轮叶黑藻对水环境影响及河蟹牧食对其生长影响的初步研究

摘要

轮叶黑藻在河蟹池塘养殖中适应性较好，且应用广泛，能有效地吸收池水中的污染物质、改善水质外，还能为河蟹提供不可缺少的栖息地和庇护所，近年来在河蟹生态养殖池塘中大量使用。通过阅读国内外学者对于各种沉水植物尤其是轮叶黑藻方面的研究，发现国内外学者的研究主要集中在轮叶黑藻能够提高水体DO水平、降低各态氮含量等方面以及轮叶黑藻相对其它沉水植物在水体中各方面的优越性。而对确切地阐述如何改变水质尤其是如何影响水体氮去除的机理研究较少。并且对于轮叶黑藻在水中被捕食受损之后的恢复情况的研究也较少。因此，笔者想要通过探讨轮叶黑藻光合放氧过程中是否导致了水体环境条件的改变，进而影响水体的氮转化及其净化效果和机制。并研究轮叶黑藻受损后的生长状况。从而进一步研究轮叶黑藻在养殖池塘中的应用方式。
　　为了具体研究轮叶黑藻在水体净化中扮演的角色以及在河蟹生态养殖池塘中受到损害之后的生长恢复情况及其对水质产生的影响，设计了两个实验。本论文一共包含两部分的实验：一是轮叶黑藻光合放氧影响水体氮转化规律的初步研究。二是模拟牧食损害对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata）生长的影响。
　　第一个实验将沉水植物之一的轮叶黑藻作为研究方向，为研究轮叶黑藻的光合放氧影响氮转化机理，配置出3种含有不同浓度水平氧气的轮叶黑藻放氧水，通过光照培养箱进行了封闭和开放对比实验。通过实验数据分析表明轮叶黑藻光合放氧能够有效提高水体的pH和DO水平，其在开放系统中水体氨氮的挥发速度加快，而水体中的高pH以及低氨氮又能够有效减弱氨氮转化成硝氮的过程。而封闭系统中由于水中氨氮无法向空气中挥发，从而导致其对转化消除总氮的能力减弱，而水体中氨氮转变为硝氮的过程却不受抑制。另一方面，反硝化作用由于pH和DO较高导致反硝化细菌较难存活所以也基本不存在。
　　在开放系统中的氨氮在高DO（8.25-12.35 mg/L）和高pH（9.34-9.99）的条件下，主要以氨氮挥发的形式被去除，而在低的DO（8.16-8.62 mg/L）和pH（7.41-7.80）条件下，则主要是以转化成硝氮的形式被去除。所有的处理组的DO都表现为高于8.25 mg/L，并且水体环境呈碱性pH（9.34-10.04）对硝化细菌的生存有一定抑制作用，所以能够推断出水体中硝氮发生的反硝化作用可能十分微小或者根本不存在反硝化作用。而封闭的系统能够阻挡氨氮向空气中挥发的方式来减弱水体消除总氮的效果，但它却不能够对水体中氨氮转化为硝氮的反应过程产生影响。
　　研究表明在河蟹生态养殖池塘中的水体的pH主要集中在7-8左右，而水中溶氧一般处于5-8mg/L左右，从而得出了河蟹养殖池塘中轮叶黑藻光合放氧氨氮消除的主要途径可能是通过转化成硝氮从而减少的结论。
　　第二个实验通过模拟河蟹牧食损害研究其对轮叶黑藻生长的影响和恢复状况。实验共设置了3种处理方式。通过研究受损害的植株的枝条长度，干湿物质、氮、磷含量数据。能够发现在河蟹生态养殖池塘中，河蟹牧食损害会对轮叶黑藻的生长和氮磷吸收产生很大的影响。去除50％的叶片和去除顶端0.5cm并去除50%的叶片两种处理方式都对轮叶黑藻的生长起到显著的削弱作用(P＜0.05)，使得轮叶黑藻的相对生长率仅达到了正常生长轮叶黑藻的58.5%与71.4%；去除顶端0.5cm和去除顶端0.5cm并去除50%的叶片两种处理方式中的轮叶黑藻主枝长度基本没有增长，但是却显著提高了二者的植物分枝长度的增长(P＜0.05)。去除50%植株叶片对植物的主枝与分枝长度的生长均无明显的抑制作用，另一方面显著地减少了分枝的重量的增长(P＜0.05)。去除叶片能够通过影响轮叶黑藻光合和呼吸作用以及叶片吸收营养物质的情况从而显著影响到轮叶黑藻的生长，而去除顶端能够解除顶端优势，减少生长素的分泌，从而促进轮叶黑藻分枝的进一步生长。而在氮磷等物质的吸收方面，去除顶端0.5cm处理方式能显著增加了植株中氮的含量(P＜0.05)，而去除顶端0.5cm和去除顶端0.5cm并去除50%的叶片两种处理方式能显著地增加了植物中磷的含量(P＜0.05)。原因是去顶处理能够解除顶端优势，分枝迅速生长需要合成大量的蛋白质等物质所以加快了对氮和磷的吸收，而去叶使得光合作用以及叶片对氮的吸收作用减弱导致对营养物质的合成作用减弱使得氮的含量没有明显变化，而磷的吸收主要来自于根系所以受到去叶的影响较小，从而被轮叶黑藻大量吸收使得轮叶黑藻中磷含量增长。

目录

声明

第一章 环境因子和生物干扰影响沉水植物的综述

1.1环境因子对沉水植物的影响

1.1.1光照

1.1.2底质

1.1.3水温

1.1.4水体营养水平

1.1.5 pH

1.2生物因素对沉水植物的影响

1.3目的与意义

第二章 轮叶黑藻光合放氧影响水体氮转化规律的初步研究

2.1 材料与方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 测定方法

2.1.3 数据处理方法

2.2 结果分析

2.2.1 轮叶黑藻光合放氧对溶解氧和酸碱度的影响

2.2.2 轮叶黑藻光合放氧影响水体中氮转化及其对氮的去除效果及机制

2.3 讨论

2.3.1 轮叶黑藻光合放氧对水体氮转化的影响状况

2.3.2 河蟹生态养殖池塘水体氮转化途径分析

2.4 小结

第三章 模拟牧食损害对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata）生长的影响

3.1材料与方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验方法

3.1.3 数据处理

3.2 结果分析

3.2.1 牧食损害对轮叶黑藻生长的影响

3.2.2 轮叶黑藻主枝和分枝生长变化的研究

3.2.3 轮叶黑藻干物质、N、P含量变化的研究

3.3 讨论

3.3.1 牧食损害对水生植物生长的影响

3.3.2 上海松江河蟹池塘轮叶黑藻种群数量增多原因分析

3.4 小结与展望

参考文献

硕士在读期间发表论文

致谢