菖蒲对水环境的适应能力研究
第四届环境模拟与污染控制学术研讨会论文集
菖蒲对水环境的适应能力研究
张维吴１吴小刚１方涛２宋立荣２汪玉庭’周连凤１
武汉大学环境科学系，湖北，武汉，４３００７９
２，中国科学院水生生物研究所，湖北，武汉，４３００７２）
课题背景：（１，
随着工农业的发展、城市化进程的加快，大量氮、磷等营养进入水体，水体富营养化问题日益严重ｎ¨羽，导致藻类滋生，水华爆发，水质变坏。同时藻类产生藻毒素严重影响人类健康ｎ¨。国内外已有很多关于富营养化水体的修复技术研究口叫１，植物生态修复以其经济、环保成为研究热点。最新的研究认为水体修复植物的筛选除了考虑植物吸收营养特性外，还应更多关注植物的经济效应、景观效应及其对藻类的化感作用强１。
菖蒲是天南星科多年生挺水草本植物，常见于浅水池塘、水沟及溪涧湿地处，是清洁水体的指示植物之一，我国长江流域以南各省均有分布，具有很好的观赏性和药用价值ｎ们。何池全等人还报道了石菖蒲可分泌出某些化感物质对藻类产生抑制作用。研究不同营养水平的自然水体中菖蒲生长状况及其净化水质能力，对于菖蒲引种移植及应用于水体修复具有重要意义。
１．研究方法
１．１试验材料
菖蒲，２００３年５月采自武汉市郊区流水沟渠，去枯叶洗净，于自来水中预培养３０天。
１．２试验设计
选取生长良好、长势一致的菖蒲，将老叶片剪到３０ｃｍ，新叶不剪，每１６株种植于不同处理组的塑料箱中。塑料箱（３５ｃｍｘ７０ｃｍｘＳＯｃｍ）中盛水４０升，不同处理组培养水由自来水、星湖水（武汉大学校内水体）、苗圃内污沟水配制，具体水质参数如表ｌ。菖蒲采取铁丝网和塑料筛网固定。不同处理均设２次重复，同时各组设一桶对照。实验从２００５年６月２９日开始，８月１０日结束。每隔７天取水样进行水质分析：ＴＮ、ＴＰ、ＤＩＰ、ＮＨ，＋－Ｎ、ＣＯＤ、水体叶绿素；观察植株形态，测株高。实验开始及结束时，观察根系形态，并取株测生理指标：鲜重、根系活力、叶绿素含量、叶片总糖含量、叶片总氮总磷。
表１培养液水质状况（ＴＮ、ＮＨ４一Ｎ、ＴＰ、ＤＩＰ、ＣＯＤ单位ｍｇ／１：ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ单位ｕｇ／１）ａ
２结果与讨论
２．１在不同营养状态１下菖蒲的生理指标差异
基金项目：国家９７３项目（２００２ＣＢ４１２３０４），淡水生态与生物技术国家重点实验室开放课题资助（２００５ＦＢ０６）１６ｌ
第四届环境模拟与污染控制学术研讨会论文集
２．１．１叶片形态特征
（１）叶片数量变化
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ组叶片第一周内增加，而后慢慢减少，实验结束Ａ组平均减少１２片叶，Ｂ组减少ｌ片叶，Ｃ组增加４片叶，Ｄ组增加１０片叶。Ｅ组叶片第一周内减少７片，而后不断增加，实验结束增加２２片。
（２）平均叶片长度变化
在实验过程中，各组平均叶片长度不断增加。实验结束时，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ组叶片平均叶片长度依次增加８．Ｉｃｍ、９．２ｃｍ、６．８ｃｍ、１６．６ｃｍ、１８．２Ｃｍｏ营养水平越高，平均叶片长度增加越多。实验初期Ｄ组生长最快，第一周平均叶片长度增加５．２ｃｍ：Ｅ组生长最慢，第一周平均叶片长度只增加１．９ｃｍ，新叶出现受渍现象。适应环境后Ｅ组生长最快，平均每周增加５．４ｃｍ，而同期Ｄ组平均每周增加３．８ｃｍ。这说明：在一定范围内，水体富营养程度越高，‘菖蒲生长越好：菖蒲幼苗对超富营养水体有一定的适应期，适应期过后生长良好。
２．１．２．根形态特征及根活性变化
营养水平较高的Ｄ、Ｅ组比Ａ、Ｂ、Ｃ组平均每株新增根数多。与Ａ、Ｂ、Ｃ组比较，营养水平较高的Ｄ组平均根长及最长新根最长，但营养水平最高的Ｅ组的平均根长及最长新根却有明显下降。实验结束时，新生根活力大小顺序为：Ｂ组＞Ｃ组＞Ｄ组＞Ａ组＞Ｅ组。实验过程中原有根不断老化，活力降低：在Ｂ、Ｃ、Ｄ组中，营养水平越高新根生长越快，这样实验后期根活力降低越快；Ａ组贫营养不利于新根生长：Ｅ组超富营养抑制新根生长。这说明：在一定范围内，营养物质浓度高促进根系的生长，但营养过剩则不利于新根生长。
２．１．３．叶绿素含量变化
实验过程中老叶渐渐枯死，新叶不断长出。由表可知，实验中期Ｃ、Ｄ组新叶叶绿素含量比其它组多，实验结束时Ｄ、Ｅ组新叶叶绿素含量明显比其它组多。实验结束时新叶叶绿素含量与实验过程中相比较，Ａ组减少，Ｅ组增加。叶绿素组菖蒲需一段时间适应高营养水环境，生长状况不好，叶绿素含量较低，适应环境后生长很快，叶绿素含量增加。Ａ组贫营养，菖蒲在实验后期生长受抑制，叶绿素含量降低。
２．１．４．叶片中总糖含量及鲜重变化
Ａ、Ｂ组叶片中总糖含量较低，Ｃ、Ｄ、Ｅ组叶片中总糖含量较高。可溶性总糖是光合产物，主要包括葡萄糖、蔗糖、果糖等，是能量的储存者和参与新陈代谢的重要底物，也是植物合成其他有机物的起始物质。糖代谢是物质能量代谢的中心，糖含量高则活力强。由此可见菖蒲在营养水平较高的Ｃ、Ｄ、Ｅ组中比在Ａ、Ｂ组中更具活力。试验结束时，水体营养水平越高，菖蒲吸收积累营养物质越多，鲜重增量越大。
总结：研究不同营养状态水体中菖蒲的生长状况，结果表明：菖蒲具有较好的耐污性、耐贫瘠性。在一定范围内，水体富营养程度越高，菖蒲生长越好，但菖蒲幼苗对超富营养水体有一定的适应期，而适应期过后生长良好。
深入研究菖蒲耐性和生态适应性，进行生殖生长和传粉、受精、结实、种子传播、种子萌发、幼苗生长所必须的生态条件，对于其应用于水体修复及引种移植具有重要意义。含量高低与植物光合作用密切相关，是影响植物生长的主要因素。实验初期，Ｅ