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凤眼莲入侵强度和水深对沉水植物生长及种间关系的影响

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环境科学学报 2022年第1期42卷 36-46页

作者：蔡竟芳孙凯张羽李雨玲姜帆刘宣劭沈一栾阿斯哈李红丽北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 北京林业大学黄河流域生态保护国家林业和草原局重点实验室北京100083

凤眼莲(Eichhornia crassipes)是世界百大入侵植物之一,因其入侵扩展蔓延速度快,从而对原生湿地生态系统造成巨大破坏.目前关于凤眼莲入侵扩散机制已有一定研究,但关于在不同水深梯度下凤眼莲入侵强度对沉水植物生长及种间关系影响的研... 详细信息

凤眼莲(Eichhornia crassipes)是世界百大入侵植物之一,因其入侵扩展蔓延速度快,从而对原生湿地生态系统造成巨大破坏.目前关于凤眼莲入侵扩散机制已有一定研究,但关于在不同水深梯度下凤眼莲入侵强度对沉水植物生长及种间关系影响的研究相对空白.因此,本研究以入侵植物凤眼莲和两种常见的沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)和狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)为研究对象,探究在不同的水深(0.25、0.50、0.75、1.00、1.50 m)和不同的沉水植物定植方式(单种种植和混合种植)下,凤眼莲的不同入侵强度(无入侵、轻度入侵、严重入侵)对沉水植物的影响.结果表明,凤眼莲入侵让黑藻的适宜水深变浅.凤眼莲轻度入侵时可以促进狐尾藻生长,严重入侵时则会抑制狐尾藻生长.凤眼莲轻度入侵可以降低水体总磷,严重入侵时会增加水体总氮.当凤眼莲无入侵或轻度入侵时,若水深适宜生长,沉水植物间则相互竞争;若水深不适宜生长,沉水植物间则相互促进.当凤眼莲严重入侵时,若水深适宜生长或不适应生长但较浅时,沉水植物种间关系由相互竞争转变为相互促进;若水深不适应生长且较深时,沉水植物间则再次表现为相互竞争.此外,结构方程模型表明凤眼莲入侵及水深、总氮等水体理化性质的增加对沉水植物生长均有显著负面影响,且水体理化性质对沉水植物生长的影响更大.总而言之,凤眼莲入侵改变了黑藻生长的适宜水深,影响了狐尾藻的生长;且在不同水深条件下,凤眼莲入侵强度的增加会改变沉水植物的种间关系.研究结果可为凤眼莲入侵管理及湿地沉水植被的恢复与重建提供一定的理论基础和技术支撑.

关键词：沉水植物黑藻狐尾藻种间关系凤眼莲水深入侵强度

凤眼莲对富营养化水体中氨氧化和反硝化微生物的影响

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环境科学 2017年第10期38卷 4253-4261页

作者：李洁蒋丽娟王晓琳肖琳南京大学环境学院污染控制与资源化国家重点实验室南京210023

凤眼莲近年来广泛应用于富营养化淡水湖泊的生态修复中,但其对微生物的相互作用和对水体中氮素的去除鲜有报道.本研究在氮素去除过程中对比凤眼莲和细菌的相对重要性,并且检测浮游植物对硝化细菌和反硝化细菌相对丰度及多样性的影响.水... 详细信息

凤眼莲近年来广泛应用于富营养化淡水湖泊的生态修复中,但其对微生物的相互作用和对水体中氮素的去除鲜有报道.本研究在氮素去除过程中对比凤眼莲和细菌的相对重要性,并且检测浮游植物对硝化细菌和反硝化细菌相对丰度及多样性的影响.水体中氮素的去除率以及硝化和反硝化作用的潜在能力使用定量聚合酶链式反应(qPCRs)对硝化作用基因amoA和反硝化作用基因nirS/K进行检测,从微观角度研究富营养化水体中是否会受到凤眼莲存在的影响.结果表明,TN的减少在70d的实验周期中所有处理组表现较为一致,但凤眼莲存在的实验组在24h内TN和NH_4^+-N的去除上有显著的降低,并且amoA的丰度有所增加,nirS/K的丰度有所降低.T-RFLP结果表明亚硝化单胞菌在氨氧化微生物中占优势.凤眼莲的种植可以实现富营养化水体中NH_4^+-N的快速有效减少,且微生物的相互作用可以充分利用到淡水生态系统的修复中.

