透明度胁迫对菹草(Potamogeton crispus)生长的定量影响及其生长动力学模型

在实验室研究了不同水体透明度对沉水植物菹草生长的影响,结果表明,在实验条件下,当水体透明度低于12cm时,菹草由于水下光照不足而无法存活;透明度为15cm时菹草的生物量明显低于透明度为70cm(对照)、35cm和20cm 3种情况下的生物量,表明在透明度为15cm时,菹草的生长受到了明显的抑制.实验期间,菹草生物量变化的回归分析表明,不同透明度下菹草的生长均符合逻辑斯谛曲线.采用逻辑斯谛方程描述菹草的生长规律,结合实验结果,确定不同水体透明度下菹草的生长参数,结果显示:水体透明度对菹草生长的内禀增长率rm影响较大,而对菹草生长的环境容纳量k无明显影响.综合考虑水体透明度对菹草生长的影响,建立考虑水深和透明度因素的菹草生长动力学模型,该模型可预测出在外部水环境因素作用下菹草的动态生长过程.     

水深梯度对菹草生长的影响

用盆栽试验方法,将菹草石芽种植在水下30、60、90、120、150、180 cm的花盆内,研究了水深梯度对菹草生长的影响。结果表明：菹草株高与水深显著相关（P<0.01）,菹草生长的适宜水深范围为90～150 cm;5月7日前后,除水深180 cm组外,其他实验组虽然株高有所增加,但叶片数量反而减少,植株开始衰老腐烂;水深差异对菹草叶片光合色素含量影响不明显;水深30、60 cm组菹草的F_v/F_m、ETR值低于深水处其他处理组,表明在菹草生长的中后期,水面光照对水深浅于60 cm的菹草叶片光合电子传递效率有一定的阻碍作用;从快速光响应曲线可以看出,在菹草生长的中后期,水深<60 cm、>150 cm对菹草生长不利。     

白洋淀菹草对富营养化水体总磷的净化

利用白洋淀区域鲥鯸淀、王家寨和小淀3个淀区的水体、底泥和菹草组成室内静态的模拟生长体系,研究白洋淀菹草在不同水体及底泥环境下的生长状况,以及不同菹草生长体系对水体总磷的净化效果.结果表明:鲥鯸淀菹草生长体系对水体总磷的净化效果最佳,最大去除率为87.9%,单位生物量对水体总磷的最大去除率为2.2%;王家寨和小淀菹草生长体系对水体总磷的最大去除率分别为47.4%和76.9%,单位生物量对水体总磷的最大去除率分别为0.9%和1.4%.3个菹草生长体系的底泥对水体总磷吸附的最大百分比分别为9.1%、7.4%和7.7%.菹草生长体系的TP-t和v-t拟合方程表明,水体中总磷浓度及其去除速率随时间的延长以负指数形式衰减.     

光强对菹草生长及抗氧化酶活性的影响

试验以菹草(Potamogeton crispus)为试验材料, 在7种不同光强(自然光的100%、60%、40%、20%、10%、5%和1%)条件下, 测定并分析菹草的形态指标(株高、叶片数)和生理指标(叶绿素、根系活力、抗氧化酶活性及丙二醛)对光强条件的响应, 为富营养化水体植物群落的构建提供理论依据。结果表明: (1)随着光照强度的增大, 菹草的株高、叶片数、生物量增长率显著上升, 而光强过高(CK组)和过低(1%组)菹草生长受到抑制; (2)菹草叶绿素含量随光照强度的增大, 呈先上升后下降趋势。1%组和CK组Chl. a、Chl. b、Chl. a+b和Car含量低, 其余各组含量较高; (3)随着试验时间的延长, 菹草根系活力呈先上升后下降趋势, 20%组、40%组和60%组的根系活力较大; (4)菹草SOD、POD和CAT活性整体表现为先升后降趋势, 试验后期1%和CK组SOD含量较高, POD、CAT含量较低。菹草叶片MDA含量在试验过程中不断上升, 抑制菹草的正常生长。自然光照的20%—60%, 菹草生长状况较好; 持续的弱光胁迫将导致植物活性氧代谢失调, 细胞受到伤害, 最终导致植物死亡。     

