全 文 ：广 西 植 物 Guihaia Jul．２０１４,３４(４):４８４－４８８ http://journal．gxzw．gxib．cn
DOI:１０．３９６９/j．issn．１０００Ｇ３１４２．２０１４．０４．０１０
王晶,王冬梅,黄端,等．黄菖蒲叶片对水分的生物学响应及其净化水质作用[J]．广西植物,２０１４,３４(４):４８４－４８８
WangJ,WangDM,HuangD,etal．BiologicalresponseofIrispseudacorusleafanditsefectonwaterpurification[J]．Guihaia,２０１４,３４(４):４８４－４８８
黄菖蒲叶片对水分的生物学响应及其净化水质作用
王 晶１,２,王冬梅１∗,黄 端１,李浩颖１
(１．北京林业大学 水土保持学院,北京１０００８３;２．黄河勘测规划设计有限公司,郑州４５０００３)
摘 要:为解决漓江流域水质下降和生态系统退化的关键问题,开展黄菖蒲抗逆性以及水质净化作用研究,
为漓江水陆交错带生态修复的植物选择提供科学依据.采用盆栽试验,研究了黄菖蒲在不同基质内不同淹水
胁迫下的叶片生长情况,共设５个处理,并在全土基质中开展净化水质实验.结果表明:随着水淹深度的增
加,黄菖蒲叶片数明显下降;半淹处理对黄菖蒲生长最有利;水淹时间对黄菖蒲叶片数、叶长、叶宽与叶面积有
极显著影响;黄菖蒲叶片长度、宽度和叶片数随淹水处理没有明显差异,基质对黄菖蒲的生长无显著差异;水
分比基质对黄菖蒲生长影响大;种植黄菖蒲处理后pH减小为中性,在一定程度上可以净化水质,但对氮磷的
净化效果不明显.
关键词:黄菖蒲;生物学响应;净化水质
中图分类号:Q９４８．１ 文献标识码:A 文章编号:１０００Ｇ３１４２(２０１４)０４Ｇ０４８４Ｇ０５
BiologicalresponseofIrispseudacorusleaf
anditseffectonwaterpurification
WANGJing１,２,WANGDongＧMei１∗,HUANGDuan１,LIHaoＧYing１
(１．SchoolofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing１０００８３,China;
２．TheYellowRiverEngineeringConsultingCo．,Ltd．,Zhengzhou４５０００３,China)
Abstract:PotexperimentwasconductedtostudyleafgrowthofIrispseudacorusunderwaterloggingstress．Five
diferenttreatmentsofthetest,andcarryoutwaterpurificationtestinthesoil．Theresultswereasfolows:Flooded
depthincreasednumberofleavesdecreasedsignificantly,halfsubmergedgrowthandthemostfavorable,floodingtime
onleafnumber,leaflength,leafwidthandleafareaweresignificant;Leaflength,widthandleafnumberwiththe
floodingtreatmentundertheconditionsofnosignificantdiference;Nosignificantdiferencesinthreegrowthsoil,
effectofwaterwashigherthanthesoil;PlantingI．pseudacorustreatmentdecreasedpHwasneutral,itcouldpurify
thewaterqualityinacertainextent,buttheefectofpurificationofnitrogenandphosphoruswasnotobvious．The
experimentshowedthatI．pseudacorusthehalfsubmergencegrowthefectwasbest,thepurificationefectofnitroＧ
genandphosphoruswasnotobvious．
Keywords:Irispseudacorus;biologicalresponse;waterpurification
黄菖蒲为多年生湿地挺水草本植物,广布于温
带、亚热带,我国各地均有分布.其生长于河流、湖
泊岸边浅水处以及沼泽湿地,冬季以地下茎潜入泥
中越冬,是漓江流域水陆交错带的优势种植物.以
往的研究主要是探讨养分对菖蒲形态和生物量的影
响,黄菖蒲对水分的生物学响应及净化水质作用研
收稿日期:２０１３Ｇ０９Ｇ０２ 修回日期:２０１３Ｇ１０Ｇ２９
基金项目:国家“十二五”科技支撑计划项目(２０１２BAC１６B０３)
作者简介:王晶(１９８１Ｇ),男,山西运城人,博士研究生,工程师,主要研究方向为水土保持与生态恢复,(EＧmail)wangjing２５６＠１２６．com.
∗通讯作者:王冬梅,博士,教授,主要研究方向为水土保持与生态恢复,(EＧmail)dmwang＠１２６．com.
究尚未见报道,而且环境因素对菖蒲生理生态特性
的影响研究也很少见.针对漓江水陆交错带优势物
种黄菖蒲开展抗逆性以及水质净化进行研究,可以
为漓江水陆交错带生态修复的植物选择提供科学依
据,为水陆交错带植物建设工程提供实践指导.
