全 文 ：第 38 卷　第 6 期
2010 年 11 月
河南师范大学学报(自然科学版)
Journal o f Henan Normal University(Natural Science)
　 Vol.38　No.6
　 Nov.2010
　　文章编号:1000-2367(2010)06-0142-03
伊乐藻 、苦草和菹草对硝氮与磷复合胁迫的响应
马　帅 ,张亚捷 ,马慧颖 ,蒋昕彧 ,朱　钰 ,王湾湾 ,李效宇 ,马剑敏
(河南师范大学 生命科学学院 ,河南 新乡 453007)
摘　要:利用微宇宙系统研究了在硝氮+磷急性胁迫下 , 3 d 内伊乐藻 、苦草和菹草的现存量 、生产力 、叶绿素
含量的变化特点.结果表明:在硝氮+磷≤28.2 mg· L-1时 , 伊乐藻和苦草的现存量可保持正增长 , 高于该浓度 , 则
负增长;菹草在最大的胁迫浓度下(硝氮+磷=225.6 mg · L -1), 其现存量仍可保持正增长 , 3 种植物对硝氮与磷复
合胁迫的抗性大小次序是:菹草>伊乐藻≥苦草 ,硝氮和磷对 3 种植物的胁迫没有协同效应.
关键词:伊乐藻;苦草;菹草;磷;硝氮;复合胁迫
中图分类号:X503.23;Q948.116 文献标志码:A
水生植被 ,特别是沉水植被的衰退和消失是水体富营养化过程中的普遍现象[ 1 , 2] ,其原因是多方面的 ,
但较高的水柱氮 、磷浓度显然是重要原因之一.但关于水生植被的衰退和恢复与水柱氮磷浓度的关系至今仍
有很多未知因素 ,有关的定量研究也很少报道.从氮磷对水生植物直接影响的角度来看 ,铵氮对水生植物的
胁迫是主要的[ 3 , 4] .在 25 mg ·L-1的硝氮浓度 、或 0.8 mg ·L-1的磷浓度下 ,苦草和伊乐藻的生长在短期内
不受影响[ 5 , 6] ,如果将两者混合处理 ,会改变其胁迫程度吗? 沉水植物是对水环境最为敏感的大型植物.本
文选择伊乐藻 、苦草和菹草这 3种常用于水生态修复工程的先锋沉水植物为材料 ,研究它们在硝氮+磷的急
性胁迫下的生理生化变化特点 ,从而为水生植被的重建和保护提供依据.
1　实验方法
1.1　材料与处理
伊乐藻 、苦草和菹草采自长期培养于室外的水泥池中.实验前选择健壮的完整植株 ,清洗 ,并去除枯黄和
衰败的叶子 ,等量移入含有不同浓度 NO-3 -N 和 PO 3-4 -P 的玻璃缸中 ,缸中放置一些洗净的小碎石固定其
根 ,使其直立生长 ,在室内向阳窗前培养.
NO-3 -N +PO 3-4 -P 形成的复合浓度梯度为 0 ,1.76(1.56+0.2),7.05(6.25+0.8),28.20(25+3.2),
112.80(100+12.8),225.6(200+25.6)mg ·L-1 .N/P=7.812 5.此外 ,培养液中还加有 Hoaglands培养液
所包含的 1/4浓度的微量元素和铁盐.溶液 pH 调为 7.实验结果为 3次平均值.
2.2　测试指标与方法
现存量增加的百分比计算:[实验 72 h后植物活体重量-(实验初始植物重量-取样量)] /(实验初始植
物重量-取样量).采用浸提法测定叶绿素含量[ 7] ,取样时间为 6 h ,24 h ,72 h.用黑白瓶法测定生产力[ 8] .在
处理 48 h后 ,每种处理均从培养缸中选取 2棵长势一致的植株或枝条 ,吸干水后称重 ,进行适当的修剪 ,使
两者的重量相等 ,分别放入黑白瓶中 ,在 25 ℃、4 500 lx 光强下放置 4 h ,测定初始和结束时的溶解氧浓度 ,
从而得到其总生产力(Pg),净生产力(Pn)和呼吸强度(R).测定完毕后 ,称其根重 ,在计算生产力时 ,去除根
重 ,即最终得到的是枝条的生产力.
收稿日期:2010-04-20
基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07106-002-004);河南师范大学国家级大学生创新性实验项目
(091047611)
作者简介:马剑敏(1964-), 男 ,河南偃师人 , 河南师范大学教授 ,博士 , 主要从事水污染与水生态修复方面的研究.
通讯作者:马剑敏 , mjm6495@sina.com
DOI :10.16366/j.cnki.1000-2367.2010.06.033
2　结果与分析
2.1　现存量增加百分比的变化
由图 1可知 ,与对照相比 ,菹草的现存量在各种处理
浓度下均有明显增加 ,但随着处理浓度的增加 ,其增加量
逐步下降;而伊乐藻和苦草则在 28.2 mg ·L-1 ≥硝氮+
磷≥1.76 mg ·L-1时 ,现存量增加 ,在更高胁迫浓度下 ,
则明显下降.说明在硝氮+磷≤28.2 mg 时 ,3 d内 3种植
物均可以维持正常生长 ,高于该浓度 ,只有菹草可以正常生长.即菹草对其复合胁迫的耐性好于伊乐藻和
苦草.
