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對沉水植物生長的影響及生理生化反應(yīng),沉水植物的光合作用對光照強(qiáng)度以及DIC/pH的響應(yīng)。為探索湖泊富營養(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,具有一定的參考價值。主要結(jié)論如下:
　　 (1)輪葉黑藻對生活污水具有一定的凈化和適應(yīng)能力,但對水質(zhì)不同的污水其處理能力不一樣,對居民樓廢水其中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程,分別在第3天和第10天達(dá)到最大值,而后急劇下降。說明過高的CODcr或氨氮濃度對輪葉黑藻是一種逆境脅迫,可抑制其生長甚至導(dǎo)致植物死亡。輪葉黑藻對污水

3、中污染物質(zhì)雖有一定耐性,但其耐性會隨時間的延長而變?nèi)酢?br>　　 (2)陰離子表面活性劑LAS對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,對穗花狐尾藻和輪葉黑藻的生理活動影響不大；當(dāng)LAS為(1.0～5.0 mg·L-1)時,LAS開始抑制生長,影響了植物正常生理活動。當(dāng)LAS超過5.0 mg·L-1時,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時穗花狐

4、尾藻也會出現(xiàn)這個現(xiàn)象。結(jié)果表明,輪葉黑藻和穗花狐尾藻對LAS具有一定的耐性,穗花狐尾藻對LAS濃度的耐受性要強(qiáng)于輪葉黑藻。
　　 (3)LAS對沉水植物穗花狐尾藻和輪葉黑藻的損傷程度與脅迫時間有關(guān)。穗花狐尾藻(LAS<10.0 mg·L-1時)和輪葉黑藻(LAS<1.0 mg·L-1時),SOD、CAT和POD活性在前48th h沒有明顯變化；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,該條件下在對應(yīng)時間點(diǎn)LAS開始抑制這兩種沉水植物的生長,影響了植物正常生長。穗花狐尾藻對LAS脅迫時間的耐受性要強(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,葉綠體形狀不規(guī)則且聚集成團(tuán)；10.0 mg·L-1時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小時后光合作用速率僅為對照的58％,對氮、磷營養(yǎng)鹽的吸收速率僅為對照的61％。結(jié)果表明,LAS通過穿透細(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?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,才會對沉水植物輪葉黑藻產(chǎn)生明顯的脅迫效應(yīng)和生理損傷。

7、而目前中國富營養(yǎng)化湖泊均未達(dá)到該水平,這說明LAS不是引起富營養(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和演替的間接性因素。
　　 (6)通過研究輪葉黑藻、穗花狐尾藻和金魚藻光合作用對光照強(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,光

8、合作用速率金魚藻>輪葉黑藻>穗花狐尾藻,輪葉黑藻和金魚藻對光的需求最高。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,有不同的競爭優(yōu)勢種,輪葉黑藻和金魚藻在上層有較強(qiáng)的競爭能力；穗花狐尾藻對光的需求最低,在水深水域有更強(qiáng)的適應(yīng)性。
　　 (7)通過研究在不同pH值和不同濃度溶解性無機(jī)碳(DIC)下輪葉黑藻、穗花狐尾藻和金魚藻光合作用特征,發(fā)現(xiàn)DIC/pH對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