【摘要】：近年來(lái)鄱陽(yáng)湖濕地沉水植被退化趨勢(shì)明顯,生物多樣性降低,探尋影響沉水植物生長(zhǎng)、繁殖與分布的重要環(huán)境因子及其作用機(jī)制,對(duì)維護(hù)鄱陽(yáng)湖濕地的生態(tài)平衡具有重要的意義。本文利用葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)技術(shù)和中尺度實(shí)驗(yàn),結(jié)合植物和沉積物等理化指標(biāo)的測(cè)定,研究了不同水深和營(yíng)養(yǎng)鹽濃度復(fù)合作用下鄱陽(yáng)湖典型沉水植物的生理生態(tài)響應(yīng)過(guò)程,探討了重金屬脅迫下沉水植物光合系統(tǒng)響應(yīng)的內(nèi)在機(jī)制,獲得的主要研究結(jié)論如下:1.三種沉水植物(苦草、馬來(lái)眼子菜和黑藻)均通過(guò)橫向生長(zhǎng)(增加分枝數(shù)或分株數(shù))來(lái)適應(yīng)光源充足的淺水區(qū),通過(guò)豎向生長(zhǎng)(增加株高或節(jié)間距)獲取光源來(lái)適應(yīng)深水區(qū)�？嗖葸m應(yīng)高光強(qiáng)的能力弱于馬來(lái)眼子菜和黑藻,適應(yīng)低光強(qiáng)的能力強(qiáng)于兩者,故其更適合在水域下層生長(zhǎng)。馬來(lái)眼子菜耐受營(yíng)養(yǎng)鹽的范圍最小。在相同水深和營(yíng)養(yǎng)鹽條件下,黑藻的光量子產(chǎn)量高于馬來(lái)眼子菜和苦草。黑藻耐受營(yíng)養(yǎng)鹽的范圍最廣且繁殖快,是其在鄱陽(yáng)湖分布越來(lái)越廣的主要原因。2.淺水區(qū)(1.0 m)或深水區(qū)(2.0 m),苦草的光合作用均受到抑制,Fv/Fm、Y(Ⅱ)、ETRmax、可溶性蛋白含量和生物量降低,MDA含量增高。水深和營(yíng)養(yǎng)鹽的交互效應(yīng)只對(duì)株高、生物量、Fv/Fm、CAT和MDA影響顯著。在中度富營(yíng)養(yǎng)環(huán)境下,苦草的生物量、Fv/Fm、Y(Ⅱ)、ETRmax最大,其最適宜在此環(huán)境生長(zhǎng),最適宜的水深是1.0-2.0 m。3.營(yíng)養(yǎng)鹽濃度對(duì)馬來(lái)眼子菜形態(tài)指標(biāo)、光合熒光特性和生理指標(biāo)的影響比水深變化造成的影響均大,兩者的交互效應(yīng)對(duì)形態(tài)指標(biāo)(株高、分株數(shù)和生物量)、Fv/Fm、Y(NPQ)、ETR_(max)和生理指標(biāo)影響均顯著。在中營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中,馬來(lái)眼子菜的生物量、Fv/Fm、Y(Ⅱ)和ETRmax最大。隨著營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和水深增加,MDA積累過(guò)量,電子傳遞速率下降,植株逐漸枯萎死亡。馬來(lái)眼子菜最適宜在中營(yíng)養(yǎng)環(huán)境生長(zhǎng),最適宜的水深是1.0-1.5 m。