关键词：凤眼莲氮素 amoA nirK/S T-RFLP

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凤眼莲和双氧水协同抑藻及改善水质效果研究

环境科学与技术 2022年第11期45卷 98-104页

作者：孙维民张志勇秦红杰张迎颖高胜寒江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014 广东省农业科学院环境园艺研究所广东省园林花卉种质创新综合利用重点实验室广东广州510640 江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室江苏南京210014 国家农业环境六合观测实验站江苏南京210014 农业农村部华南都市农业重点实验室广东广州510640

为了探明双氧水(H_(2)O_(2))和凤眼莲协同作用下去除蓝藻水华以及净化水质的效果,该文通过室内模拟实验分别研究了双氧水、凤眼莲及其组合处理对纯培养铜绿微囊藻的抑制作用和去除水体氮、磷的效果与主要机制。结果表明,H_(2)O_(2)处理... 详细信息

为了探明双氧水(H_(2)O_(2))和凤眼莲协同作用下去除蓝藻水华以及净化水质的效果,该文通过室内模拟实验分别研究了双氧水、凤眼莲及其组合处理对纯培养铜绿微囊藻的抑制作用和去除水体氮、磷的效果与主要机制。结果表明,H_(2)O_(2)处理组、凤眼莲处理组、H_(2)O_(2)+凤眼莲处理组对铜绿微囊藻(FACHB-7806)的抑制及对水质的改善效果存在显著差异,其中H_(2)O_(2)(15 mg/L)处理组短期抑藻效果最佳,48 h后叶绿素a浓度下降了69%,铜绿微囊藻光合系统Ⅱ的最大光量子产量(F_(v)/F_(m))显著降低,4 h后F_(v)/F_(m)值趋于0,且48 h内无明显恢复,此后因H_(2)O_(2)完全分解而不再有抑藻效果,导致7 d后铜绿微囊藻的光合活性缓慢恢复;凤眼莲处理组48 h内对铜绿微囊藻光合活性无显著抑制效果,但7 d后铜绿微囊藻的光合活性逐渐下降,实验结束时(28 d)叶绿素a浓度下降了98%;H_(2)O_(2)(15 mg/L)+凤眼莲处理组4 h后对藻细胞F_(v)/F_(m)的抑制率达到最大为71%,实验结束时叶绿素a浓度下降了98%。H_(2)O_(2)+凤眼莲组对水柱中总氮、总磷的去除率分别达81.97%和73.63%,其中凤眼莲自身吸收的氮、磷量分别占去除总量的77.5%和69.8%,可见,本实验条件下植物吸收作用是系统内氮、磷去除的主要途径。而H_(2)O_(2)处理组的氮磷去除量分别为13.23%、20.29%,与对照相比无显著差异。因此,在铜绿微囊藻水华应急处理时可以适量投加H_(2)O_(2),而后续在此基础上安全控养适量凤眼莲则有助于长效控藻和改善水质。

关键词：铜绿微囊藻水华 H_(2)O_(2) 凤眼莲抑藻氮磷去除

凤眼莲提取物对小地老虎的杀虫潜能及其对ALBINO大鼠的安全性评价

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凤眼莲提取物对小地老虎的杀虫潜能及其对ALBINO大鼠的安全性评价

作者： Sara Taha Abdelkhalek Abdelaziz 华中农业大学

学位级别：硕士

害虫对农业生产造成严重的威胁和损害。小地老虎Agrotis ipsilon(Hufnagel)属鳞翅目夜蛾科,是重要的地下害虫之一,其寄主范围广泛,能够危害多种农作物、园艺作物和观赏植物,通常使用化学合成杀虫剂如氯虫苯甲酰胺、毒死蜱、溴氰菊酯等... 详细信息

