论文部分内容阅读
湖泊富营养化已成为当今我国的重大环境问题，湖泊富营养化治理和生态修复一直是我国湖泊治理的工作重点，沉水植物恢复是一种重要的生态修复措施。沉水植物是湖泊生态系统的重要组成部分，其生长和分布受到多种环境因子的影响。其中，底泥在沉水植物的营养供给中起着重要作用，底泥的理化性质直接影响着植物的生理过程和生长发育，光照强度则被认为是影响沉水植物生长发育及分布的重要环境因子。本论文以典型湖泊沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata L.）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum L.）为研究对象，以滇池富营养化治理为研究背景，通过模拟实验研究了不同底泥对黑藻、金鱼藻生长及生理特征的影响，得出了黑藻、金鱼藻对不同底泥在形态和生理上的响应规律;研究了不同光照对黑藻、金鱼藻生长和生理的影响，弄清了黑藻、金鱼藻在弱光胁迫条件下的形态和生理特征。其研究结果丰富了水生植物生态学理论，也为湖泊富营养化治理和生态修复提供了理论依据和技术支撑。其主要结果和结论如下: 1、不同底泥对黑藻生长的影响:在一定的有机质、营养盐浓度内，底泥有机质、营养盐含量越高越有利于黑藻的生长。在滇池外海底泥(SD1)、滇池外海与草海等质量混合底泥(SD2)和滇池草海底泥(SD3)的三种底泥条件下，黑藻株高、节间距、生物量的差异均表现为:SD3＞SD2＞SD1（P＜0.05），且SD2和SD3组黑藻的株高、生物量、株数极显著高于SD1组（P＜0.01），说明有机质、营养盐含量较高的草海底泥和混合底泥有利于黑藻的生长。黑藻在外海底泥中的根冠比最高、植株矮小，说明黑藻在外海底泥中可能受到了底泥有机质、营养盐浓度的限制。 整个实验过程中，黑藻在SD1、SD2和SD3组中叶片的叶绿素a（Chl.a）平均含量分别为1.24±0.69、3.19±0.57和3.67±0.79 mg/g，SD2和SD3组黑藻的Chl.a含量显著高于SD1组(P＜0.05);丙二醛(MDA)的平均含量分别是:30.01±11.95、57.68±11.84和56.98±8.97μmol/g，SD1组黑藻的MDA含量显著低于SD2和SD3组（P＜0.05）;过氧化物酶(POD)活性平均含量分别是:6779.77±1612.12、10672±1244.63和10567±1373.15 u/g FW，SD2和SD3组黑藻POD活性显著高于SD1组（P＜0.05）。不同底泥对黑藻生理的影响显著，外海底泥条件下，黑藻叶片叶绿素含量最低，出现黄化，表明黑藻受到底泥营养的胁迫。 2、不同底泥对金鱼藻的生长的影响:底泥有机质、营养盐含量越高，金鱼藻生长越旺盛。金鱼藻株高、节间距、株数和生物量SD1、SD2和SD3组间差异显著（P＜0.05），均表现为:SD3＞SD2＞SD1，其中，SD1组金鱼藻的生物量仅为SD3组金鱼藻生物量的27％。说明，外海底泥的营养条件无法满足金鱼藻生长的需求，草海底泥和混合底泥有利于金鱼藻的生长。 实验过程中，SD1、SD2和SD3组金鱼藻平均Chl.a含量分别是0.32±0.06、0.35±0.11和0.53±0.08 mg/g，SD3组金鱼藻的Chl.a含量显著高于其他两种底泥中金鱼藻Chl.a含量（P＜0.05）;SD1、SD2和SD3组金鱼藻MDA平均含量分别是:13.57±5.72、10.47±6.23和8.16±5.07μmol/g，总体来看，SD1组金鱼藻的MDA含量高于其他两种底泥中金鱼藻的MDA含量，但差异不显著;SD1、SD2和SD3组金鱼藻POD活性平均含量分别为57233.57±10364.48、103042.10±14965.87和108251.80±23932.93 u/g FW，SD1组金鱼藻的POD活性显著低于其他实验组(P＜0.05)。