4.水深對(duì)黑藻形態(tài)指標(biāo)(除分枝數(shù))、光合熒光特性(除Y(NPQ))和生理指標(biāo)(除可溶性糖含量)的影響比營(yíng)養(yǎng)鹽的影響大,兩種因子的交互效應(yīng)只對(duì)生物量、莖節(jié)數(shù)、可溶性蛋白和可溶性糖的影響顯著。在中度和重富營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中,黑藻生物量、Fv/Fm、Y(Ⅱ)和ETR_(max)差異不顯著,其最適宜在此兩種環(huán)境生長(zhǎng),最適宜的水深是1.0-1.5 m。5.隨著水體Cu~(2+)、Cd~(2+)及復(fù)合濃度的增加,苦草和馬來(lái)眼子菜的株高、生物量均顯著下降;光合色素含量逐漸下降,其中葉綠素a比葉綠素b下降明顯,且Cu~(2+)對(duì)葉綠體的毒害作用比Cd~(2+)更大�？嗖莺婉R來(lái)眼子菜是銅、鎘超富集植物,且均對(duì)銅的富集能力比鎘強(qiáng)。馬來(lái)眼子菜對(duì)銅、鎘的耐受能力比苦草強(qiáng)�？蓛�(yōu)選馬來(lái)眼子菜作為低濃度Cu~(2+)、Cd~(2+)污染水域的修復(fù)物種。6.苦草在Cu~(2+)濃度0.5 mg/L或Cd~(2+)濃度2.0 mg/L的環(huán)境下具有正常的光合活性;Cu~(2+)濃度大于2.0 mg/L苦草無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間生存;Cu~(2+)+Cd~(2+)復(fù)合濃度3.0 mg/L超過(guò)苦草的自我調(diào)節(jié)能力,熒光特性已不能測(cè)出。隨著重金屬濃度的增加葉片利用光能的效率下降,PSⅡ反應(yīng)中心的電子傳遞受到明顯的抑制;苦草通過(guò)自身調(diào)節(jié)以熱的形式將過(guò)剩光能耗散,以減輕PSⅡ反應(yīng)中心受傷害的程度。7.馬來(lái)眼子菜在Cu~(2+)濃度1.0 mg/L或Cd~(2+)濃度2.0 mg/L的環(huán)境下光合活性較強(qiáng);Cu~(2+)濃度3.0 mg/L馬來(lái)眼子菜無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間生存;Cu~(2+)+Cd~(2+)復(fù)合濃度4.0 mg/L超過(guò)馬來(lái)眼子菜的自我調(diào)節(jié)能力,其受損嚴(yán)重,熒光特性已不能測(cè)出。8.重金屬對(duì)植株葉片的損傷從葉片邊緣開(kāi)始,循序到葉脈附近,對(duì)葉片的損傷程度表現(xiàn)為:Cu~(2+)Cu~(2+)+Cd~(2+)Cd~(2+)。Cu~(2+)、Cd~(2+)及復(fù)合污染下,葉綠素含量的降低程度小于光合速率的降低,其中Fv/Fm、Y(Ⅱ)、ETRmax的反應(yīng)最靈敏,可作為苦草和馬來(lái)眼子菜受損傷的生物標(biāo)志物。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X524;X173
【圖文】：

