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水生态系统退化失调是目前世界的一大生态灾难,受损水生态系统的生态恢复业已成为当今世界环境科学的一大研究热点。沉水植被如同水下森林,对水生态系统结构和功能的稳定起至关重要作用。因此重建沉水植被便是水域生态系统得以修复的关键。菹草乃常见的沉水植物,它生存范围广,适应能力强,具有多种利用价值和生态功能。本研究以重庆地区常见的沉水植物—菹草为对象,旨在探讨菹草净化富营养化水的机理,摸清菹草在富营养化水体(湖、库、塘)中消失的原因与其适宜的生长环境,寻求水库、湖泊管理的有效手段和已富营养化湖泊、水库生态恢复治理的措施。首先分别在水族缸和室外围隔中验证了菹草净化富营养化水的效果;接着对光照、水温和pH等重要的环境因子对菹草光合作用的影响及着生藻类与菹草生长的相关性作了研究;然后初步研究了对菹草种群繁衍起主要作用的鳞枝的产生与萌发条件,并在此基础上对富营养水体中恢复重建菹草为主的沉水植物群落的可行性作了初步分析。经过试验,得到如下结果。 菹草对富营养化水(有效氮3.347mg/L,总磷0.682mg/L)中的NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TP都有较强的吸收能力,其中对NH4+-N的吸收先于NO3--N;水中营养物浓度越高,菹草对水中营养物质的吸收速度越快;试验15d时,菹草对水中有效氮和总磷的累积去除率分别为89.8-91.7%和73.9-79.9%。野外实验发现,长有菹草的围隔水质较对照围隔有明显改善,即有效氮、总磷和浮游植物叶绿素a的含量显著下降(P<0.05),水体透明度、溶解氧显著提高,色度、pH等水化指标也有明显变化。 采用单因子设计法,研究水温(10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃)、光照(9.62×104lx、7.28×104lx、5.43×104lx、2.60×104lx、0.84×104lx、0.12×104lx)和pH(5、6、7、9、11)对菹草顶枝净产氧量、毛产氧量的影响。试验结果表明:水温为10—35℃时,菹草顶枝光合作用净产氧量、毛产氧量都与温度呈曲线相关(yN=-0.0038x2+0.1452x-0.6192,r2=0.9854;yG=-0.0038x2+0.1789x-0.8225,r2=0.9829);20℃附近菹草光合作用产氧量最高,适宜的生长温度为15—25℃。在光照强度为0.12×104-9.62×104lx的范围内,菹草顶枝的净产氧量和毛产氧量与光照亦呈曲线相关(yN=0.0282x2+0.3093x+0.0218,r2=0.9790;yG=0.0343x2+0.3695x+0.2389,r2=0.9835),光照为5.43×104lx时菹草光合作用的产氧量最高,适宜的光照为2.6-5.5×104lx。pH为5—11的范围内,菹草顶枝的净产氧量、毛产氧量与pH值呈线型负相关(yN=-0.2864x+2.7549,r2=0.9667;yG=-0.2512x+2.8653,r2=0.9563),表明菹草生长喜中性偏酸的环境,碱性条件下缺乏CO2和HCO3-将限制其生长。 池塘中菹草着生藻类包括硅藻门、绿藻门、蓝藻门、裸藻门、黄藻门和隐藻门的种类,共50属68种;常见优势种以硅藻门和绿藻门的种类为主。菹草整个生活史中,着生藻类的平均着生密度以硅藻l]最大胆9.90X 10’illd.儿ffi勺,其次为绿藻门(l.87X 103ittdJCm2)和蓝藻门*.52X*./CffiZh就平均生物量而亭,硅藻门门刀702m令L)较其它藻类高得多。着生藻类生长与疽草生长呈负相关,即疽草生长率高时门4月),着生藻类的密度和生物量较小,殖草生长缓慢门 月)或衰亡K刁月)时,着生藻类的密度和生物量较大。 用Q)正交表研究光照(强、中、弱人 pH(高、中、低)和营养盐(高、低)影响殖草鳞枝形成的试验结果显示:高洲门J\强光照卜10‘IX)和低营养(自来水)条件下,落草产生鳞枝最多最快,其中pH的影响程度相对强些。水温低于 26’C时,疽草生长正常3超过 26’C时,随着温度升高,殖草产生鳞枝的速度越快,数目越多。 采用单因素试验设计法,研究水温Q2 C、28℃、34℃、40℃L光照(900-62000lX、200-25000IX、95-!0000IX、30-3800lX、5-500lX),pH(3、5、7、9、10)和营养水平对池塘中的当年离体鳞枝萌发的影响。结果表明:殖草首批鳞枝离体后没有休眠期,水温低于 34 ’C条件下,只要见光就会萌发;pHSq的范围内,鳞枝能正常萌发;营养盐的丰歉不会成为鳞枝萌发的限制因子。。 整个试验表明:殖草能有效去除水体中的营养物质,改善水质,是治理富营养化水体的重要植物品种。殖草光合作用受环境因子影响显著,夏季浅水体中区旧照强烈、水温和叫偏高,殖草将趋于衰亡:着生藻类的绝对优势种为吠藻,着生藻类会对殖草的生长产生负面影响,尤其在富营养水体中,出于浮游植物大量滋生再加上着生藻类的增加,使得殖草可能因光饥饿而衰败;沮草面临恶劣环境ja pH邓、光照刀.28X10‘IX、水温刁6’C等时,将产生鳞枝以作为其延续后代的主要材料:离体鳞枝萌发的环境条件耍求并不严格,春夏秋三季均可萌发。