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973计划“湖泊富营养化过程和蓝藻水华暴发机理

时间:2019-10-23 16:49 作者:佚名 点击:

973计划“湖泊富营养化过程和蓝藻水华暴发机理研究”项目

第7课题“水生植被退化与修复的机理(2002CB412307)”

2004年工作总结

完成单位与骨干:

南京大学:尹大强、杨柳燕、高士祥、肖琳、郭红岩、周惠仙

中国环境科学院:叶春、许秋瑾

中科院武汉水生所:倪乐意

中科院南京地湖所:陈凯宁

中科院武汉植物所:刘贵华

2004年12月

一、《课题任务书》设置的2004年课题研究内容与目标

1、研究内容

继续深化实验室内研究,开展水体富营养化对水生植物的胁迫机理以及水生植物的响应机制研究;

进行水生植物分泌物结构分析鉴定,深入研究它感物质,探讨水生植被与藻类间的相生相克作用;

进行水生植物拦截外源营养、吸收氮磷元素、抑制颗粒物再悬浮与底泥营养物释放等的作用规律分析与研究;

开展太湖水生植物的恢复研究

2、预期目标与成果指标

弄清不同水生植物对营养物质的竞争的生物学机理。

揭示水生植物与藻共生竞争原理。

阐明水生植物吸收氮磷元素、抑制颗粒物再悬浮与底泥营养物释放的作用规律。

发表在国内外知名学术刊物上的论文不低于5篇。

培养博士生1人、硕士生2名

二、研究的关键科学问题、主要研究内容与进展

1、研究的关键科学问题

富营养水体水生植物退化的生物学机理

富营养水体水生植被功能与水生植被恢复的环境条件

2、主要研究内容

(1)水生植物对营养物质的竞争的生物学机理。

水体富营养化对水生植物的胁迫机理以及水生植物的响应机制研究

实验室和野外研究,沉水植物在洁净/富营养化水体中生理生态特性改变对其种群退化的影响;营养代谢特征变化对生长的影响后果;体内物质平衡改变及机制,光合速率变化机制。

富营养化湖泊中优势种群的空间分布与水体的空间异质性以及对优势沉水植物种群的影响研究

开展相关湖泊的调查,研究了种子库与湿地植物种群动态的关系,不同干扰与水体空间异质性的关系,不同营养梯度的水体对优势种群的影响;湖泊富营养化过程中沉水植物的种间关系。

(2)水生植被与藻类间的相生相克作用

水生植物的它感物质研究

实验室研究:水生植物分泌的挥发性物质对微囊藻潜在的化感作用;水生植物中具有化感作用的次生代谢物的分离和鉴定;水生植物种植水中化感物质的富集、分离和鉴定方法。

附生细菌与藻的生长和代谢的关系

主要研究了不同的环境条件下铜绿微囊藻与附生假单胞菌磷代谢关系以及在磷限制条件下铜绿微囊藻的生长和代谢。铜绿微囊藻对水生植物衰退的作用过程水生植物衰退的机理

在富营养化水体有机物同水生植物在富营养化水体有机物对不同水生植物的

沉水植物富集氮的部位和规律

对3种沉水植物吸收肥沃底质中营养实验表明:不同营养水平底质中生长植物之间的组织氮磷含量相差不大;但在上浮水中设置不同营养梯度后,不同营养水平处理间植物组织营养含量差异很大,显示氮磷主要由地上部分从水柱富集。

沉水植物富集无机氮种类

对6种常见沉水植物进行不同浓度梯度的铵和硝酸盐处理结果表明它们对铵的富集量与处理浓度相关;对硝酸盐的最大富集量在2-5 mg/l以上不随处理浓度上升;富集铵对组织硝态氮无影响,添加硝态氮减少组织铵含量;淀粉与组织铵呈显著负相关,随硝酸盐含量增加有所上升;氨基酸升高幅度不敌铵增加和淀粉下降幅度;可溶性糖的变幅相对淀粉为小。结果显示沉水植物组织氮富集主要与水体铵浓度升高有关,对组织储存物质有很大消耗。

富营养条件下不同比例氮形态对沉水植物的生理影响

研究了在富营养水平下(4.0 mg/L TN,0.2 mg/L TP)不同铵态氮(NH4+-N)与硝态氮(NO3--N)比例(4/0, 5/1, 1/1, 1/5, 0/4)pH较低,在6.5-8.3之间,云贵和黄淮海地区次之,在8.4-9.0之间。目前中国湖泊的pH都有升高的趋势。pH对初级生产力有相当显著影响,蓝藻在高pH下,可以很好生长,藻类大量生长又使pH增高,促使一些水华藻类如微囊藻等生长。pH升高伴随着中国湖泊的富营养化过程,通过实验研究发现不利的pH条件,可对沉水植物黑藻产生胁迫,体内活性氧累积,超过了生物体内自身的防御能力,导致植物细胞发生损伤。所以我们推论随着湖泊富营养化的进程,水体pH升高,导致沉水植物抗氧化酶系统紊乱,应是富营养化湖泊沉水植物退化和消失的重要原因之一。

通过梅梁湾与贡湖观测场水质的周期性观察,得出水体pH值发生较大幅度的多次升降变化的特点。分析后认为,其变化是由水生植物和藻类光合作用过程与水生植物残体、藻类残体等有机物高温厌氧分解过程共同作用而引起,且夏、秋两季受两种作用的共同控制,冬、春两季仅受水生植物光合作用控制。两观测场水深均小于2m,除梅梁湾观测场春季水体分层现象外,其它水体分层现象不明显。在梅梁湾,春季水体的水温、DO和pH分布呈现出分层现象:2-3月份,三指标上层均高于水底,最大变化幅度

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