易文利,王圣瑞,楊蘇文,金相燦,王國棟 (1.寶雞文理學(xué)院,災(zāi)害監(jiān)測(cè)與機(jī)理模擬陜西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 寶雞 7101；.中國環(huán)境科學(xué)研究院,湖泊生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新基地/國家環(huán)境保護(hù)湖泊污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 10001；.西北農(nóng)林科技大學(xué)理學(xué)院,陜西 楊凌 71100)

有機(jī)質(zhì)腐解對(duì)穗花狐尾藻生長及生理的影響

易文利1,2,王圣瑞2*,楊蘇文2,金相燦2,王國棟3(1.寶雞文理學(xué)院,災(zāi)害監(jiān)測(cè)與機(jī)理模擬陜西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 寶雞 721013；2.中國環(huán)境科學(xué)研究院,湖泊生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新基地/國家環(huán)境保護(hù)湖泊污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100012；3.西北農(nóng)林科技大學(xué)理學(xué)院,陜西 楊凌 712100)

以原沉積物和分別添加0.5%與1%有機(jī)質(zhì)(植物殘?bào)w)的沉積物作為底質(zhì)培養(yǎng)沉水植物,采用室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究了有機(jī)質(zhì)的腐解過程對(duì)穗花狐尾藻生長及生理作用的影響.結(jié)果表明,在試驗(yàn)的早期階段,有機(jī)質(zhì)的腐解對(duì)狐尾藻的生長有一定的抑制,但在整個(gè)培養(yǎng)階段,與原沉積物組相比,0.5%有機(jī)質(zhì)的加入,在一定程度上可促進(jìn)植株生長, 狐尾藻生物量和根系生物量平均增加了12.99%和125.31%,而1%有機(jī)質(zhì)的加入,狐尾藻生長受到抑制.在培養(yǎng)的前 16d,有機(jī)質(zhì)的添加抑制了沉水植物狐尾藻葉綠素和可溶性蛋白含量的增加,在培養(yǎng)中后期,0.5%有機(jī)質(zhì)的加入,可促進(jìn)植株體內(nèi)可溶性蛋白和葉綠素含量的積累.0.5%有機(jī)質(zhì)添加條件下, 超氧化物歧化酶(SOD)活性持續(xù)升高,添加1%有機(jī)質(zhì)和較長時(shí)間處理時(shí),狐尾藻抗氧化酶系統(tǒng)活性先升高后降低. 在培養(yǎng)前期,1%有機(jī)質(zhì)添加組植株丙二醛(MDA)含量比原沉積物組提高了20.13%,但與0.5%組差異不顯著,即低濃度有機(jī)質(zhì)的增加能促進(jìn)狐尾藻生長及生理代謝,但隨著有機(jī)質(zhì)增加量的升高對(duì)狐尾藻的生理活動(dòng)將產(chǎn)生不利影響.

有機(jī)質(zhì)；穗花狐尾藻；生長；生理作用

目前,恢復(fù)和重建水生植被的生態(tài)修復(fù)方法已成為湖泊修復(fù)的重要途徑[1].沉水植物是湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者,不僅在生態(tài)平衡和水質(zhì)保護(hù)方面具有重要作用,而且是湖泊生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)循環(huán)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié),通過植物自身對(duì)碳、氮、磷等營養(yǎng)元素的吸收同化、收獲輸出、沉積輸出等過程調(diào)節(jié)水體營養(yǎng)平衡[2-3].但當(dāng)水生植物腐爛分解后,植物體內(nèi)大量的有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移至沉積物和周邊環(huán)境儲(chǔ)存,對(duì)水體環(huán)境狀況具有很大的影響.因此在研究湖泊沉積物中有機(jī)質(zhì)的生物地球化學(xué)特征和物質(zhì)遷移過程中,植物降解過程的研究無疑成為其中十分重要的一環(huán).各國學(xué)者圍繞植物在濕地/湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的分解已經(jīng)開展了大量的工作[4-9],但主要集中在不同的水體營養(yǎng)鹽濃度、環(huán)境條件對(duì)水生植物腐爛分解過程的影響,而對(duì)衰亡期水生植物分解過程對(duì)沉水植物生長及生理特征影響研究較少.因此本研究通過在底質(zhì)中外加植物殘?bào)w培養(yǎng)穗花狐尾藻,模擬湖泊水生植物腐爛分解過程對(duì)穗花狐尾藻生長及生理影響,以期為定量評(píng)價(jià)沉水植物在淡水湖泊生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用、及對(duì)沉水植物在富營養(yǎng)化湖泊中的消亡機(jī)制及湖泊植被恢復(fù)實(shí)踐提供一定的理論參考.

