几种环境因子组合对沉水植物苦草生长和生理的影响

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富营养化水体中光照强度、底质营养、重金属Cd浓度和氨氮浓度是影响沉水植物的重要环境因子。因此,研究几种环境因子的复合作用对沉水植物生长和生理的影响,对指导富营养化水体沉水植被的修复具有重要的参考意义。本实验采用水体修复常用的沉水植物——苦草为实验材料,研究了光照强度、底质营养、氨氮浓度和重金属Cd的复合作用对苦草生长的影响。具体研究内容包括:1、重金属Cd和氨氮浓度对苦草生长和生理指标的影响。设置重金属浓度为0、20、40mg/kg DW,氨氮浓度为0、2.5、5mg/L,测定苦草的生长指标株高、根长、根重、总重、生物量,叶绿素含量、可溶性蛋白、丙二醛和水体指标pH、溶氧量;2、光照强度和底质营养对苦草生长和生理指标的影响。设置光照强度为6%、16%、42%,底质营养为0、100g,测定苦草的生长指标株高、根长、根重、总重、生物量,叶绿素含量、可溶性蛋白、丙二醛和水体指标pH、溶氧量;3、底质营养和重金属Cd对苦草生长和生理指标的影响。设置底质营养为0、100g,重金属Cd浓度为0、20、40mg/kg DW,测定苦草的生长指标株高、根长、根重、总重、生物量,叶绿素含量、可溶性蛋白、丙二醛和水体指标pH、溶氧量。  主要结论如下:  (1)3个重金属Cd浓度×3个氨氮浓度的交叉实验结果表明,重金属Cd和氨氮对苦草的复合作用不是简单的两因素单独作用相加,而是存在一定的交互作用。在Cd浓度为40mg/kgDW,氨氮浓度达到5mg/L时,苦草的生长受到了明显的抑制,其株高、根长和根重显著低于0mg/L和2.5mg/L时(P<0.05),水体溶氧量和pH都显著升高,丙二醛、可溶性蛋白都较低;而Cd在0和20mg/kgDW时,Cd2,氨氮为0和2.5mg/LN2浓度处理组下苦草的生长指标无显著差异(P>0.05),且当重金属Cd为20mg/kgDW和氨氮浓度为2.5mg/L时,苦草叶绿素含量、可溶性蛋白显著高于40mg/kgDW处理组,丙二醛含量显著高于其他组。  (2)3个光照强度×个3底质营养交叉实验结果表明,低光照强度高底质营养能明显促进苦草的生长,苦草的株高、根长、根重和总重普遍高于高光照高底质营养和高光照强度低底质营养条件下的值。高底质营养低光强强度下,苦草的生物量和叶绿素达到最大,分别为23.9g和1.532mg/g,有显著性差异(P<0.05),可溶性蛋白也较大,丙二醛在较低水平,pH无显著性变化。高营养底质高光照强度条件下,苦草的生物量和叶绿素含量都最低,可溶性蛋白质和丙二醛含量都在较低水平。高底质营养中光照强度和高底质营养高光照强度条件下,苦草的丙二醛含量明显高于其他组,且两组间有显著性差异(P<0.05),说明不同的逆境条件均使苦草丙二醛含量有所上升,水体溶氧量和pH无显著性差异(P>0.05)。  (3)3个重金属Cd浓度×2个底质营养浓度交叉实验结果表明,在高底质营养条件和低底质营养条件下,随着重金属Cd浓度的升高,生物量和叶绿素含量逐渐降低,pH逐渐升高,且有显著性差异(P<0.05)。可溶性蛋白和丙二醛含量在Cd为20mg/kgDW高底质营养条件下最高,分别为4.13mg/g和3.26nmol/g,在0mg/kgDW低底质营养条件下最低,分别为2.88mg/g和1.02nmol/g。
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