由于农田退水和生活污水的大量排放,加上现代集约农业大量化肥的理施用,大量的营养元素,特别是氮素随水移动进入到地下水、江河湖泊水体中,造成水体富营养化。人工湿地是20世纪九十年代兴起的治理河流、湖泊等水体污染的新工艺,靠植物吸收、基质吸附和微生物转化等一系列过程降解净化污水中的污染物。硝态氮作为植物主要吸收的氮形态之一,同时又是水体富营养化中的一种主要污染物,因此湿地植物对污水中硝态氮吸收和利用对净化富营养化水体尤为重要。美人蕉是湿地常种植的一种挺水植物,到目前为止,美人蕉在湿地中的景观作用和种植工艺研究报道比较多,但对美人蕉从硝态氮浓度变化幅度比较大的废水吸收利用硝态氮的机理却鲜有报道。本试验以云南大花美人蕉(Cana generalis Bailey)为材料,研究不同硝态氮浓度处理对美人蕉的硝态氮的吸收、幼苗生长、光合参数、抗氧化酶活性、H+-ATP酶活性以及代谢产物等生理生化指标的影响,探讨美人蕉对富营养化水体中硝态氮的吸收利用机理,为湿地种植管理美人蕉提供科学依据。同时,我们利用响应面优化法,筛选出对美人蕉硝态氮吸收量具有显著影响的EM菌施用剂量、硝态氮施用时间和浓度单因素,并对这些单因素进行组合,找出对美人蕉硝态氮吸收的最佳条件。主要获得以下结果：1.美人蕉幼苗对不同硝态氮浓度处理生理生化响应差异比较大。在0-50mmol范围内,美人蕉光合效率、抗氧化酶基因的表达水平及其酶活性,叶片中硝态氮的浓度、硝态氮吸收量和生长量随硝态氮浓度增加而增加,而在100-150mmol浓度范围内,随着硝态氮浓度增加美人蕉受到硝酸根浓度的胁迫,抗氧化酶POD和CAT活性降低,抗氧化酶体系活性变弱,植物的光合效率下降,植物生长受到阻碍。当供氮培养5周继续缺氮处理5周,随着处理时间的增加叶片中硝酸盐含量逐渐降低,其中50mmol处理降低最明显,而150mmol处理维持较高水平。相比对照,SOmmol处理的美人蕉长势良好,150mmol硝态氮处理的美人蕉随着缺氮处理时间增加出现缓慢恢复生长,表明对叶片中的硝态氮进行再利用。2.用0、50、150mmol/L硝酸盐处理美人蕉1d和4d后,再继续缺氮培养1d和4d,分析不同硝态氮处理对美人蕉生理生化特性的影响。研究结果表明50mmol处理的美人蕉体内H202和MDA含量显著增加,质膜H+-ATPase活性、H+泵活性以及H+-ATPase与14-3-3蛋白互作水平、质膜H+-ATPase与14-3-3蛋白基因表达水平均有提高,这些特性显著促进植物对氮素吸收和生长；当继续缺氮处理时,美人蕉体内的H202和MDA含量显著下降,质膜H+-ATPase活性和H+泵活性以及H+-ATPase与14-3-3蛋白互作水平具有较高的水平,促进体内氮素的再利用和植物生长。高浓度150mmol处理的美人蕉具有高H202和MDA含量,低活性的质膜H+-ATPase和H+泵活性,阻碍植物生长,当继续缺氮处理时,体内H202和MDA显著下降但仍处于较高水平,质膜H+-ATPase活性和H+泵活性比较低,然而质膜H+-ATPase与14-3-3蛋白互作水平在无氮处理第1天比较低,第4天处于较高水平,随着无氮处理时间的延长,植株体内氧化水平下降,酶活性增强,植物能利用体内储存氮素恢复正常代谢和生长。13C-NMR核磁共振技术进一步分析表明供氮处理,50mmol处理的美人蕉根叶器官中蔗糖(Suc),果糖-6磷酸(F6P)(叶除外),谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)明显高于150mmol处理,而葡萄糖(Glue)和果糖(Fruc)含量低于150mmol处理,说明50mmol处理植物体内比150mmol产生积累较多的蔗糖,形成较多的体内碳代谢中间产物和氨基酸,表明体内具有较强的碳代谢和氮代谢水平,促进植物生长。当继续缺氮处理,50mmol处理植物Suc, Glu, Flue和F6P含量大于150mmol处理,而Glu和Asp含量下降,说明缺氮处理时间增加,碳代谢趋于活跃,氮代谢减弱。150mmol处理植物根和叶具有较高的谷胱甘态(GSH)含量,在供氮处理和缺氮处理期间都高于50mmol处理,高含量GSH表明50mmol硝态氮水平对植物产生了氧化胁迫,阻碍植物生长。3.通过响应面优化法分析表明硝酸盐浓度和处理时间显著影响美人蕉对硝态氮的吸收,EM菌添加量与处理时间和硝酸盐浓度和处理时间都存在明显的交互作用。我们通过软件分析确立了美人蕉对硝态氮的吸收量最优条件为：硝酸盐浓度33.7mmol/L,EM菌添加6.18mL,处理时间3.29天,硝态氮吸收量预测值为93.3968mg/L/天。美人蕉根NO3--N的实际吸收量为94.13 mg/L/天,与预测值非常吻合。研究结果为提高湿地植物对硝态氮吸收提供新的思路和方法。