導(dǎo)語：環(huán)境因素給穗狀狐尾藻光帶來的影響一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文研究了溫度、光照和pH值對(duì)穗狀狐尾藻（MyriophyllumspicatumL.）光合作用的影響?；貧w分析計(jì)算出穗狀狐尾藻在不同溫度下的光補(bǔ)償點(diǎn)。通過室外光合作用試驗(yàn)研究了穗狀狐尾藻的光抑制現(xiàn)象。在溫度為5℃、10℃、15℃、20℃和25℃，光照為0～6000lx時(shí)，穗狀狐尾藻生長(zhǎng)的光補(bǔ)償點(diǎn)隨著水溫的上升而逐漸增加。試驗(yàn)表明穗狀狐尾藻具強(qiáng)光抑制現(xiàn)象（水溫25℃，光飽和點(diǎn)為58,136lx），是在全光照條件下仍能保持一定光合速率的沉水植物。穗狀狐尾藻的光合作用在中性偏酸的水體中較旺盛。在pH值為5～10的范圍內(nèi)，隨著pH值的升高，其光合作用強(qiáng)度降低。

關(guān)鍵詞：穗狀狐尾藻；光合作用；光補(bǔ)償點(diǎn)；環(huán)境因子

沉水植物通過光合作用改善水中的溶氧條件。光合作用受溫度、光照和pH值等多種環(huán)境因子的綜合影響。了解沉水植物的光合特征是解釋各種沉水植物在水中的分布格局和群落演替的基礎(chǔ)，也是人工配置沉水植物群落時(shí)，選擇種類及群落種類配置的科學(xué)基礎(chǔ)。

穗狀狐尾藻（MyriophyllumspicatumL.）是一種多年生沉水植物。適應(yīng)性極強(qiáng)，為世界廣布種。在我國(guó)分布于南北各地池塘、湖泊、河溝、沼澤中。本實(shí)驗(yàn)研究了若干環(huán)境因子對(duì)穗狀狐尾藻光合作用的影響，為沉水植物恢復(fù)重建時(shí)物種選擇及正確選擇深度適宜的區(qū)域種植穗狀狐尾藻提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料及器材

穗狀狐尾藻采自重慶大足龍水湖，移植于西南農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)與水文學(xué)院的實(shí)驗(yàn)池塘中。試驗(yàn)時(shí)選取茁壯程度比較一致的植株。

穗狀狐尾藻的室內(nèi)培養(yǎng)在LRH-150-G光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行，光照強(qiáng)度用JD-1A型水下照度計(jì)測(cè)定，pH值用PH-1S型pH計(jì)測(cè)定，溶氧用碘量法測(cè)定。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1光照、溫度對(duì)穗狀狐尾藻光合作用的影響

選取形狀一致、質(zhì)量（0.3001±0.0008g）相同的新鮮穗狀狐尾藻頂枝，向175ml的磨口透明試劑瓶中加入充分曝氣的自來水，用小鑷子將新鮮穗狀狐尾藻頂枝放入黑白瓶中，使其充分舒展開來，且瓶中無氣泡。用口向瓶中水體吹氣10s，以提供光合作用所需的CO2。瓶子加蓋后放置于已調(diào)好溫度的水浴盆中，并將水浴盆放入光照培養(yǎng)箱中。在5℃，某一光照條件下進(jìn)行培養(yǎng)，2h后取出，測(cè)定瓶中溶解氧的變化，推算在此條件下穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量。通過開燈管數(shù)來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。用相同方法測(cè)定10℃、15℃、20℃和25℃，在不同光照條件下穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量?；貧w分析計(jì)算出穗狀狐尾藻在不同溫度下的光補(bǔ)償點(diǎn)[1，2，3]。

1.2.2pH值對(duì)穗狀狐尾藻光合作用的影響

重慶地區(qū)人工水域（池塘、水庫等）和自然水域（湖泊、江河）的pH值大多呈中性偏酸，即使在水生植物大量生長(zhǎng)季節(jié)也很難超過9，據(jù)此本試驗(yàn)設(shè)定pH值范圍為4.1～10.0。

用濃度為0.1N的HCl、NaOH、NaHCO3溶液調(diào)節(jié)曝氣12h的自來水pH值至4.1、5.4、6.4、7.2、8.2、9.1、10.0，分別加入到150ml的磨口透明試劑瓶中。穗狀狐尾藻頂枝加入和處理同1.2.1。瓶子加蓋后放置于水溫為12.5℃的水浴盆中，光照強(qiáng)度設(shè)定為6000lx。

