水葫蘆生長的環(huán)境影響因素、機理及規(guī)律研究.pdf

1、通過實驗室模擬和自然環(huán)境中培養(yǎng)研究影響水葫蘆生長的環(huán)境因素、機理及規(guī)律，結(jié)果表明：①總磷濃度一定時，水葫蘆生長率與水中氨氮呈開口向下型拋物線關(guān)系，拋物線轉(zhuǎn)折點的氨氮濃度隨著水中總磷的增加而增大；氨氮濃度一定時，其生長率隨著水中總磷濃度的增加而增加，但水葫蘆生長率變化主要是受水中氨氮濃度控制。水中氮磷濃度為對照氮或?qū)φ樟讜r，水葫蘆仍能生長，在自然水體環(huán)境中總磷不是其生長的限制因子。過高氨氮濃度會抑制水葫蘆的生長②水葫蘆生長與水中pH值互相

2、影響：適宜水葫蘆生長的pH值范圍是6-9。③水葫蘆生長會導(dǎo)致水中電導(dǎo)率的增加，水葫蘆適合在1500gs／em以下生長。④水葫蘆光合速率An和有效光輻射強度PAR相關(guān)，其蒸騰速率Tr、葉片氣孔開閉度Cond與有效光輻射強度PAR呈正相關(guān)。⑤在相同條件下，水葫蘆、水浮蓮根吸收特征都隨氮磷營養(yǎng)水平的下降而升高。水葫蘆的葉綠素含量、光適應(yīng)性和光合速率都較水浮蓮的高。⑧治理水葫蘆、水浮蓮，必須堅持“預(yù)防為主，治控結(jié)合”的原則，還要有全流域綜合治理

3、的意識。 在2003—2004年，福建省遭遇罕見的高溫干旱氣候，各地河道河網(wǎng)、引水渠道、水庫庫面(包括發(fā)電水庫和供水水源點)、水閘閘前等均不同程度出現(xiàn)水葫蘆泛濫現(xiàn)象，總面積近306。7km<'2>。水葫蘆的大規(guī)模爆發(fā)，引起了省委、省政府的高度重視，水口庫區(qū)主河道水葫蘆專項整治工作被列為省水利廳2004年的一項重要工作。同時福建省科技廳還專門下達了整治水葫蘆的專項研究課題，由福建農(nóng)林大學(xué)和福建師范大學(xué)等單位聯(lián)合，對水葫蘆生長環(huán)境、

4、生長機理、綜合防治、綜合利用等各方面進行全方位研究。 對水葫蘆的功過評價褒貶不一，一方面它極易在河流、湖泊、池塘、水庫、稻田等水流緩慢的水域泛濫成災(zāi)，成為一種世界性的生念災(zāi)害；另一方面，它卻是凈化污水的能手，而且可以作為飼料、綠肥等生產(chǎn)原料。本文總結(jié)分析了國內(nèi)外關(guān)于水葫蘆營養(yǎng)、生長、遺傳及其應(yīng)用的有關(guān)研究成果，通過對閩江水口庫區(qū)主河道(壩址至黃田鎮(zhèn))的水質(zhì)情況進行調(diào)查分析：在福建師范大學(xué)新校區(qū)附近的河道里種養(yǎng)水葫蘆，實地觀察它們

5、在自然環(huán)境條件下的生長過程：模擬不同的環(huán)境條件，分析了不同環(huán)境因子對水葫蘆生長的影響，提出水葫蘆容易泛濫成災(zāi)是由內(nèi)、外因共同作用的結(jié)果，內(nèi)因主要是其高光合作用速率、高度的形態(tài)可塑性、極強的適應(yīng)性和無性繁殖能力，外因主要是人為盲目引種后疏于管理和水環(huán)境的富營養(yǎng)化。 通過本項目研究得出以下結(jié)論： (1)水葫蘆生長率與培養(yǎng)液中氮磷營養(yǎng)鹽濃度的關(guān)系 ①在總磷濃度一定的條件下，水葫蘆對氨氮的吸收率與培養(yǎng)液中氨氮濃度有關(guān)，水

