溫度對伊樂藻光補償點的影響5200字前言

伊樂藻屬于水鱉科，1年生沉水草本植物[1]。其植株鮮綠，莖柔嫩，在莖節(jié)的葉腋內(nèi)萌生新枝，有時伴有白色線狀不定根，根能植入泥中，起著固定和吸收營養(yǎng)的功能。伊樂藻植叢呈倒圓錐形生物量分布，這一特性使其在與其他植物在時間和空間競爭上有明顯優(yōu)勢。葉片呈披針形，三枚輪生，沿莖密集生長。葉無柄、平展，長10-15mm，常向一個方向卷曲。莖一般沉于水下或浮于水面，其莖可達3m以上。伊樂藻雌雄異體，在水面上開花，花期一般為7月-9月。自然條件下常常表現(xiàn)出以年為周期的生長發(fā)育節(jié)律，早春萌發(fā)，夏季高溫期生長停滯，進入休眠狀態(tài),秋季再度生長，形成新的種群[2,3,4]。20世紀80年代經(jīng)由日本引入我國，具有較大的經(jīng)濟利用價值，在漁業(yè)生產(chǎn)中作為優(yōu)質(zhì)的餌料，并在水環(huán)境修復項目中被大量利用[5,6]。

歐洲、日本等許多國家和地區(qū)引入后它以其極強的入侵性，迅速成為當?shù)氐膬?yōu)勢種群[7,8]。此種狀況在我國部分湖區(qū)也已成為現(xiàn)實,如在對東太湖水生植被的調(diào)查研究中就發(fā)現(xiàn)，伊樂藻已經(jīng)開始侵入當?shù)氐膬?yōu)勢群叢中，并形成一定的規(guī)模[9]。再次對東太湖水生植被的調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，1981年東太湖沉水植物群落主要以黑藻(Hydrillaverticillata)、竹葉眼子菜(Potamogetonmalainus)、苦草(Vallisneriaspiralis)為優(yōu)勢建群種。1986年引進伊樂藻后，1996年主要以微齒眼子菜(Potamogetonmaackianus)為優(yōu)勢種，伊樂藻成為亞優(yōu)勢種，2022年主要以伊樂藻和無根植物金魚藻(Ceratophyllumdemersum)為優(yōu)勢種[10]。由此可見，伊樂藻作為一外來物種，已經(jīng)對水生生態(tài)環(huán)境尤其是物種多樣性造成了一定影響。因為它對水環(huán)境存在潛在的生態(tài)平安隱患，急需科學的研究。國內(nèi)有關(guān)伊樂藻的有關(guān)生態(tài)因子、光照和營養(yǎng)與沉水植物的關(guān)系方面研究較多，而溫度對其影響這方面的研究相對較少。尤其是伊樂藻對光照、溫度、pH的適應性那么不足研究報道，生態(tài)適應性和抗性是影響水生植物生存競爭的重要因素，同時也是入侵力強弱的重要體現(xiàn)。因而發(fā)展這方面的研究顯得非常必要。

所謂光補償點即植物的光合強度與呼吸強度相等時的光照強度。光合作用隨光照強度的增加而增加，直至到達最大值。光合作用率和呼吸作用率兩條線的交叉點就是所謂的光補償點，在此處的光照強度是植物開始生長和進行凈生產(chǎn)所需要的最小光照強度。在光補償點以上，植物的光合作用超過呼吸作用，可以積累有機物質(zhì)。光補償點下列，植物的呼吸作用超過光合作用，此時非但不能積累有機物質(zhì)，反而要耗費貯存的有機物質(zhì)。如果長時間在光補償點下列，植株逐漸枯黃致死，當溫度升高時，呼吸作用增強，光補償點就回升，因此，在栽培植物，在光照缺乏時，要防止溫度過高以降低光補償點，有利于有機物質(zhì)的積累。

影響光補償點的因素有很多，本實驗主要討論溫度對伊樂藻光補償點的影響，從而找出其較合適的光照和溫度范圍。

1材料和辦法

1.1實驗材料

采用從河南師范大學生物園采集，并經(jīng)實驗用水預培養(yǎng)的伊樂藻，實驗用水為從河南師范大學生態(tài)實驗室含有底泥的水樣經(jīng)浮游植物網(wǎng)過濾后的水。

