外源氮磷负荷比增加对刺苦草(Vallisneria spinulosa)生长的影响

磷(P)是水生态系统生产力的限制因子,因此,在水体富营养化治理的过程中,许多地方采取了有效的措施控制流域P的排放;但氮(N)来源复杂,难以有效控制,导致湖泊外源的N∶P负荷比日益扩大.植物的生长需要合适的N∶P比,因此,外源N∶P负荷比的增加可能会对沉水植物的生长产生影响.采取控制实验,将刺苦草(Vallisneria spinulosa)栽种于塑料桶中,每隔3 d添加1次N、P营养盐,实验设置5个处理,P外源性负荷量固定为4 mg/(m^2·d),N外源性负荷量分别为0、40、80、120、160 mg/(m^2·d).实验周期为80 d.结果显示:随着N∶P负荷比的增加,刺苦草的叶干重、植株总干重、根干重、叶N及总N含量、叶片数、叶P及总P含量等指标基本保持不变或略有增加,单株总根长、根茎长度、块茎干重和无性系小株数目则呈现下降趋势.结果表明:随外源N∶P负荷比的增加,刺苦草个体生长指标总体呈现不变的趋势,但与种群扩张潜力相关的指标如根茎长度、块茎干重和无性系小株数目等则呈现下降趋势;刺苦草体内累积的N随外源N∶P负荷比的增加而增加,但P的累积保持不变.说明N∶P负荷比的增加对刺苦草个体生长影响不大,但对种群扩张不利;刺苦草对P的吸收也并不随N∶P比的增加而改变.

不同初始螺类密度对沉水植物刺苦草Vallisneria spinulosa Yan及其附着藻类的影响

大型水生植物及其附着藻类是浅水湖泊中的重要初级生产者。淡水螺类作为重要的初级消费者,其密度对沉水植物及其附着藻类的影响存在争议。本研究设置4种初始螺类密度(0、40、80、240 ind·m-2),研究淡水螺类(椭圆萝卜螺Radix swinhoei H.Adams)对刺苦草(Vallisneria spinulosa Yan)及其附着藻类的直接牧食作用和螺类种群的变化。结果显示,在添加螺处理中,刺苦草和人工基质表面附着藻类的生物量显著降低,同时沉水植物的生长显著增加,在较高初始密度螺类处理中刺苦草产生更多的分株。到实验结束时,螺类的死亡率较高,但3个有螺处理间螺类鲜重无显著差异,而高初始密度螺类条件下的最终密度仍较高,同时个体重量(均重)也较小。在中富营养条件下淡水螺类可以直接牧食沉水植物叶片,但对植物生长的抑制作用不显著,有可能是因为沉水植物并不能作为唯一的食物来源维持螺类种群,同时螺类的种群结构受到水体营养水平等因素的制约。

水位波动的幅度与频率对刺苦草(Vallisneria spinulosa)生物量和形态特征的影响

沉水植物是维持浅水湖泊清水稳态以及湖泊生态系统结构与功能的关键生物类群.近年来,气候变化和人类活动的双重作用造成湖泊水文情势的明显改变,对沉水植物的生长、繁殖和演替有着较大的影响.本文选取2个水位波动幅度与2个波动频率(逐渐改变水位),以恒定水位作为对照,研究湿地中具有重要生态功能的沉水植物刺苦草(Vallisneria spinulosa)的生物量及地上和地下营养器官形态结构对水位波动的响应.结果表明,相对于恒定水位,波动水位(低幅度低频率、低幅度高频率、高幅度低频率、高幅度高频率)对刺苦草的总生物量和获取限制资源相关器官有显著影响.相比于对照组,水位波动能够显著降低刺苦草分株数、叶片数、根数、根长、匍匐茎数、总匍匐茎长以及叶、根、地上和地下生物量,但会显著增加其株高和比叶面积.不同波动频率(低频率和高频率)和幅度(低幅度和高幅度)对光合器官的形态特征都没有显著影响,但叶和地上部分的生物量积累均受到波动幅度的显著影响.水位波动幅度显著改变了刺苦草的根数和根长,而波动频率的影响不显著.因此,对浅水湖泊受损刺苦草群落进行重建时,应避免较大幅度的水位波动,从而有利于增强植株快速恢复的能力.