害虫对农业生产造成严重的威胁和损害。小地老虎Agrotis ipsilon(Hufnagel)属鳞翅目夜蛾科,是重要的地下害虫之一,其寄主范围广泛,能够危害多种农作物、园艺作物和观赏植物,通常使用化学合成杀虫剂如氯虫苯甲酰胺、毒死蜱、溴氰菊酯等防治小地老虎。杀虫剂的不合理使用,会导致害虫对杀虫剂产生抗药性、农药残留等负面效应。因此,需要寻找新的害虫控制策略在防治害虫的同时减少对人类、环境和非目标物种的危害。凤眼莲Eichhornia crassipes(Mart.)Solms是最具破坏性的漂浮水生杂草之一,一株植物在一个月内可繁殖超过48000株新植株。凤眼莲每年浪费约30亿m水资源可用于灌溉404685.6 m地区,对水生生物栖息地造成了极大的危害。此外,凤眼莲危害还会产生富营养化,危害水生生态系统。中国每年由于凤眼莲造成的直接经济损失近100亿元。如果能够从凤眼莲植株中提取出有效的杀虫活性物质,不仅可为凤眼莲的综合治理提供新途径,还可为害虫治理提供新方法。为此,本研究拟对凤眼莲植物丙酮和乙醇提取物,对小地老虎幼虫的毒理学潜力及其对模式动物大白鼠的安全性评价进行系统评价。主要研究结果如下:1)凤眼莲提取物对小地老虎2龄幼虫的杀虫活性采用浸叶法,测定了不同溶剂(石油醚(Pt.Et.)、丙酮(AP)、乙醇(Et P)、丙酮馏分(AcF)和乙醇馏分(Et F))提取物对小地老虎二龄幼虫的杀虫活性。结果表明,AcF和Et F提取物在1000 mg/L(校正死亡率:93.33%)和500 mg/L(校正死亡率66.67%)对小地老虎的杀虫活性最强。AcF、Et F、AP、Et P和Pt.Et.等提取物对小地老虎二龄幼虫的LC分别为240、370、490、2000和3900 mg/L。提取物(Pt.Et.,AP,Et P,AcF,Et F)的浓度越高,小地老虎的幼虫死亡率越高。此外,凤眼莲提取物影响小地老虎成虫羽化、幼虫和蛹的发育历期以及蛹重等生物学特性,对成虫羽化的总抑制率与所有测试提取物的浓度成正比。凤眼莲提取物对小地老虎活性效果排序为:AcF、Et F、AP、Et P、Pt.Et.2)凤眼莲提取物对小地老虎幼虫的生化代谢影响通过定量分光光度法,分析LC浓度的凤眼莲提取物(AcF(240 mg/L)和Et F(370mg/L)对小地老虎幼虫总代谢物(总碳水化合物、总脂和总蛋白)及解毒酶活性的影响,包括磷酸酶(酸性(ACP)和碱性(ALP)磷酸酶)、转氨酶(谷丙转氨酶(ALT))和天冬氨酸转氨酶(AST),一些解毒/抗性酶(乙酰胆碱酯酶(ACh E)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、α-和β-酯酶)。AcF提取物处理后,总碳水化合物和总蛋白显著升高(P凤眼莲不同溶剂提取物的化学成分采取GC-MS技术,分离鉴定了凤眼莲提取物的主要成分。结果表明,丙酮提取物(AcF)中检测到31个化合物,主要成分为正十六烷酸(16.72%)、亚麻酸(11.13%)、十六烷酸(9.35%)、六氢法尼基丙酮(9.03%)、叶绿醇(3.79%)、2-苯基十一烷(2.83%)、2-苯基十二烷(2.75%)、六氢法尼醇(2.60%)、新植二烯(2.39%)、2-苯基十三烷(2.24%)、12,15-十八碳二烯酸甲酯(2.21%)、8-十八碳烯酸甲酯(2.16%)、6-苯基十二烷(2.08%)、邻苯二甲酸,总含量为93.72%。乙醇提取物(Et F)中检测到31个化合物,主要成分为85.12%为十六烷酸乙酯(7.86%)、2-苯基-十三烷(6.30%)、2-苯基-十二烷(6.22%)、十六烷酸(5.51%)、6-苯基-十三烷(4.99%)、3-苯基-十三烷(4.47%)、5-苯基-十三烷(3.66%)、4-苯基-十三烷(3.56%)、3-苯基-十二烷(3.49%)、油酸(3.39%)、2-苯基-十一烷(3.37%)、十六烷酸甲酯(3.04%)、6-苯基-十二烷(3.01%)。4)凤眼莲的丙酮和乙醇馏分提取物对大白鼠的安全性评价对活性最强的提取物(AcF和

