UV-B对菹草成株叶绿素荧光参数的响应

论文总字数：16173字

目 录

1 引言 1

2 材料与方法 2

2.1 实验地点的选择 2

2.2 实验材料的选择 2

2.2.1　菹草的选择 2

2.2.2　主要用具的选择 2

2.3 实验设计 2

2.3.1　主要实验流程 2

2.3.2 UV-B辐射强度的选择 3

2.4 叶绿素荧光参数的测定 3

2.5 数据处理 3

3 结果与分析 4

3.1 对菹草叶片Fv/Fm的影响 4

3.2 对菹草叶片Fv/F_O的影响 4

3.3 对菹草叶片Yield的影响 5

3.4 对菹草叶片光化学荧光猝灭系数的影响 5

3.5 对菹草叶片非光化学荧光猝灭系数的影响 6

4 讨论 6

参考文献： 9

致谢 13

菹草成株叶绿素荧光参数对UV-B增强的响应

杨静

,China

Abstract：To test and verify the ability to resist UV-B radiation about different water depths for Potamogeton crispus, the Potamogeton crispus were oppression respectively to underwater for 10cm,20cm,30cm,and measure its five chlorophyll fluorescence parameters Fv/Fm,Fv/Fo,Yield,qP,NPQ .The results show that the distance of Potamogeton crispus on top to the top surface of the water,the time of UV-B radiation are longer,the variation range of parameters are smaller. In the previous time of UV-B radiation processing ,for D20, the variance ratio of Fv/Fm,Fv/Fo are not noticeable ,and this parameters value is higher than that other groups, in the later period, there is adverse effect less on growing of Potamogeton crispus .Therefore，when the distance top of Potamogeton crispus to water surface maintain about 20cm, Potamogeton crispus continue healthy growth，but the specific oppression to an underwater deep,depending on water clarity may be.

Keywords：UV-B radiation；fluorescence parameters；the distance to the top surface of the water；Wither．

1 引言

菹草是眼子菜科单子叶植物，沉水性多年生草本，产于我国南北各省区，为世界广布种，生于池塘、湖泊、溪流中、静水池塘或沟渠较多，水体多呈微酸至中性^[1]。 研究发现，菹草具对锌、砷等金属有净化作用^[2]，也大量吸收水体中的氮、磷等营养盐^[3~5]，可净化水质、提高水体透明度，在抑制藻类生长方面也有显著作用^[2]，菹草的适量生长有利于水体生态系统的平衡和健康发展^[6]。目前，全球范围内，浅水湖泊氮、磷无机盐含量大幅提升，水华现象频发，藻类植被逐渐占领湖泊，促进沉水生物衰减^[7~8]，而菹草作为一种典型的沉水植物，它在秋季发芽，冬春生长，4~5月开花结果，夏季6月后逐渐衰退腐烂^[9]。菹草死亡后，植株体与根部分离，断开的分枝悬浮于水体上层，有的浮于表面，由于水体环境存在许多分解者，菹草会迅速腐败降解，释放出C、N、S、P等易造成水体的“二次污染”^[10]，加重水体的营养化程度。由于夏季水温较高，这个过程可在几天内完成。对于野外菹草在春季迅速生长、夏初开始衰败死亡这一现象，国内外许多学者都在着重研究其衰败的原因^[11]。苏胜齐等^[12]研究发现，光照强度是菹草提前衰亡的主要环境因子。一般而言，在菹草幼苗的成长阶段，由于水体庇护，水下菹草的生长不会受到光照的抑制，随着生命的进程，菹草接受光照的时间增长，到生长后期，强光照成为阻碍菹草正常生长繁殖的主导因素。随着菹草株高的增长，与水表距离的缩短，UV-B辐射剂量高达一定程度，会促进菹草的提前衰亡^[13]。为了了解强光中真正起作用的波段，有学者做了相关的研究，菹草在UV-B辐射剂量较低的玻璃温室内可四季持续生长，且株高可超过生长水深的2~4倍，明显高于野外自然生长的菹草^[11]。众多学者研究表明，UV-B 辐射对陆生植物和水生生物的生长生殖都有较大负面影响。研究发现，在一些海域UV-B 辐射对海水的穿透力度较大，可到达海平面以下几米甚至几十米处，进而危害水生生物的生长^[14-15]。在长江中下游游湖泊中，紫外辐射大多可穿透湖水到达湖底，不仅能对浮游生物产生抑制，还能对底栖生物有伤害作用^[16-17],从沉水植被衰退的原因着手，使湖泊水环境有利于沉水植物的正常健康生长繁殖，并成为湖泊中的主导生物，从而降低氮、磷元素在湖水中的含量，可有效治理湖泊的水体富营养化^[18-19]。