1 材料與方法

1.1 供試植物與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

沉積物取自北京玉淵潭,自然風(fēng)干后用重物搗碎,過 0.5mm的細(xì)篩多次,混勻去除雜質(zhì),使沉積物理化性質(zhì)均勻一致.沉水植物穗花狐尾藻取自北京房山區(qū)拒馬河附近,在溫室內(nèi)預(yù)培養(yǎng) 7d,選取長勢(shì)一致的健康頂枝(長 10cm).供試植物殘?bào)w選用蘆葦?shù)那o葉混合物,65℃烘干,研磨過0.25mm篩.試驗(yàn)底質(zhì)設(shè)為3個(gè)處理:處理1:原沉積物;處理2:沉積物+0.5%(占沉積物干質(zhì)量)干植物殘?bào)w;處理3:沉積物+1%的干植物殘?bào)w.各處理基本理化指標(biāo)見表1.

試驗(yàn)設(shè) 6個(gè)試驗(yàn)組,每組在 70cm×35cm× 40cm的玻璃缸內(nèi)設(shè) 14個(gè) PVC小桶(高×直徑=10cm×8cm,上底面積103.8cm2,體積600mL),每桶裝500g底質(zhì).其中3組底質(zhì)培養(yǎng)穗花狐尾藻,每桶扦插種植6株.另設(shè)3組為對(duì)照(CK)不栽培穗花狐尾藻.每個(gè)試驗(yàn)組重復(fù)2次.用自來水培養(yǎng),玻璃缸定期補(bǔ)充培養(yǎng)水.模擬實(shí)驗(yàn)在中國環(huán)境科學(xué)研究院可控溫室內(nèi)進(jìn)行.光照為溫室內(nèi)自然光照,溫度控制在 20～30℃.自培養(yǎng)之日起分別在培養(yǎng)的第 7,16,22,29,36,43,50d測(cè)定不同試驗(yàn)組水體的DO、pH值、溫度并采集不同試驗(yàn)組上覆水、沉積物、植物樣品.上覆水樣采集水面下10cm處,用于分析總磷及各形態(tài)磷、總氮及各形態(tài)氮濃度和水體總有機(jī)碳;沉積物和植物樣品每次各組隨機(jī)取2桶,用于分析沉積物不同形態(tài)磷,植物樣鮮重、干重及生理指標(biāo).

表1 不同處理沉積物營養(yǎng)鹽指標(biāo)Table 1 Content of nutritive matter of tested sediment

1.2 分析方法

沉積物總氮采用開氏消煮法[10]測(cè)定,有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱法[10]測(cè)定,總磷及各形態(tài)磷測(cè)定采用SMT法[11]測(cè)定.上覆水TP采用過硫酸鉀氧化法[12].每次取樣后的小桶用自來水沖去底泥,洗去吸附在植物表面的雜質(zhì),再用去離子水沖洗2～3次,用濾紙吸干植物表面水分,分根、莖、葉測(cè)定鮮重,取部分鮮樣105℃殺青2h后,80℃恒溫箱內(nèi)烘干至恒重,測(cè)定干物質(zhì)量.另取部分鮮樣參照文獻(xiàn)[13]測(cè)定植物體葉綠素含量,可溶性蛋白(Pro),丙二醛(MDA),超氧化物歧化酶(SOD).每個(gè)樣品均重復(fù)測(cè)定3次.

