【现货速发】淡水附植生物的组成结构特征及其生态功能

水体富营养化已成为影响全球水质量的重要问题之一，这种现象经常伴随着浮游藻类的暴发和大型水生植物的衰退。大型水生植物作为一个功能群，在淡水生态系统中占有独特的生态位，在改善和提高水环境质量方面发挥着关键作用。水生植物在维持水体的清水稳态、为水生动物微生物提供栖息地和食物、维持生物多样性、稳定底质、调控生态系统的生物地球化学循环、提供健康生态服务功能、调节湿地水文情势等方面具有重要的生态功能。在富营养化浅水水体中，水生植物茎叶表面常附着一层由藻类、微生物、菌胶团、碎屑等组成的厚度不等的褐色物质（附植生物），形成了特殊的生物水微界面。在过去的几十年里，研究者们先后对水生植物上的附着藻类、附着细菌产生了浓厚的兴趣，研究活动颇多。但由于研究技术的限制，对附植生物的研究仍不够深入和系统。

由于附植生物复杂的物质组成和存在氧化还原异质微环境，光合作用和许多异养过程都可能在附着层内发生，因此，附着层内化学物质的产生、转移转化、循环过程非常活跃，可以说是理化性质的突变区，与水中和沉积物中存在很大差异。附植生物与水体和植物之间发生的理化、生物反应将对其附近的物质产生重要影响。近年来，随着新兴技术的发展，高分辨率微电极技术、扫描电镜和元素分析技术、同位素示踪技术、分子生物学技术等技术的应用，为揭秘深奥而又难以探测的附植生物微生境提供了理想工具，使得附植生物的研究更加微观和细致、原位和多维，使得附植生物生态学的研究有了突飞猛进的发展。

本书以淡水生态系统中水生植物茎叶表面的附植生物为研究对象，围绕附植生物的组成和结构特征、生态功能、影响因素及应用五个部分进行了深入研究，阐述了典型水生植物附植生物的组成成分、空间结构及其时空变化特征，揭示了富营养化水体中附植生物的生态功能，探讨了生物与环境因素对附植生物的影响机制，分析了附植生物的应用，并提出了一些新认识和见解。本书的特点是以富营养化水体中典型水生植物为例，运用翔实的实验数据从微生境角度对附植生物的结构、功能及其动态变化进行微观分析，并对水生植物水微界面过程和机制进行探讨，以期丰富和完善附植生物生态学的知识体系，可供从事水环境生物学、淡水生态学、环境保护、水环境生态修复等方面的科研人员、技术人员和高校师生参考。

本书内容主要是在国家自然科学基金（41173078，41603071）和引进人才科研启动经费支持下完成的（LYDX2016BS074）。

本书内容由绪论、附植生物的组成和结构特征、生态功能、影响因素及应用5章组成。具体编写分工如下：章，第二章的节、第三节、第四节、第五节、第六节，第三章及第四章由董彬著；第二章第二节、第七节和第八节由马杰著;第五章由王国祥、董彬著。全书后由董彬统稿、定稿。

限于作者研究水平和有些研究内容尚在研究发展阶段，书中难免存在不妥和疏漏之处，恳请各位专家、学者和读者批评指正。

编著者

2018年6月

本书以淡水生态系统中水生植物茎叶表面的附植生物为研究对象，围绕附植生物的组成和结构特征、生态功能、影响因素及应用五个部分进行了深入研究，阐述了典型水生植物附植生物的组成成分、空间结构及时空变化特征，揭示了富营养化水体中附植生物的生态功能，探讨了生物与环境因素对附植生物的影响机制，分析了附植生物的应用，并提出了一些新认识和见解。

本书具有较强的知识性和针对性，可供从事水环境生物学、淡水生态学、环境保护、水环境生态修复等的科研人员、技术人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、生态科学及相关专业师生参阅。

本书以淡水生态系统中水生植物茎叶表面的附植生物为研究对象，围绕附植生物的组成和结构特征、生态功能、影响因素及应用五个部分进行了深入研究，阐述了典型水生植物附植生物的组成成分、空间结构及时空变化特征，揭示了富营养化水体中附植生物的生态功能，探讨了生物与环境因素对附植生物的影响机制，分析了附植生物的应用，并提出了一些新认识和见解。

 本书具有较强的知识性和针对性，可供从事水环境生物学、淡水生态学、环境保护、水环境生态修复等的科研人员、技术人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、生态科学及相关专业师生参阅。

 

