弱光照和富营养对苦草生长的影响

本研究通过比较在不同光照和营养(3光照×3营养)水平下栽培的沉水植物苦草(Vallisneria natans L.)的生长及生化指标,探讨了富营养水体中弱光和高营养对苦草生长的影响.结果表明:弱光对苦草生长的抑制作用不受外源营养浓度的影响;而高营养对苦草生长的影响受到弱光胁迫程度的交互作用,表现为在光照较强的45%日光下为抑制作用,光照最弱的2.5%日光下为促进作用,在光强居间的10%日光下没有明显作用.植物组织总氮、总磷、氨态氮及游离氨基酸氮含量随光照减弱而增加,而可溶性总糖和淀粉含量减少;总磷、氨态氮、游离氨基酸氮及淀粉含量随营养增加而增加.因此弱光照和过高营养均对苦草生长产生明显抑制作用,两者具有交互作用,主要表现为弱光影响了高营养的抑制作用.在本研究中,高营养对苦草生长有抑制作用,但尚不能导致铵中毒或储存碳缺乏;可能由于10%和2.5%日光下,弱光胁迫对苦草的代谢已产生很大抑制作用,限制了高营养对苦草的抑制作用.     

天山林区土壤总氮矿化过程对季节性冻融的响应

森林土壤总氮矿化对冻融过程的响应机制尚不明确,氮矿化速率和转化情况尚缺乏定量刻画。通过土壤原位法与室内培养分析相结合,利用¹⁵N同位素稀释技术,研究冻融期间天山林区乔木林地、灌丛、草地3种群落类型土壤总氮矿化及转化累积量的动态,分析土壤总氮矿化速率与土壤温度、含水率及微生物量氮(MBN)的相互关系。结果表明:(1)冻融过程及群落类型对总氮矿化速率和MBN含量有极显著的影响(P<0.01),秋、春季冻融期的总氮矿化速率相比冻结期更高;(2)季节性冻融期间,乔木林地土壤总氨化累积量在3种群落类型中最高(163.9 kg N hm^-2 a^-1),秋、春冻融期占整个时期的比值约为66%;而总硝化累积量在3种群落类型中相差较小,秋、春冻融期占比均约为77.4%;(3)土壤温度和含水率显著影响总氮矿化速率、净氮矿化速率和MBN速率,随土壤温度增加,总氨化速率(林地和灌丛)显著升高(P<0.05);随土壤含水率增加,净氨化速率(灌丛)和净硝化速率(灌丛)显著降低(P<0.05)。通过揭示天山林区土壤总氮矿化速率(总氨...     

利用水生植物原位修复污染水体

在实验围隔系统中,夏季利用凤眼莲、冬季利用耐寒型沉水植物伊乐藻等恢复水生生态系统,研究水生植物对水体氮、磷营养盐、透明度等理化性质的影响.结果表明：水生植物处理围区营养盐水平均显著低于围区对照和大湖水体.最初15 d,凤眼莲生长速度快,覆盖面积从100 m²增加到470 m²;44 d后,覆盖面积达到65％,处理围区的水质最佳,总氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺ -N)、亚硝态氮(NO₂^- -N)、高锰酸钾盐指数(COD_Mn)和叶绿素a浓度最低,透明度达到1.7～1.8 m(水底).10月份后,处理围区水体总磷(TP)维持在0.1 mg·L^-1左右.处理围区透明度提高后,伊乐藻逐渐成为优势种(覆盖面积达到总水域的1/3),在净化水质、维持水质理化性质稳定和提高透明度方面作用显著.表明水生植被恢复可以有效降低水体营养盐,控制浮游植物增长,是改善富营养湖泊水质的重要措施.     