关键词：凤眼莲小地老虎毒理学评价生物学评价组织病理学血液学指标大白鼠

凤眼莲对铜绿微囊藻生长及藻毒素与营养盐释放的影响

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环境科学 2014年第2期35卷 597-604页

作者：周庆韩士群严少华宋伟刘国锋江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014

针对目前我国凤眼莲治理富营养化水体技术的规模化应用现状,考虑到大面积控养的凤眼莲与暴发的水华蓝藻(尤其是产毒铜绿微囊藻)会在湖湾区短期内密集共存的情况,开展了凤眼莲对产毒铜绿微囊藻生长、生理特性、藻毒素生产与释放影响的研... 详细信息

针对目前我国凤眼莲治理富营养化水体技术的规模化应用现状,考虑到大面积控养的凤眼莲与暴发的水华蓝藻(尤其是产毒铜绿微囊藻)会在湖湾区短期内密集共存的情况,开展了凤眼莲对产毒铜绿微囊藻生长、生理特性、藻毒素生产与释放影响的研究,另外,也考察了短期共存下藻类营养盐释放与凤眼莲对藻毒素积累的情况.半连续共培养实验结果表明,凤眼莲能够有效抑制铜绿微囊藻的生长,促进藻细胞的衰亡.虽然凤眼莲未对铜绿微囊藻光合系统Ⅱ的电子传递产生影响,但减少了其光合系统中的藻蓝蛋白(PC)含量和藻蓝蛋白/别藻蓝蛋白(PC/APC)水平,10%和20%水体交换率处理的PC/APC水平第8 d时分别降至相应空白对照的54.93%±7.07%和55.81%±1.97%.凤眼莲对铜绿微囊藻形成了一定的氧化伤害,最终促进其抗氧化系统中超氧化物歧化酶比活显著下降,丙二醛含量显著提高,10%和20%水体交换率处理的丙二醛含量第8d时分别升至相应空白对照的2.95倍±0.074倍和2.22倍±0.086倍.凤眼莲通过促进蓝藻的衰亡和分解,加速了营养盐的释放.12 d内,可溶性总氮浓度回升到初始水平,而水体可溶性总磷的释放速度比氮营养盐更快.另一方面,凤眼莲并没有促进铜绿微囊藻毒素的生产,也没有使水体藻毒素含量显著提高.相反,和自然衰减不同,短期内显著促进了水体藻毒素的降解,第12 d时10%和20%水体交换率处理的水体藻毒素分别下降至12.07μg·L-1±0.63μg·L-1和11.36μg·L-1±0.04μg·L-1.而凤眼莲整株的藻毒素短期积累量(FW)仅为5.95 ng·g-1±0.76 ng·g-1.增加水体交换率能够在一定程度上减缓凤眼莲对铜绿微囊藻的伤害,减缓营养盐的释放速度,但对水体藻毒素消减的影响不显著.

