游荡型黄河滩涂植物群落多样性及种间联结性

黄河干流流量季节性变化和小浪底“调水调沙”形成了黄河河南段特殊的游荡型滩涂生态系统,为揭示游荡型黄河滩涂(嫩滩、二滩、高滩和大堤)群落组成和种间关系及群落稳定性规律,于2015年9月至2018年11月,采用典型样方法在郑州黄河湿地自然保护区游荡型黄河滩涂开展群落学调查,利用149个草本层样方分析群落物种组成、多样性、种间联结性和群落稳定性。结果表明:(1)研究区植物共有90科289属445种,其中被子植物87科286属440种,裸子植物2科2属3种;蕨类植物仅见1属2种。(2)不同滩涂生境优势种具有显著差异,且总体狗牙根(Cynodon dactylon)、芦苇(Phragmites australis)和小蓬草(Erigeron canadensis)为优势种,国家二级保护植物野大豆(Glycine soja)呈斑块聚集分布,且为嫩滩和二滩亚优势种。(3)大堤物种多样性各指标取值最大,嫩滩次之,二滩和高滩较小。(4)χ^(2)检验、Jaccard指数、Pearson相关检验和Spearman秩相关检验表明,优势种种对种间联结性不强,各物种间相对独立。(5)二滩总体联结性呈现不显著负关联,其他3种类型均为显著负关联,M. Godron稳定性分析说明群落总体均处于不稳定演替阶段。因此,游荡型黄河滩涂生态系统总体不稳定,河道的游荡多变导致滩涂植物更新频繁,这可为黄河流域生态保护和高质量发展国家战略提供重要基础数据和科学指导。

东湖围隔(栏)中水生植被恢复及结构优化研究

为重建湖泊水生植被 ,在武汉东湖无鱼的 2个大型围隔和 1个围栏中进行了水生植被自然恢复和人工结构优化试验 ,两年内 ,围隔 (栏 )中的植被均得以恢复 ,植物月生物量均值均高出对照区约 1倍 ,自然增加的维管束植物比对照区多 3～ 6种 ,漂浮植物易定殖 ,水绵和刚毛藻较易生长 ;自然恢复的植被常以穗花狐尾藻、野菱等为优势种 ,缺乏挺水层 ,群落结构不理想 ,通过合理选种植物 ,可较快地改善其结构 ,加快植被恢复进程 ,经初步实验 ,莲、芦苇、苦草、金鱼藻和穗花狐尾藻适应性较强 ,可作为重建东湖水生植被的先锋种 ,以沉水植物为主体的植被结构较优良 。

武汉月湖水生植被重建的实践与启示

通过生物操纵、浮水植物和植物浮岛原位净化、岸边人工湿地净化和科学种植等措施,2—3年内,在长江中游地区、面积为0.66km2、水质为劣Ⅴ类的重富营养湖泊武汉月湖重建了以菹草和伊乐藻为优势种的沉水植物先锋群落,2005年春季的沉水植物盖度达到45%,提高了透明度。利用水位低、透明度相对高的冬季种植伊乐藻、菹草等适合冬春季生长的沉水植物是建立沉水植物先锋群落的一个有效途径。重污染水体过低的透明度是重建沉水植被的主要限制因子,在低水位或较高透明度时期,水生植物可以耐受相对较高的污染负荷,并且在有条件降低水位时,会大大提高重建沉水植被的成功率。重建并保持长期稳定的水生植被必须截污,并把营养盐浓度削减到一定范围内。水生植被重建初期是最脆弱的时期,水位、污染负荷等生态因子的较大波动很容易破坏植物群落,在这一时期要尽量保持关键因子的稳定,注意控制浮萍的扩张,使形成的生态系统逐步走向成熟。清除鱼类对提高水的透明度有重要作用,但必须伴随着水生植被的恢复或重建才能维持长久的良好效果。

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。

武汉东湖受控生态系统中水生植被恢复结构优化及水质动态

于1993－1995年对武汉东湖的布围和网围受控生态系统中的植被恢复、结构优化及水质进行了初步研究，结果表明：在受控生态系统中，水生维管束植物生物量明显增加，控制养殖规模是恢复水生植被的前提，自然恢复的水生植被，结构较简单，通过选种优良植物，可优化植被结构，加速植被恢复进程；恢复水生植被时．应以沉水植物为主体；生长良好的水生维管束植物能使水中N、P浓度明显降低，浮游植物生物量减小；莲、芦苇、苦草、狐尾藻和金鱼藻适应性较强，可作为重建水生植被的物种．