水淹是水分胁迫的一种重要表现形式,水淹会
导致土壤中氧气和光照的不足(Jacksonetal．,
１９９９),长期水淹会使叶片衰老凋落(Insaustietal．,
２００１),植物生长发育停滞、生物量丧失,严重的会导
致植物死亡.而一些耐淹植物对水淹则显示出正面
的响应(Glazetal．,２００４;Insaustietal．,２００１).淹
水胁迫程度变化会使植物在生长状况、营养发育、生
物量分配、相关酶系、激素水平等方面的生理生态性
质发生变化,如内源激素失衡,有氧代谢途径受抑,
缺氧代谢活动加强,光合作用减弱,细胞内活性氧增
加和保护酶系统减弱引起膜脂过氧化产物 MDA和
膜渗透性的增加,生长受抑,干物质积累降低.植物
受水淹胁迫常发生一系列的生物学适应性变化来减
少危害,提高生存能力(Kozlowski,１９８４;Parolin,
２００２;刘云峰等,２００５).研究植物对不同强度淹水
胁迫的反应对生态系统保育和破坏区域植被恢复具
有重要的意义.以往研究侧重于污水中研究黄菖蒲
净化水质(孙霖等,２０１１)效果,也有研究表明黄菖蒲
有很强的氮磷净化效果(丛海兵等,２０１２;胡啸等,
２０１２;周金波等,２０１１),鲜有报道在净水中的净化水
质效果研究,并将其作为植物筛选的一种指标考虑,
本研究做相关探索,旨在为水陆交错带生态修复的
植物选择提供科学依据,
１ 材料与方法
１．１材料选取和栽培
选取黄菖蒲１年生幼苗在北京林业大学温室大
棚内进行盆栽种植(每盆１株),分别栽植在３种基
质(鹅卵石１００％、鹅卵石５０％＋土５０％、土１００％)
中,每个基质５０盆,选取其中生长良好且长势相近
的植株用于实验.培养植物至地上部分生长旺盛稳
定,期间正常浇水、间苗.
１．２实验设计
水淹深度分别设置对照、干旱、潮湿、半淹、全淹
５个处理,每个处理６个重复.干旱处理期间不浇
水、潮湿处理保持土壤饱和含水量、半淹处理浇水至
地上部分的一半处、全淹处理浇水至没过地上部分
顶端５cm.将每种植物每６盆为一组分别放入大
桶.所有的水淹处理每天都补换水１次,对照每天
浇水１次,每天观测记录植物枯死量、株高、叶片数、
叶长、叶宽等情况.
在全土基质培养黄菖蒲开展净化水质实验,于
清华人工湖取水样分别盛至四个塑料桶中,并分别
测定其初始指标,３个重复,１个对照.筛选大致相
同株数,相同重量,生长状况相近的３组植物,根部
洗净,分别种植于塑料板生态浮床上.隔２４、４８、９６
h取４个桶中的水样进行氨态N、全P、pH、全N指
标测定.
１．３测定方法
淹水实验前、１０d后、２０d后分别取出每桶中
的两盆植物,在常态下继续培养３d,计算其存活率
(常态下培养３d内能成活即记为活株),取存活的
植株,每天测定株高(植株出土部分至顶端长度)、叶
片数(从第一片完全叶开始计数)、叶长(叶柄顶端至
叶尖的长度)、叶面积(叶面积仪LIＧ３０００A),实验结
束后将植株洗净烘干后记录植株干重.
TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法;
氨氮采用纳氏试剂光度法;TP采用钼酸铵分光光
度法;pH采用PHSＧ３C精密酸度计测定.
１．４数据分析
试验数据采用Excel处理,再用SPSS１７．０进
行方差分析.
２ 结果与分析
２．１生长对水分的响应
全土基质中植株叶片数目在水淹过程中均持续
减少,淹水强度越大,植株叶片减少幅度越大.干旱
组在１０d就枯死,证明黄菖蒲不耐旱;全淹处理的
叶片数在水淹１０d后急剧减少,减少幅度大于潮湿
和半淹处理,对照叶片数基本无变化(图１).叶面
积在水淹过程中也持续减少,半淹处理叶面积最大,
且在第６天后保持稳定并有小幅增长,对照叶面积
也有小幅增长(图２),一定程度上说明了浇水至地
上部分的一半处处理对黄菖蒲生长最有利.
２．２水淹时间对叶片的影响
水淹时间对黄菖蒲叶片数、叶长、叶宽与叶面积
都有极显著影响(P＜０．０１)(表１),水淹时间与叶片
数和叶面积成极强的负相关,与叶长和叶宽成正相
关,可以说明黄菖蒲在水淹时间长度逐渐延长的情
５８４４期 王晶等:黄菖蒲叶片对水分的生物学响应及其净化水质作用
况下能促进其叶子生长,但由于养分和光照等因素
影响会造成部分叶子凋落,导致总叶面积下降.