1.2.325℃穗狀狐尾藻光飽和點(diǎn)的測(cè)定

選擇水溫為25℃時(shí)測(cè)定穗狀狐尾藻的光飽和點(diǎn)，原因是重慶地區(qū)常年云霧多、日照少，當(dāng)水溫高于25℃時(shí)（8月份），強(qiáng)光照的天數(shù)比較多，易引起光抑制。

在8月份，選擇光照強(qiáng)烈的晴天中午，于150ml的磨口試劑瓶中裝滿經(jīng)充分曝氣的自來水，穗狀狐尾藻頂枝加入和處理同1.2.1。把瓶加蓋橫放于室外盆內(nèi)水浴中。盆內(nèi)水溫用冰塊控溫，溫度控制在25℃±1℃。用遮蔭的辦法調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。每次試驗(yàn)曝光時(shí)間2h，其間每15min測(cè)定一次光照強(qiáng)度，各次測(cè)定數(shù)據(jù)的平均值作為2h試驗(yàn)期間的光照強(qiáng)度。2h后用碘量法測(cè)定瓶中的溶解氧含量。推算其在某一光照下穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量，找出光飽和點(diǎn)值。

2結(jié)果與討論

2.1溫度和光照強(qiáng)度對(duì)穗狀狐尾藻光合作用的影響

在不同溫度條件下，穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的測(cè)定結(jié)果如下:

圖15℃時(shí)光照度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的關(guān)系

圖210℃時(shí)光照度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的關(guān)系

圖315℃時(shí)光照度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的關(guān)系

圖420℃時(shí)光照度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的關(guān)系

圖525℃時(shí)光照度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的關(guān)系

圖6穗狀狐尾藻在不同溫度下的呼吸耗氧量

由圖1～圖5可知,在每個(gè)溫度水平上，光照強(qiáng)度0lx～6000lx時(shí)，穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加，穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量與光照度成線性關(guān)系。

由圖6可知，穗狀狐尾藻的呼吸耗氧量隨溫度的上升而增大。

光補(bǔ)償點(diǎn)是植物的光合強(qiáng)度和呼吸強(qiáng)度達(dá)到相等時(shí)的光照度值。對(duì)水生植物來說，光補(bǔ)償點(diǎn)所在深度是光補(bǔ)償深度，是沉水植物在湖泊等自然水體中向深層分布的界限。在光補(bǔ)償點(diǎn)以上，植物的光合作用超過呼吸作用，可以積累有機(jī)物質(zhì)。光補(bǔ)償點(diǎn)以下，植物的呼吸作用超過光合作用，此時(shí)非但不能積累有機(jī)物質(zhì)，反而要消耗貯存的有機(jī)物質(zhì)。如長(zhǎng)時(shí)間在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，植株將逐漸枯黃以致死亡。因此植物正常生長(zhǎng)所需的最低光照度必須高出其補(bǔ)償點(diǎn)，由回歸方程求得，5℃時(shí)穗狀狐尾藻的光補(bǔ)償點(diǎn)為45lx；10℃為173lx；15℃為308lx；20℃為418lx；25℃為495lx。由此可見，穗狀狐尾藻的光補(bǔ)償點(diǎn)隨溫度的升高而增大。原因是當(dāng)溫度升高時(shí)，呼吸作用增強(qiáng)，光補(bǔ)償點(diǎn)隨之上升。

劉國(guó)才[4]對(duì)白音花水庫冰下水生維管束植物的研究表明，穗狀狐尾藻的光補(bǔ)償點(diǎn)為160lx，但未指明水溫，但水溫應(yīng)該在0～4℃。劉國(guó)才[5]在對(duì)冰下水生維管束生產(chǎn)力的研究中測(cè)得穗狀狐尾藻光補(bǔ)償點(diǎn)為207lx（2.5℃，pH7.5）。而據(jù)任南[6]等人的有關(guān)環(huán)境因子對(duì)東湖幾種沉水植物生理的影響研究結(jié)果表明，狐尾藻4℃下為2331x；15℃下為4241x；20℃下為658lx。劉國(guó)才、任南以及本試驗(yàn)所測(cè)得穗狀狐尾藻的光補(bǔ)償點(diǎn)三者之間都存在較大差異，究其原因可能與狐尾藻選材的茁壯程度、材料的處理方法上、試驗(yàn)條件的設(shè)定以及長(zhǎng)期適應(yīng)不同地區(qū)的生活環(huán)境等有關(guān)。劉國(guó)才冰下水生維管束生產(chǎn)力的研究的試驗(yàn)用水pH為7.5；任南試驗(yàn)所用的穗狀狐尾藻取自武漢東湖，東湖整個(gè)湖區(qū)平均pH為8.5；本試驗(yàn)用水的pH為6.8～6.9。高pH條件下，水中缺乏無機(jī)碳源會(huì)抑制光合作用。而酸性條件下無機(jī)碳源（CO2、HCO3-）要豐富些，有利于光合作用的順利進(jìn)行。劉國(guó)才所用的穗狀狐尾藻取自內(nèi)蒙古；任南是從武漢東湖采集的；本試驗(yàn)所用的穗狀狐尾藻采自重慶大足龍水湖，移植于校內(nèi)實(shí)驗(yàn)池塘中暫養(yǎng)。因穗狀狐尾藻長(zhǎng)期適應(yīng)不同地區(qū)的生活環(huán)境導(dǎo)致所測(cè)得的結(jié)果存在較大的差異。

