《武汉植物园在长江中下游富营养化湖泊沉水植被与水下光气候关系的研究中取得新进展》

  • 来源专题:长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: lifs
  • 发布时间:2020-06-08
  • 富营养化湖泊沉水植物的成功恢复和长效维持是整个健康湖泊生态系统恢复的关键,因为沉水植物可以通过建构功能等促进湖泊生态系统由藻型浊水稳态向草型清水稳态的转变。目前对富营养化湖泊沉水植物的恢复,基本都是选择一些较为耐污的先锋物种,如苦草、穗花狐尾藻、篦齿眼子菜、竹叶眼子菜、金鱼藻等。然而,在恢复的时候,最佳的物种恢复数量及其组合却尚不清楚。     中国科学院水生植物与流域生态重点实验室、 武汉植物园湿地生态学学科组博士研究生刘寒等在刘贵华研究员和邢伟研究员的指导下,对长江中下游 19 个湖泊进行了详细的沉水植被及其环境调查,以期通过野外数据初步解决上述问题。研究 结果表明,水体营养盐 (TN 和 TP) 与光衰减系数 ( K d) 和红 / 蓝比值呈正相关,表明较差水质可显著降低水体透明度。路径分析结果表明,水下光气候是影响沉水植物形态性状、生理性状和物种丰富度的直接因素。功能性状的变化对沉水植物的物种丰富度也有显著影响。研究指出,三种或三种以上沉水植物的物种组合 (species assemblage) 可以显著改善长江中下游富营化湖泊水体的透明度,但对富营养湖泊水质的改善 显著。穗花狐尾藻和苦草的基础物种组合可用于长江中下游富营养化湖泊沉水植物的恢复中。我们的研究表明,物种丰富度和物种组合是浅水富营养化湖泊沉水植物恢复的关键。  本研究可为我国长江中下游富营养化湖泊沉水植被的分区分步恢复和清水稳态的长效维持提供理论指导。    研究成果“ How many submerged macrophyte species are needed to improve water clarity and quality in Yangtze floodplain lakes? ” 已在国际学术期刊 Science of the Total Environment 上发表 (2020, 724: 138267) 。该研究得到国家自然科学基金 (31870346, 31970368, 31971479) 和中国科学院武汉植物园科研青年骨干 (Y755261L02) 等项目的资助。       论文连接: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138267

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    • 2017-10-27 来源:湿地生态学学科组 刘文治 大 中 小 .   氮是藻类生长的重要限制营养元素,也是导致湖泊富营养化的关键因子之一。硝化 -反硝化过程能将氨氮和硝氮还原成 N2O和 N2,是湖泊生态系统最重要的脱氮途径。沉水植被恢复是目前治理富营养化湖泊的常用生物修复措施,但 沉水植被恢复能否促进湖泊的 硝化 -反硝化过程 还不明确。       中国科学院武汉植物园博士生姚璐在刘文治副研究员、刘贵华研究员的指导下,以长江中下游典型浅水湖泊 -洪湖为研究对象,测定了无草区、常年有草区和季节有草区底泥的硝化、反硝化以及 N2O产生速率。研究发现无草区底泥的硝化速率显著高于有草区底泥,但有无沉水植被对底泥 反硝化和 N2O产生速率无显著影响。 RDA和相关分析揭示了底泥的硝化 -反硝化速率和水温、水体和底泥的氮含量相关,但与沉水植被特征、反硝化微生物丰度关系不显著。该研究的结果表明,沉水植被恢复能有效改善湖泊水体透明度,但不能加强底泥的脱氮速率,削减外源输入是控制浅水湖泊氮污染的关键所在。     该研究得到了国家自然科学基金( 31570535)的支持。研究结果以“ Sediment nitrogen cycling rates and microbial abundance along a submerged vegetation gradient in a eutrophic lake”为题,在线发表于学术期刊 Science of The Total Environment (DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.10.230)。     论文链接: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969717329480         . 
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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-10-16
    •  沉积物氮循环细菌是湖泊生态系统生物脱氮最重要的驱动者,是维持湖泊生态系统氮平衡和保障湖泊生态功能的关键类群。沉水植物是湖泊生态系统重要的初级生产者,也是营养盐循环的关键调节者,对湖泊生态系统中的其他组分具有十分重要的调控作用。研究沉水植被对沉积物氮细菌群落的影响结果及作用途径,对揭示植物-微生物相互关系具有重要的指导意义,能够为湖泊生态系统管理与保护提供重要的理论依据。   武汉植物园湿地生态学学科组针对洪湖西南、东北湖区不同沉水植被情势,调查沉积物氮循环细菌如硝化、反硝化、厌氧氨氧化(anammox)和硝酸盐异化还原成铵(DNRA)细菌群落组成、多样性和丰度对不同沉水植被物种丰富度和生物量的响应结果,以及相关环境因子如水质和沉积物性质的响应趋势。研究结果表明,洪湖沉水植被的生物量和物种丰富度既可直接影响沉积物氮循环细菌群落的组成、多样性和丰度,亦可通过改善湖泊水质和沉积物性质而间接地作用于氮循环细菌群落。随着沉水植被生物量和物种丰富度的增加,大多数氮循环细菌群落包括硝化、反硝化和DNRA细菌的多样性减少,丰度增加,而anammox细菌则呈相反趋势。同时,研究结果发现沉积物高碳氮比(C:N)对硝化和反硝化细菌的群落丰度具有显著负效应,从而为高碳氮比促进微生物脱氮效应的传统认知做出新注解。此外,结构方程模型的分析结果显示,在沉水植被的驱动下氮循环细菌形成了积极的种间相互作用。总的来讲,浅水湖泊中沉水植被生长越好,沉积物脱氮效率就越高。   该研究成果以“Effects of submerged vegetation on sediment nitrogen-cycling bacterial communities in Honghu Lake (China)”在国际学术期刊Science of the Total Environment上发表。博士研究生吴昊平为第一作者(现为广东工业大学博士后),邢伟研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(31870346, 51879007)、广东省重点实验室项目(2019B121203011)等项目的资助。