中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (15): 53-59.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0707
所属专题: 生物技术
高岩1,2(), 李志斐2,3, 刘阳2,3, 王广军2,3, 谢骏2,3, 郭照良1()
收稿日期:
2021-11-15
修回日期:
2022-03-17
出版日期:
2022-05-25
发布日期:
2022-06-07
通讯作者:
郭照良
作者简介:
高岩,男,1997年出生,河北人,在读硕士,主要从事渔业生态环境修复工作。通信地址:528000 广东省佛山市南海区狮山镇广云路33号 佛山科学技术学院(仙溪校区)生命科学与工程学院,E-mail: 基金资助:
GAO Yan1,2(), LI Zhifei2,3, LIU Yang2,3, WANG Guangjun2,3, XIE Jun2,3, GUO Zhaoliang1()
Received:
2021-11-15
Revised:
2022-03-17
Online:
2022-05-25
Published:
2022-06-07
Contact:
GUO Zhaoliang
摘要:
在草型湖泊中,水生高等植物受到湖体内高营养刺激而大量生长。虽然植物的大量生长在短时间内降低了湖体营养盐,提高了透明度,但当水生植物进入衰亡期,其残体在水力和生物的作用下腐解,释放大量的营养物质,进一步加剧湖水中的富营养化状态。腐解后的植物残体会变成泥炭沉积于湖底,易使湖底升高,水位降低,加速湖泊的沼泽化进程。过多的水生植物残体极容易对水生态的平衡造成威胁,因此,本研究详细介绍了水生植物残体在湖泊中的分解机制与影响,探究底栖动物和微生物在植物残体降解中的应用,并提出建议与展望,为植物残体降解修复研究奠定基础。
中图分类号:
高岩, 李志斐, 刘阳, 王广军, 谢骏, 郭照良. 草型湖泊水生植物残体的生物降解研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(15): 53-59.
GAO Yan, LI Zhifei, LIU Yang, WANG Guangjun, XIE Jun, GUO Zhaoliang. Biodegradation of Aquatic Plant Residues in Macrophytic Lake: A Review[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(15): 53-59.
[67] | 卢东琪. 底栖动物对落叶分解的作用及完整性指数筛选的探讨[D]. 南京: 南京农业大学, 2012. |
[68] | 董雪. 阿什河大型底栖动物群落结构及其与树叶分解关系的研究[D]. 哈尔滨: 东北林业大学, 2016. |
[69] | 张雷, 古小治, 王兆德,等. 水丝蚓(Tubificid worms)扰动对磷在湖泊沉积物-水界面迁移的影响[J]. 湖泊科学, 2010, 22(5):666-674. |
[70] |
KANG Y, ZHANG J, XIE H, et al. Enhanced nutrient removal and mechanisms study in benthic fauna added surface-flow constructed wetlands: The role of Tubifex tubifex[J]. Bioresource technology, 2017, 224:157-165.
doi: 10.1016/j.biortech.2016.11.035 URL |
[71] | 钱伟, 冯建祥, 宁存鑫,等. 近海污染的生态修复技术研究进展[J]. 中国环境科学, 2018, 38(5):1855-1866. |
[72] | 史玉英, 沈其荣. 纤维素分解菌群的分离和筛选[J]. 南京农业大学学报, 1996, 19(3):59-62. |
[73] | 党佳佳, 白洁, 赵阳国,等. 河口区芦苇湿地一株耐盐纤维素降解菌的筛选鉴定简[J]. 中国海洋大学学报:自然科学版, 2017(1):11-19. |
[74] | 范晓娟. 白腐真菌对水葫芦木质纤维素的降解及其对厌氧发酵产沼气的影响[D]. 南京: 南京农业大学, 2013. |
[75] | 杭怡琼, 薛惠琴, 郁怀丹,等. 白腐真菌对稻草秸秆的降解及其有关酶活性的变化[J]. 菌物学报, 2001, 20(3):403-407. |
[76] | 陈谊, 杭怡琼, 薛惠琴,等. 白腐真菌降解稻草转化饲料的研究[J]. 上海交通大学学报:农业科学版, 2001, 19(2):151-153. |
[77] | 贺永华, 胡立芳, 沈东升,等. 污染环境生物修复技术研究进展[J]. 科技通报, 2007, 23(2):271-276. |