2.2pH值對(duì)穗狀狐尾藻光合作用的影響

圖7不同pH值下穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的變化

由圖7可知，穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量在pH值為5.4時(shí)最大。pH值為5.4～6.4時(shí)，光合作用旺盛。在pH值為5～10時(shí)，隨著pH值的增加，穗狀狐尾藻的光合作用強(qiáng)度降低，在堿性條件下凈產(chǎn)氧量出現(xiàn)負(fù)值。該現(xiàn)象可以從兩方面解釋，一是在酸性條件下，穗狀狐尾藻有充足的碳源（CO2和HCO3－）可以利用，有利于光合作用的進(jìn)行，而在堿性條件下，可利用碳源不足，光合用受限制[33]；二是試驗(yàn)開始時(shí)穗狀狐尾藻已經(jīng)在池塘里生長(zhǎng)了一個(gè)半月，完全適應(yīng)了池塘的水環(huán)境。學(xué)校池塘的特點(diǎn)是水位低，池水主要靠降雨來補(bǔ)充，試驗(yàn)過程中測(cè)得試驗(yàn)池塘的pH值為6.2。這些可能是穗狀狐尾藻在偏酸的水體中光合作用較旺盛的原因。

蘇勝齊等[7]有關(guān)pH值對(duì)菹草光合作用影響的試驗(yàn)表明，在pH為5～11時(shí)，隨著pH值的增加，菹草光合作用強(qiáng)度降低，二者呈負(fù)相關(guān)。由此可見菹草也適宜在中性偏酸的環(huán)境中生長(zhǎng)。

2.325℃穗狀狐尾藻的光飽和點(diǎn)

圖825℃時(shí)光照強(qiáng)度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧的關(guān)系

在一定的光強(qiáng)范圍內(nèi)，植物的光合強(qiáng)度隨光照度的上升而增加，當(dāng)光照度上升到某一數(shù)值之后，光合強(qiáng)度不再繼續(xù)提高時(shí)的光照度值稱為光飽和點(diǎn)。

由公式計(jì)算可知，在水溫25℃時(shí)穗狀狐尾藻的光飽和點(diǎn)為58,136lx。由圖8可知，當(dāng)光照強(qiáng)度超過飽和光照強(qiáng)度后，隨著光照強(qiáng)度增加，穗狀狐尾藻的光合速率明顯下降。穗狀狐尾藻的光合作用表現(xiàn)出強(qiáng)光抑制現(xiàn)象。

3結(jié)論與討論

3.1穗狀狐尾藻光合作用的光補(bǔ)償點(diǎn)和光抑制

在溫度5℃、10℃、15℃、20℃和25℃，光照0～6000lx時(shí)，穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量隨光照的增強(qiáng)而升高?；貧w分析計(jì)算出穗狀狐尾藻在不同溫度下的光補(bǔ)償點(diǎn)，分別為45lx、173lx、308lx、418lx、495lx。穗狀狐尾藻生長(zhǎng)的光補(bǔ)償點(diǎn)隨水溫的上升而逐漸增加。由此可知，低溫季節(jié)穗狀狐尾藻對(duì)水體透明度的要求不高；高溫季節(jié)則須采取措施提高水體的透明度，這樣才有利于穗狀狐尾藻的生長(zhǎng)[8，9]。在富營(yíng)養(yǎng)化環(huán)境中，沉水植物要維持對(duì)藻類的優(yōu)勢(shì)，必須在水表形成冠層并具備相對(duì)高的豐度[10]。要在水表形成冠層并具備相對(duì)高的豐度，光合作用就應(yīng)該有較小的強(qiáng)光抑制。試驗(yàn)表明穗狀狐尾藻存在光抑制現(xiàn)象（水溫25℃，光飽和點(diǎn)為58,136lx），但在全光照條件下仍能保持一定光合速率。

