全 文 ：第 2卷 第 4期
2 0 09年 　7月
水生 态 学 杂 志
JournalofHydroecology
　Vol.2, No.4
　Jul., 2009
　　收稿日期:2008-12-28
基金项目:西南大学博士启动基金项目资助(SWU.B2006014);
中国水产科学研究院淡水生态与健康养殖重点开放实验室项目 “长
江上游珍稀 、特有鱼类自然保护区水生高等植物调查 ”资助。
通讯作者:苏胜齐 , 1970年生 , 四川仁寿人 ,副教授 , 硕士生导
师 ,主要从事水生生物学与水环境生态学研究。 E-mail:sushengqi
@swu.edu.cn
作者简介:周一鸣 , 1984年生 ,女 ,四川简阳人 ,西南大学动物科
技学院在读硕士 ,主要从事渔业生态与环境研究。 E-mail:zymx-
ss2005@163.com
温度 、光照和 pH对阿根廷蜈蚣草光合作用的影响
周一鸣 , 朱志强 , 王　伟 , 韩雪慧 ,苏胜齐 ,姚维志
(西南大学动物科技学院 , 重庆　400716)
摘要:采用单因子设计 , 研究水温 、光照和 pH对阿根廷蜈蚣草顶枝净产氧量和毛产氧量的影响。结果显示:(1)
水温 10 ～ 35℃时 ,水温与阿根廷蜈蚣草净产氧量和毛产氧量的值均呈曲线形相关 ,阿根廷蜈蚣草的适宜生长温
度为 20 ～ 30℃;(2)在(0.03 ～ 6.04)×104 lx的照度范围内 , 光照强度与净产氧量和毛产氧量均呈曲线型相关 , 当
照度为 4.82×104 lx时 , 阿根廷蜈蚣草的产氧能力最强;(3)pH为 5 ～ 11时 , 阿根廷蜈蚣草顶枝的净产氧量 、毛产
氧量与 pH均呈线性负相关 , 表明阿根廷蜈蚣草生长喜欢中性偏酸的环境。
关键词:阿根廷蜈蚣草;产氧量;温度;光照;pH
中图分类号:Q945.11　　文献标志码:A　　文章编号:1674-3075(2009)04-0113-04
　　沉水植物作为淡水浅水湖泊主要的生物组份
和重要的生物环境 ,对湖泊生态系统的结构和功能
起着关键作用(WieglebG, 1983)。在目前全球的水
域生态系统受到损坏的状况下 ,沉水植物是受损水
域生态系统修复的关键 。阿根廷蜈蚣草 (Egeria
densa)原产于南美 ,在当地被当作水生杂草对待 ,但
它作为观赏植物被引进到世界各地 ,广泛分布于热
带亚热带地区 ,对高温的忍受力较强 (YolimaCet
al, 2006),同时具有多种利用价值和生态功能 ,被称
作 “水族缸中的增氧机 ”,且在一定水域可以作为水
体生物治理的优良种类。国外对于阿根廷蜈蚣草资
源分布和入侵生态学及其治理方面的研究常有报
道 ,但是对于其生产力方面的研究较少。本文对影
响阿根廷蜈蚣草光合作用能力的几个强烈因子进行
初步研究 ,旨在寻找阿根廷蜈蚣草适宜生存和生长
的环境界值 。
1　材料和方法
1.1　试验材料
试验用阿根廷蜈蚣草购自重庆解放碑观赏鱼市
场 ,购回后在同一水体培养 2周以上 。试验时每个
顶枝取 0.3 g。
1.2　光合作用测定
采用黑白瓶测氧法测定试验前后磨口广口瓶中
的溶解氧含量 ,进而计算出阿根廷蜈蚣草光合作用
的毛产氧量和净产氧量 ,即:
毛产氧量 y(G)=白瓶溶解氧 -黑瓶溶解氧
净产氧量 y(N)=白瓶溶解氧 -初始溶解氧
取自来水曝气 。试验时向每个瓶中放入 1个阿
根廷蜈蚣草顶枝 ,然后将 150 mL的磨口瓶中灌满曝
气自来水 ,向瓶口吹气并盖好瓶塞(瓶内无气泡),
在设定条件下测定 2 h内瓶中溶解氧的变化 。瓶中
溶解氧用碘量法进行测定。
1.3　因素水平设计
1.3.1　温度　取 6个温度 ,在相同光照条件下测定
阿根廷蜈蚣草顶枝的光合产氧量。水浴法控制温
度 ,设置 10、15、20、25、30和 35℃等 6个温度梯度 ,
每个温度梯度放 3个白瓶 、3个黑瓶。
1.3.2　光照　取 6个不同的光照度 ,在相同温度
(25℃)条件下测定阿根廷蜈蚣草顶枝的光合产氧
量。在试验中 ,每 15 min测定光照度 1次 ,最后取 9
次光照度测定的平均值作为光照水平 ,每个水平下
放 3个白瓶 、3个黑瓶 。光照强度用水下照度计测
定。
1.3.3　pH　用 HCl、NaOH、NaHCO3溶液将曝气自
来水调至 pH分别为 5、6、7、8、9、11,然后将放有新
鲜阿根廷蜈蚣草顶枝的磨口瓶分别灌装相应 pH的
培养液 ,每个梯度 3个白瓶 、3个黑瓶。试验在光照
培养箱中进行(水温 25℃,照度 8.07 ×103 lx,湿度
70%), pH用酸度计测定。
DOI :10.15928/j.1674-3075.2009.04.018
1.4　数据分析
结果分析取试验中相应重复数的平均值。试验
中温度和光照对阿根廷蜈蚣草光合作用的影响按陈
洪达(1989)采用多项式回归分析求出曲线方程 , pH
对阿根廷蜈蚣草光合作用的影响采用线性回归图表