[78] | 杜聪, 冯胜, 张毅敏,等. 微生物菌剂对黑臭水体水质改善及生物多样性修复效果研究[J]. 环境工程, 2018, 36(8):6-12. |
[79] | 庞金钊, 杨宗政, 曹式芳. 微生物制剂在城市湖泊水体生物修复中的作用[J]. 环境污染与防治, 2003, 25(5):301-302. |
[80] | 冯东岳, 季相山. 固定化微生物技术在水产养殖环境修复中的应用[J]. 中国水产, 2018(3):87-90. |
[1] | 刘佩佩, 白军红, 赵庆庆,等. 湖泊沼泽化与水生植物初级生产力研究进展[J]. 湿地科学, 2013, 11(3):392-397. |
[2] | 孙成渤. 水生生物学[M]. 北京: 中国农业出版社出版, 2004. |
[3] | 王佳俊, 田瀚鑫, 周磊,等. 拉鲁湿地水生植物群落多样性与水环境因子的关系[J]. 环境科学, 2020, 41(4):148-156. |
[4] | 颜素珠. 中国水生高等植物图说[M]. 北京: 科学出版社, 1983. |
[5] | 胡红伟, 扶咏梅, 刘盼,等. 挺水植物残体腐解对白龟湖湿地沉积物理化性质的影响[J]. 河南理工大学学报:自然科学版, 2020, 39(5):36-42. |
[6] | 胡红伟, 刘盼, 吴俊峰,等. 五种挺水植物腐解过程及其对湿地水质的影响[J]. 农业环境科学学报, 2019, 38(10):2395-2402. |
[81] | 郭楠楠, 齐延凯, 孟顺龙,等. 富营养化湖泊修复技术研究进展[J]. 中国农学通报, 2019, 35(36):72-79. |
[7] |
JING S R, LIN Y F, LEE D Y, et al. Nutrient removal from polluted river water by using constructed wetlands[J]. Bioresource technology, 2001, 76(2):131-135.
doi: 10.1016/S0960-8524(00)00100-0 URL |
[8] | 刘永, 蒋青松, 梁中耀,等. 湖泊富营养化响应与流域优化调控决策的模型研究进展[J]. 湖泊科学, 2021, 33(1):49. |
[9] | 李娜, 黎佳茜, 李国文,等. 中国典型湖泊富营养化现状与区域性差异分析[J]. 水生生物学报, 2018, 42(4):854-864. |
[10] | 李亚威. 大型植物过量生长型的富营养化湖泊--乌梁素海[J]. 内蒙古环境保护, 2002, 14(2):3-6. |
[11] | 杜冰雪, 徐力刚, 蒋名亮,等. 2000-2014年洞庭湖区植物面积变化及其与湖泊水位的关系[J]. 湿地科学, 2020, 18(1):20-27. |
[12] | 赵凯, 周彦锋, 蒋兆林,等. 1960年以来太湖水生植被演变[J]. 湖泊科学, 2017, 29(2):351-362. |
[13] | 滕秋梅, 孙英杰, 沈育伊,等. 喀斯特湿地水葫芦(Eichhornia crassipes)生长及表型可塑性特征对不同富营养化水体的响应[J]. 湖泊科学, 2021, 33(1):123-137. |
[14] | 史绮, 焦锋, 陈莹,等. 杭州西湖北里湖荷叶枯落物分解及其对水环境的影响[J]. 生态学报, 2011(18):67-75. |
[15] |
BRADFORD M, BERG B, MAYNARD D, et al. Understanding the dominant controls on litter decomposition[J]. Journal of ecology, 2016, 104(1):229-238.
doi: 10.1111/1365-2745.12507 URL |
[16] | GUO X L, LU X G, TONG S Z, et al. Influence of environment and substrate quality on the decomposition of wetland plant root in the Sanjiang Plain, Northeast China[J]. 环境科学学报(英文版), 2008, 20(12):1445-1452. |
[17] | 孙志高, 刘景双. 湿地枯落物分解及其对全球变化的响应[J]. 生态学报, 2007, 27(4):1606-1618. |
[18] |
CORSTANJE R, REDDY K, PORTIER K. Typha latifolia and Cladium jamaicense litter decay in response to exogenous nutrient enrichment[J]. Aquatic botany, 2006, 84(1):70-78.
