典型沉水植物光合放氧对水体氮形态迁移转化的影响

摘要

沉水植物是浅水湖泊的主要生物类群，对水生生态系统的物质、能量循环和传递起着调控作用，沉水植物生理活动能改变水体环境因子（DO、pH、Eh等）从而影响水体氮素迁移转化。因此，可以通过沉水植物群落对水体环境因子产生改变，从而达到影响水体氮素迁移转化的目的。 为了研究沉水植物光合作用日变化对水体氮素迁移转化的影响，选择沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata）、菹草（Potamogeton crispus）和金鱼藻（Ceratophyllumdemersum）为研究对象，探讨其光合放氧及呼吸耗氧对水体氮素形态迁移转化的日变化影响，具体结论如下: (1)黑藻能显著提高水体溶解氧浓度(DO)、氧化还原电位(Eh)和pH值，并降低总悬浮固体颗粒物(TDS)浓度，对水质有明显改善作用。除TDS浓度外，pH、Eh和DO在15:00左右出现最高值，全天呈单峰曲线。因此，植物光合放氧对上述水体环境因子有显著影响。黑藻引起水体NO3--N浓度在15:00～18:00时有所升高，显示较高的溶解氧水平对硝化过程具有促进作用。水体NH4+-N和TN的降低主要是由于氨挥发、氨氧化和植物吸收。 (2)沉水植物菹草能通过光合释氧过程显著提高水体pH与DO水平，降低水体氧化还原电位，对水质有明显的改善作用;DO、pH在13:00左右出现最高值，全天呈单峰曲线，菹草光合放氧对上述水体环境因子有显著影响。菹草引起水体中NH4+-N、DTN浓度的明显下降，但无明显日变化趋势。NO3--N浓度在13:00左右时有所升高，NO2--N浓度在18:00～次日5:00有显著升高，分别显示较高和较低的溶解氧水平对微生物硝化过程和反硝化过程的促进作用。因此，菹草光合放氧引起水体环境条件的改变，特别是溶解氧的变化，与微生物作用密切联系，进而影响水体硝化和反硝化等氮转化过程及进化效果。 (3)金鱼藻和黑藻能显著提高水体溶解氧浓度和pH值，对水质有明显改善作用。白天，金鱼藻组和黑藻组DO和pH值均在14:00左右出现最高值，全天呈单峰曲线。夜间，金鱼藻由于比表面积大于黑藻而有更强的呼吸作用，金鱼藻DO和pH值显著低于黑藻水体。因此，沉水植物光合放氧和呼吸作用对水环境因子有显著影响。两种沉水植物均引起水体NH4+-N和DTN浓度明显降低，但无明显日变化趋势。黑藻水体NO3--N浓度在14:00左右有所增高，显示较高的溶氧水平对微生物硝化过程具有促进作用。金鱼藻水体NO3--N浓度始终低于黑藻水体，显示更大的比表面积拥有更强的植物吸收能力。夜间金鱼藻水体NO2--N浓度增加幅度显著高于黑藻水体，显示更大的比表面积导致的更强的呼吸作用强度，形成更有利于反硝化作用的水体环境。在沉水植物系统中，不同比表面积的沉水植物光合放氧和呼吸耗氧过程引起水体环境条件改变的差异，特别是溶解氧的差异，与微生物作用密切联系，进而影响水体硝化和反硝化等氮转化过程及净化效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题理由及意义

1．2 研究背景

1．2．1 水体氮素迁移转化的影响因素

1．2．2 沉水植物光合放氧的影响因素

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究路线

第2章 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 沉水植物的选择

2．1．2 实验水体

2．1．3 沉积物

2．2 实验设计

2．2．1 黑藻群丛对环境因子和水体氮素日变化的影响

2．2．2 菹草光合放氧对水体氮转化的影响

2．2．3 不同比表面积的两种沉水植物光合放氧对水体氮素日变化的影响

2．3 取样与分析

2．4 指标测定

2．4．1 水质指标测定

2．4．2 叶片比表面积测定

2．5 数据分析

第3章 黑藻群丛对水体氮素和其他主要环境因子日变化的影响

3．1 环境因子的日变化特征

3．2 各形态氮含量的日变化特征

3．3 讨论

3．3．1 环境因子的日变化

3．3．2 环境因子日变化对水体氮素迁移的影响

3．4 本章小结

第4章 沉水植物菹草光合放氧对水体氮转化的影响

4．1 环境因子的日变化特征

4．2 各形态氮含量的日变化特征

4．3 讨论

4．3．1 环境因子的日变化特征

4．3．2 环境因子日变化对水体氮素迁移的影响

4．4 本章小结

第5章 不同比表面积的两种沉水植物光合放氧对水体氮素日变化的影响

5．1 比表面积的差异

5．2 温度与光照的日变化特征

5．3 水环境因子日变化特征

5．3．1 DO变化

5．3．2 pH变化

5．4 各形态氮的日变化特征

5．4．1 氨氮的日变化

5．4．2 硝氮的日变化

5．4．3 亚硝氮的日变化

5．4．4 可溶性总氮的日变化

5．5 讨论

5．5．1 不同比表面积引起的水环境因子差异

5．5．2 不同比表面积引起的氮素变化差异

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 研究创新性

6．3 不足与展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