富营养化水体中三种水生植物生理生化特性研究

论文摘要

梭鱼草、再力花、水生美人蕉等水生植物作为湿地水体绿化植物的新进品种,在景观水体的绿化和美化中得到广泛应用,但其是否可以作为污染水体的修复植物有待于进一步研究。本研究通过盆栽试验,对梭鱼草(Pontederia cordata)、再力花(Thalia dealbata)、水生美人蕉(Canna generalis)等3种水生植物进行了三种不同污染水体的胁迫试验,分析植物叶片的生理生化变化,筛选不同类型水体的适生植物,并通过光合以及叶绿素荧光特性的对比研究,以期为逆境下植物生理生化变化的快速诊断提供科学依据,筛选不同的适生植物,扩展其应用范围,发挥植物的生态修复功能。得出主要结论如下:(1)3种水生植物受到污染水体的胁迫伤害,表现为叶片的细胞膜透性增加, MDA含量增加,叶绿素含量下降,且在不同胁迫中植物体受到的伤害差异显著,抗逆性强的植物受到的胁迫伤害相对较小。(2)3种水生植物受到污染胁迫影响,激起植物体的生理生化防御机制,3种水生植物通过提高抗氧化酶活性和渗透调节能力来抵御受到的伤害,表现为超氧化物歧化酶活性增加,脯氨酸含量增加,抗逆能力强的积累量显著高于其它植物。(3)通过模糊数学的隶属函数法对3种水生植物对生活污水、城市污水和工业废水处理影响的综合评价,表明再力花的抗逆能力均强于梭鱼草和水生美人蕉,且以生活污水处理最强,城市污水处理次之,工业废水处理最弱;梭鱼草在生活污水处理下表现的生理抗逆能力优于城市污水和工业废水;水生美人蕉在城市污水处理中表现的生理抗逆能力强于生活污水和工业废水。(4)对抗逆能力最强、抗性表现最优的再力花进行了光合及叶绿素荧光特性的对比分析,表明叶片的光响应曲线发生了变化,光饱和点和光补偿点都显著降低,最大光量子传递速率(ETR)、Fv/F0值、Fv/Fm值均呈现相同趋势;与对照相比,各种处理对其伤害程度大小顺序为城市污水>工业废水>生活污水。(5)通过对再力花的叶绿素荧光参数分析可以看出,生活污水处理的植株受到的伤害相对较小,工业污水次之,城市污水最严重,这与植物体受到的其他的生态因子影响具有相似结果,再力花具有较强的氮、磷吸收和富集能力,对生活污水的降解能力也已有他人研究结果的报道,因此可用于直接处理生活污水。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 国内外研究动态
• 1.1 水体富营养化现状和防治
• 1.1.1 我国水体富营养化现状
• 1.1.2 水体富营养化的防治与修复
• 1.2 水生植物修复富营养化水体研究现状及其应用
• 1.2.1 水生植物修复富营养化水体研究现状
• 1.2.2 水生植物修复富营养化水体技术的应用
• 1.3 水生植物对富营养化水体修复机理研究
• 1.3.1 水生植物自身的性状和抗性能力
• 1.3.2 植物的吸收、富集作用
• 1.3.3 植物的沉降、吸附和过滤作用
• 1.3.4 植物的生化作用
• 1.4 植物抗逆性指标及研究进展
• 1.4.1 光合速率
• 1.4.2 蒸腾速率
• 1.4.3 叶绿素含量
• 1.4.4 过氧化物酶（POD）活性
• 1.4.5 丙二醛（MDA）含量
• 1.4.6 超氧化物酶（SOD）活性
• 1.4.7 抗逆指标的研究进展
• 1.5 区域湿地概况
• 1.6 试验材料介绍
• 1.6.1 再力花
• 1.6.2 水生美人蕉
• 1.6.3 梭鱼草
• 1.7 论文的研究内容和意义
• 2 富营养化胁迫下水生植物生理生化响应及综合评价
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 植物材料及处理
• 2.1.2 生理生化指标测定
• 2.1.2.1 叶片细胞膜透性测定
• 2.1.2.2 叶片丙二醛含量的测定
• 2.1.2.3 叶片超氧化物酶活性测定
• 2.1.2.4 叶绿素含量测定
• 2.1.2.5 脯氨酸含量测定
• 2.1.3 水质指标的测定
• 2.1.4 数据处理
• 2.1.4.1 植物抗逆性综合评价
• 2.1.4.2 统计分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 水体的富营养化程度
• 2.2.2 细胞膜透性的变化
• 2.2.3 丙二醛含量的变化
• 2.2.4 光合色素含量的变化
• 2.2.5 超氧化物歧化酶活性的变化
• 2.2.6 脯氨酸含量的变化
• 2.2.7 抗逆性综合评价
• 2.3 讨论与结论
• 2.3.1 细胞膜稳定性与抗逆能力
• 2.3.2 抗氧化系统与抗逆能力
• 2.3.3 渗透调节系统与抗逆能力
• 2.3.4 不同富营养化程度水生植物的抗逆能力
• 3 富营养化胁迫下水生植物光合及叶绿素荧光特性研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 植物材料及处理
• 3.1.2 光合曲线及气体交换参数测定
• 3.1.3 叶绿素荧光参数的测定
• 3.1.4 叶绿素含量的测定
• 3.1.5 统计分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 不同处理下水生植物光合作用需光特性比较
• 3.2.1.1 光响应曲线的变化
• 3.2.1.2 需光特性的变化
• 3.2.2 不同处理下再力花的光合特性比较
• 3.2.2.1 不同处理下光合色素的变化
• 3.2.2.2 不同处理下气体交换参数的变化
• 3.2.2.3 不同处理下资源利用效率的变化
• 3.2.3 不同处理下再力花叶绿素荧光参数的变化
• 3.2.3.1 F0 变化
• 3.2.3.2 Fv/Fm、Fv′/Fm′的变化
• 3.2.3.3 ETR 的变化
• 3.2.3.4 qP 和NPQ 的变化
• 3.2.3.5 电子传递速率响应曲线
• 3.3 讨论与结论
• 3.3.1 不同处理下水生植物光响应曲线及其需光机理
• 3.3.2 不同处理下水生植物叶绿素荧光响应
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 致谢