Hg^(2+)与POD复合处理对小麦萌发及幼苗生长的影响

通过水培实验研究了0、10、20、50、70和100 mg.L-1 Hg2+和65 U.mL-1的过氧化物酶(POD)混合浸种对小麦(Triticum aestivum L.)萌发及幼苗生长过程中的10个形态和生理生化指标的影响。结果表明:施加外源POD可明显提高种子发芽率、植株日均增重和幼苗叶片的可溶性蛋白含量,增加幼苗叶片内源超氧物歧化酶(SOD)和POD的活性,拮抗Hg2+胁迫对种子发芽率、苗高、日均增重及叶片可溶性蛋白含量的不利影响,Hg2+浓度较高时(≥50 mg.L-1),对种子发芽率和日均增重的拮抗作用更明显,并对较低浓度Hg2+(≤20 mg.L-1)胁迫引起的叶片SOD活性的上升和低于100 mg.L-1的 Hg2+胁迫引起的叶片POD活性的上升有进一步的促进作用;然而对幼苗平均最长根长度、侧根数和幼苗叶片叶绿素含量则无明显影响。

磷浓度对铜绿微囊藻、大型溞和金鱼藻三者相互作用的影响

为了解磷浓度对生物操纵和水生植被恢复效果的影响,以铜绿微囊藻、大型溞和金鱼藻分别作为浮游植物、浮游动物和大型沉水植物的代表,在25℃、2000—3000lx光强和11mg/L氮浓度条件下,研究两者和三者共培养时4种磷浓度(0.2、0.5、1.0、1.5 mg/L)下各自的增长率和培养液中氮磷去除率的变化。结果表明:两者共培养时,磷浓度不大于0.2mg/L时,有利于大型溞的繁殖和金鱼藻的生长;磷浓度介于0.5—1.5mg/L时,铜绿微囊藻呈正增长趋势,而金鱼藻的生长则明显受抑制。三者共培养时,所有磷浓度下的大型溞数量及金鱼藻生物量均不同程度的升高,且铜绿微囊藻的生长得到了有效抑制,以磷浓度为0.2—0.5mg/L时效果最佳;N/P比值对藻、溞、草间的相互作用有重要影响,在藻-溞系统中,大型沉水植物的加入可以大大提高抑藻效果,减小N/P比值波动带来的不利影响。磷浓度为0.5mg/L时的水体氮磷去除效果好于其他磷浓度梯度。

武汉莲花湖水生植被重建的实践与启示

通过截污、控制养鱼、控藻和科学种植等措施,2～3年内,在长江中游地区水质为劣Ⅴ类的重富营养湖泊武汉小莲花湖重建了以伊乐藻（Elodea nuttallii）为优势种的沉水植物先锋群落,2004和2005年春季的沉水植被盖度分别达到98%和95%,抑制了水华的发生,改善了水质。利用冬季水位低、透明度相对高的时机种植伊乐藻、菹草（Potamogeton crispu）等这些适合冬春季生长的沉水植物是建立沉水植物先锋群落的一个有效途径。由于以伊乐藻或菹草为优势种的先锋群落不稳定,必须配备丰富物种、优化结构、增加群落稳定性等后续措施。水生植被重建初期是最脆弱的时期,某些生态因子的较大波动很容易破坏植物群落,在这一时期要尽量保持关键因子的稳定,如禁止养鱼、防止污染负荷突然增加、稳定水位是必需的。

水绵对3种沉水植物的化感作用研究

研究了水绵(Spirogyra communis)化感作用对菹草(Potamogeton crispu)、狐尾藻(Myrio-phyllum spicatum)、伊乐藻(Elodea nuttallii)3种沉水植物叶绿素含量、部分抗氧化酶活性和相对生长速率的影响。结果表明:在共培养条件下,处理组3种受试沉水植物的叶绿素a、b含量均明显降低,降幅最大的是伊乐藻,最小的是狐尾藻;3种植物的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性明显高于对照组(无水绵共培养组);在生物量的增长上,3种沉水植物的相对生长率均低于对照组,其中降幅最大的是伊乐藻,最小的是狐尾藻。总的来看,对水绵的化感胁迫,伊乐藻受到的抑制最大,狐尾藻受到的抑制最小。

伊乐藻和苦草对硝氮胁迫的响应

利用水族箱研究了伊乐藻和苦草对0-200 mg.L^-1硝氮胁迫的急性生理生化反应.结果表明：两者的现存量在0〈硝氮25 mg.L-1时,均明显正增长,苦草的生长好于伊乐藻;在硝氮为100-200 mg·L^-1时,对其生长有不很严重的抑制.在硝氮≤25 mg.L^-1时,伊乐藻的净生产力变化较小,苦草的净生产力则随着硝氮浓度的增加而缓慢增加,之后两者均缓慢下降;呼吸作用均无明显变化.随硝氮浓度的增加,两者的叶绿素含量在波动中缓慢下降,敏感性较低;两者的可溶性蛋白浓度均为单峰曲线,伊乐藻和苦草的高峰值分别在硝氮为100和25 mg.L^-1时.SOD和POD活性的变化总趋势相近,随着胁迫浓度增加而增加,但在高浓度和较长时间胁迫下,其活性下降,POD活性比SOD更容易下降.

