邛海大型水生植物时空分布及其退化原因

根据2021年7和12月、2022年5和9月邛海水生植物调查结果,结合文献资料,分析了邛海水生植物种类组成、群落结构和空间分布状况以及退化原因,提出了邛海水生植物恢复的对策建议。邛海湖区有水生植物23种,主要分布在水深2 m内,在湖泊北岸成片分布,湖泊西岸和南岸呈斑块状分布,东岸零星分布,总面积约1.3 km^(2)。水生植物分布面积由1990s前占湖面积的20%左右缩减到目前的不足5%,沉水植物群落结构简单化,浮叶植物和挺水植物分布范围扩张。1998年洪水从海河口倒灌,致使高枧湾水域沉水植被消失;近10年来湖泊运行水位抬升和透明度下降使得邛海水生植物分布面积进一步缩小、种群单一化。需要恢复邛海水位运行的自然节律,减少污染负荷输入改善水体透明度,辅之人工生态修复等措施,逐步恢复邛海水生态系统健康。

水生植物在水体污染修复中应用研究进展

随着我国经济飞速发展、工业和城市化步伐加快、人口迅速增长,我们所面临的各类环境污染问题日益突出,水污染问题也是重中之重。水生植物在水体污染修复中发挥重要作用,具有成本低、环境友好、处理效果好等优点。通过查阅相关研究文献,本文介绍了植物选择原则、污染物净化机理,总结了水生植物对水体氮磷、重金属、有机物污染修复的研究进展,未来在水生植物资源回收、净化污染物种类和水生植物组合等方面还需要进一步深入的研究,以期为植物在水体污染修复推广应用中提供科学依据。

水生植物RuBisCO基因的趋同演化

植物碳固定,作为碳循环中的核心环节,对全球粮食产量与气候变迁具有深远影响。在此过程中,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBisCO)的作用举足轻重。其催化速率与特异性间存在微妙的平衡:特异性降低,催化速率上升,但副反应中的有毒副产物亦随之增多,从而影响整体效率。然而,水生植物却拥有独特的CO2富集机制,有效减少了副反应的影响,为酶创造了优越的工作环境。本文以高等水生植物入水事件为切入点,深入研究了其核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基蛋白的趋同进化。旨在寻找与入水事件紧密相关的趋同进化位点,并探究CO2富集机制下该酶理化性质的变化,为酶的优化提供新思路。收集了泽泻目、唇形目、虎耳草目、水韭目、山茱萸目和金鱼藻目等6个目共48个物种的酶蛋白质序列信息,并确定了6次关键的入水事件。采用PCOC分析方法,整合了这6次入水事件的数据,深入剖析了水生植物的进化趋势。分析结果显示,水生植物中可能存在一个关键的趋同进化位点,位于蛋白质序列的第328号位置,紧邻酶的活性中心。推测该位点的替换可能增强了反应底物进入活性中心区域的灵活性,使CO2更易进入,从而提升了酶的催化速率。这一发现为后续的酶改进突变实验指明了方向,提供了坚实的理论依据。研究成果不仅有助于优化该酶的催化效率和适应性,也为深入研究植物碳固定机制提供了新的视角。

泰州市凤凰河水系水生植物调查与群落结构分析

为明确凤凰河水系水生植物的多样性现状,于2023年在凤凰河5大景区设置样方90个,对水系内水生植物种类、应用频度以及水生植物群落数量进行了调查、并对其群落结构及景观特征进行了分析。结果表明:(1)90个样方记录水生植物81种,分属于44科73属。其中湿生植物47种,挺水植物17种,浮水植物4种,漂浮植物7种,沉水植物6种。其中应用种类最多的科是禾本科(10种),其次是菊科(4种)、蓼科(5种)和莎草科(4种)。(2)泰州凤凰河水系90个样方中,挺水植物重要值最高的是荷花,湿生植物中重要值最高的是芦苇。(3)泰州市凤凰河水系水生植物应用存在品种丰富、地方品种应用广泛等特点,但也存在冬季水系景观效果差、常用物种过度集中、外来生物入侵等问题,因此在未来的水景建设中需进一步改善。