2.2　对光合与呼吸作用的影响
由图 2可知 ,伊乐藻和苦草的 Pg 在硝氮+磷≤28.2 mg ·L -1时波动中略有上升 ,但与对照无明显差
异 ,在更高的胁迫浓度下 ,明显下降;而菹草的 P g 在各种胁迫浓度下 ,均无明显下降.Pn 的变化趋势 P g 相
似.3种植物的 Pn 高峰值与其现存量峰值一致.3种植物呼吸强度 R 均随胁迫浓度的增加而呈下降趋势 ,但
变化幅度不大 ,伊乐藻的 R 值略有波动.
2.3　对叶绿素含量的影响
伊乐藻的叶绿素含量的变化见图 3.6 h时 ,叶绿素含量在低浓度胁迫下 ,保持稳定 ,在高浓度的硝氮+
磷胁迫下波动中下降 ,在 6和 24 h 时 ,总趋势是随胁迫浓度增加逐渐下降.苦草的叶绿素含量在 6和 24 h
时 ,与对照相比随胁迫浓度增加略有波动 ,但变化不明显 ,在 72 h 时 ,则随胁迫浓度增加呈明显下降趋势(图
3).菹草的叶绿素含量的变化趋势是 ,随胁迫浓度的增加先升高后下降;胁迫 6 h时的高峰值出现在硝氮+
磷=112.8 mg ·L-1时 ,胁迫 24和 72 h的高峰值出现在硝氮+磷=28.2 mg · L-1时;在最高胁迫浓度下 ,
叶绿素含量仍大于或接近于对照.在硝氮+磷≥112.8 mg ·L-1时 ,叶绿素含量随胁迫时间延长而下降.
从叶绿素含量的变化看 ,随着胁迫浓度的增加和时间的延长 ,菹草的叶绿素含量几乎都是增加 ,苦草在
143第 6 期　　　　　　　　　　　　马　帅等:伊乐藻 、苦草和菹草对硝氮与磷复合胁迫的响应
24 h前基本保持稳定 , 72 h时明显下降 ,伊乐藻多数情况下是下降.
3　讨论
单一的硝氮和磷对植物的毒性均不大[ 5 , 6 , 9 , 10] .研究显示:3 d内伊乐藻和苦草能耐受25 mg ·L-1的硝氮
或 0.8 mg ·L-1的磷的急性胁迫[ 5 , 9] ,菹草则能耐受 100 mg ·L -1的硝氮或 12.8 mg ·L-1的磷[ 6 , 9] 的急性胁
迫;本研究显示 ,伊乐藻和苦草能耐受 28.2 mg ·L-1的硝氮和磷的复合胁迫 ,菹草能耐受 112.8 mg ·L-1的
硝氮和磷的复合胁迫 ,均显示出较高的抗胁迫能力 ,说明硝氮和磷对水生植物的胁迫没有协同效应.
从其现存量 、叶绿素含量和光合作用几个指标看 ,3种植物对硝氮与磷复合胁迫的抗性大小次序是:菹
草>伊乐藻≥苦草 ,这与其对单一磷胁迫的抗性次序是一致的[ 6] ,其中菹草的优势突出 ,这也与其抗铵氮胁
迫的能力一致[ 9] .
参　考　文　献
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Responses of Elodea nuttallii , Vallisneria natans and Potamogeton
crispu to Acute stress of PO
3-
4 -P+NO-3 -N
MA Shuai ,ZH ANG Ya-jie ,MA H ui-ying ,JIANG Xin-yu ,ZH U Yu ,WANG Wan-w an , LI Xiao-yu ,MA Jian-min
(College of Life Science , Henan Normal Universi ty , Xinxiang 453007 , China)
Abstract:The changes o f the standing crops , productivities , chlor ophy ll content of Elodea nuttallii , Vallisneria natans
and Potamogeton crispu under the acute stress o f [ NO -3- -N +PO 3-4 -P] are studied by using microco sm sy stems within
3 days.The results show tha t w hen the concentra tion o f [ NO -3 -N] +[ PO 3-4 -P] is among 0-28.2 mg · L-1 , standing crops
of the E.nutta llii and V.natans increase markedly , and then decrease w hen the concentra tion o f [ NO -3 -N] +[ PO 3-4 -P] ex-
ceed 28.2 mg · L-1 .While the standing cr ops o f P.crispu a lw ay s increase when the concentration o f [ NO-3 -N] +[ PO3-4 -
P] is among 0-225.6 mg · L-1 .The ability is to fight back the stress o f NO -3 -N+PO 3-4 -P w as P.crispu > E.nuttallii
≥ V.natans.There is no syne rgistic effect betw een NO-3 -N and PO 3-4 -P on the three species plants.
Key words:Elodea nuttal lii ;Vallisneria natans;Potamogeton crispu ;PO 3-4 -P;NO-3 -N;complex stress
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