沉水植物逆境生理及其凈化作用研究.pdf

1、為了探索沉水植物逆境生理及其凈化能力,本文以沉水植物輪葉黑藻(Hydrillavarticillata)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)和金魚(yú)藻(Ceratophyllaceae)為材料,研究了不同水質(zhì)條件下沉水植物的凈化作用及其生理生化反應(yīng),表面活性劑LAS對(duì)沉水植物生長(zhǎng)的影響及生理生化反應(yīng),沉水植物的光合作用對(duì)光照強(qiáng)度以及DIC/pH的響應(yīng)。為探索湖泊富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程中水生植被退化與恢復(fù)機(jī)理,提供了研究資

2、料,具有一定的參考價(jià)值。主要結(jié)論如下:
　　 (1)輪葉黑藻對(duì)生活污水具有一定的凈化和適應(yīng)能力,但對(duì)水質(zhì)不同的污水其處理能力不一樣,對(duì)居民樓廢水其中CODcr和總氮的去除率分別為81.51％和71.36％,在污染水體的影響下輪葉黑藻的SOD和CAT活性變化均經(jīng)歷了先升高后降低的過(guò)程,分別在第3天和第10天達(dá)到最大值,而后急劇下降。說(shuō)明過(guò)高的CODcr或氨氮濃度對(duì)輪葉黑藻是一種逆境脅迫,可抑制其生長(zhǎng)甚至導(dǎo)致植物死亡。輪葉黑藻對(duì)污水

3、中污染物質(zhì)雖有一定耐性,但其耐性會(huì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而變?nèi)酢?br>　　 (2)陰離子表面活性劑LAS對(duì)沉水植物輪葉黑藻和穗花狐尾藻的損傷程度與濃度有關(guān)。在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)LAS<1 mg·L-1時(shí),對(duì)穗花狐尾藻和輪葉黑藻的生理活動(dòng)影響不大；當(dāng)LAS為(1.0～5.0 mg·L-1)時(shí),LAS開(kāi)始抑制生長(zhǎng),影響了植物正常生理活動(dòng)。當(dāng)LAS超過(guò)5.0 mg·L-1時(shí),輪葉黑藻保護(hù)酶防御系統(tǒng)崩潰,植物死亡,而在LAS大于20 mg·L-1時(shí)穗花狐

4、尾藻也會(huì)出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象。結(jié)果表明,輪葉黑藻和穗花狐尾藻對(duì)LAS具有一定的耐性,穗花狐尾藻對(duì)LAS濃度的耐受性要強(qiáng)于輪葉黑藻。
　　 (3)LAS對(duì)沉水植物穗花狐尾藻和輪葉黑藻的損傷程度與脅迫時(shí)間有關(guān)。穗花狐尾藻(LAS<10.0 mg·L-1時(shí))和輪葉黑藻(LAS<1.0 mg·L-1時(shí)),SOD、CAT和POD活性在前48th h沒(méi)有明顯變化；隨后穗花狐尾藻的上述指標(biāo)在72th h急劇增加,而輪葉黑藻則在96th h急劇增加。這

5、表明,該條件下在對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)LAS開(kāi)始抑制這兩種沉水植物的生長(zhǎng),影響了植物正常生長(zhǎng)。穗花狐尾藻對(duì)LAS脅迫時(shí)間的耐受性要強(qiáng)于輪葉黑藻,在LAS濃度較高水域進(jìn)行沉水植被恢復(fù)時(shí)穗花狐尾藻是首選。
　　 (4)顯微觀察顯示,輪葉黑藻在LAS為5.0 mg·L-1時(shí),葉綠體形狀不規(guī)則且聚集成團(tuán)；10.0 mg·L-1時(shí)葉綠體逐漸分解減少,葉片大面積脫綠,呈細(xì)胞壁分離,胞質(zhì)環(huán)流停止,氣道消失；20.0 mg·L-1時(shí)細(xì)胞壁分離,葉片脫綠死亡

6、。輪葉黑藻在為5.0mg·L-1的LAS脅迫10小時(shí)后光合作用速率僅為對(duì)照的58％,對(duì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收速率僅為對(duì)照的61％。結(jié)果表明,LAS通過(guò)穿透細(xì)胞壁,使蛋白質(zhì)變性,胞質(zhì)環(huán)流停止,損傷葉綠體、氣道等的正?；顒?dòng),從而使沉水植物的光合作用和氮、磷代謝受阻,這是導(dǎo)致輪葉黑藻等沉水植物衰弱死亡的主要因?yàn)橹弧?br>　　 (5)本次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,LAS達(dá)到5.0 mg·L-1以上時(shí),才會(huì)對(duì)沉水植物輪葉黑藻產(chǎn)生明顯的脅迫效應(yīng)和生理?yè)p傷。

7、而目前中國(guó)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊均未達(dá)到該水平,這說(shuō)明LAS不是引起富營(yíng)養(yǎng)化水體中沉水植被退化的主要因素,而可能只是影響高等水生植物生長(zhǎng)和演替的間接性因素。
　　 (6)通過(guò)研究輪葉黑藻、穗花狐尾藻和金魚(yú)藻光合作用對(duì)光照強(qiáng)度的響應(yīng),比較了它們的光合能力及光合特征。從三種沉水植物光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)及強(qiáng)光下光合作用受抑制的表現(xiàn)特點(diǎn)來(lái)看,不同光照強(qiáng)度下供試材料的光合速率高低排列各不相同。當(dāng)光照強(qiáng)度在10～890μmol·m-2·s-1之間時(shí),光

8、合作用速率金魚(yú)藻>輪葉黑藻>穗花狐尾藻,輪葉黑藻和金魚(yú)藻對(duì)光的需求最高。三種沉水植物的光合作用都表現(xiàn)出強(qiáng)光抑制現(xiàn)象,結(jié)果顯示在不同深度的水層,有不同的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)種,輪葉黑藻和金魚(yú)藻在上層有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力；穗花狐尾藻對(duì)光的需求最低,在水深水域有更強(qiáng)的適應(yīng)性。
　　 (7)通過(guò)研究在不同pH值和不同濃度溶解性無(wú)機(jī)碳(DIC)下輪葉黑藻、穗花狐尾藻和金魚(yú)藻光合作用特征,發(fā)現(xiàn)DIC/pH對(duì)三種沉水植物的影響有所不同。三種沉水植物,當(dāng)環(huán)境中