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

采用SPSS11.5軟件對(duì)不同處理間的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn),其中顯著性差異 P＜0.05.所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果為3次重復(fù)測(cè)定的平均值.

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)質(zhì)腐解對(duì)狐尾藻生長的影響

圖1 沉水植物穗花狐尾藻生物量與根重隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.1 Changes of biomass and root biomass with culturing time

2.1.1 有機(jī)質(zhì)腐解對(duì)狐尾藻生物量的影響 生物量是反映植物生長狀態(tài)的重要指標(biāo),同時(shí)對(duì)沉水植物凈化水體的能力具有重要的影響[14-15].添加不同植物殘?bào)w的沉積物培養(yǎng)的穗花狐尾藻生物量累積變化如圖1所示.隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長各處理狐尾藻干物質(zhì)質(zhì)量呈“拋物線”型變化,且在培養(yǎng)的第22d達(dá)到最大值,各處理干物質(zhì)質(zhì)量分別為 0.05～0.446,0.05～0.396,0.05～0.373g/株,在培養(yǎng)的前 22d植株總生物量大小順序?yàn)樘幚?1＞處理 2＞處理 3,在培養(yǎng)中后期植株生物量大小順序?yàn)樘幚?＞處理3＞處理1.在培養(yǎng)的43d后,處理2穗花狐尾藻開始腐爛,處理1和處理3在培養(yǎng)的36d開始腐爛,但處理2狐尾藻衰亡速率較慢,開始衰亡后8d仍有部分綠葉,而處理1和處理3衰亡速率較快,在開始衰亡后14d左右就很少見綠葉.ANOVA處理結(jié)果顯示,不同處理穗花狐尾藻在培養(yǎng)中后期(22d后)生物量的累積差異顯著(P＜0.05).根系是沉水植物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的途徑之一.本研究在植株萌發(fā)初期,3個(gè)處理根系生物量較低(其中處理3植物的根系在前16d受到損傷,發(fā)黑腐爛不能萌發(fā)),之后,隨著植物光合作用形成的有機(jī)物質(zhì)開始向根系轉(zhuǎn)移,22d后根系生物量逐漸增大,依次為處理 2＞處理 3＞處理 1,最大值分別為0.061,0.030,0.017g/株(圖1).方差處理結(jié)果顯示,不同處理根生物量差異顯著(P＜0.05).同時(shí)本實(shí)驗(yàn)中穗花狐尾藻根系是扦插生成的,說明添加植物殘?bào)w的腐解對(duì)狐尾藻根系影響顯著.在整個(gè)培養(yǎng)期,適量植物殘?bào)w的殘留(0.5%)使狐尾藻生物量和根系生物量平均增加了12.99%和125.31%.

2.1.2 有機(jī)質(zhì)腐解對(duì)狐尾藻根系形態(tài)的影響 穗花狐尾藻是根系較為發(fā)達(dá)的沉水植物[16],根系是吸收養(yǎng)分的重要器官,不同處理狐尾藻根系參數(shù)見圖2.由圖2可知,主根平均根長隨培養(yǎng)時(shí)間的延長,各處理均呈先升高后降低趨勢(shì),處理1、處理2及處理3主根平均根長分別為1.84～ 13.21cm、0～13.12cm、0～9.43cm.在培養(yǎng)的前22d,狐尾藻主根平均根長有處理1＞處理2＞處理3.在培養(yǎng)中后期，處理2主根平均根長比處理1增加了10.29%,處理3比處理1降低了12.63%.通過ANOVA分析可知,不同處理間植株主根平均根長有顯著的差異(P＜0.05).不同處理根系體積在培養(yǎng)前16d,處理1遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于處理2和處理3,且在整個(gè)培養(yǎng)期,呈先上升后降低的趨勢(shì),而處理 2和處理3根系體積呈直線上升的趨勢(shì),分別是處理1組的1.85和1.47倍.通過ANOVA分析可知,不同處理間根系體積有顯著差異(P＜0.05).

