Research Progress on Aquatic Plants & Epiphytic Microorganisms and Their Regulation on Fishery Environment

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0268

Abstract

Abstract:

The environmental and ecological problems have been widely concerned in fishery waters. At present, it has been found that aquatic plants and their epiphytic microorganisms play a significant role in the removal of pollutants in fishery waters, which are sustainable and efficient water quality regulation measure, and are widely used in the regulation of fishery environment. In this paper, the relevant research progress in recent years is reviewed from the perspectives of aquatic plant restoration methods, the interaction between aquatic plants and epiphytic microorganisms, and the role of aquatic plants and their epiphytic microorganisms in typical pollutants in fishery waters. The aim is to clarify the important role of aquatic plants and their epiphytic microorganisms in water quality regulation. We also hope to identify the current limitation of aquatic plant-epiphytic microbial ecological regulation methods and demonstrate the direction of improving these control methods, providing a better scheme for the water quality regulation of fishery environment.

Key words: aquatic plants, epiphytic microorganisms, fishery environment, water quality control, ecological restoration

FAN Dingyue, XU Huimin, QIU Liping, LI Dandan, HU Gengdong, FAN Limin, SONG Chao, CHEN Jiazhang, MENG Shunlong. Research Progress on Aquatic Plants & Epiphytic Microorganisms and Their Regulation on Fishery Environment[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(10): 159-164.