有机质、营养盐浓度对金鱼藻生理影响显著，金鱼藻在外海底泥中受到胁迫，但金鱼藻自身抗逆境生理机制正常，具有比黑藻更强的抗底泥“贫瘠”能力。 3、不同光照强度对黑藻生长的影响:过弱的光照条件不利于黑藻的生长，中等强度的光照条件下黑藻生长最好。实验结束时，0％(SH0)、76.1％(SH1)、96.2％(SH2)遮光条件下，黑藻株高分别为52.2±1.8、77.0±3.3、80.5±6.9 cm，分别为初始长度(8±1cm)的687％、963％、1012％，SH1和SH2组显著高于SH0(P＜0.05);0％(SH0)、76.1％(SH1)、96.2％(SH2)和99.8％(SH4)遮光条件下，平均叶片长分别为0.9±0.1、0.9±0.1、1.0±0.1、0.9±0.1 cm，叶片宽分别为0.1±0.01、0.2±0.01、0.2±0.02、0.1±0.01 cm，SH2组黑藻叶片最长，SH1组最宽;SH1、SH2组黑藻节间距显著高于SH0(P＜0.05);黑藻生物量SH1最高，株数SH0最高;SH4组黑藻则在实验开始20天后逐渐死亡腐烂。强光抑制了黑藻的冠层高度，但促进其株数增加，而过弱的光照条件则直接导致了黑藻死亡。 实验中，SH0、SH1、SH2和SH4组黑藻的叶绿素含量分别为4.51±0.94、5.82±1.72、5.21±1.06和1.25±0.26 mg/g，SH4组黑藻叶绿素含量最低，其他三组差异不显著;SH0、SH1、SH2和SH4组黑藻的MDA平均含量分别为0.36±0.08、0.38±0.08、0.31±0.08和0.22±0.03μmol/g，SH4组最低，SH0、SH1、SH2差异不显著;SH0、SH1、SH2和SH4组黑藻的POD平均含量分别为11734.47±2337.05、14659.29±1662.02、19642.59±9603.74和8980.91±785.20 u/g FW, SH2和SH1组高于SH0组，SH4最低;SH4组黑藻由于弱光的胁迫，叶片组织失活，出现生理紊乱，其他实验组黑藻生理上响应的差异不显著。 4、光照对金鱼藻生长的影响:0％(SH0)、76.1％(SH1)、96.2％(SH2)和99.8％(SH4)四种遮光条件下，金鱼藻株高分别为遮阳处理前株高的217％、348％、413％、54％，SH2＞SH1＞SH0＞SH4(P＜0.05);其平均节间距分别为0.6±0.2、1.1±0.3、2.1±0.3、3.2±1.0 cm，SH4和SH2组金鱼藻的节间距显著高于SH1和SH0; SH4组金鱼藻分枝数最少，其他三组金鱼藻的分枝数差异不显著;金鱼藻生物量差异显著，SH0和SH1组显著高于SH2，SH4组最低;实验后期SH4组金鱼藻逐渐腐烂死亡。强光也对金鱼藻的株高造成了抑制，但未造成其生物量的下降。金鱼藻会通过增加节间距来增加株高以以向上生长、获得更多的光照，这是金鱼藻对弱光的一种适应现象，但过弱的光照则不利于其生长，最终导致其死亡。 在SH0、SH1、SH2和SH4四组遮光条件下，金鱼藻平均叶绿素含量分别为0.85±0.11、1.26±0.19、1.66±0.24和0.50±0.04 mg/g，SH1和SH2组显著高于SH0、SH4，SH4最低;上述四种遮光条件下，其MDA平均含量分别为0.10±0.03、0.07±0.02、0.05±0.01和0.04±0.01μmol/g，SH0最高，SH4最低;其平均POD活性分别为15339.07±1974.47、23182.02±4886.75、65315.35±18740.97和83934.34±27856.77 u/g FW，SH2、SH4组显著高于SH0、SH1组(P＜0.05)。一定的遮光条件促进了金鱼藻叶绿素的合成，强光和弱光则对金鱼藻造成了一定的胁迫。