苦草和伊乐藻对水体铵态氮、磷浓度的响应(3)

富营养化一词最初被用来描述水生生态系统中营养物质浓度的升高而引发的一系列生物学效应（赵生才２００４）。对于任何一个水体而言，发生富营养化与否以及富营养化程度如何均要以自身之前情况为参考，且每个富营养化水体生物组成结构不同，可适应程度不同，水体氮磷等营养盐水平也存在～定差异，所以目前很难有一个确切的定义去描述富营养化。有报道指出，当水体中无机氮浓度（铵态氮和硝态氮）和总磷浓度分别达到Ｏ．３ｍｇ／Ｌ和Ｏ．０２ｍｇ／Ｌ时，水体则被认为处于富营养化状态（唐森本１９９６），刘连成等早在１９９７年就针对我国３７个主要湖治的调查资料做出研究，结果表明当时已经有２４．５％的湖泊处于富营养化状态。富营养化已经成为我国乃至世界湖泊的主要问题，在危害人类健康的同时影响了社会经济的发展（史丹２００５）。

１．３国内外研究进展

１．３．１目前常用的治理富营养化的方法

近五十年来，随着工农业的蓬勃发展，湖泊富营养化程度近一步加深，水体中大量沉水植物的消失是世界范围内的普遍现象（ＯｚｉｍｅｋａｎｄＫｏｗａｌｃｚｅｗｓｋｉ１９８４１于丹和涂芒辉１９９８；Ｍｅｌｚｅｒ１９９９）。沉水植物作为构成湖泊生态系统的主要因素，参２

苦草和伊乐藻对水体铵态氮、磷浓度的响应

与调节湖泊内部物质和能量代谢平衡，因此恢复或重建沉水植被是改善湖泊富营养化现状的重要方法之一（东秀珠和蔡妙英２００１；Ａｂａｌｏｓｅｔａｌ２００２）。

目前对已发生富营养化湖泊的治理方法有很多种：其中有机械方法过滤和稀释等物理方法；除藻剂除藻等化学方法；物理化学相结合的方法有用木炭对藻毒素的吸附等；生物方法有养殖食草性鱼类等，通过恢复水生植被达到去氮除磷综合治理水体污染的方式则备受关注，但如何恢复重建沉水植被一直是湖泊治理和生态恢复的重点和难点（游灏２００６）。

１．３．２导致富营养化的主要因素

氮和磷作为富营养化湖泊成因的两大主要因子，同时又是植物生长生存所必须的大量元素，因此大多数研究人员多以氮和磷为研究对象，寻找防治和解决湖泊富营养化的有效方法。并且在针对富营养化湖泊中大量沉水植物消失退化机理研究和如何有效维护湖泊生态系统正常结构与功能研究过程中，有关氮和磷的研究依然占主导地位。

目前，有关氮和磷含量升高对沉水植物的影响研究多采用单一营养长期水培实验、高浓度营养盐急性生理实验和不同底泥对比培养实验（郭洪涛等２００８），但较高浓度的单一营养水培长期实验进行的较少。

近５０年来，国内外众多学者研究了不同种类水生植物对富营养化水体中氮磷等营养物质的去除效果，数据表明：沉水植物对富营养化水体中的氮和磷均有很好的去除效果，对缓解水体的富营养化程度起到了重要作用，其中对铵态氮的去除效果显明（黄亚等２００５）。

沉水植物参与湖泊生态系统的构成，是湖泊能量物质代谢的重要环节，并对湖泊生态系统稳定性起着致关重要的作用（秦伯强等２００５；雷泽湘等２００９）。沉水植物不仅可以大量吸收富营养化水体中的磷，控制沉积物的再悬浮程度，同时可以抑制沉积物（底泥）和上覆水中的碱性磷酸酶活性，从而使各形态的磷在上覆水中均保持在较低的浓度，沉水植物亦可显著控制内源磷的释放（雷泽湘等２００９；Ｈｏｒｐｐｉｌａ２００３）。然而只有在沉水植物正常生长的前提之下才能对水体起到一定的环境影响效应，因此对其环境适应性研究同样非常重要（黄玉源等２０１１）。

