茭草(Zizania latifolia)在不同人工湿地中的生长适应性

茭草是太湖流域河、湖水陆交错带及低洼沼泽中普遍生长的挺水植物,其生长条件在当地挺水植物中具有代表性.根据该流域河道水陆交错带的现状与挺水植物生长特性,针对性地设计了置入式生态滤床、生物氧化池、潜流表面流复合人工湿地和水平潜流人工湿地4种不同生境条件,研究茭草的生长适应性,为建立与恢复退化的河道水陆交错带植被群落提供科学依据和技术支持.结果表明,茭草能够适应不同生长环境,在沸石基质和水培环境中均能正常生长;不同环境条件下其生长速度和繁茂程度存在差异.

洱海湖滨带茭草收割管理关键参数研究

为确定洱海湖滨带茭草收割管理的时间、频次及高度等关键参数,通过室外与现场模拟,研究了不同收割处理下的洱海湖滨带茭草再生率、株高等生长与生理指标.结果表明:8月和10月收割后茭草再生株的叶长和直径显著下降;10月份收割较8月份收割更不利茭草的再生长:其茭草再生长最大速率下降29.6%,再生株叶长和直径分别下降26.9%、25.9%.现场10月份对同一区域茭草进行重复收割,其恢复生长最大速率比单次8月收割下降37.1%;比单次10月份收割下降10.6%,故收割管理应以单次收割为宜.对浅水区(水深<15cm)茭草沿泥上30cm处及以上位置收割更有利于其再生长(再生率为93.4%),对深水区(水深>50cm)茭草沿水面收割更有利于其再生长(再生率为100%).

茭草、芦苇与水葫芦的污染物释放规律

选取昆明某人工湿地中的茭草、芦苇和水葫芦进行浸泡试验,考察因植物组织的溶解而导致的污染物释放规律.最快的释放发生在最初的24h内.COD的释放率小于TN和TP的释放率.芦苇的COD和TN释放速率最小,茭草的TP释放速率最小,茭草的COD释放速率最大,水葫芦的TN和TP释放速率最大.在停留时间为5d,水力负荷为8.7cm/d,TN、TP和COD负荷为1.52,0.11,13.7g/(m2?d)条件下,植物组织释放N、P、COD的量分别占去除负荷的29%,20%和38%.这表明对于进水负荷较低的人工湿地,收割植物可以改善湿地低效率时期的处理效率.

14条环太湖河流水质与茭草、水花生氮磷含量

选取环太湖14条主要河流为研究对象,分析河流水质和水生植物优势种(水花生和茭草)中氮磷含量,探讨两者的相关性。结果表明:自实施综合整治以来,环太湖河流水质有所好转,氮污染是目前环太湖河流的主要污染特征,有效削减其入河量是太湖入湖河流治理的重要任务;水花生总氮(TN)和总磷(TP)累积能力均强于茭草,水花生叶(茎)中TN、TP含量分别是33.88～55.70g·kg-(122.10～29.96g·kg-1)、4.44～8.96g·kg-(13.43～8.02g·kg-1);茭草叶(茎)中TN、TP含量分别是12.30～21.41g·kg-(121.75～31.22g·kg-1)、2.06～6.58g·kg-(12.60～7.81g·kg-1)。水花生和茭草叶茎中TN含量与水体中TN浓度均无显著相关性,但两种植物叶茎中TP含量与水体中TP浓度呈显著正相关,即在一定浓度范围内,水体中P浓度越高,水花生和茭草体内P的累积量越大。

剑湖湿地水生植物金鱼藻与茭草对环境氮素的响应

为了解剑湖水生植物金鱼藻和茭草对环境氮素的利用情况,采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法等研究了剑湖湿地水生植物金鱼藻与茭草对环境氮素的响应。结果表明:环境中的氮源直接影响植物对氮素的吸收利用,两种水生植物总氮含量和所处的环境中的总氮含量呈正相关性;茭草的硝氮含量明显高于金鱼藻,茭草对硝氮的吸收和保存能力强于金鱼藻;金鱼藻对氨氮吸收能力和对硝氮的转化能力强于茭草。

滇西北高原剑湖茭草湿地湖滨带对入湖泥沙截留效果研究

以滇西北高原的剑湖茭草湿地湖滨带作为研究对象，通过对生活污水纳污河流-永丰河，农业面源污染纳污河流-金龙河和面山泥沙地表径流汇集河流-格美江河口的茭草湿地湖滨带迎水面和背水面采样监测分析，研究湖滨带对入湖泥沙的拦截效果。结果表明，剑湖茭草湿地湖滨带对各入湖河流泥沙拦截效果较好，且夏秋季节的拦截效果为冬春季节的2～4倍。同时，剑湖茭草湿地湖滨带通过对入湖泥沙的拦截作用能有效减少外源氯、磷污染物进入水体，从而达到对剑湖水环境保护的作用。