圖 1.1 沉水植物對(duì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的抗氧化反應(yīng)ig 1.1 Antioxidant responses of submerged macrophytes to N and P nutrrients金屬脅迫下沉水植物的響應(yīng)來(lái)，銅、鎘、鉛、鉻等重金屬污染在世界范圍內(nèi)得到廣泛關(guān)注，生生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性[60]。在中國(guó)，金屬礦業(yè)引起嚴(yán)重的重金是在長(zhǎng)江中下游地區(qū)[61-62]。大量研究表明，許多沉水植物能夠富集中的重金屬[63-64]，且不同種類的沉水植物對(duì)重金屬的耐受性也有新課題組研究了重金屬對(duì)菹草、黑藻、竹葉眼子菜的毒害作用，不、Cd處理濃度脅迫對(duì)植物葉綠素含量、可溶性蛋白量、抗氧化防御POD、CAT、MDA、ASA、GSH）及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)都有影響[67-70]。了汞、鎘復(fù)合污染對(duì)金魚(yú)藻、狐尾藻[71]，鎘、鉻(VI)復(fù)合脅迫對(duì)菹復(fù)合脅迫下植物的葉綠素含量、過(guò)氧化物酶活性、可溶性蛋白含量

圖 1.2 鄱陽(yáng)湖濕地沉水植物退化的原因Fig 1.2 The causes of submerged macrophytes degradation in Poyang lake目的與意義 年以來(lái)，隨著鄱陽(yáng)湖“平垸行洪、退田還湖”、三峽水利樞紐峽江水利樞紐建成運(yùn)行及鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)，鄱陽(yáng)湖水文生境、濕地演替及植被群落已在悄然發(fā)生變化[121，122]。由于近化和長(zhǎng)江來(lái)水不足等因素的影響，湖泊水位呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，生較大變化[117]，致使?jié)竦刂脖话l(fā)生相應(yīng)變化，退化趨勢(shì)明顯[1被的分布面積、優(yōu)勢(shì)種群及群落組成均發(fā)生變化。湖流域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，由于礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)及工業(yè)廢水的濫排濫放屬污染問(wèn)題日益突出[67]。重金屬不能自然降解或被微生物所分食物鏈的生物放大作用富集生物體并損害動(dòng)物和人類健康[124]。

【參考文獻(xiàn)】

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1 簡(jiǎn)敏菲;簡(jiǎn)美鋒;李玲玉;汪斯琛;余厚平;余冠軍;;鄱陽(yáng)湖典型濕地沉水植物的分布格局及其水環(huán)境影響因子[J];長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境;2015年05期

2 王錦旗;宋玉芝;薛艷;;紫外輻射對(duì)菹草(Potamogeton crispus)成株快速光響應(yīng)曲線的影響[J];湖泊科學(xué);2015年03期

3 譚胤靜;譚晦如;嚴(yán)玉平;;鄱陽(yáng)湖生態(tài)系統(tǒng)退化狀況及對(duì)我們的警示[J];江西科學(xué);2015年02期

4 胡振鵬;葛剛;劉成林;;鄱陽(yáng)湖濕地植被退化原因分析及其預(yù)警[J];長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境;2015年03期

5 晉利;李曉亮;;Cu~(2+)對(duì)銅銹微囊藻生長(zhǎng)及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J];植物生理學(xué)報(bào);2015年02期

6 經(jīng)博翰;袁龍義;;洪湖5種優(yōu)勢(shì)沉水植物光合熒光特性比較研究[J];西北植物學(xué)報(bào);2015年02期

7 簡(jiǎn)敏菲;李玲玉;余厚平;熊建秋;余冠軍;;鄱陽(yáng)湖濕地水體與底泥重金屬污染及其對(duì)沉水植物群落的影響[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào);2015年01期

8 經(jīng)博翰;袁龍義;;黑藻與苦草在不同水深下光合作用的比較研究[J];江西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年06期

9 楊鑫;孫淑栻;柏祥;張啟超;陳開(kāi)寧;;水深梯度對(duì)苦草(Vallisneria natans)光合熒光特性的影響[J];湖泊科學(xué);2014年06期

10 曹昀;張素娟;劉燕燕;國(guó)志昌;陳冰祥;;水深梯度對(duì)苦草生長(zhǎng)和生物量的影響[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào);2014年08期

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2 陳國(guó)梁;沉水植物對(duì)砷的富集特征及機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2014年

3 韓志國(guó);20種濕地植物的葉綠素?zé)晒馓匦訹D];暨南大學(xué);2006年

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2 樊恒亮;沉水植物對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)條件和水深梯度的響應(yīng)研究[D];安徽理工大學(xué);2017年

3 簡(jiǎn)美鋒;鄱陽(yáng)湖濕地沉水植物的分布特征及其環(huán)境影響因子研究[D];江西師范大學(xué);2015年

4 溫騰;泥沙型渾濁水體中濁度對(duì)苦草和黑藻生長(zhǎng)的影響[D];南京師范大學(xué);2008年

5 楚建周;底質(zhì)和水體營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)沉水植物的生理影響研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

6 游灝;五種沉水植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的生態(tài)適應(yīng)性研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

7 薛維納;水體生態(tài)修復(fù)中幾種沉水植物的生理生態(tài)研究[D];上海師范大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2733842