水生植物化感作用对水体富营养化影响的思考

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1、第二章环境污染防治技术研究与开发·573·水生植物化感作用对水体富营养化影响的思考方群1崔莉凤卜黄振芳2(1．北京工商大学北京100037；2．北京市水文总站北京100039)摘要本文重点阐述了水生植物抑制藻类的影响因素，同时归纳了水生植物抑藻作用的种类和化感物质的化学成分，并对化感作用抑制藻类的机理进行了探索。最后，展望了化感作用修复水生生态的应用前景。关键词化感作用水生植物抑藻机理影响因素一、前言．近年来由于有害水华频繁发生，给人类生活带来了严重的危害，水华的治理研究成为关注的焦点j水体目前的治理方法主要有：①化学方法：通过化学药

2、剂(统称杀藻剂)来控制水中藻类的繁殖。但对自然生态环境有一定的副作用，成本也较高。②物理方法：主要包括有隔离法、增氧法、泵吸法、超声波法。此种方法最大的优点是方法简单，没有二次污染，但大多使用起来成本太高。③生物方法：利用浮游动物、细菌、寄生虫和病毒等微型生物来对藻类进行调控。但实际操作较复杂，在复杂的海洋环境中生物间的相互作用往往很难控制，有可能引进新的物种而改变原有的生态系统，目前研究与实际应用还有很大的距离。由于现有藻类控制技术存在的固有缺陷，人们对新型高效、生态安全的藻类控制技术的探索一直没有停止，化感作用和化感物质的发现为解

3、决以上问题提供了一种新的思路。“化感作用”(allelopathy)是指一种植物(包括微生物)通过其本身产生的、并释放到周围环境中去的化学。物质对另一种植物或微生物产生直接或间接的相互排斥或促进的效应[1]。在水生生态环境中生长着大量水生植物，他们不仅和藻类竞争阳光、空气和营养物质，而且释放出化感物质，抑制藻类的生长。植物的化感作用主要是通过茎叶挥发、茎叶淋溶、根系分泌以及植物残株等途径向环境中释放化感物质，来影响周围植物的生长和发育’2]。植物的化感作用是有选择性的，在很低的浓度下就可以发挥有效作用，化感物质的目的不是“杀死”，而往

4、往是抑制或拒避，这样的自然化学调控作用常常是缓慢和温和的，化感物质一般以有机物质形式存在，在自然条件下很容易降解，不会在系统中长期存留。总之，利用水生植物的化感物质来抑制藻类的生长是一种廉价、安全、高效的抑制方法。二、化感作用抑制藻类的研究进展(一)抑制藻类的水生植物种类研究’对大型水生植物与藻类、藻类与藻类之间相生相克作用的研究可追溯到上个世纪中叶。戴树桂等¨1在对宽叶香蒲的研究中发现宽叶香蒲对浮游藻类具有生化抑制作用。孙文浩[4r51发现凤眼莲、水花生、水浮莲、满江红、浮萍和紫萍对雷氏衣藻有着明显的克制作用，并且证明了凤眼莲的根部

5、能向水体分泌某些化学物质，这些物质能伤害和杀死某些藻类，对治理富营养化水体起到重要作用。河池全怕。研究发现在实验室条件下挺水植物石菖蒲抑藻机制除了对光和矿物营养的竞争外，主要是由石菖蒲的根系向水体分泌的化学物质可以对浮游藻类产生抑制作用。Nakai[7j通过研究，发现穗状狐尾藻、水盾藻能抑制铜绿微囊藻、水华鱼腥藻、小席藻。GROSS【81等发现金鱼藻、大茨藻能抑制鱼腥藻；GRECA归1等发现马蹄莲能抑制羊角月牙藻；轮藻能抑制羊角月牙藻、微小小球藻。宝月欣二【I刚研究发现黑藻、苦草能够抑制小球藻。陈德辉[1¨发现篦齿眼·574·中国环境

6、科学学会学术年会优秀论文集(2008)子菜能抑制斜生栅藻、铜绿微囊藻的生长。李锋民和胡洪营¨21研究了芦苇等7种大型水生植物及芦苇不同部位的浸出液对蛋白核小球藻的化感作用。结果显示：所有试受植物的浸出液均对蛋白核小球藻产生抑制作用，并减少了稳定期的藻产量，其中芦苇的抑制作用最强，当芦苇浸出液为10∥L时抑制率可达97．6％，藻类几乎不能生长，芦苇叶片的化感作用最强，具有用来控制水华藻类的潜在价值。(二)水生植物的化感物质化学基础研究对各种水生植物与浮游藻类化感作用进行研究，是为了寻求具有抑藻效应的生态作用产生的天然化合物，从而得到对自

7、然环境无害的绿色除藻物质。因此，对水生植物化感作用的研究，其最终目的是为了进行抑藻活性物质的分离。。、随着实验方法的不断改进，HPLC、MS、核磁共振等大型仪器的应用、联用，水生植物对藻类化感作用的研究逐渐发展起来并取得了较大进展，水生植物分泌的痕量克藻化感物质被越来越多地分离、鉴定出来。化感物质的种类很多，迄今为止发现的化感物质几乎都是植物次生代谢产物，一般分子量较小，结构较简单，按照化学结构可以分为5大类：脂肪族、芳香族、含氧杂环化合物、类萜和含氮化合物。Wium—Andersen【13]认为不稳定的含硫化合物是主要的抑制藻类生长

8、的活性物质，并且研究了轮藻科植物提取物对浮游植物的相生相克作用，从石菖蒲中提取的苯丙烷类对多种绿藻和蓝藻具有抑制作用。袁峻峰¨4o通过对金鱼藻的抑藻研究，认为生物碱是主要的化感物质。孙文浩等¨纠从凤眼莲中提取出N一苯基一