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水体富营养化是全球性环境问题,大多数学者认为在水体中重建沉水植被是防治河湖污染和水体富营养化的重要环节。而在受污染及富营养化水体中,水体深度大于光补偿深度从而导致光照不足是造成沉水植物死亡的重要原因。因此,认识和了解不同光照条件下沉水植物的适应机制,能为河湖的治理、水环境保持提供科学依据,为河湖修复方案的制定、沉水植被重建提供重要参考。
本研究选取狐尾藻(Myriophyllum aquaticum(Vell.)Verdc.)、马来眼子菜(Potamgeton malaianus Mip.)、黑藻(Hydrilla verticilla)和金鱼藻(Ceratophyllumdemersum Linn.)4种沉水植物为研究对象,以4种不同光照强度作为处理,研究了不同光照强度下狐尾藻、马来眼子菜、黑藻和金鱼藻生长的差异;测定了不同光照条件下沉水植物的数量性状如生物量、株高、分枝数、根长、根茎比、平均生物量、平均根茎叶重、叶面积指数以及生理生态指标叶绿素含量的变化;并对各种处理条件下沉水植物的生长情况进行比较,探讨不同光照条件对狐尾藻、金鱼藻、竹叶眼子菜、黑藻的影响差异及原因。结果表明:
(1)在全光照下条件下四种植物下都加大了对根的物质分配,以吸收足够的水分和营养物质供给地上部分,使之充分利用充足的光能,而对茎、叶物质投资四种植物的策略并不一样。
(2)在弱光环境下,狐尾藻的节间距和节间数和全光照下没有显著差异,因此无法应对极端弱光环境。马来眼子菜、黑藻和金鱼藻均能通过改变枝叶分布格局来适应弱光环境,但其应对策略各不相同。
(3)在强光环境下,狐尾藻、马来眼子菜和黑藻三种植物都能通过增加Chla/b值减轻高光照度下过剩光能伤害;在弱光环境下,这三种植物都能通过增加叶绿素含量来增大光合作用。而不同光照强度处理下的金鱼藻的叶绿素含量的变化不明显。
(4)在全光照下,马来眼子菜表现出明显的强光抑制现象。随着光强的减弱,马来眼子菜的比叶质量也在下降,比叶面积在增加。在相同的物质量的基础上,马来眼子菜通过叶片变薄,增加叶面积来保证能够捕获足够的光能。证明马来眼子菜能够通过改变叶片特征来适应弱光环境,具有较强的形态可塑性。