2.2 有機(jī)質(zhì)腐解對(duì)狐尾藻葉綠素和蛋白質(zhì)含量的影響

從圖3可見,隨著有機(jī)質(zhì)的加入,在培養(yǎng)的前16d狐尾藻中葉綠素總量逐漸降低,在培養(yǎng)的第7d,處理1狐尾藻中葉綠素含量最高(3.34mg/g,以鮮重計(jì)),分別是處理2和處理3的1.26和1.31倍.在培養(yǎng)的22～36d期間,處理1狐尾藻體內(nèi)葉綠素含量持續(xù)降低,而處理2組葉綠素含量逐漸增加,且高于處理1和處理3,處理3組比較平穩(wěn),在培養(yǎng)的43d后,隨著狐尾藻的衰亡,3個(gè)處理組葉綠素含量都逐漸降低.且處理3組葉綠素含量在整個(gè)培養(yǎng)期都低于對(duì)照組.

圖2 沉水植物狐尾藻根系平均主根長和根系體積隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.2 Changes of root length and root volume of Myriophyllum spicatum with culturing time

由圖4可知,隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長,處理1植物組織中可溶性蛋白含量呈先升后降趨勢(shì),處理2和處理3大體呈先下降再上升后再下降的趨勢(shì).在培養(yǎng)的前 16d,3個(gè)處理植物組織中可溶性蛋白含量為處理1＞處理2＞處理3,三者差異顯著(P＜0.05).在培養(yǎng)的中后期,隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長,處理2和處理3植株體內(nèi)可溶性蛋白的含量逐漸增加,且處理2＞處理3＞處理1,三者差異極顯著(P＜0.01).

圖3 狐尾藻體內(nèi)葉綠素含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.3 Changes of chlorophyll contents of Myriophyllum spicatum with culturing time

圖4 狐尾藻體內(nèi)可溶性蛋白含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.4 Changes of protein contents of Myriophyllum spicatum with culturing time

2.3 有機(jī)質(zhì)腐解對(duì)狐尾藻抗氧化酶系統(tǒng)的影響

超氧化物歧化酶(SOD)是生物機(jī)體防御過氧化損傷系統(tǒng)的關(guān)鍵酶之一,是一類敏感的分子生態(tài)毒理學(xué)指標(biāo)[17].從圖5可知,隨著有機(jī)質(zhì)添加量的增高,狐尾藻 SOD活性呈現(xiàn)上升趨勢(shì),同時(shí)隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長,處理1組狐尾藻SOD活性呈波浪式變化,處理3組的狐尾藻SOD活性均表現(xiàn)為先升高后降低,處理2組狐尾藻體內(nèi)SOD活性呈升高趨勢(shì).在培養(yǎng)的前22d,1%有機(jī)質(zhì)添加組(處理3)SOD活性的平均值是處理2和處理1組的 1.32和 1.44倍,且與處理 1有顯著性差異(P＜0.05),而濃度較低組(處理2)SOD活性接近對(duì)照組,差異不顯著(P＞0.05).隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長,3個(gè)處理組SOD活性均升高,處理2和處理3組顯著高于處理1組.第43d后,0.5%添加組SOD活性繼續(xù)上升,但變化幅度不大,而處理1和處理3 SOD活性則降低,3者差異不顯著(P＞0.05).在整個(gè)培養(yǎng)期,處理3組SOD比處理1組平均增加了28.47%,比處理2增加了15.48%,而處理2組SOD僅比處理1增加了11.25%.