Figures/Tables 1

References 62

[1]	蔡戆馨, 李道荣. 渔业生态环境保护现状及建议[J]. 畜牧兽医科技信息, 2020(12):192.
[2]	曲慧英. 水环境污染现状与防治措施的探析[J]. 皮革制作与环保科技, 2021, 2(7):95-96.
[3]	苏毅. 水资源水质调控水产养殖技术分析[J]. 地下水, 2021, 43(4):156-157.
[4]	胡智勇, 陆开宏, 梁晶晶. 根际微生物在污染水体植物修复中的作用[J]. 环境科学与技术, 2010, 33(5):75-80.
[5]	刘冉, 兰汝佳, 赵海燕, 等. 人工湿地中生物修复污水的应用与研究进展[J]. 江苏农业科学, 2019, 47(22):30-37.
[6]	陈金焕. 滴水湖水生植物原位生态修复技术研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2020.
[7]	张丽霞. 基于功能性状的水生植物及邻近陆生植物的生态策略[D]. 西安: 西北大学, 2017.
[8]	孙延瑜. 威海泻湖海草床共附生微生物群落结构特征及硫入侵过程[D]. 烟台: 中国科学院烟台海岸带研究所, 2021.
[9]	张松贺, 周甜甜, 刘远思. 新开河4种水生植物表面附着微生物群落特征[J]. 水资源保护, 2020, 36(3):83-88,104.
[10]	武坤, 孔潇, 董郁, 等. 人工湿地植物对污水中重金属铬、镉、铅富集能力的整合分析[J]. 江苏农业学报, 2022, 38(6):1532-1540.
[11]	黎华寿, 聂呈荣, 方文杰, 等. 浮床栽培植物生长特性的研究[J]. 华南农业大学学报, 2003(2):12-15.
[12]	陈毛华. 生态浮床原位修复景观水体的效果研究[J]. 安全与环境学报, 2022, 22(2):1075-1083.
[13]	杨凤娟, 蒋任飞, 饶伟民, 等. 沉水植物在富营养化浅水湖泊修复中的生态机理[J]. 安徽农业科学, 2016, 44(26):58-61.
[14]	李木华, 李木良. “三池两坝”用于淡水养殖池塘尾水处理的技术要点[J]. 南方农业, 2022, 16(12):204-206.
[15]	吕小央, 张松贺, 刘凯辉, 等. 水生植物-生物膜体系的生态功能与互作机制研究进展[J]. 水资源保护, 2015, 31(2):20-25.
[16]	赵晨阳, 戴峰, 刘述颖, 等. 植物根际促生菌的研究进展[J]. 安徽农业科学, 2019, 47(16):12-13,24.
[17]	张松贺, 王佳阳, 牟小颖, 等. 不同水体沉水植物叶面微生物群落特征[J]. 河海大学学报(自然科学版), 2022, 50(6):66-74.
[18]	刘凯辉, 张松贺, 吕小央, 等. 南京花神湖3种沉水植物表面附着微生物群落特征[J]. 湖泊科学, 2015, 27(1):103-112.
[19]	孙延瑜, 宋增磊, 刘鹏远, 等. 威海天鹅湖大叶藻(Zostera marina)与日本鳗草(Zostera japonica)根际微生物群落结构及其驱动机制[J]. 微生物学报, 2021, 61(9):2675-2692.
[20]	CARLA D L F C, MARIE S, EOGHAN K, et al. An extended root phenotype: The rhizosphere, its formation and impacts on plant fitness[J]. The plant journal, 2020, 103(3):951-964. doi: 10.1111/tpj.14781 pmid: 32324287
[21]	杜佳阳. 根系分泌物对拟南芥根际微生物的影响[D]. 深圳: 中国科学院深圳先进技术研究院, 2022.
[22]	HAICHAR F E Z, HEULIN T, GUYONNET J P, et al. Stable isotope probing of carbon flow in the plant holobiont[J]. Current opinion in biotechnology, 2016, 41:9-13. doi: S0958-1669(16)30046-5 pmid: 27019410
[23]	雷旭, 李冰, 李晓, 等. 复合垂直流人工湿地系统中不同植物根际微生物群落结构[J]. 生态学杂志, 2015, 34(5):1373-1381.
[24]	HIDEHIRO I, MASASHI K, MASAAKI M, et al. Evaluation of environmental bacterial communities as a factor affecting the growth of duckweed Lemna minor[J]. Biotechnology for biofuels, 2017(10):62-72.
[25]	马莹, 王玥, 石孝均, 等. 植物促生菌在重金属生物修复中的作用机制及应用[J]. 环境科学, 2022, 43(9):4911-4922.
[26]	钟丽伟, 谭鸿升, 陈泽斌, 等. 根际微生物防治土传病害的研究进展[J]. 昆明学院学报, 2022, 44(3):75-82.
[27]	唐静杰. 水生植物—根际微生物系统净化水质的效应和机理及其应用研究[D]. 无锡: 江南大学, 2009.
[28]	王会会, 李前正, 李亚华, 等. 根际促生菌对沉水植物的促生效应及其与沉积物氮磷赋存形态的关系[J]. 水生生物学报, 2021, 45(2):299-307.
[29]	MANISHI T, P M H, YOGESH S, et al. Isolation and functional characterization of siderophore-producing lead- and cadmium-resistant Pseudomonas putida KNP9[J]. Current microbiology, 2005, 50(5):233-237. doi: 10.1007/s00284-004-4459-4 URL
[30]	马莹, 曹梦圆, 石孝均, 等. 植物促生菌的功能及在可持续农业中的应用[J]. 土壤学报, 2022:1-15.
[31]	薛彦茵. 废水氮磷生物处理新技术研究[J]. 广东化工, 2022, 49(16):115-116,129.
[32]	HAN B, ZHANG S, ZHANG L, et al. Characterization of microbes and denitrifies attached to two species of floating plants in the wetlands of Lake Taihu[J]. PloS one, 2018, 13(11):1-16.
[33]	胡智勇. 几种水生植物根际微生物的数量动态及其协同去污能力的初步研究[D]. 宁波: 宁波大学, 2009.
[34]	张靖雨, 汪邦稳, 龙昶宇, 等. 湿地植物对农村生活污水中氮磷的净化作用[J]. 水土保持通报, 2021, 41(5):15-22,114.
[35]	赵佳浩, 栗敏杰, 范逸婷, 等. 影响人工湿地污水净化效果的因素综述[J]. 江西农业学报, 2020, 32(11):119-124.
[36]	王伟亚, 张静, 侯红勋, 等. 不同季节栽种美人蕉对污水脱氮除磷的研究[J]. 环境保护科学, 2021, 47(2):92-96.
[37]	张宝强. 水体重金属污染现状及修复治理方法研究[J]. 化工管理, 2020(17):63-64.
[38]	李征. 重金属污染水体的环境保护处理技术研究[J]. 环境与发展, 2018, 30(11):110-111.
[39]	朱广伟, 陈英旭, 周根娣, 等. 运河(杭州段)沉积物中重金属分布特征及变化[J]. 中国环境科学, 2001(1):65-69.
[40]	宋力, 黄勤超, 黄民生. 利用荷花与睡莲对沉积物中重金属的修复研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2016, 36(9):2884-2888.
[41]	邓钦文. 植物—微生物共生净化体系修复低浓度铀废水的行为及机理[D]. 衡阳: 南华大学, 2017.
[42]	朱桐豆. 粉绿狐尾藻及根际促生菌强化人工湿地净化镉污染水体研究[D]. 郑州: 郑州大学, 2021.
[43]	陈建春, 林玉满, 陈祖亮. 六价铬还原菌的筛选及其还原特性研究[J]. 福建师范大学学报(自然科学版), 2010, 26(2):78-82.
