PDF《3 种挺水植物吸收水体 NH4+、NO3−、H2PO4−的》

accepted Nov. 11, 2010) 第3期唐艺璇等:

3 种挺水植物吸收水体 NH4 + 、NO3 ? 、H2PO4 ? 的动力学特征比较

615 水体富营养化是全球性的水环境问题. 高等植物 用于富营养化水体的净化[1?3] , 是一项既行之有效又 保护生态环境, 同时可避免二次污染的治理污染水 体的方法, 已被广泛应用于人工湿地构建中[4?5] . 动力学方法是比较不同植物养分吸收特性的有 效方法.养分吸收动力学研究始于

20 世纪

50 年代 初, Epstein 等[6] 首先将酶促反应动力学方程用于植 物对离子吸收的研究.1978 年, Nielsen 和Barber[7] 对米氏方程进行了修正, 提出了最低平衡浓度 Cmin 的概念, 于是该方程便可定量描述根系吸收养分的 特性.在研究方法上, Classen 和Barber[8] 又于

1974 年首先建立了耗竭法获得动力学方程各参数, 即对 植物进行水培后, 测定培养液中离子浓度随时间延 长而减小的动态变化.迄今为止, 动力学研究主要 是应用于研究作物(玉米、水稻、棉花、油菜等)吸收 营养物质的特性[9?16] , 已有的对水生植物的养分吸 收动力学的研究尚少, 已有研究多见于一些海洋藻 类以及浮水植物的吸收动力[17?23] , 而对于大型挺水 植物动力学的报道较少.挺水植物对改善和维持水 质具有重要作用, 并且是构建人工湿地的主要类型 植物, 不仅具有同化吸收污染物的功能, 还有拦截、 过滤污染物的作用[24] .但目前对挺水植物的研究多 着眼于其对水体中各种形式营养盐的吸收量[25?29] , 而忽视对于不同程度污染水体的适应能力和植物之 间的相互作用.因此, 本文对几种常见的兼具景观 价值、生态价值和经济价值的挺水植物开展了养分 吸收动力学研究, 目的在于了解植物对各种程度污 水的适应能力, 以期在进行生态修复工程中针对不 同营养特征的富营养化水体选取合适的植物, 为不 同污染程度的水体修复提供理论依据.

1 材料与方法 1.1 供试材料及其培养 供试材料为

3 种具有观赏性的挺水植物――水 生美人蕉(Canna generalis)、细叶莎草(Cyperus papyrus)、 紫芋(Colocasia tonoimo), 取自浙江省杭州市.试验 设在玻璃温室中, 将植物根部用蒸馏水洗净, 1/8 Hoagland 营养液(pH 6.5)中培养

30 d, 每2d更换

1 次营养液, 水培

30 d 后选取生长良好的植株用于养 分吸收试验. 1.2 养分吸收试验 饥饿处理: 从营养液中取出植物, 用去离子水 冲洗根部后转入 0.2 mmol・L?1 的CaSO4 溶液中, 置 于温室预培养

48 h, 使其达到饥饿状态. 吸收试验: 采用常规耗竭法[ 30] 进行 NH4 + 、 NO3 ? 、H2PO4 ? 吸收动力学参数的测定.将经饥饿处 理后的植株移入装有

2 L 吸收液的塑料桶中(使植物 根部浸泡在水中)进行吸收试验.以0.2 mmol・L?1 的CaSO4 为支持液, 用去离子水配制各种吸收液, 初 始浓度分别为:

1 mmol・L?1 (NH4)2SO4+0.2 mmol・L?1 CaSO

4、

1 mmol・L?1 NaNO3+0.2 mmol・L?1 CaSO

4、 0.075 mmol・L?1 NaH2PO4+0.2 mmol・L?1 CaSO4;

每种植物在 各吸收液中分别设置

3 个平行重复, 试验在温度为 (20±1) ℃、 光照强度为

3 000 Lux、 相对湿度为 70%~ 80%的温室中进行.分别于处理后

1 h、2 h、3 h、4 h、6 h、8 h 后取样

1 mL, 并测定吸收液的单盐离子 浓度. 取样完毕后立即取出植株, 剪下根部, 用吸水 纸吸干根表面附着的水分后称鲜重.根据吸收液浓 度与吸收时间绘制离子吸收曲线图, 再根据吸收曲 线方程求出动力学参数, 比较分析不同植物的动力 学特性.NH4 + 浓度用靛酚蓝比色法[31] 测定, NO3 ? 浓 度用紫外分光光度法[31] 测定, H2PO4 ? 浓度用钼酸铵 分光光度法[31] 测定, 取3次重复的平均值. 1.3 动力学参数的求算 首先求出离子消耗曲线方程, 常用的方程是一 元二次多项式: Y=a+bX+cX2 (1) 式中, X 为吸收时间, Y 为离子浓度. 对该方程........