极端干旱对鄱阳湖碟形湖水生植物群落的影响

水生植物是水生生态系统的重要组成部分,为底栖动物、鱼类和水鸟提供食物来源和栖息场所。近年来鄱阳湖水位变化剧烈,极端水文事件频发,对水生植物生长产生了不利影响。目前,关于极端干旱对鄱阳湖水生植物的影响报道较少。该研究于2022年7月和2023年7月对鄱阳湖典型碟形湖大湖池、沙湖及常湖池的水生植物群落进行调查,结果表明,2022和2023年鄱阳湖碟形湖平均水深分别为(160.27±50.70)、(58.00±21.46)cm,透明度分别为(49.10±14.41)、(47.25±10.91)cm。浮叶植物菱(Trapa spp.)优势度最大,沉水植物刺苦草(Vallisneria spinulosa)和轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)优势度及生物量在2023年有所增加。湖区干旱导致水位降低,水体透明度发生变化,影响了植物群落的物种数,导致植物多样性增加。不同年份碟形湖水位和水体透明度的变化对水生植物多样性有显著影响,2 a间鄱阳湖碟形湖水生植物群落的物种组成差异显著,表现为2023年干旱后挺水和湿生植物比例增加。该研究通过对比分析2 a的监测数据,探讨了极端干旱对碟形湖水生植物的影响,研究结果可为鄱阳湖水生植物的恢复和越冬水鸟的食物资源补充管理提供科学依据。

三峡水库补水调度对东洞庭湖典型沉水植物生境适宜性的影响

沉水植物是东洞庭湖水生态修复的重要物种,水深是影响沉水植物生长的关键因子之一。为定量描述三峡水库不同补水调度方式对东洞庭湖典型沉水植物生长生境的影响,以刺苦草(Vallisneria spinulosa)为目标物种,利用物理栖息地模型建立三峡水库补水调度期间不同出库流量与东洞庭湖刺苦草生长生境加权可利用面积(WUA)的关系。结果表明:刺苦草生长生境的适宜水深为0.2~1.8 m,最适宜水深为0.5~1.0 m;三峡水库实施补水调度后,东洞庭湖刺苦草生长生境的WUA整体呈现均匀上升趋势;三峡水库补水调度期间,出库流量为5 500~10 500 m^(3)/s时,刺苦草生长生境最适宜水深范围对应的WUA呈现先增后减趋势,在出库流量为9 500 m^(3)/s时WUA最大(74.46 km^(2)),可认为刺苦草生长最适宜出库流量为8 500~10 500 m^(3)/s。研究成果可为通过三峡水库生态调度进行东洞庭湖水生态环境恢复及保护提供参考。

水深对刺苦草生长和繁殖策略的影响研究

调查研究西凉湖的刺苦草（V.spinulosa）在不同水深下的生长和繁殖策略,试图弄清是否水位的变化影响刺苦草的繁殖策略,进而影响刺苦草在湖泊中的分布情况.研究结果表明：在水深1.4~2.2 m的范围内,刺苦草有性繁殖体的生物量、有性繁殖体的收获系数和繁殖体个数都随水深的增加而减少.水深2 m以下,随着水深的增加,刺苦草的地上生物量和地下生物量逐渐增加;水深超过2 m后,生物量显著减少,刺苦草的有性繁殖受限.随着水位的变化,有性繁殖体的投资比率发生变化,从水深1.4 m的2.77%±0.96%到水深2 m的0.13%±0.22%;而无性分株繁殖方式水深2 m以下没有显著差异.当水深超过2 m时,无性分株数明显减少,约为492株/m2.水深不影响刺苦草的根冠比.

光照对沉水植物刺苦草生活史对策的影响

以采自江西鄱阳湖的刺苦草冬芽为实验材料,在自然温室中经历了全不遮阳、部分遮阳等4种处理,研究不同遮阳处理产生的光线差异对刺苦草的有性繁殖和无性繁殖方式的资源配制的影响.结果表明,刺苦草的最大叶长、总葡匐茎长和总的叶面积在4种光环境下显著不同(F3,39=10.221,P<0.001;F3,39=12.638,P<0.001;F3,39=73.753,P<0.001).随着遮阳强度的增加,刺苦草的最大叶长、总葡匐茎长和总的叶面积减少,遮蔽强度越大,分配到地下的生物量越多,冠根比率越小;遮阳生境下的刺苦草的有性繁殖受限,无性繁殖形成的分株和冬芽也比自然状态少得多;刺苦草采用回避策略应对光照胁迫.