doi: 10.1016/j.aquabot.2005.07.013 URL |
[19] | 范冰, 李贤伟, 张健,等. 三倍体毛白杨-黑麦草复合生态系统林木细根与草根的分解及养分动态[J]. 应用生态学报, 2005, 16(11):2030-2034. |
[20] | 唐金艳, 曹培培, 徐驰,等. 水生植物腐烂分解对水质的影响[J]. 应用生态学报, 2013, 24(1):83-89. |
[21] |
DAVIS III S E, CORRONADO-MOLINA C, CHILDERS D L, et al. Temporally dependent C, N, and P dynamics associated with the decay of Rhizophora mangle L. leaf litter in oligotrophic mangrove wetlands of the Southern Everglades -ScienceDirect[J]. Aquatic botany, 2003, 75(3):199-215.
doi: 10.1016/S0304-3770(02)00176-6 URL |
[22] | ZHAO B, XING P, WU Q L. Microbes participated in macrophyte leaf litters decomposition in freshwater habitat[J]. Fems microbiology ecology, 2017(10):10. |
[23] | 张新厚, 宫超. 湿地挺水植物凋落物立枯分解研究进展[J]. 生态环境学报, 2013(4):712-717. |
[24] | 许策, 赵玮, 于秀波. 湿地植物残体分解及其影响因素研究进展[J]. 生态学杂志, 2020, 328(11):331-338. |
[25] |
GINGERICH R T, PANACCIONE D G, ANDERSON J T, et al. The role of fungi and invertebrates in litter decomposition in mitigated and reference wetlands[J]. Limnologica, 2015, 54:23-32.
doi: 10.1016/j.limno.2015.07.004 URL |
[26] |
MENÉNDEZ M, HERNÁNDEZ O, COMÍN F A. Seasonal comparisons of leaf processing rates in two Mediterranean rivers with different nutrient availability[J]. Hydrobiologia, 2003, 495(1-3):159-169.
doi: 10.1023/A:1025462708460 URL |
[27] | ALVAREZ S, GUERRERO M C. Enzymatic activities associated with decomposition of particulate organic matter in two shallow ponds[J]. Soil biology and biochemistry, 2000, 13(13):1941-1951. |
[28] | 杜佳姚, 李立雄, 年正,等. 异龙湖水生植物残体资源化利用研究[J]. 环境科学导刊, 2018, 37(z1):22-25. |
[29] | 徐小菊, 施海萍, 金伟,等. 植物残体发酵肥料的分析研究[J]. 中国果菜, 2017, 37(1):15-17. |
[30] | 王忠强, 魏艳, 窦森. 秸秆泥炭化处理的探讨[J]. 吉林农业大学学报, 2016, 38(5):619-622. |
[31] | 芮正琴. 充气复氧条件下微生物与植物残体添加对黑臭水体净化效果的比较分析[D]. 南京: 南京大学, 2017. |
[32] | 秦伯强, 罗潋葱. 太湖生态环境演化及其原因分析[J]. 第四纪研究, 2004, 24(5):561. |
[33] | 金红华. 浅水湖泊沼泽化程度定量评价及其在东太湖的应用[D]. 南京: 河海大学, 2007. |
[34] | 侯战方, 陈诗越, 孟静静,等. 近1200年来黄河下游梁山泊沉积记录的环境变迁[J]. 湖泊科学, 2018, 30(1):245-255. |
[35] | 赵永宏, 邓祥征, 吴锋,等. 乌梁素海流域氮磷减排与区域经济发展的均衡分析[J]. 环境科学研究, 2011, 24(1):110-117. |
[36] | 宋晓薇, 赵侣璇, 谢祎敏,等. 湖泊生态系统服务功能价值估算及保护对策研究[J]. 环境科学与管理, 2019, 44(1):162-166. |
[37] | 杜飞. 鄱阳湖湿地生态景观对低枯水位响应特征研究[D]. 北京: 中国水利水电科学研究院, 2018. |
[38] | 李文朝. 东太湖茭黄水发生原因与防治对策探讨[J]. 湖泊科学, 1997, 9(4):364. |
[39] | 郗敏, 李毛毛, 陈婷,等. 胶州湾滨海湿地枯落物分解过程中枯落物-土壤养分动态[J]. 生态学杂志, 2019, 38(4):1022-1030. |
[40] |
PARK S, CHO K H. Nutrient leaching from leaf litter of emergent macrophyte (Zizania latifolia) and the effects of water temperature on the leaching process[J]. Korean journal of biological sciences, 2003, 7(4):289-294.