光合作用是植物最敏感的生理过程之一，而活体叶绿素荧光是一种无干扰的快速评估光合作用影响的指标^[20]，因此研究UV-B辐射对叶绿素荧光特性的影响具有重要意义。叶绿素a 荧光测量技术是评估植物光合性能的重要测量方法，其功能强大，被广大学者应用于相关试验^[21]，利用水下饱和脉冲叶绿素荧光仪( DIVING-PAM)来测定沉水植物的光合作用能力，可达到原位、无损伤的效果^[22]，极大程度减少了其他因素对试验结果的影响，其测定的快速光响应曲线可体现植物光合作用活性及电子传递速率的特点^[23-24]，同时也可反映光合器官对瞬时和长期生活光照的响应，例如光适应、光抑制以及光保护等生理现象^[25]，因此这项技术被广泛应用于植物生理生态调查和研究中^[26]。

考虑菹草野外生长衰败的特性，因此，选择在春末夏初进行菹草衰亡机制的探索最为合适，利用叶绿素a 荧光测量技术研究UV-B辐射对菹草叶绿素荧光特性的影响^[11]，分析荧光参数的变化，对治理湖泊水华现象及控制水体富营养化进程具有一定意义。

２ 材料与方法

2.1 实验地点的选择

　　本试验选择在南京市浦口区农业气象试验站的温室大棚内进行，气象站地理处于东经118.42°与北纬32.14°交汇处，常年光照充足。实验地点所在地区属亚热带季风气候，年平均气温15.6℃，近年来夏季的平均气温可高达27℃左右，4~5月的平均气温也达到19℃左右；温室大棚对光照有一定的削弱，与外环境相比温室内的光照衰减不显著，仍可达室外的90%。紫外辐射对大棚的透过率主要从UV-A和UV-B两部分分析，其中UV-A经大棚后仅衰减不到40%（室外最高为10.67W/m²时，室内有6.45W/m²；室外最低1.76W/m²时，室内有0.97W/m²），ＵＶ－Ｂ的衰变极其明显，经大棚的透过率不到5%。

2.2 实验材料的选择

2.2.1　菹草的选择

用于本实验的菹草石芽于2015年11月30日从南京市玄武湖采集，将其暴露于室外自然光照下进行萌芽，长出幼苗后每18株种植于盛有底泥的花盆(15cm×12cm×10cm)中，然后放入装有自来水的白色塑料大桶（桶口直径为65cm，桶高96cm）中培植，生长持续一段时间后，从中选择长势相差不明显的幼苗移至温室大棚内继续培养，待菹草株高达到55~60cm时，开始观测。　　　　　　

2.2.2　主要用具的选择

　　选取上口直径为15cm，下口直径为12cm，高10cm 的花盆备用；选取对应数量的白色塑料桶，直径为65cm，高96cm；UV-B 灯管选用南京华强特种光源厂生产的纯UV-B 灯管，其规格为40 W，主峰313 nm；选择网孔为正方形（每个小孔边长为2cm）的透明渔网，并最大限度的拉伸，用粗电线围成适合白色塑料桶内径大小的圆形备用。

2.3 实验设计

2.3.1　主要实验流程

试验共设1个对照组，3个处理组，处理组分别用透明渔网进行压迫处理。用渔网将菹草植株压迫至水面相应位置，距离水面高度分别为10cm、20cm、30cm，分别记为D10、D20、D30；对照组不作任何处理，记为CK。所有处理组在桶正上方均用适当长度的不锈钢支架悬挂UV-B 日光灯管，用150µW/cm²高剂量UV-B辐射每日照射8小时，每组设三个平行对照。用125 μm 聚酯薄膜在每组之间进行隔离，可防止各水桶间UV-B 辐射相互干扰而影响测量数据，并在水桶四周用遮光布遮挡侧向光源，以防各试验组间UV-B辐射的相互干扰造成对结果的不利影响。

由于UV-B辐射在本试验水体中遵循衰减系数为0.086的指数衰减规律，大概可计算出D10~D30对应的UV-B辐射剂量分别为49.3µW/cm²、27.8µW/cm²、9.2µW/cm²。

2.3.2 UV-B辐射强度的选择

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