CO_2浓度升高对沉水克隆植物生长速率及营养元素积累的影响

研究在不同CO_2浓度下水生克隆植物刺苦草(Vallisneria spinulosa)整个生活周期中生长的动态变化及对营养元素积累情况。在不损伤植物体的前提下,采用刺苦草形态学指标组合史估计了植株生物量的动态变化。结果表明:刺苦草鳞茎的萌发不受CO_2浓度变化的影响。在高浓度CO_2即(1000±50)μmol·mol^(-1)下,刺苦草源株地上部分生长速率在整个生长前期和中期都远远高于低浓度CO_2即(400±20)μmol·mol^(-1),而在后期则出现相反的现象,其中一个原因是因为高浓度CO_2下后期光合物质向地下大量转移形成鳞茎引起地上部分生长减慢。但高浓度CO_2下克隆株中的初级和次级分株生长速率均高于低浓度CO_2。在两种CO_2浓度下相同克隆植株构件中的总碳含量没有明显差异;除鳞茎外,根、叶、匍匐茎中的总磷含量随CO_2浓度升高显著增加;由于各构件生物量增加有明显差异,导致叶和鳞茎因为生物稀释作用而使其含氮量降低了12％～14％,但根和茎中含量基本保持不变。在高浓度CO_2中植株总生物量显著升高,所以总碳、总氮和总磷吸收量均显著大于在低浓度CO_2中的吸收量。研究结果揭示,大气CO_2浓度升高对沉水克隆植物生长的促进,有利于提高水生克隆植物在群落中的竞争能力;水生植物克隆生长将增加水生生态系统中碳的沉积;水环境中N?

刺苦草对富营养化水体净化作用的研究

以刺苦草植株为试验材料,通过对不同时期水中氮、磷、pH等的测定,研究其对富营养化水体的净化效果,为利用水生植物净化富营养化水体提供理论依据。结果表明:刺苦草对富营养化水体的TN、TP、NH4+-N、COD的去除率分别为66.64%、90.02%、91.94%、71.17%;pH从7.7降至7.43;DO从6.956 mg/L回升至16.406 mg/L,透明度达到55 cm。由此证明,刺苦草可作为净化富营养化水体的优良生物材料之一。

水深变化对刺苦草冬芽形成的影响研究

为弄清水深的变化对苦草冬芽形成的影响情况,在苦草的生长季节和繁殖体形成季节变化水位,设计实验研究苦草如何以无性繁殖的方式应对水位胁迫变化.研究结果表明：在刺苦草生长期内,冬芽母体大小和水位变化都显著影响冬芽的形成.在生长期内刺苦草形成的冬芽数量少,水位越低,形成的冬芽数量越少且更小,形成的冬芽平均数量为12~28个;在刺苦草繁殖期内,水位胁迫会加速刺苦草营养的转化,形成更多的冬芽,显著高于在生长期水位波动时的冬芽数,且不受冬芽母体大小的影响,此阶段形成的冬芽平均数量为45~83个.这些结论说明在植物生长季节维持相对稳定的水位生境有利于植物种群的延续,繁殖期水位的波动有利于水生植物无性繁殖体的形成.

水深和基质对鄱阳湖刺苦草冬芽分布的影响

以鄱阳湖自然保护区的3个子湖（蚌湖、象湖和大湖池）的刺苦草（Vallisneria spinulosa Yan）冬芽为调查对象,了解水深和基质对刺苦草冬芽在自然种群中的分布影响。调查结果显示,不同水深的蚌湖、象湖和大湖池刺苦草冬芽平均密度分别为（179±75.5）个/m2、（97±51.3）个/m2、（41±28.33）个/m2,3个湖泊刺苦草冬芽平均生物量（干重）分别为（24.06±9.35）g/m2、（12.82±8.86）g/m2、（7.06±5.12）g/m2,这些显著性差异与生境的水深具有负相关性;同时刺苦草的冬芽主要分布在10~20cm土层内,20~30cm土层内分布最少;通过土壤质地分析发现冬芽更易在粉砂型土壤基质中形成,有机质含量高的基质对冬芽形成具有抑制作用。

