【摘要】：工業(yè)飛速發(fā)展的當代,環(huán)境污染已經(jīng)成為全球普遍現(xiàn)象,占地球71%的水資源污染防治已成為人們亟待解決的問題之一。全球三大生態(tài)系統(tǒng)類型之一的濕地,是水陸相互作用形成的獨特生態(tài)系統(tǒng),沉水植物作為水生生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分之一,由于其完全水生的特點,其生存、生長及繁殖與水體環(huán)境因素有著密切關(guān)系。本文通過野外調(diào)查與室內(nèi)實驗兩種途徑,研究了不同環(huán)境條件下濕地沉水植物的生長及葉綠素熒光特性,為退化濕地沉水植物群落的重建及水生生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復提供一定的參考依據(jù)。論文得到國家自然科學基金(D41161035):“鄱陽湖典型濕地沉水植物群落結(jié)構(gòu)及其水環(huán)境因子定量研究”的支持與資助。本文的研究一方面,通過2013年11月-2014年10月分別調(diào)查了四個季節(jié)鄱陽湖南磯國家級自然保護區(qū)白沙湖和常湖等典型湖泊濕地,測定其水環(huán)境因子、沉水植物葉綠素含量、頻度以及物種多樣性,采用FluorCam便攜式葉綠素熒光成像儀測定其PSII的最大光量子產(chǎn)量(QY-max),穩(wěn)態(tài)下的PSII反應中心關(guān)閉程度(1-Qp_Lss)、穩(wěn)態(tài)下的非光化學淬滅(NPQ_Lss)等參數(shù)及其相應的熒光成像,研究自然條件下沉水植物四季生長的時空特征和葉綠素熒光特性。另一方面,于2013年9月選取典型的沉水植物——黑藻(Hydrilla verticillata),采用鉛、鎘和銅三種重金屬分別在5個濃度梯度水平下的河砂水培方法,研究不同濃度重金屬脅迫對黑藻(H.verticillata)株高、生物量、成活率和葉綠素含量的影響,以及對黑藻(H.verticillata)葉片最小熒光(Fo)、最大熒光(Fm),QY_max、1-Qp_Lss、NPQ_Lss等光合熒光參數(shù)及其熒光成像的影響,研究了各個參數(shù)分別隨鉛、鎘、銅濃度遞增的變化規(guī)律。主要結(jié)論如下:(1)鄱陽湖濕地野外調(diào)查結(jié)果表明,四個不同季節(jié)的沉水植物黑藻(H.verticillata)、苦草(Vallisneria natans)和小茨藻(Najas minor)的頻度分布、葉綠素含量和光合熒光參數(shù)等均與濕地環(huán)境因子均具有不同程度的相關(guān)關(guān)系,其中濕地水深和透明度是決定沉水植物多樣性分布、葉綠素和光合熒光特性的最主要因素之一。本次研究中發(fā)現(xiàn)春季和秋季是沉水植物物種多樣性較高的兩個季節(jié),其中春季、秋季水位變化分別為25~70cm、50~170 cm間,春季、秋季透明度分別在25~65cm、10~65 cm間變化。夏季水深變化為190~250 cm,透明度在45~140 cm之間變化,優(yōu)勢種黑藻和小茨藻適合在夏季迅速生長,光合作用活性較高,QY-max分別為0.55~0.76和0.74~0.78;苦草春季的光合作用活性較高,QY-max為0.34~0.62。黑藻、苦草和小茨藻等沉水植物體現(xiàn)在逆境中避免植物光系統(tǒng)損傷的光保護能力的參數(shù)——非光化學淬滅(NPQ_Lss)同樣具有顯著時空變化,均是冬季時達到最高值,平均值分別為1.28、0.73和1.83。(2)在不同重金屬脅迫條件下水培黑藻(H.verticillata)的研究結(jié)果表明,黑藻(H.verticillata)在不同重金屬脅迫下的光合生理指標、熒光參數(shù)及成像特征等方面表現(xiàn)出顯著性差異。Cd2+脅迫下黑藻的株高、干重顯著下降,說明Cd2+可能對黑藻葉片的維管束結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傷害作用,其中Cu2+脅迫對黑藻干重即累積生物量的影響遠大于Cd2+;Cd2+和Cu2+脅迫下葉綠素各值均呈下降趨勢,而Cu2+對黑藻葉綠體的毒害比Cd2+更大。隨著Cd2+或Cu2+脅迫濃度梯度的增加,黑藻的葉綠素熒光參數(shù)(Fo、Fm、QYmax)呈顯著下降趨勢,(1-Qp_Lss)呈上升趨勢,而NPQ_Lss先上升后下降。結(jié)果表明同等濃度下黑藻(H.verticillata)受重金屬脅迫的影響程度為:Cd2+脅迫Cu2+脅迫Pb2+脅迫。研究結(jié)果可得,5 mg/L以下的Pb2+脅迫對黑藻(H.verticillata)生長和光合作用的影響不顯著,推測黑藻(H.verticillata)可作為Pb2+濃度為至少5mg/L及以下的污染水體凈化物種;黑藻(H.verticillata)可以在Cu2+濃度低于1 mg/L的環(huán)境下具有正常的光合活性,可推測將黑藻(H.verticillata)用于1 mg/L及以下Cu2+污染水域的修復;在Cd2+達3 mg/L及以上濃度的環(huán)境下黑藻(H.verticillata)即無法長時間生存,可推測黑藻(H.verticillata)作為Cd2+污染水環(huán)境的指示種。綜合上述,水位、水體透明度、水體中的氮、磷等營養(yǎng)鹽以及重金屬污染物等各種環(huán)境因子均能對沉水植物的葉綠素含量、光合作用活性、各種熒光參數(shù)等產(chǎn)生不同程度的顯著影響,各環(huán)境因子對沉水植物的生長均具有一個最適宜的生態(tài)幅范圍。
【圖文】：

法研究方法系統(tǒng)選擇法，在進入每個湖泊后繞其一周，現(xiàn)場樣品監(jiān)測。采樣時間的選擇等氣候適宜，沉水植物豐富，每年均有大量的候鳥的主要棲息地，選擇鄱陽湖南磯山濕地作為研究區(qū)，于 2013 年冬季 11 月下旬開始四為 2014 年 5 月份，夏季為 2014 年 8 月份，秋同區(qū)域的植物和水樣，采用 GPS 準確定位樣

理后的黑藻葉片 PSII 最大量子產(chǎn)率時的熒光成像分別如圖4-4 中的 a、b、c 所示，，其中圖 4-4a 為不同濃度梯度 Pb2+對黑藻熒光成像的影響，圖4-4b 為不同濃度 Cd2+對黑藻熒光成像的影響，圖 4-4c 為不同濃度 Cu2+對黑藻熒光成像的影響。從圖 4-4 中可以看出，Pb2+脅迫下的黑藻葉片熒光成像強度略微下降，0.5 mg/LPb2+脅迫時較為明顯，總體光合活性并未受到顯著影響；Cd2+脅迫下的黑藻葉片熒光成像強度由高變低，濃度在 3 mg/L 及以上的 Cd2+脅迫處理后
【學位授予單位】：江西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X173;X52

【參考文獻】

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本文編號：2565201