西湖引水工程絮凝剂余铝对菹草生长及水质的影响

为分析杭州西湖引水工程絮凝剂残余铝盐对水质和沉水植物的影响,研究采用室外模拟试验,考察了连续投加不同浓度梯度的明矾(KAlSO412H2O)絮凝剂对菹草(Potamogeton crispus)的生理影响和对水质的影响。试验设置了4个处理: 对照组、低剂量组(35050) g/L、中剂量组(65070) g/L、高剂量组(1100150) g/L。结果表明: (1)低、中剂量投加对水中铝盐含量无显著影响,高剂量投加导致水中铝盐含量显著上升; (2)水中铝盐含量呈先升高后降低的趋势,pH随铝盐含量升高而降低,总磷(TP)随之有所下降,各处理组水中总氮(TN)、浮游植物密度、浊度均明显下降; (3)3个剂量组菹草各生化指标较对照组几乎无显著变化,试验浓度的铝盐投加对菹草的生长没有造成明显损害,在菹草耐受范围内,建议在西湖引水工程入水口附近[水中铝盐含量约(25050) g/L]可选用菹草进行植被恢复。     

围隔中鲢和菹草控藻效果及其生态学意义

在滇池沿岸的池塘中 ,构建了面积为 10 0m2 ,水深为 85cm ,底质均为淤泥的四个围隔 ,其中在三个围隔内分别放养密度为 10 0g/m3 、75g/m3 、5 0g/m3 的鲢。它们均在一定程度上控制浮游植物的生物量并改善水体透明度 ,其中初始放养鲢 75g/m3 的围隔控制效果最明显。放养三种密度的鲢在有效控制微囊藻水华的同时 ,原先水体的优势种类发生质的变化 ,水体中浮游植物的多样性也明显增加。放鱼 2个月后 ,在生物操纵的围隔中同时种入菹草 ,在75g/m3 的鲢控藻的围隔中 ,菹草长势良好 ,浮游动物大量出现 ,透明度进一步增加     

几种生态因子对菹草光合作用的影响

本文研究了光照、pH、温度对菹草光合作用的影响。在一定温度条件下,菹草的净产氧量与一定范围的光照强度呈直线相关。菹草的光补偿点随温度的上升而上升。在菹草自然生活的环境中,温度低于30℃时,升温有利于菹草的光合作用。高pH(PH>10.0)下碳源缺乏对菹草的光合作用影响较大。高pH与强光照射的协同作用严重影响菹草的光合作用。水温与氮、磷营养盐不足并非夏季自然水体中菹草死亡的主要原因。而不良光照(水表层光抑制,中、下层光饥饿)和高pH下缺乏光合碳源的协同作用便可能导致菹草夏季死亡。     

菹草附着物对营养盐浓度的响应及其与菹草衰亡的关系

在菹草衰亡阶段对5个静水水体中菹草叶片表面附着物进行野外调查,并将其与水体营养盐浓度、沉水植物衰亡程度进行相关性分析。附着物共调查Chl.a含量、干重、有机质含量和藻类数量4个指标,沉水植物衰亡程度用单位面积叶片Chl.a含量表示,水体营养盐含量测量了TP、TN和N/P 3个指标。结果显示：附着物生物量与水体营养盐状况存在一定的正相关;各个点的附着物生物量与菹草衰亡状况存在一定相关性但相关性趋势与水体污染程度有关。在污染程度较高的水体中附着物生物量与菹草衰亡程度呈正相关,在污染程度较低的水体中附着物生物量与菹草衰亡程度呈负相关。结论为富营养化湖泊中营养盐含量的增加会导致附着物生物量的增加,但附着物只在污染程度较高的水体中促进植物衰亡。     

光和基质对菹草石芽萌发、幼苗生长及叶片光合效率的影响

通过室内模拟试验,研究了基质和光照对菹草石芽萌发、幼苗生长以及不同光照对菹草生长后期叶片光合效率的影响.结果表明,在光照和缺乏基质的条件下,菹草石芽的萌发率和出苗率提高.基质的存在促进了根的生长,而光对根的生长并未起到促进作用.在无光条件下, 菹草幼苗节间长度明显大于有光处理.在暗处理中, 菹草叶片的质膜透性显著增加.在有光照条件下,有无基质对菹草幼苗叶片叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)以及Chla/Chlb比值的影响为Chla、Chlb的含量增高,Chla/Chlb比值在3.5上下波动;Chla/Chlb最大值和最小值在有基质时分别为4.4和2.8,无基质时为4.2和2.7.但对幼苗处理40 d时,暗处理的叶片质膜透性与有光有基质、有光无基质之间差异极显著(P＜0.01).不同光照处理(自然光、50%自然光、20%自然光和10%自然光)的光合特性差异比较结果表明,在菹草生长后期,在自然光下菹草叶片的F_v/F_m和F_v/F_o的比值与其它3个遮光处理相比存在显著差异(P＜0.05),而在3个遮光处理之间差异不显著.进一步比较F_v/F_m、F_v/F_o、ETR、qP、qN和ΦPSⅡ等荧光参数值的结果显示,在生长的后期,一定程度的弱光会起到促进菹草的光合效率、延缓菹草衰老的作用.     