氮磷负荷比对浅水湖泊初级生产者的影响

为研究氮磷营养负荷比值(N︰P)的升高对浅水湖泊初级生产者的影响,在种植刺苦草的模拟系统中,保证磷(P)负荷不变,不断增加氮(N)负荷,设置三种N︰P比(0︰1、20︰1和40︰1),比较不同N︰P负荷条件下,浮游植物、附着藻类和沉水植物的生长情况。研究结果表明:三种不同的N︰P负荷条件下,上覆水中总氮(TN)和硝态氮(NO3–-N)含量随着N︰P的升高呈现增加的趋势,总磷(TP)则下降。浮游植物和附着藻类生物量在N︰P比为20︰1时出现最大值,显著高于其它两个处理组;刺苦草的生物量在实验结束时显著增加,但各处理间没有显著差异。以上结果表明,N︰P升高能够促进浮游植物与附着藻类的生长,但超过20︰1会抑制其生长,而N︰P的变化对沉水植物没有显著影响。

种植密度对2种沉水植物生长繁殖的影响

在自然条件下,研究5种不同种植密度(15、30、45、60和75株/m^(2))对刺苦草和密齿苦草在种群和单株水平上生长繁殖的影响。结果表明,刺苦草和密齿苦草的分株数、扩繁面积、株高、种群生物量、叶绿素含量均随着种植密度的增加先增加后减少,均在种植密度为30株/m^(2)时达到最大值。刺苦草和密齿苦草的平均单株生物量随着种植密度的增加先减少后增加,均在种植密度为30株/m^(2)时达到最小值。刺苦草的相对生长速率在种植密度为15株/m^(2)时达到最大,密齿苦草的相对生长速率在种植密度为30株/m^(2)时达到最大。刺苦草的可溶性糖含量在种植密度为30株/m^(2)时达到最大值,密齿苦草的可溶性糖含量在种植密度为45株/m^(2)时达到最大值。在2种沉水植被恢复过程中,刺苦草最合适的种植密度为15~30株/m^(2),密齿苦草最合适的种植密度为30~45株/m^(2)。

几种常见野生蔬菜的生态功能利用研究进展

对水芹、刺苦草、鱼腥草、慈姑等几种常见野生蔬菜生态功能的利用进行综述:利用水芹、苦草净化富营养化水体、生活污水以及利用其化感作用抑制藻类生长;利用鱼腥草控制杂草以及去除土壤重金属污染;利用慈姑修复面源污染水源。并对野菜化感作用的深入研究,以及生态功能的发掘与利用的前景进行展望。

茎段扦插长度对净水植物刺苦草生长繁殖的影响

在贡湖湾水体条件下,以贡湖湾原位底泥和沙子1:1混匀为基质,采用吊桶的方式,将10、20、30、40、50 cm五种不同长度的刺苦草茎段以每桶10株的密度扦插到橡皮桶中,研究了不同茎段扦插长度对刺苦草分株数、相对株高增量、相对生长速率、生物量分配方式、叶绿素含量、可溶性糖含量和淀粉含量的影响。结果表明:试验结束时,扦插长度为10~20 cm时,刺苦草的分株数、相对株高增量和相对生长速率较大,生物量分配中地下部分占比较大;扦插长度为30~40 cm时,刺苦草的可溶性糖和淀粉含量较大,所有处理叶绿素含量均无显著性差异。因此,在本试验条件的水体中,刺苦草植被恢复时适宜选取10~20 cm的扦插长度。

蓝藻胁迫条件下不同基质类型对苦草和伊乐藻生长的影响

为探讨蓝藻胁迫条件下沉水植物生长与基质营养含量的关系,研究了添加相同含量蓝藻后2种不同基质(较贫瘠的黄色粘土和较肥沃的黑色淤泥)对苦草和伊乐藻2种沉水植物生长的影响。结果表明:与伊乐藻相比,苦草的生物量在粘土条件下高于淤泥条件,而基质类型对伊乐藻生物量没有显著影响;苦草的最大叶片长度(用于表征株高)、无性系新株数目及其干物质重和伊乐藻的株高、分株数目和分枝干物质重也是在粘土条件下高于淤泥条件;苦草的最大根长在粘土条件下显著高于淤泥条件(p<0.05)。研究结果表明在蓝藻胁迫的条件下,高营养含量的基质不利于沉水植物的生长,并且对根生型沉水植物苦草的影响要大于假根沉水植物伊乐藻。

