陸生苔蘚植物對水體環(huán)境適應(yīng)的光合生理基礎(chǔ)及其在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用.pdf

1、當(dāng)前環(huán)境污染問題越來越受到人們重視，苔蘚中的水蘚科和柳葉蘚科植物已被廣泛應(yīng)用于水體環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測。但是這類苔蘚植物在上海地區(qū)分布少、種群小，難于大規(guī)模地應(yīng)用于水體環(huán)境監(jiān)測。因此，研究陸生、濕生蘚類植物在水體環(huán)境下的生存情況，篩選出能夠生存于沉水環(huán)境的陸生蘚類植物，對于應(yīng)用苔蘚植物進行水體環(huán)境監(jiān)測具有重要應(yīng)用價值。
　　 本文以彎葉灰蘚(Hypnum hamulosum)、勃氏青蘚(Brachythecium brotheri)、

2、白發(fā)蘚(Leucobryum glaucum)和虎尾蘚(Heddigia ciliata)為材料，測定了它們不同的沉水浸泡時間下的光合作用參數(shù)，并設(shè)置Cd2+和Cr3+產(chǎn)不同濃度和處理時間，測定了彎葉灰蘚和勃氏青蘚葉綠素、丙二醛含量和過氧化物酶活力，以及對Cd2+和Cr3+的富集能力。研究結(jié)果如下：
　　 (1)自然條件下四種蘚類植物光合有效輻射-光合響應(yīng)曲線分別為：y=8.9455ln(x)-38.973(r2=0.9960，

3、勃氏青蘚)、Y=-18.7730+5.1738 lnX(r2=0.9884，彎葉灰蘚)、Y=-11.7802+2.9732 lnX(r2=0.9492，白發(fā)蘚)、Y=1.3058-5.2271lnX(r2=0.9909，虎尾蘚)；勃氏青蘚的光補償點、光合飽和點、95％最大凈光合速率分別為70.9869μmol·m-2·s-1、1292.35 μmol·m-2·s-1和25.0973 μmolCO2·g-1·s-1；彎葉灰蘚的光補償點最低

4、，為37.2380μmol·m-2·s-1，光飽和點為1023.15 μmol·m-2·s-1，95％最大凈光合速率17.3763 μmolCO2·m-2·s-1；白發(fā)蘚的光飽和點為4種蘚類植物中最低的，為811.8μmol·m-2·s-1；虎尾蘚的光補償點、光飽和點、95％最大凈光合速率分別為46.4026μmol·m-2·s-1、986.54 μmol·m-2·s-1,95％和3.7515μmolCO2·m-2·s-1。與陸生其他高

5、等植物相比，4種蘚類植物的光合補償點都高于一般陰生植物。勃氏青蘚、彎葉灰蘚和白發(fā)蘚在水體中浸泡30d的最大凈光合速率與其自然條件下的相比，分別為對照的110.78％、80.84％、109.63％，反映出這三種苔蘚植物能夠較長時間的生存于沉水環(huán)境中；沉水浸泡20d后虎尾蘚的最大凈光合速率僅為自然條件下的5.25％，說明該種苔蘚植物不能夠適應(yīng)水體環(huán)境；分析表明，4苔蘚植物對沉水浸泡處理的光合響應(yīng)與其植物體結(jié)構(gòu)和野外生境特點有密切關(guān)系。

6、>　　 (2)在沒有添加Cd2+和Cr3+的水體中浸泡14、21、28天后，勃氏青蘚的葉綠素含量分別為沉水浸泡7天時的60.77％、58.99％和53.36％，彎葉灰蘚分別為100.66％、104.08％和99.14％；勃氏青蘚和彎葉灰蘚的丙二醛含量在水體中浸泡21d的處理下僅有少量的增加，而過氧化物酶的活力下降并不特別明顯，二種蘚類植物能夠在沉水環(huán)境中保持較高的光合作用潛能，與其葉綠素含量和過氧化物酶活力在水環(huán)境中不迅速下降、丙二醛

7、含量不明顯上升有關(guān)。
　　 (3)在單一重金屬Cd2+和Cr3+脅迫下對勃氏青蘚和彎葉灰蘚葉綠素和丙二醛含量、過氧化物酶活力的測定表明，隨著水體中Cr3+、Cd2+單一濃度或復(fù)合污染濃度的升高和處理時間的延長，勃氏青蘚和彎葉灰蘚葉綠素含量、過氧化物酶活力下降，丙二醛含量在低處理濃度和短處理時間下呈上升趨勢，但是高濃度和長時間處理下則反而下降。彎葉灰蘚在Cr3+、Cd2+污染脅迫下的丙二醛含量增幅高于勃氏青蘚，過氧化物酶活力的下降

8、幅度在Cd2+污染處理下高于勃氏青蘚，在Cr3+污染處理下低于勃氏青蘚，不過從葉綠素含量變化趨勢來分析，彎葉灰蘚對水體中Cr3+、Cd2+污染的耐受能力要強于勃氏青蘚。
　　 (4)勃氏青蘚和彎葉灰蘚受Cd2+和Cr3+產(chǎn)復(fù)合污染時的受害程度高于單一重金屬元素；從葉綠素和丙二醛含量、過氧化物酶活力的變化分析，彎葉灰蘚對Cd2+、Cr3+復(fù)合污染的耐受能力強于勃氏青蘚；從POD的變化情況來分析，彎葉灰蘚對低濃度下的復(fù)合污染的耐受能

9、力大于勃氏青蘚。
　　 (5)勃氏青蘚和彎葉灰蘚在單一和復(fù)合重金屬Cd和Cr的污染下，兩種蘚類植物對Cr3+和Cd2+均有很強的吸收能力，表現(xiàn)在隨著水體中Cr3+、Cd2+濃度的上升，兩種蘚類植物對它們的吸收呈指數(shù)式增長。兩種蘚類植物對Cd2+和Cr3+的吸收能力也不同的，彎葉灰蘚對Cd2+的吸收能力大于勃氏青蘚，而勃氏青蘚對Cr3+的吸收能力大于彎葉灰蘚。當(dāng)在Cd2+濃度為200mg.L-1的水中浸泡14天后，彎葉灰蘚的Cd2

10、+含量高達3317.84mg.kg-1，富集系數(shù)為15.59，勃氏青蘚的Cd2+濃度為1983.52mg.kg-1；當(dāng)在Cr3+濃度為100mg.L-1的水中浸泡14天后，彎葉灰蘚的Cr3+產(chǎn)濃度達545.10mg.kg-1，富集系數(shù)達5.10，勃氏青蘚Cr3+濃度更高，達818.76mg.kg-1。Cd2+、Cr3+復(fù)合污染下，Cd2+和Cr3+對彎葉灰蘚和勃氏青蘚對這兩種元素的吸收均有相互促進作用。
　　 綜上所述，勃氏青蘚

11、、彎葉灰蘚和白發(fā)蘚能夠在水中存活30d而保持較高的光合能力，這與其葉綠素含量和過氧化物酶活力在水中不迅速下降、丙二醛含量不明顯上升有關(guān)；彎葉灰蘚比勃氏青蘚能夠更好地適應(yīng)于沉水環(huán)境，對Cd2+和Cr3+產(chǎn)污染的耐受性更強；兩種蘚類對水中Cd2+和Cr3+均有很強的吸收能力，也能夠更適合于復(fù)合污染下的Cd2+和Cr3+吸收凈化。考慮到勃氏青蘚和彎葉灰蘚兩種蘚分布廣泛、生物量大、取樣容易，利用這兩種蘚類植物，無論是水環(huán)境監(jiān)測、Cr3+和Cd2