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在湖泊生态系统中,水生植物是水体保持良性运行的关键生态类群,它的存在对水域生态系统中的结构和功能的稳定性起着支撑作用。然而随着资源不合理的开发利用、环境污染和生态破坏,水生植被退化十分严重,恢复退化的水生植被已成为湖泊富营养化治理的关键措施之一。本文围绕湖泊生态系统中沉水植被的退化机制和生态功能,采用室内模拟与野外试验相结合的方法,在比较研究不同沉水植物对典型有机污染物胁迫生理响应的基础上,考察了其对部分污染物的净化能力,探讨了沉水植物在维持湖泊底泥水土界面微生态系统中的作用和功能。主要研究成果如下:
1.静态试验研究了(邻苯二甲酸二丁酯)DBP对不同的沉水植物的胁迫作用,发现DBP浓度增加总体上可以引起受试沉水植物叶绿素含量和可溶性糖含量升高与谷胱甘肽含量和蛋白质含量降低,其中苦草体内谷胱甘肽含量、金鱼藻体内蛋白质含量降低程度与DBP浓度的增加存在显著的负相关关系;动态试验研究了多环芳烃菲对金鱼藻等几种沉水植物的胁迫作用,发现沉水植物可溶性糖、丙二醛、蛋白质等指标随着暴露时间的推移呈波动性变化,但在实验末期,基本可恢复至暴露前的水平,说明沉水植物具有一定的抵抗有机污染物胁迫的能力。
2.对菹草、伊乐藻、微齿眼子菜、金鱼藻对水体菲污染的净化作用研究表明,受试物种均能有效去除水中的菲。通过质量平衡计算,四种沉水植物对菲的净化率的次序由高到低顺序为菹草>伊乐藻>微齿眼子菜>金鱼藻,最高的净化率超过了75%,表明菹草可以考虑作为去除菲污染的先锋物种;沉水植物对水体高浓度的营养盐具有明显的去除作用,并可自动恢复早期营养盐胁迫对其造成的生理损伤如MDA升高、可溶性糖降低等等。
3.研究了太湖部分区域水环境质量与沉水植物群落分布、水土界面的微生态系统的关系,结果表明,沉水植物对维持湖水水质、降低底泥再悬浮具有较大作用,不同的沉水植物分布一方面通过改变湖泊水土界面的溶解氧、氧化还原电位、酸度来直接影响沉积物营养盐的化学循环过程,还通过影响水土界面的微生物群落分布来改变营养盐的生物循环过程,在沉水植物较多区域的根系底泥中反硝化细菌数目和亚硝化细菌数目明显高于无沉水植物覆盖的表层底泥,说明沉水植物带来的环境变化能影响硝化、亚硝化细菌的分布从而影响沉积物营养盐的生物循环过程。