刺苦草对铜胁迫的耐受性及其恢复能力研究

采用沉水植物对低浓度铜（Cu）污染的水体进行生态修复被认为是一种经济、安全、有效的方法。以鄱阳湖分布较为广泛的刺苦草（Vallisneria spinulosa）为研究对象,设置4个Cu^2＋添加梯度,对照组（CK）为（0.007±0.012）mg/L,试验组（T1）为（0.400±0.026）mg/L,试验组（T2）为（0.830±0.010）mg/L,试验组（T3）为（1.697±0.055）mg/L;处理1周后彻底换水,使其进行为期2周的恢复生长,探究铜胁迫及解除后刺苦草地上部分、地下部分生长状况的变化及其对Cu^2＋的富集效果。结果显示,不同浓度Cu^2＋处理对刺苦草生长产生了严重的胁迫作用,试验组地上部分长度、鲜重和叶绿素含量均显著低于对照组;刺苦草对水体Cu^2＋的去除率在前4d平均为63%,各处理组水体Cu^2＋含量均显著下降;刺苦草地上部分Cu^2＋含量随水中Cu^2＋含量的增加而显著上升,T3组刺苦草地上部分Cu^2＋含量达到（3.68±0.32）mg/g,约为T1处理组的6.4倍,地下部分Cu^2＋含量则没有显著差异;刺苦草Cu^2＋化学计量内稳性较差,其指数（1/H）约为1.09。在解除Cu^2＋胁迫后的恢复阶段,T1、T2和T3地上部分Cu^2＋含量相对于胁迫阶段分别下降了43.04%、92.12%和86.00%,地下部分分别下降了57.91%、42.70%和33.81%,而刺苦草鲜重、叶绿素含量及地下部分Cu^2＋含量则没有显著差异。研究表明,刺苦草是一个较理想的Cu^2＋超富集植物,铜胁迫解除后具有一定的恢复能力。

刺苦草根状茎淀粉特性的研究

系统研究了刺苦草根状茎淀粉的理化性质。结果表明，刺苦草根状茎淀粉形状较一致，呈椭圆形、锥形，淀粉颗粒表面光滑，大小在8～36μm之间。X-射线呈B型结晶图样，结晶度为47.2%。刺苦草根状茎淀粉的糊化温度为66℃。与对照相比，刺苦草根状茎淀粉具有较高的透明度，较好的冻融稳定性，较易凝沉。刺苦草根状茎淀粉糊具有非牛顿流体的特性，属于剪切稀化体系。

亚洲苦草与刺苦草的染色体数目和核型

本文以亚洲苦草和刺苦草根尖为实验材料,对其染色体数目及核型进行了研究,结果表明,两个种均为2n=20,同属Stebbins的不对称核型,亚洲苦草为“3B”,刺苦草为“2B”。核型公式分别为:K(2n)=20=2m+12sm+6st,K(2n)=20=2M+2m+14sm+2st。

鄱阳湖典型沉水植物刺苦草对不同淹水胁迫的响应特征及对生态修复的启示

沉水植物的生长与繁殖受到湖泊水体水位过程的影响,然而不同的水文过程变化及淹水时长对沉水植物个体适应性特征的影响尚不清晰。选取鄱阳湖典型沉水植物刺苦草作为研究对象,通过设置水位控制中宇宙实验,揭示6种淹水模式下刺苦草个体适应性变化特征。结果表明:长时间高淹水水位胁迫能够显著影响刺苦草的叶片数量、叶长、根长、匍匐茎长度、克隆能力、总生物量等特征。快速涨水以及长时间(>21 d)高水位(>3.5 m)胁迫会导致刺苦草植株叶片的大量凋亡,短时间(<14 d)并降低高水位淹水胁迫,刺苦草可以恢复其正常生长。研究表明,夏季快速涨水及不利水位下较长淹水时长是影响沉水植物刺苦草个体适应性降低的主要因素,可为沉水植物退化的水文过程机制以及科学恢复提供理论参考。