圖5 狐尾藻體內(nèi)超氧化物歧化酶含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.5 Changes of SOD contents of Myriophyllum spicatum with culturing time

圖6 狐尾藻體內(nèi)丙二醛含量的變化Fig.6 Changes of MDA contents of Myriophyllum spicatum with culturing time

丙二醛(MDA)是植物膜脂過氧化的主要產(chǎn)物,其含量直接反映膜脂過氧化程度[18].圖6表明,在培養(yǎng)的前 22d,1%有機(jī)質(zhì)添加組(處理 3)MDA活性高于處理2和處理1,分別增加了15.19%和20.13%,且與處理 1有顯著性差異(P＜0.05),而濃度較低組(處理2)MDA活性與處理1差異不顯著(P＞0.05).在培養(yǎng) 36d后,由于植物衰亡,處理1MDA含量有所增加,但處理2和處理3變化不明顯,三者差異不顯著(P＞0.05).

3 討論

水生植物是水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,具有凈化水質(zhì)、提高水體透明度、增加水體中溶解氧、抑制藻類生長的功能,可為水生動(dòng)物提供棲息生境和繁衍場(chǎng)所,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、能量循環(huán)具有重要調(diào)控作用,是健康水生生態(tài)系統(tǒng)的主要維持者[19].但當(dāng)水生植物腐爛,水質(zhì)在短期內(nèi)會(huì)發(fā)生變化,使水生植物的生長受到巨大影響,甚至使水生植被受到滅頂之災(zāi).有研究顯示[20],在熱帶富營養(yǎng)湖泊內(nèi),鳳眼蓮腐爛分解過程中,浮游植物的多樣性和生產(chǎn)率有顯著降低.李敦海等

[21]研究表明,絲狀綠藻腐爛過程中,水體的溶解氧(DO)、pH值、水下光強(qiáng)度與水面光強(qiáng)度的比值均比對(duì)照組大大降低,沉水植物黑藻亦慢慢腐爛,最后消失.本研究的結(jié)果也表明,植物殘?bào)w在腐解前期,水體的pH值和DO濃度較對(duì)照組急劇下降,使水體處于厭氧水平,同時(shí)水體透明度較低,水下光照強(qiáng)度減弱,而在培養(yǎng)16d后,由于沉水植物對(duì)水體的凈化作用,水體的pH值、DO有所升高,透明度升高,植物殘?bào)w腐解所造成的厭氧脅迫有所減緩,同時(shí)由于植物殘?bào)w的腐解,水體中TP、銨態(tài)氮急劇升高(本實(shí)驗(yàn)組未發(fā)表的數(shù)據(jù)),而過高的營養(yǎng)鹽濃度,又可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了一定的營養(yǎng)脅迫,從而抑制沉水植物的生長.植物殘?bào)w添加量越多,水體的厭氧程度和營養(yǎng)鹽含量也越大.在本研究中,植株萌發(fā)的初期,投加 0.5%有機(jī)質(zhì)、短時(shí)間內(nèi)狐尾藻根系由于厭氧環(huán)境而受到一定抑制,但很快恢復(fù)生長,且中后期可利用的營養(yǎng)鹽濃度較低,又促進(jìn)根系生長(圖 2),從而促進(jìn)了植株的生長;而 1%有機(jī)質(zhì)的加入,水體厭氧程度較0.5%組高,使得根系在培養(yǎng)的前16d受到損傷,根系發(fā)黑腐爛不能萌發(fā),隨著時(shí)間的延長,雖然根系逐漸適應(yīng)環(huán)境變化,出現(xiàn)較多須根,根系體積有所升高,但后期水體較高的碳氮磷營養(yǎng)對(duì)植株的生長造成了一定的營養(yǎng)脅迫,植株體顏色逐漸發(fā)暗、衰敗,從而影響植株生長,生物量較低.