关键词：凤眼莲铜绿微囊藻藻毒素生产藻毒素释放藻毒素积累

凤眼莲生态修复工程改善滇池水质及湖体氮磷收支平衡

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农业工程学报 2017年第13期33卷 235-242页

作者：张志勇徐寸发严少华闻学政秦红杰王岩刘海琴江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 江苏省农业科学院中心实验室南京210014

为了研究凤眼莲(Eichhornia crassipes)对滇池草海水体水质改善及湖体氮、磷归趋的影响,于2011-2013年在滇池草海实施了规模化控养凤眼莲生态修复富营养化湖泊水体的试验性工程。生态工程实施期间,监测草海水体总氮(TN)和总磷(TP)浓度... 详细信息

为了研究凤眼莲(Eichhornia crassipes)对滇池草海水体水质改善及湖体氮、磷归趋的影响,于2011-2013年在滇池草海实施了规模化控养凤眼莲生态修复富营养化湖泊水体的试验性工程。生态工程实施期间,监测草海水体总氮(TN)和总磷(TP)浓度及分析湖体TN、TP收支平衡。结果显示,草海水体TN和TP浓度均值分别由工程实施前(2006-2010年)的14.48 mg/L和0.60 mg/L降低至工程实施期间(2011-2013年)的7.09和0.36 mg/L,分别下降了51.04%和40.00%;草海入湖水体TN和TP浓度均值由入湖河口经凤眼莲控养区至出湖口的沿程方向上分别下降了9.74和0.40 mg/L。草海湖体TN、TP收支平衡表明,经出湖口排出和水体库存的TN量占入湖TN量比例较小,凤眼莲的吸收作用是入湖TN量去除的重要途径之一,而大部分入湖TN量(40.31%~59.04%)极可能是通过微生物的硝化反硝化、沉积等作用去除;各种途径支出的TP量高于入湖TP量,其中凤眼莲吸收的TP量为入湖TP量的40.44%~116.56%。因此,规模化控养凤眼莲对草海水质改善发挥了较大作用,凤眼莲的吸收作用既是湖体TN去除的重要途径之一,又是TP去除的主要途径之一。

关键词：富营养化氮微生物凤眼莲磷生态修复草海

聚苯乙烯纳米塑料对凤眼莲生长性状的干扰效应研究

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环境科学学报 2023年第7期43卷 373-382页

作者：贾华伟邵军荣于洪伟朱宗强胡承志桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室桂林541004 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 长江勘测规划设计研究有限责任公司武汉430010

为探究纳米塑料对漂浮植物的生态毒理效应,研究了粒径为100 nm的聚苯乙烯纳米塑料(Polystyrene nanoplastics,PS-NPs)对凤眼莲(Eichhornia crassipes)的形态特征、化学计量特征、光合和抗氧化系统的影响.结果表明,经过28 d不同浓度PS-NP... 详细信息

为探究纳米塑料对漂浮植物的生态毒理效应,研究了粒径为100 nm的聚苯乙烯纳米塑料(Polystyrene nanoplastics,PS-NPs)对凤眼莲(Eichhornia crassipes)的形态特征、化学计量特征、光合和抗氧化系统的影响.结果表明,经过28 d不同浓度PS-NPs暴露后,凤眼莲叶生物量下降了42.28%~49.59%.而凤眼莲不同功能器官的元素比例呈现差异性变化,如随着PS-NPs浓度的增加,植株根部碳和氮含量呈现下降趋势,茎部硫含量降低24.65%~31.56%.聚苯乙烯纳米塑料对凤眼莲叶片PS Ⅱ最大光化学量子产量未产生显著影响,而10 mg∙L^(-1) PS-NPs暴露使叶片非光化学淬灭系数增加了10.64%.凤眼莲叶片中过氧化氢含量随PS-NPs暴露浓度的增加而显著升高,植株根系中抗坏血酸过氧化物酶的浓度在10 mg∙L^(-1) PS-NPs暴露组中显著增加,说明PS-NPs激活了凤眼莲不同功能器官的抗氧化防御系统.因此,100 nm的聚苯乙烯塑料颗粒会对凤眼莲不同器官的功能产生干扰作用,进而影响植株体的生长发育.