菹草生产力的研究

本文报道了水温、光照度、水的pH值和植株密度对菹草生产力影响的实验结果,以及植株不同部位上的生产力和叶绿素含量的测定值.在光照度8000lx和水温20—28℃的条件下,经51次测定,菹草顶枝的毛产量(P_G)在0.80—1.06毫克氧·小时/0.5克鲜重植物范围,平均值为0.92毫克氧·小时/0.5克;净产量(PN)在0.44—0.79毫克氧·小时/0.5克范围,平均值为0.61毫克氧·小时/0.5克.1小时的平均净光合率为1.11%,1小时的平均呼吸率为0.53%.       

重金属镉、锌在菹草叶细胞中的超微定位观察

水环境污染中十分突出的是重金属的污染 ,主要来源为流入物、渗漏和大气沉降 (Ｌａｒｃｈｅｒ ,1995 )。由于重金属污染物不但不能被微生物所分解 ,而且能在生物体内富集 ,并通过水生食物链的生物放大作用而对高营养级的生物甚至人类造成危害 ,因此日益引起人们的特别关注。许多研究从超微结构损伤和生理生化的角度研究了重金属对植物的毒害机制。施国新等 (2 0 0 0 )观察了重金属汞、镉污染对水生植物黑藻叶细胞的超微结构损伤。彭鸣等 (1991)研究了重金属镉、铅诱导的玉米超微结构的变化。李荣春 (2 0 0 0 )研究了Ｃｄ、Ｐｂ及其复合污染…     

菹草对湖泊沉积物磷状态的影响

武昌野芷湖湾菹草(PotamogetoncrispusL.)生物量较高位置的沉积物显示明显较高的磷吸附指数,以及据Langmuir方程:C/X=C/Xm+K×1/Xm导出的最大吸附量与吸附强度,这一结果在不同时期与不同采样深度均有体现,故提高沉积物磷的吸附能力应为菹草维持水体较低营养水平的重要机制。铁结合态磷是沉积物磷的主要存在形式,吸附能力的提高可由有机质及其与铁的相互作用部分地得到解释。不同时期菹草生物量较高的沉积物表现明显较低的碱性磷酸酶活性与最大反应速度,降低沉积物有机磷的酶促分解速率应为菹草维持水体低营养水平的另一机制。     

Ce3+对Cu2+胁迫下菹草叶片Cu毒害的缓解效应研究

在6种不同浓度的铈(C e3 )对0.1 m g.L-1的Cu2 毒害下,研究了菹草叶片中保护酶SOD、POD、CAT的活性,活性氧H2O2,膜脂过氧化产物M DA含量及叶绿素含量等的变化及影响.结果表明,在9~12 d之内,7.5 m g.L-1以下的C e3 可以增强SOD、CAT、POD活性,降低M DA的含量,提高叶片中叶绿素和可溶性蛋白含量,从而减轻Cu2 对菹草植物体的伤害.而随着C e3 作用时间的延长和浓度的增大,C e3 的缓解作用不断减弱,C e3 和Cu2 产生协同效应,加重毒害.本实验结果认为,5~7.5 m g.L-1的C e3 缓解菹草叶片Cu2 毒害效果最好.     

