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沉水植物菹草对营养盐的吸收利用途径及其对水质净化效能分析

周裔文  
【摘要】:沉水植物是淡水生态系统中重要的初级生产者,参与了淡水生态系统中氮、磷营养盐的循环过程,通过恢复沉水植物是修复富营养化水体的一种常用方法,因此研究沉水植物吸收氮、磷营养盐的过程具有重要意义。本文选择典型的沉水植物—菹草为研究对象,通过开展一系列室内模拟实验,考察了菹草茎叶(断枝)对营养盐的吸收效果;探讨了富营养条件下菹草吸收营养盐的途径;比较了贫富营养条件对菹草吸收和利用营养盐途径的影响。主要结果如下:(1)菹草茎叶(断枝)在富营养水体中,其断枝的茎长和鲜重有显著增长(p0.05),菹草茎叶(断枝)盖度为50%和100%的处理组中的平均单株石芽数为2.09和2.67个。在试验条件下,随着菹草茎叶(断枝)盖度的增加,水体中氮磷营养盐的衰减速率越快。第3 d时盖度为50%和100%的处理组中TN和TP均显著下降(p0.01),当水体中NH_4~+-N大于0.35 mg·L-1时,菹草优先吸收NH_4~+-N再吸收NO3--N。此外,水体中的浮游和底栖藻类明显下降,系统中浮游优势藻由绿藻属的鼓藻和小球藻逐渐变成微囊藻和绿藻,而底栖藻类表现出蓝藻门的藻类逐渐增多的趋势,而不再以绿藻藻类为主要藻类的群落结构。(2)在试验条件下,沉积物包被组中水体中的氮磷营养盐消减的最快,在第18 d时水体中的TN和TP较起始时的消减率分别为62.58%、90.07%,其他4组TN的衰减率均小于60%;沉积物中的无机氮主要氮形态为NH_4~+-N,其中沉积物裸露的处理组沉积物中NH_4~+-N和TP的消减率要高于沉积物包被组,沉积物包被组中NH_4~+-N和TP较起始时的消减率分别为39.05%、10.95%,表明沉积物中的营养盐存在部分向水体中释放的过程。因此,菹草在富营养化水体中根系可以吸收沉积物中的氮磷营养盐,同时沉积物中的氮磷营养盐可以向水体中释放供菹草茎叶吸收。(3)在贫富营养条件下,菹草最大茎长、单株平均株重、RGR以及菹草叶片的光合作用速率差异不大。实验开始后,贫富营养条件菹草的氮磷含量逐渐升高,第42 d和60 d时PTN和PTP分别达到极大值,两者差异不显著(p0.05)。在富营养条件下水体中的氮磷营养盐和菹草的PTN和PTP之间呈显著负相关(p0.05),而在贫营养条件下,菹草体的氮磷和水体中的氮磷无直接关系。第30 d时富营养组中水体TN消减达到73.57%,第18 d时富营养盐组TP消减达到87.50%,对照组中TP消减率为51.02%,但对照组中水体TN有小幅度上升。菹草在贫富营养条件下吸收营养盐的途径不同,在富营养条件下,菹草可以利用根系和茎叶共同吸收营养盐,但是在贫营养条件下,菹草只能利用根系吸收水体中的营养盐。所以营养状态的改变可以改变菹草吸收营养盐的方式。


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