不同環(huán)境條件下濕地沉水植物的生長(zhǎng)及其葉綠素?zé)晒馓匦匝芯?pdf

1、工業(yè)飛速發(fā)展的當(dāng)代，環(huán)境污染已經(jīng)成為全球普遍現(xiàn)象，占地球71％的水資源污染防治已成為人們亟待解決的問(wèn)題之一。全球三大生態(tài)系統(tǒng)類型之一的濕地，是水陸相互作用形成的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)，沉水植物作為水生生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分之一，由于其完全水生的特點(diǎn)，其生存、生長(zhǎng)及繁殖與水體環(huán)境因素有著密切關(guān)系。本文通過(guò)野外調(diào)查與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)兩種途徑，研究了不同環(huán)境條件下濕地沉水植物的生長(zhǎng)及葉綠素?zé)晒馓匦裕瑸橥嘶瘽竦爻了参锶郝涞闹亟八鷳B(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)提供一定的

2、參考依據(jù)。論文得到國(guó)家自然科學(xué)基金（D41161035）：“鄱陽(yáng)湖典型濕地沉水植物群落結(jié)構(gòu)及其水環(huán)境因子定量研究”的支持與資助。
　　本文的研究一方面，通過(guò)2013年11月-2014年10月分別調(diào)查了四個(gè)季節(jié)鄱陽(yáng)湖南磯國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)白沙湖和常湖等典型湖泊濕地，測(cè)定其水環(huán)境因子、沉水植物葉綠素含量、頻度以及物種多樣性，采用FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x測(cè)定其PSII的最大光量子產(chǎn)量（QY-max），穩(wěn)態(tài)下的PSII反應(yīng)中心

3、關(guān)閉程度（1-Qp_Lss）、穩(wěn)態(tài)下的非光化學(xué)淬滅（NPQ_Lss）等參數(shù)及其相應(yīng)的熒光成像，研究自然條件下沉水植物四季生長(zhǎng)的時(shí)空特征和葉綠素?zé)晒馓匦?。另一方面，?013年9月選取典型的沉水植物——黑藻（Hydrilla verticillata），采用鉛、鎘和銅三種重金屬分別在5個(gè)濃度梯度水平下的河砂水培方法，研究不同濃度重金屬脅迫對(duì)黑藻（H. verticillata）株高、生物量、成活率和葉綠素含量的影響，以及對(duì)黑藻（H. ve

4、rticillata）葉片最小熒光（Fo）、最大熒光（Fm）， QY_max、1-Qp_Lss、NPQ_Lss等光合熒光參數(shù)及其熒光成像的影響，研究了各個(gè)參數(shù)分別隨鉛、鎘、銅濃度遞增的變化規(guī)律。主要結(jié)論如下：
　?。?）鄱陽(yáng)湖濕地野外調(diào)查結(jié)果表明，四個(gè)不同季節(jié)的沉水植物黑藻（H. verticillata）、苦草（Vallisneria natans）和小茨藻（Najas minor）的頻度分布、葉綠素含量和光合熒光參數(shù)等均與濕地

5、環(huán)境因子均具有不同程度的相關(guān)關(guān)系，其中濕地水深和透明度是決定沉水植物多樣性分布、葉綠素和光合熒光特性的最主要因素之一。本次研究中發(fā)現(xiàn)春季和秋季是沉水植物物種多樣性較高的兩個(gè)季節(jié)，其中春季、秋季水位變化分別為25~70cm、50~170 cm間，春季、秋季透明度分別在25~65cm、10~65 cm間變化。夏季水深變化為190~250 cm，透明度在45~140 cm之間變化，優(yōu)勢(shì)種黑藻和小茨藻適合在夏季迅速生長(zhǎng)，光合作用活性較高，QY-

6、max分別為0.55~0.76和0.74~0.78；苦草春季的光合作用活性較高，QY-max為0.34~0.62。黑藻、苦草和小茨藻等沉水植物體現(xiàn)在逆境中避免植物光系統(tǒng)損傷的光保護(hù)能力的參數(shù)——非光化學(xué)淬滅(NPQ_Lss)同樣具有顯著時(shí)空變化，均是冬季時(shí)達(dá)到最高值，平均值分別為1.28、0.73和1.83。
　?。?）在不同重金屬脅迫條件下水培黑藻（H. verticillata）的研究結(jié)果表明，黑藻（H. verticilla

7、ta）在不同重金屬脅迫下的光合生理指標(biāo)、熒光參數(shù)及成像特征等方面表現(xiàn)出顯著性差異。Cd2+脅迫下黑藻的株高、干重顯著下降，說(shuō)明Cd2+可能對(duì)黑藻葉片的維管束結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傷害作用，其中Cu2+脅迫對(duì)黑藻干重即累積生物量的影響遠(yuǎn)大于Cd2+；Cd2+和Cu2+脅迫下葉綠素各值均呈下降趨勢(shì)，而Cu2+對(duì)黑藻葉綠體的毒害比Cd2+更大。隨著Cd2+或Cu2+脅迫濃度梯度的增加，黑藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)（Fo、Fm、QYmax）呈顯著下降趨勢(shì)，（1-Qp

8、_Lss）呈上升趨勢(shì)，而NPQ_Lss先上升后下降。結(jié)果表明同等濃度下黑藻（H. verticillata）受重金屬脅迫的影響程度為：Cd2+脅迫>Cu2+脅迫>Pb2+脅迫。研究結(jié)果可得，5 mg/L以下的Pb2+脅迫對(duì)黑藻（H. verticillata）生長(zhǎng)和光合作用的影響不顯著，推測(cè)黑藻（H. verticillata）可作為Pb2+濃度為至少5mg/L及以下的污染水體凈化物種；黑藻（H. verticillata）可以在Cu2

9、+濃度低于1 mg/L的環(huán)境下具有正常的光合活性，可推測(cè)將黑藻（H. verticillata）用于1 mg/L及以下Cu2+污染水域的修復(fù)；在Cd2+達(dá)3 mg/L及以上濃度的環(huán)境下黑藻（H. verticillata）即無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間生存，可推測(cè)黑藻（H. verticillata）作為Cd2+污染水環(huán)境的指示種。
　　綜合上述，水位、水體透明度、水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽以及重金屬污染物等各種環(huán)境因子均能對(duì)沉水植物的葉綠素含量、光合