紫外辐射胁迫对菹草衰亡的影响研究

菹草的衰亡原因一直是水体生态修复的研究热点，已有的研究认为强光照是菹草衰亡的直接原因，而强光照中紫外波段是公认对动植物有伤害的波段，其对陆生植物的影响研究深入且广泛，而对水生植物的影响研究还甚少，因此开展此研究对恢复和重建水生生态系统意义重大。故本研究以紫外辐射为影响因子，以沉水植物冬春季优势种-菹草为对象，研究紫外辐射对菹草生长的形态、生理、生化等指标及PSⅡ系统的影响，探索紫外辐射对菹草生长及衰亡的影响，紫外辐射在不同类型（泥沙型、浮游生物型等）水体、不同富营养化水平水体中衰减状况。阐明紫外辐射对菹草的生长及衰亡影响机理及程度，明确最适菹草生长紫外辐射的时间及强度阈值，揭示紫外辐射在水体中衰减的规律及影响因子，菹草在不同水体中最佳的生长深度。为探索清菹草衰亡的真实原因，紫外辐射对水生生态系统的影响，实现水生植物良好的季相更替提供依据，为同类水体恢复和重建健康的水生生态系统有借鉴作用。

菹草的衰亡原因一直是水体生态修复的研究热点，已有的研究认为强光照是菹草衰亡的直接原因，而强光照中紫外波段是公认对动植物有伤害的波段，其对陆生植物的影响研究深入且广泛，而对水生植物的影响研究还甚少，因此开展此研究对恢复和重建水生生态系统意义重大。本项目故本监测了紫外辐射在泥沙型、富营养化、清洁水体中水体中衰减状况及影响因子，通过模拟实验及野外观测探索紫外辐射对菹草生长及衰亡的影响。结果表明：UVR、UV-A、UV-B在水体中穿透过程中，浊度与UVR、UV-A、UV-B在水体中衰减系数关系最为密切，也与UV-B穿透深度关系最为密切，其相关关系达极显著相关。在人工诱导自然光、UV-A、UV-B、UV-A+UV-B辐射，UV-B辐射处理及UV-A+UV-B处理对菹草的伤害较为显著，株高、叶面积、节间距显著降低，辐射初期过氧化氢酶（CAT）活性及过氧化物酶活性（POD）及丙二醛（MDA）含量升高明显；在UV-B对菹草幼苗及成株实验中，UV-B能幼苗促进菹草分枝形成，对成株无显著影响，高剂量（≥150µW/cm2）UV-B辐射能促进植株衰亡，无论幼苗还是成株在受UV-B辐射暴露后，植株株高、节间距、叶长、叶宽、叶面积都受到UV-B辐射的抑制，且随UV-B辐射剂量增加，各项指标明显下降；菹草从幼苗期开始遭受UV-B辐射能促进石芽的形成，且随辐射剂量增加，石芽数量增多；而成株遭受UV-B辐射对石芽数量无影响；两种实验形成的石芽随辐射剂量增加，石芽变态率增高，长度增加、宽度减少，石芽重量减轻，下一个生长季萌发率降低；低剂量辐射条件下，UV-B辐射可促进菹草植株叶片叶绿素含量的增加，但至衰亡阶段后则起抑制作用；≥100μW/cm2剂量条件下则起抑制作用，并随辐射剂量增加而逐渐降低。UV-B辐射可促进幼苗及成株在辐射初期CAT、POD酶活性增强、MDA含量升高，且随辐射剂量增加而逐渐升高，而SOD活性随辐射时间延长逐渐升高，且随辐射剂量增加而增加；PSII反应中心出现可逆性失活或出现不易逆转的破坏，致使原初光能转换效率、电子传递速率下降，实际光化学效率降低，最终加速菹草衰亡。因此，春末夏初野外强UV-B辐射可能是促进菹草大批衰亡的重要原因。