6、葫蘆的生長率與水中氨氮濃度呈開口向下型拋物線的關(guān)系：當(dāng)氨氮濃度高于轉(zhuǎn)折點濃度時，水葫蘆也能正常生長，但生長率隨著培養(yǎng)液中氨氮濃度的升高呈減少趨勢。拋物線轉(zhuǎn)折點位置與培養(yǎng)液中的總磷濃度有關(guān)，即轉(zhuǎn)折點氨氮濃度會隨著總磷濃度的增加而升高。實驗結(jié)果表明：過高的氨氮濃度反而會抑制水葫蘆的生長，使水葫蘆對氨氮的吸收率下降。 ②在氨氮濃度一定的條件下，水葫蘆的生長率隨著培養(yǎng)液總磷濃度的增加而增加，但是水葫蘆對總磷的吸收卻是有限的。培養(yǎng)液巾影響

7、水葫蘆生長率的關(guān)鍵還是氨氮濃度。 ⑧在對照磷條件下，水葫蘆生長率與培養(yǎng)液中氨氮濃度呈開口向下型拋物線型關(guān)系，當(dāng)氨氮濃度大于7mg/L時，氨氮開始抑制水葫蘆的生長。當(dāng)培養(yǎng)液中氨氮濃度大于140mg／L時。水葫蘆會在21天內(nèi)死亡。 ④在對照氮條件下，水葫蘆生長率也隨培養(yǎng)液中總磷濃度變化呈開口向下型拋物線趨勢。當(dāng)培養(yǎng)液中總磷濃度超過2.48mg／L時，培養(yǎng)液中總磷也會對水葫蘆的生長產(chǎn)生抑制作用。由于在自然界天然水體中的總磷濃度

8、通常遠(yuǎn)小于2.48mg／L，所以再深入探討水環(huán)境中總磷濃度的最高限值則沒有意義。 ⑤在實驗期間，培養(yǎng)液中氮磷濃度濃度為對照氮或者對照磷時，水葫蘆仍然能維持生長，主要是通過氮磷元素的體內(nèi)轉(zhuǎn)移來滿足生命活動的需要。但在培養(yǎng)一段時間后水葫蘆會出現(xiàn)缺素現(xiàn)象，最終會通過死亡個別植株來維持其他植株的生長，直至全部死亡。 (2)水葫蘆生長與培養(yǎng)液中pH值的關(guān)系 水葫蘆的生長會導(dǎo)致培養(yǎng)液中pH值的下降。反之，培養(yǎng)液中的pH值變

9、化也會對水葫蘆的生長產(chǎn)生影響：水葫蘆在中性培養(yǎng)液中生長最好；在pH值低于3左右的溶液中，水葫蘆將很快死亡。同樣，培養(yǎng)液pH值大于8時，pH值的增加也會明顯抑制水葫蘆的生理活性，使植株生理代謝強度減弱，蒸騰速度減慢，氣孔開度減小，氣孔阻力增加。 (3)水葫蘆生長與培養(yǎng)液中電導(dǎo)率的關(guān)系 水葫蘆的生長會導(dǎo)致培養(yǎng)液電導(dǎo)率的增加，同時培養(yǎng)液的電導(dǎo)率也是影響水葫蘆生長的重要因素。一般情況下，適合水葫蘆生長的電導(dǎo)率應(yīng)該在1500

10、μs／cm以下；當(dāng)培養(yǎng)液的電導(dǎo)率高于1500μs／cm時，水葫蘆將在短時間內(nèi)死亡。 (4)水葫蘆生長與光照強度的關(guān)系 光照強度可以從光合作用、蒸騰作用及葉片氣孔的開閉度等幾方面對水葫蘆的生長產(chǎn)生重大的影響。用Li-6400光合作用測量系統(tǒng)測試，Origine軟件擬合可以得到光合速率An和有效光輻射強度PAR之間的關(guān)系： An=28.41[1-1.02exp(-0.00211PAR)] 水

11、葫蘆的最大光合作用速率為28.4μmol·m<'-2> s<'-1>，光補償點在490Lx左右，光飽和點在115.36 kLx左右。 水葫蘆蒸騰速率Tr隨著有效光輻射強度PAR變化的公式為： Tr=0.0014PAR+2.6183 水葫蘆葉片氣孔開閉度Cond隨有效光輻射強度PAR變化的趨勢存在如下關(guān)系： Cond=0.0005PAR+0.3763 (5)不同生長狀態(tài)水