某市龙潭湖公园水生植物调查

水生植物造景作为风景园林植物造景中不可或缺的一部分。其具有良好的观赏价值和生态价值。通过对某市龙潭湖公园内的水生植物进行实地调查,观察园内水生植物的种类、生长习性等,对园内水生植物调查做简单分析与汇总,结果发现该园水生植物有17种,分属13科17属,并提出了一些存在的问题以及相应的解决措施,旨在创造出一些更好为人类服务的水体景观。

水生植物、附生微生物及其对渔业生态环境的调控作用研究进展

渔业生态环境问题一直以来受到广泛关注,目前发现水生植物及其附生微生物在去除水体污染物方面具有显著作用,是一种绿色高效的水质调控措施,在渔业生态环境调控方面应用广泛。文章从水生植物修复手段、水生植物-附生微生物之间的相互作用、水生植物及其附生微生物对渔业水域典型污染物的作用等角度,对近年来的相关研究进展进行综述,以期明确水生植物及其附生微生物在水质调控中的重要作用,指出水生植物-附生微生物生态调控手段目前存在的问题,并提出完善该调控手段的研究方向,可为渔业生态环境的调控提供更优方案。

镁改性水生植物生物炭吸附水中的微囊藻毒素-LR

利用水生植物苦草和狐尾藻制备镁改性生物炭,并对生物炭的比表面积、孔隙度、元素组成、pH_(pzc)、FTIR、XPS、XRD进行表征,开展吸附水中微囊藻毒素-LR(MC-LR)的研究.结果表明,与未改性生物炭相比,镁改性生物炭具有较大的比表面积和中孔孔容,其表面负载有MgO和Mg(OH)_(2),且具有更多的含氧基团和更高的pH_(pzc).以2.0 mol·L^(-1)的MgCl_(2)浸渍制备的镁改性生物炭对MC-LR的去除效果最佳.准一级、准二级动力学、Elovich和颗粒内扩散模型都能在不同程度上较好地描述吸附过程.吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模型,且较高的温度有利于对MC-LR的吸附,而较高的pH和较大分子量的DOM会抑制吸附.颗粒内扩散、中孔填充是吸附的重要机制,还可能存在氢键、静电吸引和π^(+)-πEDA相互作用力.本研究为水生植物残体资源化利用提供新的思路.

衡水湖湿地水生植物生长对水质的影响

为探究衡水湖水生植物生长腐解对湿地水动力水质影响,调查研究衡水湖大型水生植物优势种芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha latifolia)的生长腐解动力学参数,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型构建了衡水湖水动力-水质-水生植物模型,模拟了2018~2022年衡水湖水生植物生长过程和水质变化,定量分析了植物生长对水体水质变化的时空影响及影响机制,并提出适应植物生长过程的衡水湖水质精细化管理保障措施.结果表明,利用植物生长积累量(以C计)表征植物生长腐解动力学相关参数,植物生长期生长系数和腐解期代谢系数分为0.01d^(-1),0.05d^(-1),用于建立衡水湖生态水质模块实现系统模拟研究;有植物生长区较无植物大湖心区在植物生长期对氨氮、总磷浓度降低可达40%~60%,腐解期增加可达60%~80%,且植物对原位及周边500~1000m范围内作用显著;在成熟期(10月)对植物70%茎叶量进行收割,氨氮浓度峰值最大由1.833mg/L降至1.095mg/L,下降率达到40.25%,总磷浓度由0.172mg/L降至0.119mg/L,下降率达到30.78%,年均下降率为25.41%和21.28%,大湖西部滩区氨氮、总磷改善效果明显,且无植物生长的大湖心区域水质也有一定提升.同时,在植物生长期(5~9月),考虑植物生长对水深的要求(芦苇保持-0.3~0.7m、香蒲保持0.24~0.96m),加强水量水位的控制,保障植物生长条件.