章绪论

节淡水生态系统中的附着生物1

一、附着生物的概念及分类1

二、附着生物的结构组成3

三、附着生物的生态功能5

四、附着生物的影响因素10

第二节水环境附着生物的研究方法20

一、附着生物成分的分析21

二、附着生物空间结构分析22

三、附着生物群落结构分析23

四、附着生物功能分析25

第三节水生植物茎叶微界面附植生物研究概述28

一、国内外研究进展30

二、微界面附植生物研究方法和技术36

三、微界面附植生物研究存在的问题37

第二章水生植物附植生物组成和结构特征

节富营养化水体中典型水生植物附植生物特征比较39

一、材料和方法39

二、采样点植物群丛内水质特征41

三、不同种类植物的附着物存在差异41

第二节典型沉水植物附着细菌群落结构特征43

一、研究区概况及研究方法44

二、三种沉水植物附着细菌群落组成分析47

三、三种沉水植物附着细菌多样性分析48

四、三种沉水植物附着细菌群落结构差异性分析49

五、小结50

第三节典型沉水植物微界面附植生物组成和结构51

一、材料和方法51

二、微界面附着物组成复杂54

三、微界面附着物空间结构复杂58

四、沉水植物微界面空间结构讨论60

五、微界面研究技术评价63

六、小结65

第四节典型沉水植物微界面时空特征65

一、材料和方法66

二、微界面附着物具明显的时空变化特征68

三、微界面环境因子O2浓度、pH值和ORP等具明显的时空变化特征70

四、菹草不同部位微界面O2浓度、pH值和ORP的分布特征74

五、微界面O2浓度分布与微界面结构的关系77

六、微界面pH值和ORP分布与微界面结构的关系79

七、沉水植物微界面时空特征对水生态系统的重要意义79

八、小结82

第五节不同沉水植物叶微界面结构比较82

一、材料和方法83

二、不同物种的微界面附着物特征84

三、不同物种的光合生理特征86

四、不同物种的微界面O2浓度、pH值和ORP大小及分布特征87

五、讨论89

六、小结91

第六节不同生长阶段典型沉水植物茎叶微界面结构比较91

一、材料和方法92

二、不同生长阶段微界面O2浓度分布比较94

三、不同生长阶段微界面pH值分布比较94

四、不同生长阶段微界面ORP的分布比较97

五、不同生长阶段植物微界面附着物特征97

六、植物对微界面O2浓度、pH值和ORP的影响讨论99

七、植物和附植生物联合对微界面O2浓度、pH值和ORP影响的机理101

八、小结106

第七节不同生长阶段附着细菌群落的结构特征106

一、材料和方法107

二、植物不同生长阶段细菌群落在门水平上的丰度变化特征111

三、植物不同生长阶段细菌群落在属水平上的丰度变化特征114

四、植物不同阶段细菌群落多样性分析116

五、细菌群落结构差异的PCA分析118

六、小结119

第八节不同生境金鱼藻附着细菌群落的结构特征119

一、材料和方法120

二、两个湖泊细菌门水平上组成及丰度的变化特征124

三、两个湖泊细菌属水平上组成及丰度的变化特征126

四、两个湖泊附着细菌多样性比较128

五、PCA分析两个湖泊细菌群落结构的差异130

六、小结131

第三章附植生物的生态功能

节附植生物对沉水植物光合作用的抑制效应132

一、材料和方法133

二、马来眼子菜不同生长阶段附着物和附着层的O2分布特征135

三、微界面附着物对沉水植物光合作用的影响137

四、附着物抑制沉水植物光合作用的可能机制139

第二节沉水植物附植生物的反硝化作用142

一、材料和方法143

二、附植生物的反硝化活性146

三、马来眼子菜附植生物的特征148

四、反硝化作用的影响因素149

五、附植生物反硝化在富营养化湖泊氮去除中的重要作用152

六、对附植生物反硝化作用测定方法的改进154

七、小结155

第三节富营养化水体中夏季附植生物反硝化脱氮作用研究156

一、材料和方法156

二、不同营养状态水体中附植生物的反硝化作用存在差异157

三、不同种类水生植物附植生物的反硝化作用存在差异159

第四章附植生物的影响因素

节养分负荷对水生植物微界面附植生物的影响162

一、材料和方法163

二、水体养分负荷影响菹草微界面附着物数量165

三、水体养分负荷影响菹草微界面O2浓度分布165

四、水体总氮总磷、负荷与附植生物的关系167

五、讨论171

六、小结172

第二节底质对苦草微界面附植生物结构的影响173

一、材料和方法174

二、底质影响苦草微界面附植生物175

三、底质影响苦草微界面结构177

四、讨论177

第三节光照对微界面附植生物结构的影响179

一、实验设计181

二、光强对沉水植物微界面厚度和O2浓度的影响182

三、光暗转换对沉水植物微界面pH值的影响186

四、讨论187

第四节生境对微界面附植生物结构的影响188

一、材料和方法189

二、生境影响植物生长和附植生物积累190

三、生境通过影响植物生长和附着物积累影响微界面结构192

第五章附植生物的应用

节附植生物的应用195

一、监测水质195

二、改善水质196

三、去除重污染水体有机物197

四、去除重金属198

第二节附植生物生态学研究展望199

参考文献

本书以淡水生态系统中水生植物茎叶表面的附植生物为研究对象，围绕附植生物的组成和结构特征、生态功能、影响因素及应用五个部分进行了深入研究，阐述了典型水生植物附植生物的组成成分、空间结构及时空变化特征，揭示了富营养化水体中附植生物的生态功能，探讨了生物与环境因素对附植生物的影响机制，分析了附植生物的应用，并提出了一些新认识和见解。

本书具有较强的知识性和针对性，可供从事水环境生物学、淡水生态学、环境保护、水环境生态修复等的科研人员、技术人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、生态科学及相关专业师生参阅。