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水体富营养化导致的蓝藻水华爆发日益频繁,危害日益增大。水生植物对藻类的化感作用因其具有多种优势而成为治理水体富营养化及水华蓝藻的理想工具之一。滇池处于严重的富营养化状态,以微囊藻属(Microcystis aeruginosa)的铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)及惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)为优势种的水华爆发是其中最主要的生态问题。本文采用植物种植水初始添加法、连续添加法、共培法等方法,研究了能够显著抑制铜绿微囊藻生长的高等水生植物——挺水型粉绿狐尾藻(Myriophyllumaquticum(Vell.)Verdc.)对惠氏微囊藻(滇池株)FACHB-908的化感抑藻效应;探讨了不同起始密度的藻细胞、粉绿狐尾藻不同种植密度及不同组织部位、Fe-EDTA等因素对其化感效应的影响;分析了粉绿狐尾藻化感物质对惠氏微囊藻光合色素及光合系统II(PS II)的影响;初步模拟研究了室外共存条件下粉绿狐尾藻对惠氏微囊藻的抑制效应。
研究结果表明:
(1)粉绿狐尾藻种植水对惠氏微囊藻的生长具有强烈抑制作用(处理到达第七天时,IR为99.03%),且随着植物种植密度的增加,抑藻效应显著增强。植物种植密度在20g/L以上时,粉绿狐尾藻种植水对3个藻种浓度(细胞密度分别为:6.87×108个/L、15.0×108个/L、19.32×108个/L)均达到致死效应;
(2)粉绿狐尾藻种植水对惠氏微囊藻的化感效应随藻种起始密度的增加而降低,在藻细胞起始密度为6.82×108个/L时,粉绿狐尾藻的种植水对其平均抑制率为25.75%(种植密度为10g/L时的抑制率,下同);而藻细胞起始密度为19.32×108个/L时,粉绿狐尾藻的种植水对其平均抑制率降低为6.41%。
(3)粉绿狐尾藻不同新鲜组织部位的水浸提液对惠氏微囊藻化感抑制效应的强弱顺序为:根>叶>整株植物>茎。
(4)粉绿狐尾藻化感抑藻效应与Fe-EDTA的浓度间的关系为随Fe-EDTA浓度升高,粉绿狐尾藻种植水的化感抑藻效应降低。原因可能是粉绿狐尾藻的分泌物质与Fe-EDTA产生了某种耦合反应,改变了粉绿狐尾藻分泌物质的理化性质,从而影响了粉绿狐尾藻及Fe-EDTA的复合抑藻效应。
(5)粉绿狐尾藻种植水不仅使惠氏微囊藻的藻蓝蛋白(PC)、别藻蓝蛋白(APC)和叶绿素a(Chla)的相对含量(其抑制大小顺序为:APC>PC>Chla)降低,而且使惠氏微囊藻叶绿素荧光参数Fv/Fm值(从对照的0.52降低为处理的0.08)显著降低。说明粉绿狐尾藻分泌的化感物质不仅直接破坏了惠氏微囊藻的捕光天线,使得藻细胞的捕光能力下降,而且损伤了惠氏微囊藻的PS II,导致光合电子传递紊乱。