太湖不同生态型湖区悬浮颗粒磷空间分布和降解速率

对太湖不同生态型湖区水体悬浮颗粒物含量,有机磷组成及降解特征进行分析,研究了富营养化湖泊颗粒磷性质及其对水体磷循环的影响.太湖颗粒P平均占水体TP浓度的75.86%;不同生态类型湖区间颗粒物性质差异明显,河口区和湖心区的颗粒物含量高于藻型湖区和草型湖区,但颗粒物有机质比例分布却相反.利用31P液相核磁共振法(31P-NMR)发现太湖悬浮颗粒P的成分包括膦酸酯,正磷酸盐,磷酸单酯,磷酸二酯,焦磷酸盐和多聚磷酸盐6类,含量分别为1.06%,50.99%,33.02%,2.48%,10.68%和3.80%.不同生态型湖区之间颗粒P组成差异明显,河口区正磷酸盐含量最高,达到82.57%,藻型湖区和湖心区颗粒有机磷比例最高,分别达到达到64.02%和63.95%;颗粒物焦磷酸盐和多聚磷酸盐可能以藻源性颗粒物来源为分别与Chla浓度呈显著相关(P<0.05;P<0.01).颗粒态生物可利用性磷(PEHP)与正磷酸盐显著相关(P<0.05),说明颗粒物正磷酸盐是颗粒物生物可利用性磷的重要来源.太湖PEHP降解速率平均为47.3min,PEHP占水体生物可利用磷(EHP)的65.16%,说明颗粒P是水体溶解性反应磷(SRP)补充的重要来源.

水位抬升对4种沉水植物生长及光合特性的影响

通过滆湖现场实验的方法模拟水位抬升,研究其对4种沉水植物的生长和光合荧光特性的影响。实验前30 d相应水位为2.6 m(控制水深为1 m),之后2 d内迅速抬升水位,32 d时各实验组相应水位为2.6、3.0、3.4和3.8 m,分别模拟水位不变、低水位抬升、中水位抬升和高水位抬升,各组水位一直保持到第70天实验结束。结果表明:随着水位抬升幅度增加,4种植物的株高显著增加(P<0.05)。冠层型植物狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus)生物量相应增加,高水位抬升下直立型黑藻(Hydrilla verticillata)生物量显著减小(P<0.05),莲座型植物密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)生物量随水位抬升幅度的增加而减小。在一定范围内,水位抬升减弱了狐尾藻、马来眼子菜和黑藻的定植能力,增强了密刺苦草的定植能力。冠层型植物在光合作用方面的表现同样优于直立型和莲座型植物,这说明不同的沉水植物对水位抬升的响应具有不同的生理生化特征。水位抬升促进了以狐尾藻、马来眼子菜为代表的冠层型植物的生长,高水位抬升不利于直立型植物黑藻的生长,抑制了莲座型植物密刺苦草的生长。以狐尾藻、马来眼子菜为代表的冠层型植物从形态学响应和光合作用能力上更适合水位抬升。该研究可为湖泊河流中沉水植物的恢复提供参考。

滆湖底泥细菌群落结构及多样性

2015年11月中旬采集常州滆湖底泥及水样,在滆湖水体及底泥现状分析的基础上,采用高通量测序技术对底泥细菌的16S rRNA基因进行序列测定,对底泥细菌群落结构及多样性进行研究.结果显示:滆湖水质整体呈富营养化状态,殷村港、湖北区为轻度富营养化,繁保区、塘门沟为中度富营养化.底泥细菌测得总OTUs(Operational Taxonomic Units)数为6157,多样性高.滆湖底泥细菌隶属26门38纲141属,其中以Proteobacteria、Chloroflexi、Deltaproteobacteria、Betaproteobacteria和Deltaproteobacteriawei为主,并含有少量丰度的Planctomycetacia、Alphaproteobacteria、Thiobacillus、Polynucleobacter和Geobacter等.研究发现,Firmicutes和Alphaproteobacteria丰度与富营养化指数呈显著正相关,而Betaproteobacteria、Actinobacteria和Bacteroidetes丰度与富营养化指数呈显著负相关,即富营养化程度越高,Firmicutes和Alphaproteobacteria丰度也越大,Betaproteobacteria、Bacteroidete和Actinobacterias丰度则越小.

鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对水质净化效果的原位围隔实验

在野外原位围隔模拟条件下,研究了鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对富营养化水体的净化效果。研究结果表明:鲢鳙鱼比例对水质有较大影响,当鲢鱼(Hypophthalmichthys molitix)与鳙鱼(Aristichthys nobilis)的比例为3∶1时,TN和NH_3-N的去除率分别为69.26%和66.39%,4∶1时,NO_3-N的去除率可达73.65%;当鲢鱼与鳙鱼的比例为5∶1时,TP和PO^(3-)_4的去除率可达66.73%;鲴鱼(Plagiognathops Microlepis Bleeker)对水体中磷元素的去除效果显著,TP和PO^(3-)_4的去除率可分别提高13.89%和7.91%,但不利于氮的去除;150 g·m^(-2)密度螺(Bellamya aeruginosa)和蚌(Hyriopsis cumingii)的投加对TN的去除率可达72.60%,但对其他营养盐的削减效果不佳;水生植物蕹菜实验组与无植物组相比TN去除率提升6.83%,NH_3-N提升6.44%,NO_3-N提升12.14%,效果优于菱,但却不利于磷的去除。实验结果可为水生生态系统调控和修复提供科学依据。

不同生物联合净化富营养化水体的效果

利用野外原位围隔研究了鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对富营养化水体的净化效果。研究结果表明,鲴鱼(Plagiognathops microlepis Bleeker)能有效削减水体中TN,高锰酸盐指数和Chl-a,其中15 g·m^(-3)投加密度的实验组高锰酸盐指数和Chl-a的削减率提高了8%,效果优于密度7.5 g·m^(-3)的实验组,但不利于TP的去除;螺(Bellamya aeruginosa)和蚌(Hyriopsis cumingii)的投加对水体营养盐的去除有较好的效果,其中对Chl-a的影响最为显著(p<0.05),投加螺和蚌之后,Chl-a的削减率相比无螺蚌的实验组提高了23.4%;2种水生植物蕹菜(Waterspinach)和水芹(Watersfennel)对水体中营养盐的去除差异不显著(p>0.05),蕹菜略好于水芹。本研究结果可为水生生态系统调控和修复提供科学依据。

沉水植物黑藻的拓殖能力和光合荧光特性

应用直观测量法和水下调制荧光仪,比较分析黑藻(Hydrilla verticillat a)不同长度(5 cm、10 cm、15 cm)和不同类型(有无顶芽)断枝的再生、生长、定居等拓殖能力以及光合荧光特性.结果显示,顶芽对黑藻断枝所萌发的新枝数、再生枝干重以及平均不定根长度无显著影响(P>0.05),而对相对生长速率、相对伸长速率、不定根数量以及根冠比具有显著影响(P<0.05);由黑藻断枝萌发的新枝数、再生枝干重、相对生长速率、相对伸长速率、不定根数量、平均不定根长度和根冠比均随断枝长度的增加显著增加(P<0.05).实验期间,顶芽对各组黑藻断枝的最大量子产率(Fm/Fv)、快速光响应曲线具有显著影响(P<0.05);断枝长度对各实验组的Fm/Fv影响不显著(P>0.05),而各组黑藻的快速光响应曲线随断枝长度的增加而增大.本研究表明含顶芽15 cm的断枝具有较强的生长能力、定居能力、光合能力,有利于快速建群,可作为水生植被恢复与重建的首选.