曝气和阿科蔓填料对月湖围隔中的水质改善作用

在重富营养化的武汉月湖建立围隔,研究了曝气和投放阿科蔓填料对水质的改善作用。结果表明:建立围隔(5m×5m)后,会使内外水的TP浓度产生明显差异,发生水华的程度和频率增加,进而对透明度(SD)、Chla和COD造成负面影响;水下曝气、放置水花生浮床能够减轻水华发生的频率和程度。经13个月的曝气(每天2~3小时),能够明显降低水中的TN浓度,对TP和COD没有明显影响,在有水华时,能够通过抑制水华而降低Chla,提高SD;在没有水华时,对Chla和SD无明显影响。经11个月的围隔实验,投放阿科蔓(每个围隔2m)2能够能够降低COD和Chla浓度,提高SD,但对TN、TP浓度没有明显影响。

Hg^(2+)、Cd^(2+)及其联合胁迫对伊乐藻的生长及POD和SOD活性的影响

利用水族箱实验研究了伊乐藻的现存量以及POD和SOD活性在Hg2+、Cd2+及其联合胁迫下的响应特点.结果表明:Hg2+和Cd2+对伊乐藻的联合毒性大于单一的毒性;在Hg2+20μmol.L-1,或Cd2+80μmol.L-1,或Hg2++Cd2+50μmol.L-1([Hg2+]/[Cd2+]=1/4)时,植物现存量增加的百分比与金属离子浓度负相关;高于上述浓度时,植物现存量减少的速率明显降低.POD和SOD活性的变化趋势相似,在6 h时,其活性在低于40μmol.L-1的Hg2+、或160μmol.L-1的Cd2+、或50μmol.L-1的Hg2++Cd2+胁迫下逐步升高,而在72 h时,相应的胁迫浓度则降至10μmol.L-1、40~80μmol.L-1和25μmol.L-1.

Hg2＋、Cd2＋及其复合胁迫对苦草的毒害

利用微宇宙系统研究了不同浓度的Hg2+、Cd2+单一及复合处理下,苦草对这三种胁迫的响应。三种胁迫下,3d内苦草现存量增加百分比与金属离子浓度间显著负相关,其中在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]([Hg2+]/[Cd2+]=1)>5μmol/L时,2～3d可致死;总生产力、净生产力、呼吸强度以及叶绿素含量均随着金属离子浓度的增加而下降,同时叶绿素含量还随着胁迫时间的延长而降低,但上述四个指标在低浓度胁迫时常略有升高;可溶性蛋白含量在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]≤2.5μmol/L、以及[Cd2+]≤10μmol/L时升高或基本稳定,之后随着金属离子浓度的增加和胁迫时间的延长而明显降低。Hg2++Cd2+的复合胁迫效应略小于相应浓度的Hg2+,但明显大于相应浓度的Cd2+。Hg2+对苦草的毒性数倍于Cd2+,二者对苦草的毒性有相加或协同效应。

陈桥东湖浮游植物群落结构与环境因子的关系

为研究陈桥东湖浮游植物群落的时空变化及其与环境因子之间的关系,于2017年1月、4月、7月和10月对陈桥东湖的4个样点进行采样调查.调查共发现浮游植物8门67属118种.其中绿藻种类最多,共47种,硅藻其次,共35种.浮游植物丰度变化为2.52～39.7×106 cells·L-1,平均丰度为8.54×106 cells·L-1,最高值出现在夏季.硅藻为陈桥东湖冬季的主要优势种类,绿藻和蓝藻则在夏、秋季节占优势.利用修正的卡尔森营养状态指数(TSIM)来评价水质,结果显示陈桥东湖整体呈现富营养化状况,且夏季水质最差,冬季相对较好,主要与人为干扰有关.浮游植物丰度与环境因子的相关性分析表明,蓝藻、绿藻与营养盐及水温极显著正相关(P<0.01).金藻则与水温呈极显著负相关,与溶解氧呈极显著正相关(P<0.01).典范对应分析(CCA)结果表明,溶解氧、水温、pH、总氮、透明度和化学需氧量是影响陈桥东湖浮游植物优势种变化的重要环境因子.