究竟是氮浓度的升高还是磷浓度的升高，抑或是氮磷比的不协调诱发了水体的富营养化，一直存在争议（马帅等２０１０）。Ｃｏｎｌｅｙ等（２００９）研究表明，控制氮磷比在

华中农业大学２０１３届硕士研究生学位论文

合适的范围内可以有效减小富营养化带来的负面效应。ＳｔｕｍｍａｎｄＭｏｒｇａｎ（１９９５）研究表明，当氮磷比为７．２：１时最有利于藻类的生长，魏翔和黄传灵（２０１０）的研究也证实了这一观点。国内外学者在研究湖泊湖泊富营养化进程中发现，当水体中氮磷比大于１５时，磷对藻类生长起到决定性作用；当氮磷原子质量比小于５时，氮对藻类生长起到决定性作用。

１．３．２．１氮与湖泊富营养化

氮是限制植物正常生长和产量增加的最主要因素，参与植物体内大多数生命调节物质（如蛋白质、激素等）的组成，是植物细胞膜结构成份之一，同时也是ＤＮＡ等遗传物质的重要组成元素，被誉为生命元素（陆景陵２００３）。植物吸收利用氮的主要形式是铵态氮（一部分经硝态氮转化而来），随后在细胞内转氨酶的作用下合成氨基酸，与植物能量代谢过程相协调，最终合成蛋白质参与植物体内各种生命活动过程（许振柱和周广胜２００４）。

张卫等（２０１１）研究表明，伊乐藻对污染水体中ＴＮ、ＮＨ４＋－Ｎ、Ｎ０３‘－Ｎ和ＴＰ均具有一定的净化效果，并且氮、磷起始浓度越高，其去除效果越明显。叶春等（２００７）在对苦草等沉水植物的研究过程中发现，单纯较高的总氮浓度并不影响它们的正常生长，并且在实验范围内较高的总氮浓度反而促进它们的生长。但是，通常湖泊水体的实际情况是，总氮浓度升高会引起其它效应，如浮游植物的过度生长导致水体透明度降低等，从而不利于沉水植被的重建与恢复（古滨河２００５；ＩｒｆａｎｕｌｌａｈａｎｄＭｏｓｓ２００４）。

Ｎ０３＂－Ｎ和ＮＨ４＋－Ｎ都是植物良好的氮源。ＮｉｃｈｏｌｓａｎｄＫｅｅｎｅｙ（１９７６）幂ＩＳｃｈｕｕｒｋｅｓ等（１９８６）研究发现，有的水生植物相对喜好硝态氮，而有的水生植物更偏好铵态氮，并推测这种偏好差异可能与湖泊富营养化转化过程中植被的演替有关。从水生植物受氮直接影响的角度来看，铵态氮对水生植物的胁迫是主要的（ＦａｍｓｗｏｒｔｈａｎｄＢａｋｅｒ２０００）。氮含量过高（包括硝态氮和铵态氮）对大型水生植物的多样性和群落结构影响效果极为明显（Ｔｒａｃｙｅｔａｌ２００３），其中硝态氮对水生生物的毒性较小，所以硝态氮对沉水植物胁迫的定量研究很少受到关注。Ｂｅｓｔ（１９８０）曾发现，１０５ｍｇ／Ｌ的硝态氮对金鱼藻的正常生长及外部形态特征无明显影响。值得注意的是，虽然较高浓度的硝态氮对沉水植物的直接影响可能不大，但它可通过刺激浮游植物大量生长等效应造成水质恶化从而间接影响沉水植被（马剑敏等２００７）。

铵态氮是沉水植物正常生长发育所需要的营养物质。焦雯瑶等（２００７）研究表４

苦草和伊乐藻对水体铵态氮、磷浓度的响应

明，当沉水植物氮元素缺乏时，植株体内蛋白质合成受阻、生长受到抑制；但是氮元素过剩时，也会对其产生伤害。高浓度的铵态氮抑制沉水植物的光合作用、诱导产生氧化应激并且导致植物体内碳氮代谢的不平衡（Ｗａｎｇｅｔ

２００９；Ｎｉｍｐｔｓｃｈｃｔａｌ２００７；Ｎｉａｌ２００８：Ｃａｏｃｔａｌ２００１）。目前关于铵态氮对沉水植物生理影响的研究大多集中于高浓度，其实验浓度高达２～３０ｍｇ／Ｌ。苦草在铵态氮浓度低于０．６０ｍｇ／Ｌ时长势良好，但当铵态氮浓度大于１．０ｍｇ／Ｌ时则会明显抑制苦草的光合作用，苦草正常的能量及物质代谢会受到阻碍（宋睿等２０１１）。

１．３．２．２磷与湖泊富营养化

磷参与植物膜结构的组成，是植物核酸、叶绿素、酶等生物合成的重要底物，参与植物机体能量代谢，影响植物光合作用和呼吸作用 …… 此处隐藏：2515字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……