湖泊富营养化是氮、磷等营养物质大量进入水体，造成水体特征逐渐从大型水生植物响应型向浮游植物响应型转化，导致水生生态系统的结构破坏和功能异化的过程。防止和治理湖泊富营养化是当前我国亟待解决的重大环境问题。以恢复水生植被为主要手段的生态修复技术是其治理的重要途径。沉水植物是水生植被恢复的重点和难点，研究沉水植物与环境因子的相互作用有利于深入理解影响沉水植物生长和恢复的因素，以期为通过恢复水生植被和水生生态系统来控制水体富营养化提供科学依据。　　 本文研究重点主要包括三个部分。第一部分研究沉水植物对水体中氮磷的拦截阻留作用。选择太湖流域常见沉水植物金鱼藻、伊乐藻和苦草，与湖泊底泥构成模拟生态系统，研究沉水植物系统中氮磷元素的消减过程及其形态转化和迁移过程及规律，考察沉水植物存在时重要水质指标的变化规律及其对氮磷在体系中转化过程的影响。第二部分研究沉水植物衰亡过程中氮磷等营养元素的释放过程和规律，探讨沉水植物在低温季节的环境效应和天气回暖后植物残体的腐败分解对水体环境的影响。第三部分针对我国目前农药生产和使用量大的状况，研究常用除草剂对沉水植物生长和生理生态的影响及其作用机理。重点考察除草剂对金鱼藻、伊乐藻和苦草体内光合色素含量和抗氧化酶系统的影响，并寻找对除草剂胁迫敏感的植物种类和生理指标。主要研究结果如下：　　 1、沉水植物的生长可以显著改变水体水质指标。沉水植物生长良好时，水体pH值显著偏高；氧化还原电位较低，水体处于弱还原状态；水相中TN浓度较低，氨氮浓度及其在总氮中所占比例均较低，不易发生氨氮的积累。在没有持续外源污染的情况下，沉水植物还可以促进底泥中氮的分解释放和转化，对修复富营养化水体的底泥起到良好作用。　　 2、沉水植物系统中磷的消减主要是向底泥中的转移，底泥的吸附对磷的迁移起到重要作用，该过程比较迅速，通常可以在几个小时内之内达到平衡。沉水植物的存在可以加速磷的迁移过程，并有助于底质中磷的稳定。沉水植物主要通过根部从底泥中吸收磷，并会有少量磷通过茎叶释放到水相中。　　 3、沉水植物的存在可以加快水体中氮的循环过程，促进氮的去除，减少水体中氨氮及硝酸盐氮的积累。系统中氮经历了明显的形态变化，各种形态氮的浓度变化规律性明显，总氮的消减过程表现出明显的植物吸收和微生物作用的协同效应。通过向系统中添加NH4Cl、KNO3和典型生活污水对比了不同形态氮的消减过程，结果表明氨态氮的去除比较迅速，在第10 d就降到低值并在随后保持稳定。硝态氮的去除过程较慢，金鱼藻、伊乐藻和苦草在生长过程中优先吸收硝态氮，并有部分硝态氮会通过硝化-反硝化过程去除。　　 4、沉水植物苦草和金鱼藻在秋冬季节停止生长并逐渐腐败分解，该过程中向水体的总氮、总磷释放量很小，对水体中氮磷浓度没有明显影响。在整个低温季节对水体环境影响很小，氮磷等营养元素大部分保留在植物残体中，经沉积作用进入底泥。在温度回升后，植物残体会有所分解，向水相中释放氮磷。植物生物量的大小会在一定程度上影响植物腐败分解的速度和程度。较大量的植物残体分解会造成水体缺氧，植物残体可能会发生厌氧分解，造成水质恶化。苦草、金鱼藻较低的腐烂分解速度及分解率有利于降低营养盐的循环速度，对控制水体富营养化比较有利。　　 5、常用除草剂会对沉水植物的生长产生一定的影响，几种除草剂都对植物的形态产生了影响，抑制了植物的生长，显著降低生物量的积累。将金鱼藻、伊乐藻和苦草分别暴露于浓度为0.0001-1.0 mg·L-1的丁草胺、二氯喹啉酸、苄嘧磺隆和阿特拉津，从第二天开始，各处理组植物开始出现生长异常，例如失绿，叶片卷曲，植物体发暗、解体等，且毒性症状随着除草剂浓度增加和暴露时间延长而更加显著，经丁草胺和阿特拉津处理的苦草组中还出现藻类和附着生物大量生长的现象。相对生长率的测定结果表明在所测试的除草剂中，丁草胺毒性最强，即使在浓度仅为0.0001 mg·L-1时，也可以显著抑制金鱼藻和伊乐藻的生长(p<0.05)。使用0.005mg·L-1丁草胺处理的伊乐藻一周后全部死亡，而经所有浓度丁草胺处理的苦草一周后均死亡。使用0.005和0.01 mg·L-1二氯喹啉酸处理的金鱼藻生物量积累显著增加(p<0.05)，这可以用“毒物兴奋效应”解释。　　 6、除草剂可以降低植物体内光合色素的含量从而影响植物的光合作用。除使用0.0005 mg·L-1苄嘧磺隆处理的金鱼藻外，各处理组植物体内的叶绿素-a(Chl-a)含量明显下降，并且在实验初期与除草剂浓度之间存在良好的剂量-效应关系。对48 h时Chl-a下降量与除草剂浓度的相关性分析结果表明，金鱼藻和伊乐藻体内Chl-a下降量与除草剂浓度对数相关，丁草胺处理的苦草体内Chl-a下降量与丁草胺浓度线性相关。　　 7、沉水植物体内的抗氧化酶对除草剂比较敏感，在受到胁迫后会迅速做出响应。在甲磺隆和烯效唑胁迫下，伊乐藻体内的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性先升高后降低。苄嘧磺隆和二氯喹啉酸胁迫下，金鱼藻体内三种酶的响应不同，SOD活性升高但是变化不规律，CAT活性通常在实验最初(12 h)显著升高，并且与除草剂浓度之间存在良好的剂量-效应关系，而POD活性一般在实验的后期显著升高，可能是植物体衰老的一种表现。植物体内酶活性的变化表明除草剂可以对沉水植物形成氧化胁迫，长时间或高强度的除草剂胁迫会对植物体形成氧化损伤。　　 8、沉水植物对除草剂有敏感的响应，可以用于水体中除草剂污染的生物监测和除草剂的水生生态风险评价中。伊乐藻和金鱼藻对除草剂比较敏感，且可以在无根的状态下生活，适合于研究水溶性除草剂对其生长的影响。生化指标中Chl-a含量和CAT活性响应灵敏，剂量-效应关系较好，可以考虑用作生物标志物。植物生长的形态学指标也比较敏感，能在较短的时间内做出反应，可以用作指示除草剂污染的表观指标。