巢湖叶绿素a浓度的时空分布及其与氮、磷浓度关系

基于巢湖水体2002~2007年水质监测资料,对叶绿素a浓度的分布、动态及与TN、TP的关系进行了统计分析。巢湖叶绿素a浓度与TN、TP的浓度分布存在明显的空间差异,西半湖叶绿素a浓度全年高于20μg/L,TN为1.94~3.84mg/L,TP为0.20~0.42mg/L;东半湖叶绿素a浓度全年小于5.5μg/L,TN为0.95~1.83mg/L,TP为0.08~0.14mg/L。在东半湖,叶绿素a含量与TN呈不明显的正线性关系,当TP浓度较低时,叶绿素a随TP的增加小幅上升,但是当TP>0.15mg/L时,叶绿素a随TP的增加而明显上升;在西半湖,当水体TN<5.8mg/L或者TP<2.0mg/L时,叶绿素a含量与TN、TP关系为正线性关系,当TN在5.8~9.4mg/L或者TP介于0.2~0.3mg/L间时,叶绿素a含量与TN、TP关系为不显著的负线性关系,当TP浓度>0.3mg/L时,叶绿素a含量与TP关系又为正线性关系。西半湖叶绿素a浓度的变化可能是藻类生物活动与沉积物及水体中营养盐的相互作用结果。在治理巢湖富营养化时,应优先控制西半湖的磷元素。     

光强、温度、总氮浓度对黑藻生长的影响

为寻求沉水植物生长的主效环境因子,探求富营养化水体沉水植物的衰亡机理并选择治理富营养化的先锋植物,实验选择长江中下游常见沉水植物种黑藻(Hydrilla verticillata),利用正交试验设计,通过室内静态模拟实验研究三种主要环境因子光照强度、温度、总氮浓度及其互作对黑藻断枝生长的影响。结果表明:光照强度和温度为影响黑藻生长的主效环境因子,并且光强与温度的交互作用对黑藻生长有较为显著的影响,具体表现为黑藻的生长指标(株高、生物量、分枝数)、光合指标(叶绿素a+b浓度、叶绿素a/b、叶绿体总色素含量)和生理活性指标(根活力、可溶性糖含量、MDA含量)的变化均与这两个环境因子及其互作呈显著相关;总氮浓度的变化对黑藻生长影响不大,在2-8 mg/L的总氮浓度下,黑藻均可以正常生长。根据本实验黑藻生长指标、光合色素含量以及生理活性在不同环境因子组合的变化结果可知,黑藻在5320-12000 lx光照强度、20°C-30°C、4-8 mg/L水体总氮浓度的条件下生长良好,故推测黑藻可作为春夏季富营养化水体中恢复和重建沉水植被的先锋工具种。       

Contaminant Removal of Domestic Wastewater by Constructed Wetlands： Effects of Plant Species

A comparative study of the efficiency of contaminant removal between five emergent plant species and between vegetated and unvegetated wetlands was conducted in small-scale （2.0 m×1.0 m×0.7 m, lengthxwidthxdepth） constructed wetlands for domestic wastewater treatment in order to evaluate the decontaminated effects of different wetland plants. There was generally a significant difference in the removal of total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP）, but no significant difference in the removal of organic matter between vegetated and unvegetated wetlands. Wetlands planted with Canna indica Linn., Pennisetum purpureum Schum., and Phragmites communis Trin. had generally higher removal rates for TN and TP than wetlands planted with other species. Plant growth and fine root （root diameter ≤ 3 mm） biomass were related to removal efficiency. Fine root biomass rather than the mass of the entire root system played an important role in wastewater treatment. Removal efficiency varied with season and plant growth. Wetlands vegetated by P. purpureum significantly outperformed wetlands with other plants in May and June, whereas wetlands vegetated by P. communis and C. indica demonstrated higher removal efficiency from August to December. These findings suggest that abundance of fine roots is an important factor to consider in selecting for highly effective wetland plants. It also suggested that a plant community consisting of multiple plant species with different seasonal growth patterns and root characteristics may be able to enhance wetland performance.     

石龙芮在城市生活污水净化中的应用潜力

采用水培技术,研究了石龙芮(Ranunculus sceleratus L.)在净化城市生活污水中的应用潜力.经5 d培养,石龙芮处理组总氮(K-N)、总磷(TP)浓度分别降低到2.93和0.097 6 mg·L-1,总去除率分别达到97.47%和98.44%;氧化还原电位(Eh)迅速提高; pH值得到一定的改善; 浊度迅速下降, 72 h后达到5度. 而对照组K-N、TP浓度分别为35.42和1.27 mg·L-1, 总去除率仅为52.29%和61.31%; 氧化还原电位上升缓慢; 浊度下降缓慢,72 h后仍为 57.8度.结果表明石龙芮在富营养化水体控制及水生生态修复中具有很大的应用潜力.     