茭草淹水还田对土水界面磷素迁移与转变的影响

通过模拟试验研究了茭草淹水还田培养过程中土壤溶液Eh、pH值、溶解性有机碳(DOC)和金属离子浓度以及土壤磷形态的动态变化。结果表明,茭草淹水还田可增强土壤的还原作用,提高上覆水和孔隙水中DOC的浓度,从而促进土壤中氧化铁结合态磷的溶解,增加向上覆水中磷的释放。相关分析结果表明,茭草淹水还原过程中Eh和溶液中DOC浓度的变化是引起上覆水磷浓度变化的主要原因。茭草还田前期可显著增加茭白田上覆水中磷的浓度。

东太湖茭草植被改造实验研究

东太湖的茭草和浮叶植物有显著的加速湖泊淤积和二次污染效应。１９９３年开展了面积５ｈａ的植被改造实验，当年剔除原有植物，培育成为沉水植被，平均生物量达３ｋｇ／ｍ２。由茭草残体形成的腐殖层对沉水植物生长发育有不利影响，在实验区大部分面积上表层沉积物中ＴＯＣ含量低于３０％，沉水植物能正常生长；ＴＯＣ含量超过３０％时沉水植物生长较为缓慢。对东太湖４６．６ｋｍ２湖面上由茭草和浮叶植物组成的植被进行全面改造，可获得显著的环境生态效益，起到延缓湖泊衰亡和改善水质的作用。

剑湖湿地茭草根际土壤固氮菌多样性分析

2012年采用PCR-DGGE法对云南省典型高原湿地——剑湖地区的典型水生植物茭草的根际土壤固氮菌多样性进行分析。结果显示,入水口永丰河的茭草根际土壤固氮菌Shannon-Wiener指数和Simpson丰富度最高,出水口黑惠河的茭草根际土壤固氮菌Shannon-Wiener指数和Simpson丰富度最低。典型对应分析表明,NH4+和NO3-显著影响根际土壤固氮菌群落结构。同源比对分析显示,所有序列共分为2个类群,其中有11条带属于Betaproteobacteria,占84.6%;2条带属于Gammaproteobacteria,占15.3%。聚类分析结果表明,大部分固氮菌(84.6%)属于红环菌目,少部分(15.3%)属于着色菌目。

茭草ISSR-PCR体系的优化

为了建立适用于茭草的ISSR-PCR反应体系,以湿地植物茭草基因组DNA为研究对象,筛选引物为UBC818,采用正交试验设计方法,建立了茭草ISSR-PCR反应体系和扩增程序。结果表明,在25μL反应体系中含有1×PCR缓冲液、250μmol/L d NTP、2.0 mmol/L Mg Cl2、0.5μmol/L引物、1.0 U Taq DNA聚合酶和100 ng模板DNA最适用于茭草ISSR-PCR扩增。适宜的扩增程序为94℃5 min;94℃1 min;56℃45 s;72℃90 s;35个循环;72℃10 min;4℃保存。

东太湖茭草区网围养鱼模式试验研究

根据东太湖茭草区资源及环境特点,开展网围养鱼模式试验,结果表明：（1）经济效益明显,产投比1．2—1．5；（2）有良好生态效应,防治湖泊沼泽化和茭草区水质恶化；（3）社会效益显著,解决湖区剩余劳动力和城市居民吃鱼难的问题；（4）利于湖泊资源管理和保护。

茭草和芦苇叶片光合与荧光特性对土壤持续干旱的响应

对茭草Zizania latifolia和芦苇Phragmites australi进行自然持续干旱处理,测定植物叶片光合作用特征参数和叶绿素荧光参数及相应的土壤水分含量,探讨茭草、芦苇叶片对土壤持续干旱胁迫的光合生理响应。随着土壤水分逐渐减少,茭草叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均先增大后减小,芦苇叶片的Pn、Tr、Gs均逐渐减小;茭草和芦苇叶片的胞间二氧化碳浓度(Ci)、光化学最大量子效率(Fv/Fm)、非光化学猝灭系数(NPQ)、水分利用率(WUE)、有效荧光产量(Yield)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q P)变化趋势一致,其中Ci逐渐增大,Fv/Fm、NPQ、WUE先增大后减小,Yield、ETR、q P逐渐减小。分析表明,当茭草和芦苇遭遇较严重干旱时,叶片Pn下降主要是非气孔限制因素导致;当生长基质(沙土)的田间持水量为19%,速效氮、磷、钾分别为28.14、2.25、25.76 mg·kg-1,p H 7.2时,茭草的干旱胁迫阈值在土壤含水量(2.17±0.18)%和(1.66±0.23)%之间,芦苇的干旱胁迫阈值在土壤含水量(1.84±0.17)%和(0.25±0.07)%之间。