[44]	陈雪兰, 成杰民, 高宪雯, 等. 石油-重金属复合污染土壤的微生物修复[J]. 湖北农业科学, 2013, 52(12):2767-2770.
[45]	ISHIZAWA H, TADA M, KURODA M, et al. Performance of plant growth-promoting bacterium of duckweed under different kinds of abiotic stress factors[J]. Biocatalysis and agricultural biotechnology, 2019,19.
[46]	杨婵, 吴娟娟, 车旭曦, 等. 水体沉积物中持久性有机污染物的研究进展[J]. 环境保护与循环经济, 2022, 42(10):27-31.
[47]	HIJOSA-VALSERO M, REYES-CONTRERAS C, DOMíNGUEZ C, et al. Behaviour of pharmaceuticals and personal care products in constructed wetland compartments: Influent, effluent, pore water, substrate and plant roots[J]. Chemosphere, 2016, 145:508-517. doi: 10.1016/j.chemosphere.2015.11.090 URL
[48]	周益帆, 白寅霜, 岳童, 等. 植物根际促生菌促生特性研究进展[J]. 微生物学通报, 2023, 50(2):644-666.
[49]	李琳. 沉水植物修复富营养化水体效果及与植物体细菌相关性研究[D]. 杭州: 浙江农林大学, 2019.
[50]	陈琳, 李晨光, 单欣, 等. 水生态修复植物生物活性评价与应用[J]. 环境科学与技术, 2021, 44(11):159-166.
[51]	STOTTMEISTER U, WIEßNER A, KUSCHK P, et al. Effects of plants and microorganisms in constructed wetlands for wastewater treatment[J]. Biotechnology advances, 2003, 22(1):93-117. doi: 10.1016/j.biotechadv.2003.08.010 URL
[52]	YUKA O, TADASHI T, NING Y, et al. Occurrence of 4-tert-butylphenol (4-t-BP) biodegradation in an aquatic sample caused by the presence of Spirodela polyrrhiza and isolation of a 4-t-BP-utilizing bacterium[J]. Biodegradation, 2013, 24(2):191-202. doi: 10.1007/s10532-012-9570-9 URL
[53]	TOYAMA T, FURUKAWA T, MAEDA N, et al. Accelerated biodegradation of pyrene and benzo [a] pyrene in the Phragmites australis rhizosphere by bacteria-root exudate interactions[J]. Water research, 2010, 45(4):1629-1638. doi: 10.1016/j.watres.2010.11.044 URL
[54]	TOYAMA T, KURODA M, OGATA Y, et al. Enhanced biomass production of duckweeds by inoculating a plant growth-promoting bacterium, Acinetobacter calcoaceticus P23, in sterile medium and non-sterile environmental waters[J]. Water science and technology, 2017, 76(5/6):1418-1428. doi: 10.2166/wst.2017.296 URL
[55]	TAO W, JIE X, WENJUN X, et al. Pseudomonas aeruginosa L10: A hydrocarbon-degrading, biosurfactant-producing, and plant-growth-promoting endophytic bacterium isolated from a reed (Phragmites australis)[J]. Frontiers in microbiology, 2018, 9:1087. doi: 10.3389/fmicb.2018.01087 URL
[56]	HOARE V C, MILES V, MISAL H. Responding to the climate crisis: Taking action on the IPCC 6th assessment report[J]. Weather, 2022, 77:149-150. doi: 10.1002/wea.v77.4 URL
[57]	PIAO S L, YUE C, DING J Z, et al. Perspectives on the role of terrestrial ecosystems in the ‘Carbon Neutrality’ strategy[J]. Science China earth sciences, 2022, 65:1178-1186. doi: 10.1007/s11430-022-9926-6
[58]	SONG K S, WEN Z D, XU Y, et al. Dissolved carbon in a large variety of lakes across five limnetic regions in China[J]. Journal of hdrology, 2018, 563:143-154.
[59]	袁立来, 穆希岩, 王琳, 等. 碳中和与淡水碳汇渔业[J]. 中国水产, 2022(3):65-68.
[60]	YUAN X M, LIU Q, CUI B S, et al. Effect of water-level fluctuations on methane and carbon dioxide dynamics in a shallow lake of Northern China: Implications for wetland restoration[J]. Journal of hydrology, 2021:597.
[61]	CHUAN X C, LI G W, YANG L, et al. Response of sediment and water microbial communities to submerged vegetations restoration in a shallow eutrophic lake[J]. The science of the total environment, 2021,801.
[62]	姚程, 王谦, 姜霞. 湖泊生态系统碳汇特征及其潜在碳中和价值研究[J]. 生态学报, 2023, 43(3):893-909.

分类	特点	举例
挺水植物	大多有茎叶之分，上部植株挺出水面，下部植株沉于水中	荷花、千屈菜、芦苇、水葱
浮叶植物	生于浅水中，根长在水底土中，无明显的茎，不能直立，但它们的体内通常存有大量的气体，使叶片或植株能够漂浮在水面上	睡莲、芡实
沉水植物	根茎生于泥中，整个植株沉于水体之中，通气组织特别发达	苦草、金鱼藻
漂浮植物	根不生长于泥土中，株体漂浮在水面上，随风四处漂泊	浮萍、凤眼莲

分类	特点	举例
挺水植物	大多有茎叶之分，上部植株挺出水面，下部植株沉于水中	荷花、千屈菜、芦苇、水葱
浮叶植物	生于浅水中，根长在水底土中，无明显的茎，不能直立，但它们的体内通常存有大量的气体，使叶片或植株能够漂浮在水面上	睡莲、芡实
沉水植物	根茎生于泥中，整个植株沉于水体之中，通气组织特别发达	苦草、金鱼藻
漂浮植物	根不生长于泥土中，株体漂浮在水面上，随风四处漂泊	浮萍、凤眼莲