城市公园水体富营养化的水生植物修复效果研究

该研究针对城市公园水体富营养化问题,选取挺水植物再力花、浮水植物睡莲、沉水植物苦草等常见水生植被,对比分析其不同组合方式以及不同生长期对轻度、中度、重度富营养化水体营养盐的去除效果。研究结果显示,3种水生植物的7种组合配置在不同生长期对水体营养盐均有去除效果,其中以再力花+睡莲+苦草组合方式效果最佳。尤其对于中度富营养化水体,该组合方式对总氮、总磷、氨氮、化学需氧量的去除率分别为97.0%、89.2%、75.5%、58.2%。综合比较植被对总氮、总磷、氨氮、化学需氧量的去除效果,发现对总氮的去除效果最好,为68.0%~97.0%,其次是总磷,为72.2%~97.2%。此外,随着底物浓度的降低,去除率随植被的生长周期基本呈现下降的趋势。研究成果可为城市公园水体的生态修复提供理论依据。

水生植物附着细菌群落组成特征及构建机制研究进展

水生植物根叶表面定殖了高度多样化的细菌群落,这些细菌类群在促进植物生长发育、提高养分吸收以及增强环境适应性等方面发挥重要作用,并通过与植物形成复杂的共生功能体,深刻影响着水生生态系统中的生物地球化学循环过程。然而,当前对水生植物附着细菌群落的认识及应用尚显不足。深入理解水生植物附着细菌群落组成及构建机制,阐明其与宿主间复杂的相互作用关系,对揭示和调控水生植物-微生物组的生态功能以及维持水生生态系统健康具有重要意义。本文系统总结了水生植物附着细菌群落的多样性及组成特征,从宿主植物的选择效应、环境响应以及细菌的种间相互作用等方面梳理了水生植物附着细菌群落的形成机理和驱动机制,并介绍了调控水生植物附着细菌群落构建的生态学过程,阐述了水生植物附着细菌群落在湖泊碳、氮循环过程中的作用。此外,对水生植物附着细菌群落的进一步研究进行了展望,建议未来可以从水生植物附着细菌群落的功能特征、核心菌群挖掘、合成群落应用、对全球变化的响应规律以及水生植物-微生物协同降污增汇技术等方面开展深入研究。

常见水生植物对氮磷营养盐的利用和蓄积

以风车草(Cyperus involucratus Rottboll)、菖蒲(Acorus calamus)、美人蕉(Canna indica)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)、苦草(Vallisneria natans)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)6种水生植物为研究对象,采用常规耗竭法分析其养分吸收动力学特征,探究水生植物对水体氮磷的利用和蓄积能力,同时还探讨了硫累积及水体pH对水生植物吸收氮磷的影响。结果表明:挺水植物对氮磷营养盐的利用和蓄积能力高于其他水生植物;其中美人蕉对水体总氮(total nitrogen,TN)和总磷(total phosphorus,TP)的蓄积量最多,达到40.95 mg和5.83 mg,菖蒲的最大吸收速率(I_(max))比其他水生植物更高,分别为1.428 mg·g^(-1)·d^(-1)和0.313 mg·g^(-1)·d^(-1);挺水植物对水体TN和TP去除率均超过85%,贡献率达到80%。硫的累积不利于水生植物对氮磷的蓄积和利用;美人蕉对硫的累积量最少,其对氮磷的去除率在6种植物中最高,达到92.29%和86.24%。水生植物在生长过程中会改变水体的pH,而水体pH又会反过来影响水生植物对氮磷的吸收和蓄积。综上可知,挺水植物具有较好氮磷利用与蓄积能力,培养环境中过多的硫及过低的pH均会降低水生植物对氮磷的利用和蓄积。

利用水生植物净化灌溉水中的镉综合实验设计

针对农田受重金属污染严重的现状,设计了利用水生植物净化灌溉水中镉的综合性实验。实验内容包括净化实验的设置、水体悬浮物等基本指标测定、水体镉测定、植物样品消解、原子吸收分光光度计使用等。实验结果表明,水生植物能显著强化灌溉水中镉和悬浮物的去除,水葫芦、苦草和黑藻对镉的去除率高达90%以上,其中苦草和黑藻对镉具有较强的吸收积累能力。该教学实验内容与现实环境问题相结合,具有综合性、研究性和应用性特点,有助于培养学生综合运用专业知识解决实际问题的能力,同时激发他们的实验学习兴趣,提高实践能力。

