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硅酸盐矿物对沉水植物生理生态的影响研究

韩帆  
【摘要】:沉水植物恢复是重建富营养化湖泊生态系统的重要环节,底质条件是沉水植物生长的关键因素。传统的投药、清淤等底质改造方法容易对环境产生二次污染且存在一系列的安全隐患,因此探索一种绿色无污染环境友好型的底质改造方法尤为重要。已有研究表明麦饭石可用于控制湖泊底泥中的磷~([76]),但麦饭石对沉水植物的影响有待考察,因此本研究设计三部分实验,一、在室内玻璃缸底部依次铺设湖泊底泥和麦饭石,种植沉水植物;二、在室外PVC桶中种植沉水植物;三、将麦饭石作为基质在光照培养箱中设置苦草种子萌发实验,并统计萌发率。通过以上实验探讨麦饭石对沉水植物的影响,为将硅酸盐矿物麦饭石引进湖泊底质改良工程应用提供参考数据和理论基础。具体研究结果如下:(1)玻璃缸微宇宙实验研究结果表明,与底泥组相比,麦饭石可明显促进沉水植物苦草生长,覆盖1 cm厚度麦饭石的苦草植株高度、单株生物量优于底泥组(P0.05);改性麦饭石组的苦草株高、单株生物量高于麦饭石原石组(P0.05)。麦饭石组中两种植物苦草和轮叶黑藻的光合色素、根系活力、丙二醛、氧化酶酶活等指标在一定程度上均优于底泥组。检测发现麦饭石中含有丰富的植物生长所需的常量和微量元素,可以明显促进沉水植物生长。可见无机硅酸盐矿物麦饭石有益于沉水植物生长,可进一步作为底质改良材料应用于湖泊生态修复工程。(2)PVC桶试验结果表明两种植物均在8月15日采样时达到植物生长顶峰。1 cm改性麦饭石组的苦草叶数、叶宽显著高于底泥组(P0.05);且1 cm、3 cm组苦草的生物量、高度、根长、根系活力均高于其他组,其中苦草最高为MM1组159.7 cm,是底泥组的129.8%,同时MM1组生物量达到最大,为底泥组的156.8%。轮叶黑藻组结果与苦草组相似,1 cm改性麦饭石组的轮叶黑藻株高高于其他组,最高时为105.7 cm,是底泥组的145.3%。且MM1组轮叶黑藻的叶间距、生物量、根长均优于其余组。两种植物的光合色素、根系活力均为MM1组优于其余组,氧化酶活性、丙二醛、可溶性蛋白含量均反映出麦饭石可延缓植物衰老进程,但麦饭石是否改性对植物生长的影响差异不大。此外,7cm组的植物在一定程度上生长状况均劣于底泥组,因此麦饭石铺设厚度过大可能会抑制植物的生长。(3)设置苦草种子萌发实验。研究结果发现麦饭石粉末组的苦草种子发芽明显低于其余组,这可能是因为麦饭石为硅酸盐矿物,磨成粉末后,其物理结构发生了变化,吸水能力变差,导致植物种子萌发受到影响,但麦饭石粉末:底泥=1:3和麦饭石颗粒:底泥=1:3组在一定程度上均可促进苦草种子的发芽,这可能是因为麦饭石的溶出性使麦饭石溶出微量元素,在一定程度上促进种子萌发,且麦饭石颗粒的通透性好,与外界交换气体物质效率更高,因此能在一定程度上促进苦草的萌发。


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