菰茭草与芦苇饲养草鱼对比试验

菰茭草与芦苇饲养草鱼,平均体重比芦苇组高14.7%。菰茭草作为饲料饲养草鱼,其生物学价值和经济价值均优于芦苇。

不同条件下茭草腐解及养分释放特征研究

为了解还田茭草的腐解过程及其养分释放特点,开展了不同水分(淹水和湿润)和不同温度(15℃、25℃、35℃)条件下茭白茎叶与茭白根系物质在土壤中的分解速率及其N、P、K释放的模拟研究。结果表明,茭草的腐解速率随温度的升高而增加,湿润条件下茭草的腐解快于淹水条件,茎叶的腐解快于根系;还田前期,茭草中氮、磷、钾可随茭草腐解逐渐释放,增加表水中水溶性有机碳、氮、钾和磷的浓度。研究认为,茭草还田可能会增加对地表水体污染的风险,特别是在茭草还田前期。

滇西北高原剑湖茭草湿地湖滨带对农业面源N·P污染净化效果研究

通过在滇西北开展高原剑湖茭草湿地湖滨带对农业面源污染控制研究,得出湖滨带对来源于农业面源污染纳污河流—金龙河水体中N、P污染净化效果,并结合湖滨带对农田废水中N、P污染净化机理进行分析,结果表明,位于滇西北高原的剑湖茭草湿地湖滨带对金龙河水体中的N、P污染净化效果较好,尤其在农业生产行为活动较频繁的夏秋季节,茭草湿地湖滨带对金龙河水体中N素和P素的污染净化效果分别可达55.8%~62.52%和59.47%~69.81%。剑湖茭草湿地湖滨带对剑湖流域农业面源污染的控制起到较好效果,并最终为保护剑湖水环境污染起到重要控制作用。

基于高光谱技术剑湖湿地茭草磷含量估算模型研究

以云南剑湖湿地典型植被优势种茭草为研究对象,利用ASD Filed Spec 3光谱仪采集茭草反射光谱,并测定其磷含量,通过高光谱数据建立茭草磷含量估算模型。结果表明:茭草的反射光谱曲线与健康绿色植被的反射光谱曲线趋势一致,通过一阶导数变换可以更清楚地分析原始光谱的细节特征,作为植被光谱特有的"三边"参数,可以定量分析茭草光谱特征。分别利用光谱反射率、反射率一阶微分值和"三边"参数与磷含量作相关性分析,相关性最高的变量分别为平滑光谱1 085 nm波段、光谱一阶微分1 259 nm波段、红边面积,相关系数分别为0.528、0.619、0.526;基于Land-sat 8 OLI波谱重采样的低维光谱数据,近红外波段对茭草磷含量较为敏感,相关系数为0.519;通过主成分分析提取的变量平滑光谱提取第1成分和反射率一阶微分提取第1成分与磷含量的相关性最高,相关系数分别为0.547和0.494。在建立的估算模型中,多元逐步回归模型估算效果较优,其次为主成分回归模型和单变量回归模型;茭草磷含量最佳估算模型为基于反射率一阶微分建立的多元逐步回归模型,R2为0.76、RMSE为13.69、P为91.08%、MAE为10.75。

基于不同光谱变换的剑湖茭草鲜生物量估测研究

通过实地采集剑湖湿地茭草反射光谱和现场测量鲜生物量,基于24种光谱变换对茭草反射光谱特征进行分析,选取16种光谱变换筛选全波段(350~2 350 nm)中对茭草鲜生物量敏感的特征波段,构建其鲜生物量估测模型。结果表明:不同形式的光谱变换更容易分析光谱特征,对数倒数和倒数的变换增强了可见光波段的特征。对数倒数一阶微分变换增强了近红外波段的特征,倒数二阶微分和对数倒数二阶微分增强了短波红外的特征,4~5尺度的连续小波变换适合分析原始光谱特征。连续小波变换后最大相关系数为0.734;其次为二阶微分变换,最大相关系数为-0.730。基于立方根二阶微分变换构建的多元回归模型对茭草鲜生物量估测效果最佳,R2、RMSE、P和RPD分别为0.88、1 044.90 g/m2、83.95%、2.64。

菰茭草替代青贮玉米秸饲养肉牛试验

菰茭草替代青贮玉米秸饲喂肉牛,日增重比对照组提高7.5%,差异极显著(P<0.01),每天可多增加收入0.62元,经济效益和生态效益显著。

菰茭草的快速扩繁方法

南四湖湿地退化严重,野生菰茭草面积锐减,为恢复南四湖湿地,菰茭草作为湿地先锋植物,其快速扩繁是恢复湿地的关键措施之一。茭草的快速扩繁技术主要是基质配制、适宜的种植密度和水深。

东太湖茭草资源生态评价及利用对策

根据1990年调查,对东太湖茭草资源现状及环境影响进行论述,揭示其生态失调、利用价值下降的趋势;从保护湖泊资源和水利功能的角度探讨开发治理的对策。