1.2實驗辦法

1.2.1預培養(yǎng)：伊樂藻在鋪有底泥的玻璃缸中預培養(yǎng)兩周后，待其長到15-20cm左右時取樣。

1.2.2測生產(chǎn)力：在光照培養(yǎng)箱中設置一定照度和溫度，先把伊樂藻放入一定量放置兩周的底泥浸出液，在培養(yǎng)箱中馴化一天，使之適應溫度和光照，以保證黑白瓶中培養(yǎng)液的溫度及初始溶氧量都相同。黑瓶再用黑色塑料布包裹后,用浸出液傾斜著遲緩注滿瓶,防止產(chǎn)生氣泡。伊樂藻洗凈后，除去雜藻，稱取0.4g長度均勻的伊樂藻頂枝,吸干水分稱取約后，置于黑白瓶中,并以不加植物的白瓶為初始瓶，每種條件黑白瓶各4個，初始白瓶4個，即四個重復。灌瓶完畢立即對初始瓶進行初始溶氧的固定。黑瓶與白瓶一起置于的光照培養(yǎng)箱中,2h后取出進行溶解氧的測定。碘量法[11]測定曝光前后黑白瓶溶解氧的變化，得出不同植物在不同光照和溫度下的凈產(chǎn)氧量。回歸分析計算其光補償點。

1.2.3溫度設置

調(diào)節(jié)光照培養(yǎng)箱,設置10℃，15℃，20℃，25℃，30℃五個溫度梯度，每個溫度下有五個不同級別的光照強度，分別為1000lx，1600lx，3000lx，3600lx，5300lx，然后測定頂枝的光合產(chǎn)氧量，每個水平下做4個重復。

1.2.4計算

用碘量法測定試驗前后容量瓶中的溶解氧含量,然后計算出伊樂藻頂枝光合作用的總產(chǎn)氧量和凈產(chǎn)氧量，即：

用下式計算每g沉水植物在單位時間內(nèi)的產(chǎn)(耗)氧量(mg/(h·g))。

總產(chǎn)氧量=(白瓶溶解氧量-黑瓶溶解氧量)/(反饋時間×材料重量)

凈產(chǎn)氧量=(白瓶實驗溶解氧量-初始瓶溶解氧量)/(反饋時間×材料重量)

呼吸作用耗氧量=(初始瓶溶解氧量-黑瓶實驗溶解氧量)/(反饋時間×材料重量)，其中反饋時間2h，材料重量0.4g。

最后由獲得的凈產(chǎn)氧量的數(shù)據(jù)經(jīng)回歸分析得出不同溫度水平下的伊樂藻的光補償點。

產(chǎn)氧量的計算公式為C=(10.00×0.0250)/V得出硫代硫酸鈉溶液的濃度為0.025773mol/L，其中C代表硫代硫酸鈉溶液的濃度(mol/L)，V代表滴定時耗費硫代硫酸鈉溶液的體積(mL);DO(mg/L)=(CV×8×1000)/100=(0.025773×V×8×1000)/100。

2結(jié)果

10℃時伊樂藻的凈產(chǎn)氧量隨光照強度的增強而增大，見表1。

表110℃時不同光照級別下的伊樂藻的產(chǎn)(耗)氧量(mg/(h·g))

1000lx1600lx3000lx5400lx

總產(chǎn)氧量0.25770.51440.67650.8086

凈產(chǎn)氧量0.18040.31460.61210.6830

呼吸作用耗氧量0.07730.20220.64950.1256

15℃時伊樂藻的凈產(chǎn)氧量在1000lx-3600lx的范圍內(nèi)隨光照強度的增強而增大，但由3600lx到5300lx其凈產(chǎn)氧量隨光照強度的增強而減小，見表2。

表215℃時不同光照級別下的伊樂藻的產(chǎn)(耗)氧量(mg/(h·g))

1000lx1600lx3000lx3600lx5300lx

總產(chǎn)氧量0.31890.51870.75160.11280.8978

凈產(chǎn)氧量0.20620.38980.69590.97290.7270

呼吸作用耗氧量0.11280.12890.12240.15460.1708

20℃時伊樂藻的凈產(chǎn)氧量在1000lx-3000lx的范圍內(nèi)隨光照強度的增強而增大，但由3000lx到5300lx其凈產(chǎn)氧量隨光照強度的增強而減小，并在3600lx時到達穩(wěn)定，見表3。