doi: 10.1080/12265071.2003.9647718 URL |
[41] | 陈洪森, 叶春, 李春华,等. 入湖河口区水生植物群落衰亡分解释放营养盐过程模拟研究[J]. 环境工程技术学报, 2020, 10(2):220-228. |
[42] | 郭雅倩, 薛建辉, 吴永波,等. 沉水植物对富营养化水体的净化作用及修复技术研究进展[J]. 植物资源与环境学报, 2020, 29(3):60-70. |
[43] | 赵梦云, 熊家晴, 郑于聪,等. 植物收割对人工湿地中污染物去除的长期影响[J]. 水处理技术, 2019, 45(11):112-116. |
[44] | 胡茜靥, 金晶, 兰燕月,等. 6种挺水植物对水位梯度的响应研究[J]. 水生态学杂志, 2019, 40(3):49-57. |
[45] |
CLAYTONT J S. Effects of fluctuations in water level and growth of Lagarosiphon major on the aquatic vascular plants in Lake Rotoma, 1973-80 [J]. New Zealand journal of marine and freshwater research,1982, 16(1):89-94.
doi: 10.1080/00288330.1982.9515949 URL |
[46] | 龚会琴, 赵亚洲, 杨鸿波,等. 4%甲氧咪草烟水剂对穗状狐尾藻的毒性效应[J]. 贵州农业科学, 2018, 46(5):51-53. |
[47] | HOFSTRA D E, CLAYTON J S. Evaluation of selected herbicides for the control of exotic submerged weeds in New Zealand: I. the use of endothall, triclopyr and dichlobenil[J]. Journal of aquatic plant management, 2001, 39(20-24):20. |
[48] | 孙健. 草鱼摄食对生态修复中沉水植物恢复的影响及机理研究[D]. 北京: 中国科学院大学, 2018. |
[49] | 吴时强, 戴江玉, 石莎. 引水工程湖泊水生态效应评估研究进展[J]. 南昌工程学院学报, 2018, 37(6):18-30. |
[50] | 吴薇, 陈树磊, 刘建华,等. 太阳能曝气强化人工湿地对养猪废水的净化效果[J]. 安徽农业科学, 2019, 47(12):67-69. |
[51] |
Huser B J, Egemose S, Harper H, et al. Longevity and effectiveness of aluminum addition to reduce sediment phosphorus release and restore lake water quality[J]. Water research, 2016, 97(15):122-132.
doi: 10.1016/j.watres.2015.06.051 URL |
[52] | 但小琴, 程果, 文衍红,等. 三种环棱螺形态学比较研究[J]. 淡水渔业, 2020, 50(3):50-55. |
[53] | 沈忱, 刘茂松, 徐驰,等. 太湖湖滨生态修复区大型底栖动物群落结构及梯度分布[J]. 生态学杂志, 2012(5):1186-1193. |
[54] | 孟顺龙, 吴伟, 胡庚东,等. 底栖动物螺蛳对池塘底泥及水质的原位修复效果研究[J]. 环境污染与防治, 2011, 33(6):44-47. |
[55] | 闫云君, 梁彦龄. 扁担塘底栖动物群落的能量流动[J]. 生态学报, 2003(3):527-538. |
[56] |
MONTIEL Y A, CHAPARRO O R, SEGURA C J. Changes in feeding mechanisms during early ontogeny in juveniles of Crepidula fecunda (Gastropoda, Calyptraeidae)[J]. Marine biology, 2005, 147(6):1333-1342.
doi: 10.1007/s00227-005-0050-1 URL |
[57] | 屈铭志, 屈云芳, 任文伟,等. 铜锈环棱螺控制微囊藻水华的机理研究[J]. 复旦学报:自然科学版, 2010, 49(3):301-308. |
[58] | 罗丛强, 蒋东利, 雷澄,等. 富营养化水体中铜锈环棱螺促进苦草生长和水质改善研究[J]. 环境生态学, 2020, 2(6):34-40. |
[59] |
TANAKA M O, RIBAS A C A, DE SOUZA A L T, Macroinvertebrate succession during leaf litter breakdown in a perennial karstic river in Western Brazil[J]. Hydrobiologia, 2006, 568(1):493-498.
doi: 10.1007/s10750-006-0195-z URL |
[60] | SCHALLER J. Invertebrate grazers are a crucial factor for grass litter mass loss and nutrient mobilization during aquatic decomposition[J]. Fundamental & applied limnology, 2013, 183(4):287-295. |
[61] |
PANTELEIT J, HORGAN F G, TÜRKE M, et al. Effects of detritivorous invertebrates on the decomposition of rice straw: evidence from a microcosm experiment[J]. Paddy and water environment, 2018, 16(2):279-286.