关键词：凤眼莲纳米塑料化学计量元素分配毒理效应

凤眼莲根际耐Cd、Zn细菌的分离鉴定及对Cd、Zn去除效果研究

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农业环境科学学报 2018年第3期37卷 530-537页

作者：郭山桂恒俊陈翩赵建伟周文兵万小琼朱端卫华中农业大学资源与环境学院生态与环境工程研究室武汉430070

从凤眼莲根系分离纯化出3株耐Cd和Zn的细菌R12、R15、R16。重金属耐受性实验证明3株菌均可以耐受10 mg·L^(-1)Cd^(2+)和30 mg·L^(-1)Zn^(2+)。通过16S rRNA基因测序和同源性分析,菌株R12、R15被鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas),R16为... 详细信息

从凤眼莲根系分离纯化出3株耐Cd和Zn的细菌R12、R15、R16。重金属耐受性实验证明3株菌均可以耐受10 mg·L^(-1)Cd^(2+)和30 mg·L^(-1)Zn^(2+)。通过16S rRNA基因测序和同源性分析,菌株R12、R15被鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas),R16为寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)。实验研究了菌株对重金属的去除效果,结果显示:单位质量的R12、R16对Cd和Zn的去除量均表现为随时间延长而增加,R15则表现为随时间延长先减小后增加,3株细菌对Cd和Zn的去除率均在36 h达到峰值。其中R16对Cd和Zn的去除效果最好,单位质量最大去除量分别为0.17 mg·kg^(-1)和2.71 mg·kg^(-1),最大去除率为41%和16%。凤眼莲-耐重金属微生物联合培养对Cd和Zn的富集影响结果发现,R12、R16影响凤眼莲对Cd的富集主要表现为抑制Cd进入凤眼莲根部,R15则表现为调节Cd进入凤眼莲根部及其在植株中的迁移。3株菌对凤眼莲富集Zn的影响主要表现为调控Zn在植株中的迁移。

关键词：凤眼莲耐重金属细菌镉锌生物富集

凤眼莲深度净化污水厂尾水生态工程中温室气体的排放特征

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生态与农村环境学报 2017年第4期33卷 364-371页

作者：邱园园张志勇张晋华张迎颖闻学政宋伟王岩刘海琴南京理工大学环境与生物工程学院江苏南京210094 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014

构建凤眼莲(Eichhornia crassipes)三级串联净化塘生态工程,对村镇污水处理厂尾水进行深度处理,采用自主研发的原位收集气体装置联合气相色谱法,于2015年8—11月采集并监测生态工程中排放的温室气体(CO_2、CH_4和N_2O),分析其排放特征,... 详细信息

构建凤眼莲(Eichhornia crassipes)三级串联净化塘生态工程,对村镇污水处理厂尾水进行深度处理,采用自主研发的原位收集气体装置联合气相色谱法,于2015年8—11月采集并监测生态工程中排放的温室气体(CO_2、CH_4和N_2O),分析其排放特征,并探讨主要水体环境因子与气体释放之间的相关性。结果显示,生态工程对尾水TN和TP具有良好的净化效果,去除率分别达68.07%和64.21%;出水TN和TP浓度接近GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准。运行期间,生态工程中CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量分别为0.058、0.076和1.539 mg·m^(-2)·h^(-1),实验期内CO_2、CH_4和N_2O累积释放总量分别为1.273、1.685和33.59 kg。CO_2和CH_4排放通量呈现明显的季节变化特征,夏季释放通量远高于秋季,N_2O排放通量未表现明显季节变化特征;沿生态工程水流方向上,CO_2、CH_4和N_2O排放通量均呈现先升高后降低的变化趋势。相关性分析结果表明,CO_2和CH_4排放通量与水温呈显著正相关(P0.05);N_2O排放通量分别与TN和NO_3^--N浓度呈正相关(P>0.05)。

关键词：凤眼莲生活污水深度净化温室气体排放通量