表320℃時不同光照級別下的伊樂藻的產(chǎn)(耗)氧量(mg/(h·g))

1000lx1600lx3000lx3600lx5300lx

總產(chǎn)氧量0.30280.75391.20220.90210.9085

凈產(chǎn)氧量0.13530.64430.98900.72160.7216

呼吸作用耗氧量0.16750.10950.21260.18040.1869

25℃時伊樂藻的凈產(chǎn)氧量在1000lx-3600lx的范圍內(nèi)隨光照強度的增強而增大，但由3600lx到5300lx其凈產(chǎn)氧量隨光照強度的增強而減小，見表4。

表425℃時不同光照級別下的伊樂藻的產(chǎn)(耗)氧量(mg/(h·g))

1000lx1600lx3000lx3600lx5300lx

總產(chǎn)氧量0.39300.67010.75391.08890.9600

凈產(chǎn)氧量0.18690.45750.67010.87630.6894

呼吸作用耗氧量0.20620.21260.08380.21260.2706

30℃時伊樂藻的凈產(chǎn)氧量在1000lx-3000lx的范圍內(nèi)隨光照強度的增強而增大，但由3000lx到3600lx其凈產(chǎn)氧量隨光照強度的增強而減小，由3600lx到5300lx其凈產(chǎn)氧量隨光照強度的增強而增大，見表5。

表530℃時不同光照級別下的伊樂藻的產(chǎn)(耗)氧量(mg/(h·g))

1000lx1600lx3000lx3600lx5300lx

總產(chǎn)氧量0.47250.73451.17271.03741.5657

凈產(chǎn)氧量0.25990.52840.94720.80541.1361

呼吸作用耗氧量0.21260.20610.22550.20880.4296

由以上數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS回歸分析，由公式Y(jié)=--b0+b1*ln(t)，其中Y代表產(chǎn)氧量，t代表光照強度,得10℃、15℃、20℃、25℃、30℃溫度下的伊樂藻的光補償點分別為：567lx、548lx、390lx、479lx、575lx。見圖1。

圖1伊樂藻的光補償點隨溫度的變化

由圖1可以看出，伊樂藻的光補償點在10℃-20℃范圍內(nèi)呈下降趨勢，并在20℃到達最低點，在20℃-30℃范圍內(nèi)逐漸回升。

3討論

任南(1994)[12]測定東湖五種沉水植物的光補償點，結(jié)果如下

表6東湖五種沉水植物的光補償點

15℃20℃30℃

菹草398lx580lx

狐尾藻424lx658lx

金魚藻674lx1148lx1802lx

大茨藻199lx345lx456lx

苦草106lx284lx423lx

伊樂藻與上述五種植物比擬，可得各植物在不同溫度下光補償點大小的順序，即：

15℃：金魚藻>伊樂藻>狐尾藻>菹草>大茨藻>苦草;

20℃：金魚藻>狐尾藻>菹草>伊樂藻>大茨藻>苦草;

30℃：金魚藻>狐尾藻>菹草>伊樂藻>大茨藻>苦草。

對水生植物來說，光補償點所存在的深度那么是光補償深度，其是沉水植物在湖泊等自然水體中向深層分布的界限。

沉水植物的光補償點的上下，決定了其在湖泊中不同水深的分布。比照可以看出，在15℃時，伊樂藻光補償點較高，分布于水體的上層。在20℃時，其光補償點較低，分布于水體的較下層。由于水質(zhì)較差的水體的光的透過率較低，故水體污染在15℃時對伊樂藻的影響較小，在20℃和30℃時對其影響較大。

通過上表可以看出，在一定溫度范圍內(nèi)(15℃-30℃)，五種植物的光補償點隨溫度的升高而回升，但本實驗測得的伊樂藻的光補償點卻不遵循此規(guī)律，探討其原因可能為：(1)實驗測得的數(shù)據(jù)存在誤差或者錯誤，以致影響了最后求得的光補償點的數(shù)值。

(2)伊樂藻的光補償點本身存在有不同于上述五種沉水植物的光補償點的變化規(guī)律，