【摘要】：水體富營養(yǎng)化的根本原因是水體中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)增加,氮是植物生長所必需的營養(yǎng)元素,水生植物在生長過程中需要吸收大量的氮供給自身生長的需求。粉綠狐尾藻是構(gòu)建人工濕地和人工浮床的重要植物,對富營養(yǎng)化水體具有較強的凈化能力,但關(guān)于粉綠狐尾藻對不同氮濃度及NH_4~+/NO_3~-比富營養(yǎng)化水體的去氮能力和氮在粉綠狐尾藻體內(nèi)的吸收轉(zhuǎn)運積累機制尚不清楚。本文以粉綠狐尾藻為試驗材料,采用溶液培養(yǎng)試驗,設(shè)置不同氮濃度及NH_4~+/NO_3~-比,研究粉綠狐尾藻的去氮能力及積累分配轉(zhuǎn)化機制,以期為富營養(yǎng)化水體的生態(tài)修復(fù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。主要結(jié)果如下:1.研究了富營養(yǎng)化水體氮濃度及NH_4~+/NO_3~-比對粉綠狐尾藻生長特性的影響。結(jié)果表明:粉綠狐尾藻的生長受氮濃度及NH_4~+/NO_3~-比的影響,前3周以氮濃度20mg/L生物量最大,3周后以氮濃度200 mg/L生物量最大;前2周氮濃度不高于20mg/L的低氮濃度處理株高大于氮濃度100~400 mg/L的處理,2周后氮濃度5~200mg/L株高無顯著差異,但氮濃度2、400 mg/L生長受到抑制;葉綠素含量隨氮濃度升高而增加,且葉綠素a含量始終高于葉綠素b。氮濃度20、100 mg/L時,以NH_4~+/NO_3~-=1:0的生物量最大;氮濃度200 mg/L時,以NH_4~+/NO_3~-=0.5:0.5最大,且均在第3周~第5周達到最大;株高隨時間增長,且不同氮濃度均以NH_4~+/NO_3~-=1:0的株高最大。2.研究了粉綠狐尾藻對富營養(yǎng)化水體的去氮能力。結(jié)果表明:粉綠狐尾藻的去氮能力受氮濃度及NH_4~+/NO_3~-比的影響,氮濃度不高于20 mg/L,粉綠狐尾藻處理1周水體總氮和銨態(tài)氮的去除率接近100%,而硝態(tài)氮濃度低、變化不大;氮濃度100~400 mg/L時,粉綠狐尾藻處理5周總氮去除率依次為48.1%~76.5%,銨態(tài)氮去除率為60.2%~99.6%,硝態(tài)氮去除率約為50%且處理間差異不大。粉綠狐尾藻在第1周對不同氮濃度和NH_4~+/NO_3~-比水體的總氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮去除速率最高,去除速率隨氮濃度升高而增加,對應(yīng)的去除率分別為63.2%~96.7%、68.2%~96.4%和86.2%~97.8%;氮濃度20 mg/L時,銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的去除無顯著差異,氮濃度100、200 mg/L時,硝態(tài)氮的去除能力高于銨態(tài)氮。3.研究了富營養(yǎng)化水體氮濃度及NH_4~+/NO_3~-比對粉綠狐尾藻氮含量、積累分配和底泥氮沉降釋放的影響。結(jié)果表明:氮濃度不高于20 mg/L時,粉綠狐尾藻既能吸收水體氮也能吸收底泥氮,干物質(zhì)氮含量因氮濃度變化不大但部位間有“上高下低”趨勢,氮濃度100~400 mg/L時,水體氮會沉降進入底泥,干物質(zhì)氮含量隨氮濃度升高呈顯著增加,但部位間差異小、呈均勻分布。氮積累量和單位干物質(zhì)氮積累速率隨氮濃度升高而增加,且氮濃度20、100、200 mg/L間存在顯著差異。氮濃度20、100、200 mg/L及不同NH_4~+/NO_3~-比時,粉綠狐尾藻干物質(zhì)氮含量和積累量隨氮濃度升高顯著增長,且其含量和積累量均在第1周增長顯著,1周后氮含量隨時間變化不大;粉綠狐尾藻氮積累量及其在水體和底泥氮去除量的貢獻率隨氮濃度的升高而增加,氮濃度20 mg/L時氮積累貢獻率以NH_4~+/NO_3~-=0:1最大,氮濃度100、200mg/L時以NH_4~+/NO_3~-=0.5:0.5最大。氮濃度20 mg/L的不同NH_4~+/NO_3~-比處理,底泥向水體釋放氮;氮濃度100、200 mg/L的不同NH_4~+/NO_3~-比處理底泥氮沉降在第1周對水體氮去除的貢獻率最高為35.4%~58.6%,底泥氮沉降是試驗初期水體氮去除的主要途徑。5周時不同氮濃度處理,水上部分/水下部分氮含量之比均以NH_4~+/NO_3~-=1:0最大,且隨氮濃度的升高而減小,其它處理氮分配更趨于均勻化。4.研究了富營養(yǎng)化水體氮濃度和NH_4~+/NO_3~-比對粉綠狐尾藻體內(nèi)氮主要存在形態(tài)和含量及氮代謝相關(guān)酶的影響。結(jié)果表明:粉綠狐尾藻體內(nèi)蛋白質(zhì)、氨基態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量均隨氮濃度的升高而增加且因NH_4~+/NO_3~-比的變化而不同,總體而言蛋白質(zhì)含量氨基態(tài)氮含量硝態(tài)氮含量。不同氮濃度時,蛋白質(zhì)含量均以NH_4~+/NO_3~-=1:0和NH_4~+/NO_3~-=0.5:0.5的含量較高,氨基態(tài)氮含量以NH_4~+/NO_3~-=1:0最高,硝態(tài)氮含量以NH_4~+/NO_3~-=0:1最高。粉綠狐尾藻氮代謝相關(guān)酶的活性受富營養(yǎng)化水體氮濃度和NH_4~+/NO_3~-比的影響。NR的活性隨水體氮濃度升高而增加且基本均以NH_4~+/NO_3~-=0:1活性最高,減少硝態(tài)氮的積累;NH_4~+的同化過程中GS/GOGAT途徑和GDH途徑同時起作用,其中GS/GOGAT循環(huán)起主要作用,GDH起輔助作用。
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【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X52;X173

【參考文獻】

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本文編號：2420265