总磷、CODMn及叶绿素a浓度显著低于试验前(P<0.05),分别降低了59.8%、70%、79.5%、92.2%、70.9%、63.6%;但当伊乐藻栽种密度高于15 kg/m2,去除率又显著降低。中华绒螯蟹的蛋白质、脂肪、钙、锌等品质及产量显著高于对照组(P<0.05),在伊乐藻密度为15 kg/m2时,中华绒螯蟹产量最高,为1 575 kg/hm2。