光合作用是植物體內(nèi)極為重要的代謝過程,其強(qiáng)弱對(duì)植物生長及抗逆性具有十分重要的影響,葉綠素含量的高低在很大程度上反映了植株的生長狀況和光合作用[22].環(huán)境脅迫可使葉綠素含量降低[23].本研究中,狐尾藻體內(nèi)葉綠素含量在不同時(shí)期,不同處理下均不同.1%有機(jī)質(zhì)投加但葉綠素含量始終低于對(duì)照組;而 0.5%有機(jī)質(zhì)投加的處理,在試驗(yàn)的前期,由于植物殘?bào)w的腐解,造成的厭氧環(huán)境和水體透明度的降低影響了植株的光合作用,抑制了狐尾藻體內(nèi)葉綠素含量的增加,但在培養(yǎng)的中后期,由于狐尾藻生長對(duì)水體環(huán)境的凈化,可觀察到水體透明度逐漸升高,狐尾藻能很好地生長,因而其葉綠素含量又高于其他處理組.植物體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)大多數(shù)是參與各種代謝的酶類,測(cè)其含量是了解植物體總代謝的一個(gè)重要指標(biāo).一般說來,外界環(huán)境的脅迫可影響植株蛋白質(zhì)合成,導(dǎo)致植物體內(nèi)可溶性蛋白的分解.有研究表明,較低的底泥厭氧環(huán)境有利于底泥中營養(yǎng)元素生物可利用性的提高,促進(jìn)有根沉水植物的生理代謝[24].這也可能是本實(shí)驗(yàn)0.5%有機(jī)質(zhì)添加處理組在培養(yǎng)中后期蛋白質(zhì)含量較高、使葉綠素和蛋白質(zhì)含量都呈現(xiàn)“拱形”的原因.

超氧化物歧化酶(SOD)是機(jī)體細(xì)胞抵御氧化損傷最重要的酶類之一,植物正常代謝過程和在各種環(huán)境脅迫下均能產(chǎn)生活性氧和自由基,活性氧和自由基的積累引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞,SOD的主要功能是清除體內(nèi)有氧代謝所產(chǎn)生的超氧自由基(O2.-),是活性氧清除系統(tǒng)中第一個(gè)發(fā)揮作用的抗氧化酶[25].本研究的結(jié)果表明,狐尾藻體內(nèi)的抗氧化酶對(duì)有機(jī)質(zhì)腐解所造成的環(huán)境脅迫做出了敏感的響應(yīng).0.5%有機(jī)質(zhì)的添加組,SOD活性持續(xù)升高,狐尾藻對(duì)該濃度殘留的有機(jī)質(zhì)的腐解環(huán)境具有一定的耐受能力,可以調(diào)動(dòng)體內(nèi)的酶系統(tǒng)對(duì)環(huán)境脅迫產(chǎn)生響應(yīng),對(duì)機(jī)體形成保護(hù).而1%有機(jī)質(zhì)添加組,SOD活性先升高后降低,高濃度組有機(jī)質(zhì)腐解所造成的環(huán)境脅迫使得狐尾藻體內(nèi)氧自由基大量積累,最終對(duì)抗氧化酶系統(tǒng)形成了一定的傷害.植物器官在逆境條件下,往往發(fā)生膜脂過氧化作用,MDA 是其產(chǎn)物之一.MDA含量升高通常是植物脂膜發(fā)生嚴(yán)重過氧化損傷的標(biāo)志,間接地表示膜受損情況.在自然條件下,植物可通過酶促和非酶促反映使細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基的產(chǎn)生和消除處于平穩(wěn)狀態(tài),不易導(dǎo)致膜脂化.然而,當(dāng)植物遭受到嚴(yán)重逆環(huán)境脅迫時(shí),細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基逐漸積累,從而促使膜脂過氧化,造成細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷,干擾植物細(xì)胞的光和、呼吸及其他代謝過程,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致植物細(xì)胞死亡[26-27].本研究中,在有機(jī)質(zhì)腐解的環(huán)境脅迫下,MDA 含量也增多,但在培養(yǎng)的前22d, 0.5%有機(jī)質(zhì)投加組與對(duì)照組差異不顯著(P＞0.05),可能是因?yàn)樗牖ê苍寰哂休^強(qiáng)的抗逆性和適應(yīng)能力,而1%有機(jī)質(zhì)添加組MDA含量顯著高于其他處理,植物細(xì)胞膜受損.因此在沉水植被恢復(fù)與重建中要注意必須控制沉水植物的殘留生物量,充分加以利用,并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間加以收割以避免過多的植物殘?bào)w在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候造成水體缺氧而惡化水質(zhì),進(jìn)而影響水生植物的生長.

