论文部分内容阅读
全球变化背景下湖泊富营养化及其对湖泊生态系统健康的影响也已成为全球变化与水生生态系统关系的重要研究领域之一。沉水植物的自然生长及人工种植对于缓解湖泊富营养化趋势,净化水质起着重要的作用,然而,平流层臭氧的增加导致的地表紫外辐射增强及其在水体中的穿透对水生植物有显著的伤害作用。因此,研究紫外辐射增强条件下沉水植物生长及其对营养盐吸收能力的变化,并在综合参考前人研究的基础上,提出人工种植沉水植物的密度、深度及范围等参数,对于缓解湖泊富营养化及水生生态系统恢复工程有重要的现实意义和应用价值。本论文以菹草为研究对象,采用室内培养的方法,研究不同UV-B辐射强度菹草的生长特性及对水体氮磷吸收与释放的动力学特征。在此基础上,提出UV-B辐射对菹草生长体系的综合效应评价指标体系,并前人关于水体紫外辐射穿透及衰减等领域的研究成果,找出不同水体不同季节人工种植菹草的临界生长深度。主要结论如下：(1)低强度UV-B辐射(≤105μW/cm2)条件下,菹草初始阶段生物量下降,后随生长继续,植株生物量能有所恢复,至衰亡阶段缓慢下降；在125μW/cm2辐射下,菹草生物量下降至最低值后无法恢复,在衰亡期持续下降。在低强度UV-B辐射(≤105μW/cm2)条件下,UV-B辐射可促进生长期和繁殖期的菹草植株叶片叶绿素含量的增加,但进入衰亡期后则会起抑制作用；在UV-B辐射剂量≥105μW/cm2的条件下则起抑制作用。Fv/Fo、Fv/Fm、 rETRmax均随辐射强度增大而减小。(2)UV-B辐射较低(≤105μW/cm2)时,NR和ACP酶活性增强,这可能是菹草对弱UV-B辐射胁迫的一个重要的适应性机制。在65-125UV-BμW/cm2范围内,菹草对NO3-的亲和力降低,吸收速率减小；在65-125UV-BμW/cm2条件下,菹草NH4+离子的亲和力和吸收速率随UV-B辐射强度增大逐渐降低。在0-125μW/cm2强度下,随着UV-B的逐渐增强,菹草对PO43-的亲和力下降；在65-125μW/cm2强度下,菹草对PO43-的吸收速率逐渐减小。(3)UV-B辐射≤85μW/cm2时,UV-B辐射对菹草的分解速率影响较小,且其中UV-B辐射为65μW/cm2时,菹草的分解速率最大；当UV-B辐射>105μW/cm2时,UV-B加速了衰亡期菹草的腐败分解,且随着UV-B辐射强度增大分解速率逐渐增大。(4)低强度的UV-B辐射(≤105μW/cm2对菹草的氮释放强度影响较小；当UV-B辐射强度>105μw/cm2时,氮的释放强度增大。当UV-B辐射强度>105μW/cm2时,UV-B加速了衰亡期菹草的腐败分解的同时也促进了磷的释放,随着UV-B辐射强度增强磷的释放强度逐渐增大。(5)当UV-B辐射强度≤85μW/cm2时,沉积物成为系统的氮“汇”,系统中部分氮的最终迁移方向为沉积物；UV-B辐射强度>105μW/cm2时,上覆水体成为体系的氮“汇”,系统中部分氮的最终迁移方向为上覆水体。当UV-B辐射强度≥105μ W/cm2时,上覆水成为体系的磷“汇”；UV-B辐射强度为125μW/cm2时,沉积物成为系统的磷“源”,系统中部分磷的最终迁移方向为上覆水体。(6)基于本文的部分研究成果,提出了一种UV-B辐射对菹草生长体系的评价指标体系,该指标体系采用评级指标单位时间内的变化率计算效应值,加权求和后得到综合效应指数(IEI),定量分析UV-B辐射对菹草生长体系的影响。