3种水生植物潜流人工湿地模拟处理池塘养殖尾水的研究

为了解潜流人工湿地对养殖尾水的处理效果,比较蕹菜、凤眼莲、喜旱莲子草三种水生植物潜流人工湿地对草鱼养殖池塘尾水的净化效果,并探讨潜流人工湿地在不同水力负荷、排停水和排水转换对池塘养殖尾水的处理效果,以及潜流人工湿地微生物群落多样性和组成。结果显示:蕹菜、凤眼莲和喜旱莲子草分别对总磷(TP)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)和化学需氧量(COD_(Mn))去除率最高,为24.7%、25.1%和25%。停水时,蕹菜、凤眼莲和喜旱莲子草均对NH_(4)^(+)-N去除率最低,分别为-526.07%、-871.08%和-1196.46%。水力负荷为低(5.76 m^(3)/d)时,蕹菜、凤眼莲和喜旱莲子草分别对COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N和TP去除率最高,为30.4%、42.5%和22.1%。蕹菜Shannon、Ace和Chao 1均最高,喜旱莲子草Simpson最高。3组样本共分析出5131个OTU,注释为45个门,293个目和974个属;蕹菜停水前、中和后共分析出5021个OTU,注释为47个门,294个目和953个属。研究表明,水生植物潜流人工湿地对养殖尾水具有一定的净化效果,运行期间停水会降低净化效果,水力负荷低的净化效果大于中和高,微生物群落多样性和组成的差别影响了人工潜流湿地对养殖池塘尾水的净化效果。

“双碳”目标下乡村湿地水生植物选择及群落配置

水生植物在维持湿地生态平衡、净化水质、防止水土流失、调节气候,以及提供旅游和休闲价值等方面发挥着重要作用。基于水生植物的生态功能、生长习性和景观效果等特性,筛选出102种具有净化、美化功能的适宜在乡村湿地环境中种植的水生植物,隶属于36科67属,以挺水植物为主,浮叶、漂浮、沉水植物为辅;同时,以物种生态位、种间关系为前提,形成了不同湿地空间区域的水生植物群落配置类型和方法;另外,提出了水生植物的种植、养护和管理措施,以期为乡村湿地碳减排效用的提升及乡村生态治理模式的构建提供科学依据。

水生植物对水体流速的影响规律

为探究水生植物对水体流速的影响规律,设计波—流—水生植物试验方案,其试验装置系统包含P-FIS水生植物-水槽集成系统、HCS水动力控制系统和HMS水动力监测系统;试验条件设计涵盖3类水生植物、6套植株密度及8种水动力工况。研究结果表明,在不规则波作用下,柔性挺水植物和柔性沉水植物的消浪和阻流效果优于刚性挺水植物。波条件下,植株矮的柔性沉水植物过流能力较强;流条件下,植株高的挺水类植物过流能力较强。在测点位置z/H=(0.28±0.04)范围,流速波动达到峰值。柔性挺水植物和柔性沉水植物,在水面以下有繁茂的枝叶结构,其种植密度会显著影响水体流速。研究结果可为水域种植适宜、适量的水生植物提供依据,以期保持水体流动性,同时削减对底泥的冲刷作用,改善水质。

水生植物对微污染水体生态修复的研究综述

系统总结不同水生植物对河流等微污染水体生态修复效率,阐述水生植物修复水体的净化机制并分析水生植物在净化过程中的影响因素(温度、透明度、污染物浓度)及其互相作用机制,结果显示挺水植物对Hg、Fe、Cu、Zn等污染物的去除率分别为32.6%~39.7%,44.9%~51.4%,63.7%~70.5%,74.7%~79.4%,沉水植物对Co、Ni、Cu、Zn的去除率分别为44.7%~45.3%,55.7%~59.3%,64.8%~69.4%,61.3%~65.4%。可为生态修复工程中水生植物的优选工作提供理论基础。

