论文部分内容阅读
摘要：大量氮、磷营养物质不断流入湖泊，致使营养盐浓度异常升高，水体生态结构与功能发生巨大变化，沉水植被逐渐衰退和消亡。控制湖泊富营养化和恢复水生植被已成为世界亟待解决的问题。沉水植物的生理生态研究是沉水植物组建和水生态恢复的基础。因此，阐明不同浓度和形态的氮、磷营养盐对沉水植物的生理活动的影响，对认识沉水植被衰退机理，指导沉水植被的恢复重建具有理论和现实的意义。
本论文采用了我国分布广泛的三种沉水植物（submersed macrophytes）为研究对象，通过静态模拟实验，在实验室条件下分别研究了1）不同营养水平（中营养、富营养、重富营养和Hoagland植物培养液）中培养的金鱼藻（Ceratophyllumdemersum）蛋白质含量、叶绿素含量、过氧化物酶（POD）活性以及超氧化物酶（SOD）活性变化，阐明金鱼藻在不同N、P浓度下的生理反应。2）在富营养水平（4.0mg／LTN，0.2mg／L TP）下不同铵态氮（NH<,4><+>-N）与硝态氮（NO<,3><->-N）比例（4／0，5／1，1／1，1／5，0／4）对沉水植物轮叶黑藻（Hydrilla verticillata）的生物量、叶绿素、蛋白质和可溶性糖含量，过氧化物酶（POD）、超氧化物酶（SOD）以及谷氨酰氨合成酶（GS）活性变化，探索富营养化水体中不同形态氮对沉水植物的生理影响。3）在TN水平一定的富营养水体中不同形态氮硝态氮与尿素氮比例（1／0，2／1，1／1，1／2）对苦草（Vallisneria antas）生物量、蛋白质和可溶性糖含量，过氧化物酶（POD）、硝酸还原酶（NR）活性以及脲酶活性变化，探索富营养化水体中无机氮与有机氮之比对苦草生理生化的影响。本研究的主要目的是从生理、生化水平上研究沉水植物对不同浓度、不同形态营养盐的响应机制，并初步解释其作用机理，为认识沉水植被衰退机理以及指导沉水植被的恢复重建提供理论依据。其重要研究结果如下：
（1）不同N、P营养浓度下金鱼藻的生理响应的试验表明：发现总N、总P的变化会影响金鱼藻的生物合成，当水环境当TN＜1mg·L<-1>，TP＜0.1 mg·L<-1>（中营养）时，金鱼藻茎和叶的叶绿素合成较低，蛋白质含量较低，POD酶活性低，SOD酶活性高；当1mg·L<-1>＜TN＜4mg·L<-1>时（富营养），蛋白质和叶绿素含量较高，SOD、POD酶活性最大；TN＞4mg·L<-1>（重富营养和Hoagland培养液）时，叶绿素含量明显偏高，但蛋白质含量和SOD、POD酶活都均低于富营养水平，活性受到抑制。研究结果揭示，金鱼藻较适应于富营养水环境，水体营养盐增加对金鱼藻有胁迫作用，过高营养盐浓度（重富营养和Hoagland培养液）影响了金鱼藻的抗逆能力。
（2）无机氮盐对轮叶黑藻的生理影响试验表明，随着培养液中NH<,4><+>-N比例的上升，尤其当NH<,4><+>-N/NO<,3><->-N＞1（NH<,4><+>-N＞2mg/L）时，轮叶黑藻的生物量（DW）、叶绿素含量和可溶性糖含量明显下降，谷氨酰胺合成酶（GS）和过氧化物酶（POD）活性升高，超氧化物歧化酶（SOD）活性下降，蛋白质含量降低。表明当水体中铵盐含量上升到一定比例时对轮叶黑藻产生胁迫，影响了其生理功能，抑制其生长。
（3）无机氮与有机氮之比对苦草的生理影响试验表明，水环境中只添加硝酸盐时，苦草的生物量和可溶性总糖含量明显高于其他组，POD活性低于其他组，硝酸还原酶活性要高于其他组。当培养液中尿素含量逐渐升高时，尤其硝酸盐氮和尿素氮比例小于1/2（Urea-N＞1.33mg/L），生物量、硝酸还原酶活性以及POD活性，依次降低；脲酶活性先升高后降低。研究表明，添加硝酸盐营养盐可以促进苦草的生长，当环境中尿素含量的逐渐增加时会影响苦草的正常生长，对苦草产生一定的胁迫作用。
（4）NH<,4><+>-N和尿素氮是主要胁迫因子，NH<,4><+>-N和尿素氮浓度的上升可能是湖泊富营养化过程沉水植物退化的机制之一。