示 。
2　结果与分析
2.1　温度对阿根廷蜈蚣草光合作用的影响
该试验在阿根廷蜈蚣草生长旺季进行 ,试验中
平均光照度为 5.6×104 lx左右。结果表明:温度在
10 ～ 35℃时 ,水温与阿根廷蜈蚣草净产氧量和毛产
氧量的均值呈曲线型相关 ,即:
光照与毛产氧量关系:y(G) =-0.0069x2 +
　　0.3416x-2.6129 (R2 =0.9447)
光照与净产氧量关系:y(N) =-0.0042x2 +
　　0.2121x-1.5862 (R2 =0.9421)
温度对阿根廷蜈蚣草产氧量的影响见图 1。阿
根廷蜈蚣草的产氧能力在水温 10 ～ 25℃时 ,与水温
成正相关;在 25 ～ 35℃时 ,阿根廷蜈蚣草的产氧能
力与水温成负相关。在 25℃时 ,阿根廷蜈蚣草的净
产氧量和毛产氧量都为最高 ,分别为 1.13和 1.68
mg/(g·L· h),在 10℃时阿根廷蜈蚣草的光合作
用和呼吸作用几近相等。因此认为阿根廷蜈蚣草不
太适应低温环境 ,在 20 ～ 30℃是阿根廷蜈蚣草的适
宜生长温度 。
图 1　温度对阿根廷蜈蚣草产氧量的影响
Tab.1　Theeffectoftemperatureonphotosynthesis
ofEgeriadensa
2.2　光照对阿根廷蜈蚣草光合作用的影响
在水温 25℃条件下 ,光照与阿根廷蜈蚣草净产
氧量和毛产氧量的关系见图 2。在光照度(0.03 ～
6.04)×104 lx时 ,光照与净产氧量和毛产氧量均存
在曲线型相关关系 ,即:
光照与毛产氧量关系:y(G) =-0.0611x2 +
　　0.5515x+0.2852 (R2 =0.7664)
光照与净产氧量关系:y(N)=-0.0476x2 +
　　0.4476x+0.1404(R2 =0.7245)
当光照度为 4.82×104 lx时 ,阿根廷蜈蚣草的
产氧能力最强 ,净产氧量与毛产氧量分别为 1.915
和 1.575mg/(g· L· h)。因此认为阿根廷蜈蚣草
适宜较高光照 ,在低光照的条件也能生存 ,对光照度
的适应范围较广。阿根廷蜈蚣草生长的适宜照度在
5.0×104 lx左右 。
图 2　光照对阿根廷蜈蚣草产氧量的影响
Tab.2　Theeffectoflightintensityonphotosynthesis
ofEgeriadensa
2.3　pH对阿根廷蜈蚣草光合作用的影响
在水温 25℃、照度 8.07×103 lx的条件下 , pH
与阿根廷蜈蚣草光合作用的关系见图 3。pH5 ～ 11
时 ,它们的关系呈负相关 ,即:
pH与毛产氧量关系:y(G) =-0.1536x+
　　2.0457(R2 =0.8702)
pH与净产氧量关系:y(N) =-0.1366x+
　　1.1334(R2 =0.8083)
当 pH为 6时 ,阿根廷蜈蚣草的净产氧力最强 ,
达到了 0.425mg/(g·L· h),这可能因为阿根廷蜈
蚣草在酸性条件下 ,有充足的碳源(CO2和 HCO3 -)
可以利用 ,利于光合作用的进行;而在碱性条件下 ,
可利用碳源不足 ,光合作用受到限制(苏胜齐等 ,
2001)。
图 3　pH对阿根廷蜈蚣草产氧量的影响
Tab.3　TheeffectofpHonphotosynthesis
ofEgeriadensa
114 第 2卷第 4期　 　　　　　　　　　　水 生 态 学 杂 志　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年 7月
3　讨论
植物光合作用的强弱是衡量植物生产力的一个
基本因素 ,各种环境因子都会对植物的光合作用产
生或大或小的影响(苏胜齐等 , 2001)。而温度 、光
照和 pH是影响植物光合作用 ,特别是水生植物光
合作用的重要因素(沈允刚 , 2006)。因此在研究水
生植物生产力时 ,这些因素必须考虑。阿根廷蜈蚣
草原产于南美洲 ,由于其对垂钓 、划水和游泳等水上
运动有一定影响而被当作水生杂草 (LuisM＆
SidineiMT, 2005)。但是阿根廷蜈蚣草是广盐物种
(YolimaCetal, 2006),具有生长快 、产氧能力较强
等特点 ,其多种利用价值和生态功能受到关注 ,不仅
是草食性鱼类的优良饵料 ,还可作为优质观赏水草 ,
也可被考虑作为改良水质 、土壤的优良水草品种 。
进行阿根廷蜈蚣草光合作用能力的相关研究 ,可为
它的利用提供参考资料。
迄今 ,国内外关于水温对阿根廷蜈蚣草生长影
响的研究还比较少 ,目前已知报道的结果也不一致 ,
但由于其分布范围广 ,被公认为广温种。有其它研
究认为其适宜的生长温度为 17 ～ 25℃,也有研究认
为适宜的生长温度为 25 ～ 35℃(HansonMLetal,
2006)。本试验结果发现该草适宜的温度为 20 ～
30℃,在 25℃时 ,阿根廷蜈蚣草的净产氧量和毛产