图１ 全土基质中叶片数变化
Fig．１ Changeofleafnumberinsoilmatrix
图２ 全土基质中叶面积变化
Fig．２ Changeofleafareainsoilmatrix
表１ 水淹时间与叶相关参数间相关系数
Table１ Correlationcoefficientoffloodingtime
andleafrelatedparameters
指标
Index
叶片数
Leaf
number
叶长
Leaf
length
叶宽
Leaf
width
叶面积
Leaf
area
水淹时间
Flooding
time
叶片数
Leafnumber
１
叶长
Leaflength
Ｇ０．８７７∗∗ １
叶宽
Leafwidth
Ｇ０．９８３∗∗０．７７８∗∗ １
叶面积
Leafarea
０．９９８∗∗Ｇ０．８４１∗∗Ｇ０．９９３∗∗ １
水淹时间
Floodingtime
Ｇ０．９３９∗∗０．８６３∗∗ ０．９１６∗∗Ｇ０．９３１∗∗ １
注:∗∗在０．０１水平(双侧)上显著相关.
Note:∗∗showedsignificantlycorrelatedat０．０１levelbilateral．
２．３不同淹水级别处理下黄菖蒲叶片的生长反应
黄菖蒲幼苗叶片长度、宽度和叶片数随淹水处
理条件下没有明显差异,全土基质、半土半石基质和
全土基质对黄菖蒲的生长无显著差异(图３~６).
黄菖蒲在全土基质中出现枯死时间较早,相对而言
在全石基质中除了干旱和全淹处理外,其余处理的
枯死时间晚于其它两个基质(表２),黄菖蒲能适应
全石基质条件下生长,一定程度上说明水分比基质
对黄菖蒲生长影响大.
图３ 不同淹水级别处理下叶片数变化
Fig．３ Changeofleafnumberinthetreatmentoffloodlevel
图４ 不同淹水级别处理下叶长变化
Fig．４ Changeofleaflengthinthetreatmentoffloodlevel
表２ 出现枯死时间记录 (单位:天)
Table２ Appeareddeadtime(unit:d)
指标
Index
对照
Contrast
干旱
dry
潮湿
Humidity
半淹
Half
submerged
全淹
Ful
submerged
全石
Alstone
８ １１
半土半石
Soilandstone
４ ３ １０
全土
Alsoil
５ １６ ６ １３
２．４黄菖蒲净化水质作用
在全土基质培养黄菖蒲开展净化水质实验,实
６８４ 广 西 植 物 ３４卷
图５ 不同淹水级别处理下叶宽变化
Fig．５ Changeofleafwidthinthetreatmentoffloodlevel
图６ 不同淹水级别处理下叶面积变化
Fig．６ Changeofleafareainthetreatmentoffloodlevel
验表明,pH随着黄菖蒲栽植时间变长而减小,逐渐
变为中性(图７);TN随黄菖蒲栽植时间变长变化不
明显(图８);氨氮随黄菖蒲栽植时间变长逐渐增大
(图９);TP随黄菖蒲栽植时间变长也增大,但含量
之在０．４mg/L以下,对水质的影响作用不显著(图
１０).种植黄菖蒲处理后pH减小为中性,可以在一
定程度上净化水质,但对氮磷的净化效果不明显.
３ 讨论与结论
植物受水淹胁迫常发生一系列生物学适应性变
化来减少危害,提高生存能力(Kozlowski,１９８４;PaＧ
rolin,２００２;刘云峰等,２００５).研究植物对不同强度
淹水胁迫的反应对生态系统保育和破坏区域植被恢
复具有重要意义.本研究表明,黄菖蒲淹水胁迫会
影响到其叶片生长,水淹深度的增加黄菖蒲叶片数
明显下降,水淹时间对黄菖蒲叶片数、叶长、叶宽与
图７ 种植黄菖蒲处理后水中pH随时间变化
Fig．７ ChangesofwaterpHwithtimeafter
plantingIrispseudacorus
图８ 种植黄菖蒲处理后水中TN随时间变化
Fig．８ ChangesofwaterTNwithtimeafter
plantingIrispseudacorus
图９ 种植黄菖蒲处理后水中氨氮随时间变化
Fig．９ ChangesofwaterNH４＋ＧNwithtime
plantingIrispseudacorus
叶面积均有极显著影响,半淹处理对黄菖蒲生长最
有利,实验显示基质对黄菖蒲的生长无显著差异,水
分比基质对黄菖蒲生长影响大,说明黄菖蒲可作为
７８４４期 王晶等:黄菖蒲叶片对水分的生物学响应及其净化水质作用
图１０ 种植黄菖蒲处理后水中TP随时间变化
Fig．１０ ChangesofwaterTPwithtime
planting
Irispseudacorus
水陆交错带生态恢复的植物物种.
种植黄菖蒲处理后pH 减小为中性,在一定程
度上可以净化水质,但对氮磷的净化效果不明显.
实验用水为弱碱性,加入植物后,pH 值迅速降低,
之后中性环境中,且略低于与对照试验的空白样
pH值,这与孙霖等(２０１１)的研究结果相同.丛海
兵等(２０１２)、胡啸等(２０１２)和周金波等(２０１１)的研
究表明黄菖蒲有很强的氮磷净化效果,与本研究结
果相佐,可能与研究时间和供试水质非污水有关.
TN随黄菖蒲栽植时间变长变化不明显,试验期间
氮的浓度明显没有下降反而略有升高,这与孙霖等
(２０１１)的研究结果类似,说明氮氨释放到水体中,使
TN浓度升高.
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