4 結(jié)論

4.1 0.5%有機(jī)質(zhì)的加入可以促使狐尾藻生長和根系生長.

4.2 有機(jī)質(zhì)的添加,在試驗(yàn)的初期抑制了狐尾藻體內(nèi)葉綠素和蛋白質(zhì)含量的增加,但隨著處理時(shí)間延長,0.5%有機(jī)質(zhì)投加組可促進(jìn)葉綠素和蛋白質(zhì)含量的積累.而 1%有機(jī)質(zhì)的殘留,抑制了葉綠素和蛋白質(zhì)的合成.

4.3 0.5%有機(jī)質(zhì)的添加組,SOD活性持續(xù)升高,說明狐尾藻對(duì)該濃度殘留的有機(jī)質(zhì)的腐解環(huán)境具有一定的耐受能力,而 1%有機(jī)質(zhì)添加組,隨培養(yǎng)時(shí)間的延長,SOD活性先升高后降低,說明高濃度組有機(jī)質(zhì)腐解所造成的環(huán)境脅迫使得狐尾藻體內(nèi)氧自由基大量積累,最終對(duì)抗氧化酶系統(tǒng)形成了一定的傷害,使得MDA有所增加,在培養(yǎng)前期表現(xiàn)明顯.

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Effects of organic matter decomposition on the growth and physiology of Myriophyllum spicatum.

YI Wen-li1,2, WANG Sheng-rui2*, YANG Su-wen2, JIN Xiang-can2, WANG Guo-dong3(1.Key Laboratory of Disaster Monitoring and Mechanism Simulating in Shanxi Province, Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721013, China；2.State key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, State Environment Protection Key Laboratory for Lake Pollution Control, Research Center of Lake Eco-Environment, Chinese Research Academy of Environmental Science, Beijing 100012, China；3.College of Science, Northwest Agricultural and Forestry University, Yangling 712100, China). China Environmental Science, 2011,31(10)：1718～1724

With the sediment applied with 0, 0.5%, and 1% organic matter (plant residues) as the substrate, a simulating experiment was conducted to study the impacts on the growth and physiology of Myriophyllum spicatum during the decomposition of plant residues. The growth of submerged plants was inhibited by adding plant residues into sediment at early stage. Comparing with those in control, the growth of the Myriophyllum spicatum at 0.5% addition treatment was promoted in the whole process, and their plant and root biomass were increased about 12.99% and 125.31%, respectively. In contrast, the growth of Myriophyllum spicatum was inhibited under the condition of 1% addition treatment. Total chlorophyll (Chla) and soluble protein (Pro) content of the plant decreased with the organic matter addition before 16d, while the syntheses of chlorophyll and protein were promoted in 0.5% addition treatment ultimately. At the 0.5% addition treatment, SOD activities increased all the time. With 1% organic matter addition and longer treatment time, the activities of SOD was increased firstly and decreased then. The malondialdehyde (MDA) content of plant in 1% addition treatment was increased about 20.13% in comparison with control at early stage, but had no significant changes with that of 0.5% addition treatment, these results indicate that a small amount of organic matter addition could promote the growth and physiology of Myriophyllum spicatum, but the physiology activities was negatively influenced by a large amount of organic matter addition.

organic matter；Myriophyllum spicatum；growth；physiological action

X503

A

1000-6923(2011)10-1718-07

2011-01-28

國家科學(xué)自然基金資助項(xiàng)目(40873079,40703017);陜西省教育廳項(xiàng)目(2010JS071);寶雞文理學(xué)院重點(diǎn)項(xiàng)目(ZK0845)

* 責(zé)任作者, 研究員, wangsr@craes.org.cn

易文利(1975-),女,陜西漢中人,講師,博士,主要從事湖泊富營養(yǎng)化研究.發(fā)表論文6篇.