氧量都最高 ,分别为 1.13和 1.68 mg/(g· L· h)。
有调查表明中国除大小兴安岭 、长白山区 、青藏高原
和天山等区域之外 ,中国其他大部分地区 7月平均
气温均在 20℃以上(吕敏 , 2006)。由水温条件和气
候条件可知 ,阿根廷蜈蚣草可以在中国绝大部分地
方成活 。
光照是植物进行光合作用的必要条件 。光提供
了植物光合作用时光化学提取电子和光系统固定碳
所需要的能量 ,研究光合作用与光强间的关系可以
估计植物对光的生理生态反应及预测植物的原地光
合作用(任南等 , 1996)。结果表明 ,阿根廷蜈蚣草
的适宜光照度在 5.0×104 lx左右 ,其光饱和点在 6.
04×104 lx以上。沉水植物的光强适应阈的上限可
能限于 1 /3 ～ 1/2全日照强度 (刘建康 , 1999)。阿
根廷蜈蚣草为热带植物 ,对强光的适应能力较本土
沉水植物强 ,在中国的绝大部分地区 ,水体中的光照
强度不会对其生长产生抑制作用。阿根廷蜈蚣草几
乎只能利用红外线 ,生长对日照条件的要求并不严
格(AndreasH＆ RainerL, 2005),中国大部分地区
的日照条件都能满足其生长和繁殖的需要 ,因此阿
根廷蜈蚣草在中国大部分地区的浅水区可以良好生
长。
pH与水体中的 CO2浓度密切相关 ,是影响水
生植物光合作用的强烈因子 。CO2是大气中最为主
要的一种温室气体 ,也是植物光合作用的重要物质
基础(吕敏 , 2006)。光合强度一般随 CO2浓度的增
加而增加 。各种植物的 CO2补偿点(当植物的光合
作用与呼吸作用互相抵消即净光合作用为零时的临
界光照度称为补偿点)有所不同(刘长发和张泽宇 ,
2001)。阿根廷蜈蚣草是拟 C4植物 , CO2利用率高
(AndreasH＆ RainerL, 2005);容易利用游离 CO2 ,
富含 HCO3 -时 ,也能低效利用 HCO3 -;在低 pH条
件下 ,游离 CO2和 HCO3 -含量丰富其光合作用能力
强;pH高时游离 CO2和 HCO3 -含量极低或缺乏 ,其
光合作用能力降低(苏胜齐等 , 2001)。试验得到阿
根廷蜈蚣草净产氧量在 pH高于 6后 ,随 pH上升而
降低的结果也证实了上述观点。 pH为 5时的净产
氧量低于 pH为 6时的净产氧量 ,证明阿根廷蜈蚣
草适宜在中性偏弱酸性条件中生存 ,适宜的 pH为 6
～ 7。
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(责任编辑　杨春艳)
EffectsofTemperature, LightIntensityandpHonPhotosynthesisofEgeriadensa
ZHOUYi-ming, ZHUZhi-qiang, WANGWei, SUSheng-qi
(ColegeofAnimalScienceandTechnology, SouthwestUniversity, Chongqing　400716, China)
Abstract:Thesingle-factordesignwasadoptedtoinvestigatetheefectsofwatertemperature, lightintensityand
pHonnetandgrossoxygenproductionoftelomesofEgeriadensa.Theresultsshowedthat:(1)Netandgrossoxy-
genproductionshowedarelationshipofconvexcurvewithtemperatureintherangeof10℃ ～ 35℃ andindicated
thepreferentialtemperatureforEgeriadensagrowtharebetween20℃ to30℃;(2)Netandgrosoxygenproduc-
tionshowedaconvexcurvilinearcorrelationwithlightintensityintherangeof0.03×104 lx～ 6.04×104 lxandthe
highestproductionappearedon4.82×104 lx;(3)WhenpHwasintherangeof5 ～ 11, netandgrossoxygenpro-
ductionofEgeriadensawasinanegativelinearcorrelationwithpH, suggestingthattheplantisslightlyacidophi-
lous.
Keywords:Egeriadensa;Oxygenproduction;Temperature;Lightintensity;pH
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