3.2穗狀狐尾藻的光合作用對(duì)pH條件的適應(yīng)

穗狀狐尾藻的光合作用在中性偏酸的水體中較旺盛。在pH值為5～10，隨著pH值增加，穗狀狐尾藻光合作用的強(qiáng)度降低。李恒[11]在對(duì)云南高原湖泊中植物研究時(shí)發(fā)現(xiàn)pH值高達(dá)9.2的水體中仍有穗狀狐尾藻生長(zhǎng)，任南等人的研究表明，穗狀狐尾藻具有較強(qiáng)的耐受水體高pH值的能力[4]。綜合上述試驗(yàn)結(jié)果及他人的研究成果，認(rèn)為穗狀狐尾藻能夠耐受較寬的pH值范圍。

綜上所述，穗狀狐尾藻由于具有較低的光補(bǔ)償點(diǎn)、對(duì)pH值有較大范圍的耐受能力以及非光合莖的存在（非光合莖對(duì)植株在深水地段定居生存有重要的生態(tài)適應(yīng)意義。穗狀狐尾藻莖植株下部可形成沒有葉片的莖，稱為非光合莖。其暗呼吸只是光合莖的19.1％[12]，能量消耗較低。因此非光合莖的存在，使得穗狀狐尾藻可扎根在更深的水底，在較深的水體中生存。一般認(rèn)為，3倍透明度以下水草難以生存[10]。滇池目前水體的透明度只有40～45cm，原有的絕大多數(shù)沉水植物都已消失，但在一些水深2.5m的水域仍有穗狐尾藻生長(zhǎng)[13]，在水生植被的恢復(fù)工程中可作備選擇的物種之一。還應(yīng)注意，植物群體的光補(bǔ)償點(diǎn)較單株為高。因?yàn)槿后w內(nèi)葉子多，相互遮蔭，當(dāng)光照度弱時(shí)，上層葉片還能進(jìn)行光合作用，但下層葉片呼吸作用強(qiáng)，光合作用弱，所以整個(gè)群體的光補(bǔ)償點(diǎn)上升。這一點(diǎn)在確定沉水植物適宜種植水深時(shí)不能忽視。

參考文獻(xiàn)

1陳開寧,強(qiáng)勝,李文朝.蓖齒眼子菜的光合速率及影響因素[J].湖泊科學(xué),2002,14(4):357-362

2金送笛,李永函,王永利.幾種生態(tài)因子對(duì)菹草光合作用的影響[J].水生生物學(xué)報(bào)，1991，15(4)：295-302

3陳鴻達(dá).11種沉水植物的生產(chǎn)力[J]海洋與湖沼,1998,19(6):525-531

4劉國(guó)才.白音花水庫冰下水生維管束植物的研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1994，9（1）:121-125

5劉國(guó)才,金天明,崔雅杰.冰下水生維管束植物生產(chǎn)力的研究[J].水生生物學(xué)報(bào)，1996，20(4):383-386

6任南,嚴(yán)國(guó)安,馬劍敏,等.環(huán)境因子對(duì)東湖幾種沉水植物生理的影響研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,1996,42(2):213-218

7蘇勝齊，姚維志.環(huán)境對(duì)菹草生長(zhǎng)和繁殖的影響及菹草對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水凈化能力的研究[D].西南農(nóng)業(yè)大學(xué),2001:9-27

8陳開寧,強(qiáng)勝,李文朝.蓖齒眼子菜的光合速率及影響因素[J].湖泊科學(xué),2002,14(4):357-362

9陳開寧.篦齒眼子菜生物、生態(tài)學(xué)及其在滇池富營(yíng)養(yǎng)水體生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用研究[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2002：18-22,58-72

10劉建康.高級(jí)水生生物學(xué)[M].北京：科學(xué)比版社,1999,137,225-240

11李恒.云南橫斷山脈山區(qū)湖泊水生植被[J].云南植物學(xué)研究，1987，9(3):257-270

12蘇文華,張光飛,張?jiān)茖O,等.5種沉水植物的光合特征[J].水生生物學(xué)報(bào),2004,28(4):391-39

13任久長(zhǎng),周紅,孫亦彤.滇池光照強(qiáng)度的垂直分布與沉水植物的光補(bǔ)償深度[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,1997,33(2):211-214