菹草对铵氮和硝氮急性胁迫的响应

利用水族箱研究了在单一的铵氮和硝氮急性胁迫下,3d内菹草的现存量、生产力、叶绿素与可溶性蛋白质含量以及SOD和POD活性的变化特点。结果表明:铵氮胁迫下,菹草现存量增加百分比与铵氮浓度间显著负相关;铵氮>1.56mg/L时,菹草现存量、生产力、可溶性蛋白含量开始明显下降,生长受到抑制;叶绿素含量在胁迫6h时无明显变化,在高浓度的铵氮胁迫24和72h时,含量明显下降;随着胁迫时间延长,SOD活性明显升高时对应的胁迫浓度越来越低,而在高浓度的铵氮胁迫下,活性明显下降;POD活性随着胁迫浓度的提高,在6、24和72h时,均先升后降。在0～200mg/L的硝氮胁迫下,菹草现存量先升后降,但其最低值与对照无明显差异;随着胁迫浓度增加,蛋白质含量在胁迫6h时无明显变化,24和72h时先升后降;叶绿素含量无明显变化,SOD活性持续升高;POD活性除在>25mg/L的硝氮作用72h时下降外,均随硝氮浓度增加而增加。总生产力在硝氮≤100mg/L时无明显下降。NH4+对菹草的毒性远大于NO3-。

微量元素铁对3种水华藻类生长的影响

在温度为25℃,光照强度为2500lx,光暗比为14h∶10h的实验室条件下,研究微量元素铁对3种水华藻类(铜绿微囊藻、小球藻和小环藻)生长的影响.结果表明:当其他营养盐富足时,培养液中的微量元素铁对3种水华藻类的生长均有显著的影响.在培养中期,较高的铁浓度对细胞密度和叶绿素a质量浓度均有明显的促进作用;在培养20d后,当培养液中的铁浓度分别低至0.19~0.24、0.22~0.47和0.15~0.16mg·L^(-1)时,铜绿微囊藻、小球藻和小环藻细胞增殖缓慢.因此,有效调节微量元素铁的浓度也会影响到自然水体中藻类的生长.

溴化1-己基-3-甲基咪唑对斜生栅藻谷胱甘肽及其代谢酶的影响

研究了浓度为0、1、5、10、15、20mg/L的新兴离子液体溴化1-己基-3-甲基咪唑([C6mim]Br)在24h、48h、72h和96h对斜生栅藻还原型谷胱甘肽(GSH)及其代谢酶-谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽转硫酶(GST)和谷胱甘肽还原酶(GR)的影响。结果表明:GSH含量在24h、48h和72h时,在最低处理浓度下不变,其他处理浓度下随胁迫浓度增加而降低,96h时则与对照无差异或较小;GPX和GST的活性在72h之前明显升高(最高浓度组的GST活性有波动),96h时均降低至对照水平;GR活性在24h时,[C6mim]Br=1mg/L时升高,之后降低,在48h增高至对照水平,72h时,[C6mim]Br≥10mg/L的处理组高于对照水平,96h时,除最低处理组外,均降至对照水平以下。GR是GSH系统中的限速酶,GST则是该系统中活性和灵敏性最高的酶,可作为[C6mim]Br胁迫时的敏感的生物标志物。1mg/L的[C6mim]Br可引起藻细胞的氧化胁迫,具有环境毒性。

超滤法浓缩提取萝卜POD过程中的数量关系探讨

对超滤法浓缩提取萝卜ＰＯＤ（ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ）过程中酶活、比活力、蛋白质浓度及浓缩液体积等的动态变化的初步研究表明：（１）时间与浓缩液的蛋白质浓度、酶活、酶损失率间，浓缩液体积与蛋白质浓度、酶活、比活力及酶活的增加倍数间，以及体积浓缩倍数与酶和蛋白质的得率间的关系，均可用方程ｙ＝ａｅｂｘ来表示；（２）时间与透过液的蛋白质浓度及酶活间的关系可用方程ｙ＝ａ＋ｂ１ｘ＋ｂ２ｘ２＋ｂ３ｘ３＋ｂｘ４４来表示；（３）浓缩液蛋白质浓度与酶活及酶的浓缩倍数间，时间与浓缩液体积及透过液的比活力间的关系，均可用方程ｙ＝ａ＋ｂｘ来表示．

营养条件对污水中小球藻生长及产能效应的影响

以过滤的富营养化的鱼塘废水为培养液,添加外源的碳、氮、磷元素,考察污水中不同的外源无机碳浓度、总氮浓度、总磷浓度对小球藻(Chlorella vulgaris)的生长、油脂含量和烃类含量的影响。在25℃、光照强度为4 500 Lux、光暗比为12L:12D的条件下培养10 d。单因子方差分析和多重比较结果表明:(1)以Na2CO3做碳源,小球藻生物量和烃类含量在外源无机碳浓度为6 mg/L时最高,油脂含量在外源无机碳浓度为12 mg/L最高。(2)以KNO3做氮源,小球藻生物量在总氮浓度为25 mg/L时最高,油脂含量在总氮浓度为15 mg/L时最高,烃含量在总氮浓度为20 mg/L时最高。(3)以KH2PO4做磷源,小球藻生物量和烃类含量在总磷浓度为2 mg/L时最高,油脂含量在总磷浓度为1.5 mg/L时最高。