论文摘要
本文以海洋高等沉水植物——大叶藻为研究对象,开展了山东荣成天鹅湖海域大叶藻光合色素含量的周年监测,得出了该海域大叶藻光合色素含量的周年变动规律;研究了移植胁迫对大叶藻光合色素含量的影响,弄清了大叶藻应对移植胁迫的光合生理机制;研究了底质粒径和水流流速对大叶藻生长和光合色素含量的影响,查明了适宜大叶藻生长的底质粒径和水流流速范围。研究结果不仅丰富了海草光合生理的研究内容,也为进一步研发海草生态修复技术提供了参考。得到的主要结论有:一、为探索天鹅湖大叶藻光合色素含量的周年变化,于2009年4月至2010年3月逐月采集大叶藻样品,利用浸提法提取光合色素,采用分光光度法测定光合色素含量。结果显示,叶绿素总含量最大值出现在10月份,为2.40±0.034 mg/g,最小值出现在6月份,为1.22±0.028 mg/g;叶绿素a含量最大值出现在10月份,为1.58±0.020 mg/g,最小值出现在3月份,为0.76±0.036 mg/g;叶绿素b含量最大值出现在10月份,为0.83±0.016 mg/g,最小值出现在1月份,为0.40±0.005 mg/g;类胡萝卜素含量在1月达到最大值,为0.39±0.006 mg/g,最小值出现在四月份,为0.13±0.004 mg/g。从季节来看,叶绿素总含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量均在秋末冬初较高,在夏季较低;类胡萝卜素含量在秋末和冬季较高,而在初春和夏末较低。二、2009年4月,利用枚钉法在山东荣成天鹅湖海域进行了大叶藻植株的移植,5月至10月,逐月采集自然海域大叶藻和移植大叶藻植株,比较研究了移植胁迫对大叶藻光合色素含量的影响。结果发现,5月和10月时,移植大叶藻的叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素总含量均低于天然海域大叶藻(正常组),且两者存在极显著的差异(P<0.01),然而6月、7月、8月、9月时,移植大叶藻的叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素总含量均高于正常组,且两者在7月和9月时存在显著差异(P<0.05);类胡萝卜素含量则表现出不同的变化趋势,5月、6月和9月时,移植大叶藻的类胡萝卜素含量均低于正常组,且两者在5月时存在极显著的差异(P<0.01),然而7月、8月、10月时,移植大叶藻的类胡萝卜素含量均高于正常组,且两者在7月和8月时存在显著差异(P<0.05)。研究结果为了解海草应对移植胁迫的生理适应机制提供了参考。三、2010年5月,在山东荣成天鹅湖海域进行了不同底质粒径对大叶藻生长和光合色素含量影响的实验研究。实验共设置5组不同的底质粒径,砂泥质量比分别为0:1(底质1)、1:3(底质2)、1:1(底质3)、3:1(底质4)、1:0(底质5),并以天鹅湖自然海域的底泥作为对照(砂泥比3:2),每个处理组设7个平行。于6月至11月,监测大叶藻的存活状况,并逐月采集样品测定各处理组大叶藻叶长、叶宽、叶鞘长、根长和茎节长等生态指标以及叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量和类胡萝卜素含量等光合色素含量的变化。研究发现,砂泥质量比为1:3(底质2)条件下,大叶藻的叶长、叶宽、叶鞘长和茎节长等生长快于其它处理组,而砂泥质量比为3:1(底质4)更有利于大叶藻根的生长;底质砂泥比为3:1(底质4)时,大叶藻叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量和类胡萝卜素含量等光合色素含量高于其它处理组,说明生长于砂质底的大叶藻,其叶绿体的光合电子传导速率下降,通过提高光合色素含量来维持光合作用,但净光合作用速率下降,从而造成其生长的缓慢。研究结果为建立海草移植区甄选技术提供了理论支持。四、2010年6月,在山东荣成天鹅湖海域进行了不同水流流速对大叶藻生长和光合色素含量影响的实验研究。在天鹅湖自然海域选取四个不同水流流速的实验地点,其水流流速分别为6.52±0.247 cm/s(水流1)、8.24±0.405 cm/s(水流2)、11.76±0.293 cm/s(水流3)、24.56±0.4134(水流4),每个处理组设7个平行。于7月至11月,逐月采集样品,测定各处理组大叶藻的叶长、叶宽、叶鞘长、根长和茎节长等生态指标以及叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量和类胡萝卜素含量等光合色素含量的变化。研究发现,水流1(6.52±0.245 cm/s)条件下大叶藻茎节长和根长均最小,而水流2(8.24±0.405 cm/s)条件下大叶藻的叶长、叶宽、叶鞘长、茎节长和根长都比较大,说明该水流流速更有利于大叶藻的生长;水流1(6.52±0.245 cm/s)和水流4(24.56±0.414 cm/s)条件下,大叶藻的叶绿素a含量、叶绿素b含量,叶绿素总含量和类胡萝卜素含量均比较高,说明生活于低流速和高流速环境中的大叶藻,其叶绿体的光合电子传导速率下降,通过提高光合色素含量来维持光合作用,但净光合速率下降,从而造成其生长的缓慢。研究结果为探明大叶藻移植修复海区适宜水流流速范围的选择提供了参考,同时也为丰富海草光合生理的研究内容提供了理论依据。