12、葫蘆根外表形態(tài)的變化 用掃描電鏡觀察水葫蘆的根，可以得到水葫蘆根從新根到老根不同生長階段其外表形態(tài)的變化情況：在新根時，水葫蘆的根細(xì)胞外表完整、健壯，隨著根的逐漸老化，水葫蘆 的根細(xì)胞逐漸干癟、破碎，進而呈海綿狀，因此水葫蘆的根就無法從水中吸收營養(yǎng)成分，最終導(dǎo)致其整株的死亡。當(dāng)水中的電導(dǎo)率很高時，水葫蘆細(xì)胞的內(nèi)容物大量外滲，水葫蘆出現(xiàn)生理性干旱，從而也加速了水葫蘆根細(xì)胞的干癟、老化死亡的過程，導(dǎo)致水葫蘆很快地死亡。

13、 (6)自然環(huán)境下水葫蘆的增殖 經(jīng)過為期30天的自然條件下試驗，每株水葫蘆生物量的日均增加量為1.7g，每株水葫蘆個體數(shù)的日均增加量為0.045株，生長速率與實驗室模擬實驗結(jié)果相似。在自然環(huán)境中水中溶解磷濃度的大小不是水葫蘆生長的限制因子。 (7)水葫蘆泛濫的原因分析(以水口水庫為例) 水口水庫2003．2004年大規(guī)模暴發(fā)水葫蘆的原因，除了水葫蘆具有生長速度快、兼有無性和有性兩種繁殖方式、高耐受力及高

14、形態(tài)可塑性等生物學(xué)特性外，還與許多環(huán)境條件和管理不當(dāng)因素有關(guān)，如當(dāng)?shù)亓己玫乃疅釛l件、水體富營養(yǎng)化、人為盲目引種、水葫蘆本身的漂浮性、水口水庫眾多的庫灣及匯流口等水體滯留區(qū)。 (8)水葫蘆與水浮蓮的對比分析 ①水浮蓮和水葫蘆有相同的生活史，但是水浮蓮屬于天南星科大藻屬，水葫蘆屬于雨久花科水葫蘆屬。水葫蘆有葉柄，水浮蓮則無，因此水葫蘆較水浮蓮有更好的形態(tài)可塑性。同時水葫蘆也較水浮蓮有更好的抗寒性。 ②水中氮磷營養(yǎng)鹽

15、的含量也會對水浮蓮的生長產(chǎn)生影響。但是在相同條件下對比水葫蘆和水浮蓮的生長，發(fā)現(xiàn)水浮蓮形成的分株數(shù)比水葫蘆多，但水葫蘆累積的總生物量比水浮蓮多。由于水浮蓮能快速分孽，在防治水葫蘆、水浮蓮泛濫的工作中，應(yīng)該重視水浮蓮的防治工作。 ③水浮蓮單位根重活躍吸收面積百分比比水葫蘆的高，因此水浮蓮對水體中N、P去除率較水葫蘆的高。但從總的趨勢上看，兩種植物的單位根重活躍吸收面積百分比隨營養(yǎng)水平的下降而升高。 ④水浮蓮的光合作用速率A

16、n與有效光輻射強度PAR之間的關(guān)系入下： An=7.48[1-1.10 exp(-0.00759PAR)] 水浮蓮的最大光合作用速率為7.48μamo1·m<'-2>s<'-1>一，較水葫蘆的28.4μmol·m<'-2>s<'-1>小得多。 ⑤水浮蓮的光飽和點和光補償點分別為680Lx和32.62kLx，而水葫蘆的光飽和點和光補償點分別為490Lx和115.36kLx，可見水葫蘆較水浮蓮有更高的光適應(yīng)性。

17、 ⑥水葫蘆葉片的葉綠素含量較水浮蓮的高，高葉綠素含量、高光適應(yīng)性和高光合作用 速率使得水葫蘆可以彌補其單位根重活躍吸收面積百分比較水浮蓮小的不足，獲得較水浮蓮快的生長率。 (9)水葫蘆、水浮蓮的主要防治措施 ①目前國內(nèi)外整治水葫蘆主要從人工及機械打撈、生物治理、化學(xué)治理三個方面著手，研究結(jié)果表明，人工及機械打撈見效最快，而且對環(huán)境的風(fēng)險最小，不易引起二次污染或?qū)е律鷳B(tài)安全威脅的問題。 ②治理水葫蘆、水浮