菹草石芽大小和贮藏温度对萌发及幼苗生长的影响

通过萌发实验探讨了菹草石芽重量和贮藏温度对石芽萌发及幼苗生长的影响。结果表明：成熟的菹草石芽大小不一,按鲜重划分重量等级,各等级石芽数量占总数量的百分比差异很大,重量中等的石芽数量占到80%以上;重量对石芽最终萌发率没有影响,但重量小的石芽萌发时间较早,重量大的石芽虽然萌发较晚但是最终萌生的幼苗数目较多。石芽重量和萌发结束时幼苗数目之间呈显著的线性正相关(p＜0.05);连续去苗过程中,重量大的石芽萌发率和萌发幼苗数保持较高水平;经过贮藏的石芽与未经贮藏的石芽相比,萌发快且萌发整齐。经过15℃贮藏的石芽萌发最早,高温(25℃)和低温(4℃)贮藏均会使石芽最终萌发出的幼苗数目减少,3种温度下贮藏的石芽最终萌发率和幼苗长度无显著差异。     

菹草提取物总黄酮、总酚酸和抗氧化活性含量研究

研究菹草提取物的有效成分,测定其总黄酮含量及总酚酸含量,并确定它的乙酸乙酯和石油醚部位的抗氧化活性成分。采用紫外可见分光光度法,以芦丁和没食子酸作为控制材料,测定菹草的石油醚部位及乙酸乙酯部位中总黄酮和总酚酸含量;采用清除DPPH自由基能力测定法、测定总还原能力铁氰化钾法和水杨酸捕捉羟基自由基法来对菹草各组分提取物的抗氧化能力进行研究。菹草中有一定量的黄酮类化合物和酚酸类化合物存在,不同溶剂提取的部位所含有的总黄酮和总酚酸含量是有差异的,石油醚部位的总黄酮含量要高于乙酸乙酯部位的总黄酮含量,并且总酚酸的含量亦是如此;石油醚部位和乙酸乙酯部位的提取物具有清除DPPH、羟基自由基和还原Fe^3+的能力,各部位清除DPPH、羟基自由基的能力和还原Fe^3+的能力随着样品浓度的增大而增大,且乙酸乙酯部位的测定结果均低于石油醚部位。     

沉水植物菹草在低温条件下对重金属Cu、Pb、Zn的吸附和富集

在10℃的较低温度条件下,研究了冬春季节生长旺盛的沉水植物菹草(Potamogeton crispus L.)对重金属离子Cu²⁺,Pb²⁺,Zn²⁺的生物吸附特征及解吸情况,对不同初始浓度重金属水体中的重金属离子去除率情况,以及在此过程中菹草各器官(叶、茎、根茎、根)对重金属离子的富集情况。结果表明,菹草对Cu²⁺,Zn²⁺的吸附在20 min内达到平衡,对Pb²⁺的吸附在50 min内达到平衡,吸附动力学结果符合伪二级动力学方程,决定系数分别达1,1,0.997 8。Freundlich等温线可较好地拟合菹草吸附Cu²⁺,Pb²⁺,Zn²⁺的过程,Cu²⁺,Pb²⁺,Zn²⁺的吸附容量分别达到66.900 6,26.543 0,30.371 8 mg·L^-1。以去离子水作洗脱剂,解吸液中3种重金属离子浓度均低于仪器检出限(0.01 mg·L^-1),解吸程度微弱。投放菹草后,随着初始处理浓度的升高,水体Cu²⁺的去除率先降低后升高,Pb²⁺的去除率的变化趋势与Cu²⁺类似。Zn²⁺去除率则随水体Zn²⁺初始浓度的升高而逐渐升高。菹草各器官对水体3种重金属离子的富集能力不同,排序为Cu²⁺＞Zn²⁺＞Pb²⁺。不同器官对同一种重金属离子的富集量差异显著,叶是富集重金属离子的主要器官。水体重金属离子的初始浓度会影响菹草各器官富集重金属离子的能力,一般随水体重金属初始浓度升高,菹草各器官的重金属离子富集量虽有不同程度的增加但富集系数持续减小。     

镧对菹草活性氧清除酶活性及叶细胞超微结构的影响

在菹草培养液中施用LaCl3.8H2O培养菹草,研究了稀土镧对菹草活性氧清除酶活性及叶细胞超微结构的影响。结果表明,菹草在含适宜浓度La3+的培养液中长势均好于对照。较低浓度La3+处理时,菹草叶绿素含量、叶片自发荧光强度、硝酸还原酶(NRase)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性及可溶性蛋白质含量均升高,而超氧化物歧化酶(SOD)活性、细胞膜透性、O-2.产生速率及丙二醛(MDA)含量则呈降低趋势,电镜观察结果为La3+对菹草生长的影响提供了细胞学证据。实验认为促进菹草生长的最适La3+浓度为5～10mg.L-1。