典型水生植物对水库环境污染物去除能力的实验室模拟

以溪荪鸢尾(Iris sanguinen)、菖蒲(Acorus calamus)、黄菖蒲(Iris pseudaeorus)3种水生植物为实验植物,根据大伙房水库库区及入库河流的富营养化现状制备富营养化实验水体,通过28 d室内水培实验,研究3种植物对总氮、铵氮、硝氮和总磷的去除能力。结果表明:溪荪鸢尾组对总氮、铵氮、硝氮和总磷的去除率分别为78.1%、73.1%、84.8%和90.3%,菖蒲组分别为73.4%、90.1%、63.1%和89.1%,黄菖蒲组分别为83.9%、77.3%、75.0%和93.8%;3种植物对污染物的去除强度随时间的变化较为一致,均表现出前期污染物浓度下降较快,后期趋于平缓:对总氮、铵氮的去除作用前14天较为显著;对硝氮的去除作用在整个实验期间均显著;对总磷的去除作用在前21天较为显著。     

正交试验法分析环境因子对苦草生长的影响

苦草(Vallisneria natans),是我国长江中下游淡水水体中常见的沉水植物种类。通过室内模拟正交试验的方法,研究不同光照强度、温度和总氮浓度(3光照×3温度×3总氮浓度)对苦草生长的影响。结果表明:(1)苦草在5320lx光照强度、10℃、2—4mg/L水体总氮浓度的条件下生长良好。实验所设100%(12000lx)和50%(5320lx)光照条件下苦草均可正常生长;但对于30℃的高温胁迫耐受性较差;苦草在总氮浓度为4mg/L的水体中各生长指标达到最大值,2mg/L或8mg/L的总氮浓度均会抑制其生长。(2)5320lx的光照强度和10℃的温度对苦草光合色素的合成较为有利;而单纯总氮浓度的变化对苦草光合色素的合成影响不大。(3)苦草的生理活性在高于12000lx或低于1025lx的光强、高于30℃的温度以及8mg/L的总氮浓度下均会受到一定程度的抑制。(4)方差分析结果显示,苦草生长发育的过程中,光照强度和温度是主效环境因子;上述3个环境因子对苦草光合色素的合成均有极显著的影响,并且光强与温度的交互作用对其也有显著影响;光照强度、温度以及这两个环境因子的交互作用为影响苦草生理活性的主效因子。苦草作为不能形成冠层的基生叶莲座型沉水植物,对光强要求不高,对低温的耐受性较好,但较不耐高营养盐浓度,因此,在得到一定修复的富营养化水体中,可以作为秋、冬季水生植物恢复和重建的关键物种。     

松花湖富营养化发生的阈值判定和概率分析

湖泊、水库富营养化是目前国内外环境科学领域关注的热点,也是我国面临严峻的水环境问题。选择松花湖为研究对象,以2002~2004年松花湖水体中与富营养化相关指标的特征为依据,运用多元相关分析和多元逐步回归分析以及室内藻类模拟实验和蒙特卡罗随机模拟的方法,围绕松花湖富营养化主要限制因子识别、富营养化发生的阈值判定和概率分析开展研究。结果指出:总磷和总氮是松花湖富营养化的主要限制因子,总磷是水体富营养化的第一限制因子;松花湖富营养化发生的阈值为:总磷含量0.065mg.L-1、总氮含量0.843 mg.L-1和叶绿素a浓度11.90μg.L-1;松花湖水体发生富营养化的概率为0.69,其中,无风险的区域占19.21%、一级的区域占9.79%、二级占20.31%、三级占16.5%、四级占25.8%、五级占8.39%,可见,松花湖大部分区域处于轻度富营养化阶段,小部分区域处于中营养阶段。该结论对全面、合理地了解松花湖富营养化的现状以及有效地预防和控制松花湖富营养化的发生和保护湖泊水质具有重要的参考价值,也为水体富营养化的定量化和制定富营养化的标准提供了可行的途径和方法。