中国外来入侵水生植物及其在污染水体生态修复中的应用进展

随着社会经济与工农业的快速发展以及人类活动加剧,外来生物以及以氮、磷为主的富营养化和重金属、有机物等污染物正不同程度威胁中国水生态安全、生物多样性及国民经济高质量发展。相对价格高、工程量大和二次风险高的物理和化学措施,以水生植物为核心的生物-生态法在水生态修复中备受青睐和广泛应用。中国外来入侵水生植物物种多,虽然这些物种入侵程度不同,但其分布相对集中在东部平原区和云贵高原区。过去30年来,中国在防控外来入侵水生植物的同时,挖掘凤眼蓝〔Eichhornia crassipes(Mart.)Solms.〕、喜旱莲子草〔Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.〕和大薸(Pistia stratiotes Linn.)等在污染水体生态修复方面的功能和实际应用,取得了一定进展,发现外来入侵水生植物在不同水体和不同污染物类别间有一定的修复差异,且部分物种表现出与本土植物间的比较优势;对水体污染物的去除机制主要包括植物吸收与同化、根系分泌物与根际微生物互作以及植物降解与挥发等。本文全面梳理了中国外来入侵水生植物物种及地理分布,分析了凤眼蓝、喜旱莲子草和大薸等典型外来入侵水生植物修复污染水体的效果与机制,指明外来入侵水生植物的重要研究方向,认为未来在利用外来入侵植物进行水生态修复时,应兼顾防控和资源高值化综合利用及科普教育的协同工作。

不同水生植物对富营养化水体净化和温室气体排放的影响

水体富营养化和温室效应均是目前较为严重的环境问题。已有的水生植物净化富营养化水体研究主要侧重于净化效果,较少研究其净化过程中温室气体的排放特征,更忽略了水生植物对富营养化水体的减污降碳协同治理效果。基于此,通过人为添加氮磷模拟富营养化水体,将水生植物——水竹(Phyllostachys heteroclada Oliver)、竹叶眼子菜(Potamogeton wrightii Morong)、黑藻(Hydrilla verticillate(L.F.)Royle)、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris L)、纸莎草(Cyperus papyrus Linn)和黄花水龙(Ludwigia peploides subsp.stipulacea(Ohwi)Raven)设置5个试验组及1个空白组,研究不同水生植物及其组合对富营养化水体的净化效果和温室气体(CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O)排放特征。结果表明:1)在富营养化水体净化过程中,各试验组在净化第15天基本上能把水体净化完全。2)净化第15天时,水-气界面CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O净排放通量以及全球增温潜势(GWP)最低的试验组均是铜钱草单种,分别是-44.09、0.07、0.49 mg/(m^(2)·h)与38906.89 mg/m^(2)。研究显示,在选择水生植物净化富营养化水体时,铜钱草单种能较好实现减污降碳协同治理。

不同天然水生植物组合降解生活污水效果分析

为达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/2311-2016)中相关标准,四川多数生活污水处理厂在原有处理工艺上添加处理单元,从而导致处理成本增加。本研究以执行该地方标准的某生活污水处理厂经格栅后生活污水为研究对象,用选取的水菖蒲、美人蕉、空心莲子草及水芙蓉四种水生植物单独或两两串联降解其主要污染物,以COD_(Cr)、TN、TP及NH^(+)_(4)-N去除率评价其效果。结果表明,美人蕉-水芙蓉组合处理效果最好。

不同水生植物对养猪废水净化效果研究

[目的]筛选适用于养猪废水的人工湿地优势物种。[方法]选取鸢尾、美人蕉、水芹、梭鱼草4种水生植物,通过垂直流人工湿地装置,监测不同水力停留时间对污水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮(NH_(4)^(+)-N)浓度的影响,分析4种水生植物对污水的净化效果。[结果]随着水力停留时间的延迟,人工湿地中废水中COD、TN、TP和NH_(4)^(+)-N的浓度逐渐下降,净化效果越好。当水力停留时间为5 d时,鸢尾对COD和NH_(4)^(+)-N的去除率最高,分别为61.80%和68.35%;梭鱼草对TN和TP的去除率最高,分别为30.92%和81.53%。[结论]人工湿地对养猪废水净化效果以种植鸢尾和梭鱼草较佳。