人工湿地污水处理对三种植物光合作用及叶绿素荧光特性的影响

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1、李志刚等：人工湿地污水处理对三种植物光合作用及叶绿素荧光特性的影响2191人工湿地污水处理对三种植物光合作用及叶绿素荧光特性的影响李志刚1，蒋越华1，李素丽1，黄海连1，陈伟刚2，陈竑31.广西大学农学院，广西南宁530005；2.广西南宁市环境保护局，广西南宁530022；3.广西南宁市市政局，广西南宁530022摘要：人工湿地环境下，湿地植物的光合代谢过程与陆生自然环境有较大的不同。通过对人工湿地三种中生植物即薏米(CoixaquaticaRoxb)、文殊兰(Crinumasiaticum)和蜘蛛兰(HymenocallisAmericana)进行污

2、水处理，研究人工湿地对植物的光合作用和叶绿素荧光特性的影响。结果表明：（1）与陆地自然环境相比,在人工湿地环境下，薏米，文殊兰和蜘蛛兰的净光合速率（Pn），蒸腾速率（Tr），气孔导度（Gs），叶绿素含量，最大荧光(Fm)和PSII最大光化学效率（Fv/Fm）均降低，而胞间CO2浓度（Ci）和初始荧光(Fo)升高。其中叶绿素含量，Fo和Fv/Fm在四月份生长旺盛期差异极显著（P<0.01），Gs差异显著（P<0.05）。（2）在整个生长期，三种植物的光合参数和荧光参数的变化趋势不是单一的上升或下降，不同植物其变化过程和变化幅度也不一样。蜘蛛兰在生长旺盛期较

3、薏米和文殊兰Pn，Gs，Fv/Fm，Fm，Fo大，而Ci较薏米和文殊兰低。可见人工湿地污水处理对三种植物光合作用和叶绿素荧光特性均有影响，但对各植物影响不一致。综合各项参数，蜘蛛兰耐性强于薏米和文殊兰。关键词：人工湿地；植物；光合作用；叶绿素荧光中图分类号：Q945；X173文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）06-2187-05李志刚等：人工湿地污水处理对三种植物光合作用及叶绿素荧光特性的影响2191植物是人工湿地系统的重要组成之一，在系统中发挥着举足轻重的作用。植物生长的好坏直接影响到整个湿地系统运行的效果。要保持高的污水净化能力，

4、维持植物良好的生长生理状态极其重要。人工湿地是人造的生境，既具有天然湿地积水的特征，又具有人工控制、强化的特点，人工湿地条件下，湿地植物的根部长期处于厌氧环境中，湿地植物的光合、呼吸及其他代谢过程都与自然环境有较大的不同。光合作用是植物在生长过程中最易受环境影响的生理过程,也是植物对特定自然生态环境条件适应的结果，各种环境因素，如冷、热、干旱、盐渍、缺营养元素等都直接或间接地影响光合作用，故生长于不同生态环境下的植物具有不同的光合特性[1-2]。因此，植物的光合机构对环境的适应和响应是植物适应性研究的重要部分，涉及光合机构的调节控制,植物的光合特性和生产

5、力水平[3]。有关人工湿地植物光合作用方面的研究不多[4-8]，且这些对人工湿地植物生理的研究局限于光合作用的表观气体交换指标，还没有深入到光合功能对环境的适应机理研究。而叶绿素荧光特性被视为植物光合作用与环境关系的内在探针，能更进一步阐明植物叶片光合作用过程中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等，与“表观性"的气体交换指标相比,叶绿素荧光参数更具有反映“内在性"的特点[9]。目前叶绿素荧光分析技术应用于植物逆境生理（干旱、高温、盐害）、水域生态、病虫害、作物增产潜力预测等方面的研究已取得一定进展，但对人工湿地处理污水系统环境下植物光合过程中荧光特性的

6、研究还未见报道。鉴于此，本文通过对薏米(CoixaquaticaRoxb)，文殊兰(Crinumasiaticum)和蜘蛛兰(HymenocallisAmericana)3种中生植物在人工湿地环境下的光合特性和叶绿素荧光特性研究，研究和进一步检测植物光合作用的真实行为，借此评价自然环境和污染物质对植物的影响程度，同时为设置合理的生长条件维持植物的正常生长以及更好地修复和管理湿地提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料与处理方法供试材料为石蒜科的蜘蛛兰(HymenocallisAmericana)、文殊兰(Crinumasiaticum)以及禾本科的薏米(

7、CoixaquaticaRoxb)。试验地点在广西大学农学院教学科研基地内。分为模拟垂直流湿地和陆地自然环境两种处理。其中模拟垂直流湿地实验在高61cm、上口直径71cm的大塑料桶进行，桶内从下至上依次填入10cm厚的大鹅卵石（直径3~5cm）、5cm厚的小鹅卵石（直径约2cm）、10cm小鹅卵石与沙的混合物（1∶1）、25cm厚沙层，在距桶底部7cm处安装水龙头用于排水。李志刚等：人工湿地污水处理对三种植物光合作用及叶绿素荧光特性的影响2191叶绿素总含量/(mg·g-1)薏米、文殊兰和蜘蛛兰3种植物单独种植，分别构建薏米人工湿地、文殊兰人工湿地和蜘蛛

8、兰人工湿地，每组3个平行。同时在自然条件下(陆地)种植与人工湿地相同3种植物且长