doi: 10.1007/s10333-017-0625-8 URL |
[62] | 魏阳春, 濮培民. 太湖铜锈环棱螺对氮磷的降解作用[J]. 长江流域资源与环境, 1999(1):88-93. |
[63] | MO S, ZHANG X, TANG Y, et al. Effects of snails,submerged plants and their coexistence on eutrophication in aquatic ecosystems[J]. Knowledge and management of aquatic ecosystems, 2017(418):44. |
[64] | ZHOU L H, GU X H, ZENG Q F, et al. Experimental study on the environmental fate of nitrogen in snail-macrophyte ecosystem for water purification[J]. 环境科学(英文版), 2012, 33(12):4307-4315. |
[65] | 邹大为. 水丝蚓对不同水生植物残体腐解过程的影响[D]. 南京: 南京大学, 2018. |
[66] |
MICHAEL E S. Tubificid worms: important organisms in aquatic ecosystems[J]. The American biology teacher, 1985, 47(7):412-415.
doi: 10.2307/4448110 URL |
[1] | 吴松, 周甜, 杨立宾, 江云兵, 潘虹, 刘永志, 杜君. 基于VOSviewer的叶际微生物研究现状可视化分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(1): 142-150. |
[2] | 殷婷婷, 李志慧, 苏佳贺, 吴世迪, 徐红岩, 贺帅, 刘培, 李相前. 生物法制备纳米硒的研究进展和应用前景[J]. 中国农学通报, 2022, 38(8): 33-41. |
[3] | 王丽娜, 杨瑛, 杜苏. 生物炭施入对盐碱土壤影响的研究现状[J]. 中国农学通报, 2022, 38(8): 81-87. |
[4] | 赵双梅, 刘宪斌, 李红梅, 董文彩, 沈健萍, 包金美, 梁芳, 鲁美. 云南哀牢山湿性常绿阔叶林土壤碳分布特征[J]. 中国农学通报, 2022, 38(8): 88-95. |
[5] | 曹秋梅, 王路义, 李晓曼, 李俊达, 刘梦田, 郑瑶, 王利华. 有效微生物对BALB/C小鼠生长性能、养分消化率和粪便氨气排放量的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(7): 124-128. |
[6] | 刘颖, 耿丹丹, 韩永胜, 魏敏, 刘柳. 环保型农林保水剂研制、性能与应用[J]. 中国农学通报, 2022, 38(7): 86-90. |
[7] | 李祥, 王永平, 王耀凤, 褚春年, 孙喜军, 柯希恒, 曾桥. 枝条有机肥最佳堆肥参数及施用效果研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(6): 63-68. |
[8] | 鲍广灵, 陶荣浩, 杨庆波, 胡含秀, 李丁, 马友华. 微生物修复农田土壤重金属污染技术研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(6): 69-74. |
[9] | 韩晓芳, 田晓明, 杨永利, 张敬智, 张清, 张凯, 张涛, 贾林. 2种土壤复合改良剂对滨海盐渍土的改良及肥力作用[J]. 中国农学通报, 2022, 38(5): 54-59. |
[10] | 王岩, 王丽伟, 赵洪颜, 赵敏, 杨洪岩. 不同人参栽培土壤养分及微生物群落组成特征解析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(5): 60-68. |
[11] | 沙月霞, 黄泽阳, 魏照清. 生物菌剂撒施对宁夏石嘴山盐碱地微生物群落结构的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(34): 82-90. |
[12] | 徐翎清, 李佳佳, 常晓, 张云龙, 刘大丽. 土壤氮矿化相关机理的研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(34): 97-101. |
[13] | 杨潇湘, 黄小琴, 张蕾, 张重梅, 鲜赟曦, 周西全, 刘勇. 生防菌盾壳霉对油菜根际土壤微生物群落结构的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(32): 92-98. |
[14] | 王丽霞, 殷晓敏, 刘永霞, 连子豪, 王必尊, 何应对. 间作韭菜模式下番木瓜根区微生物群落变化特征[J]. 中国农学通报, 2022, 38(31): 66-76. |
[15] | 曹永清, 刘艳, 张丽慧, 晋婷婷, 任嘉红. 荧光假单胞CLW17菌株对草甘膦的降解及其机制初探[J]. 中国农学通报, 2022, 38(30): 108-117. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||