前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的紫萍生長及磷吸收效率的干擾體，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
氮、磷是水生生物生長和再生所需的重要物質，但同時氮、磷過剩又是引起水體富營養化的主要原因。已有研究表明，在水體氮污染或氮素充足條件下，磷是造成水體富營養化的關鍵性限制因素，對水體富營養化的貢獻尤為特殊［1－2］。采用各種綜合整治措施控制磷污染是防治水域富營養化的有效方法［3－4］。近年來利用浮萍科植物去除污水中的氮和磷在國內外水處理領域得到廣泛應用［5－8］。與浮萍對氮的吸收相比，反硝化細菌和氨的揮發對除氮的作用可能更大。因此，VERMAAT等［9］認為浮萍去除的營養物以磷為主。浮萍對水體中磷的去除易受環境及營養條件的影響。對浮萍科植物的研究也表明在不同的環境條件下，其除磷效率亦明顯不同［10］。水體中氮的形態會對浮萍吸收磷產生影響。生長在NH+4-N環境下的浮萍長勢和磷去除率均高于NO－3-N環境，浮萍在生長過程中優先吸收NH+4-N［11］。另外也有研究表明，污水中磷濃度不會影響浮萍的生長速率和磷轉移能力，但會影響其轉移磷的速率，并且浮萍的磷轉移速率隨污水中磷濃度的增大而升高［12－13］。在用Spirodelapunctata7776浮萍品種處理養豬場厭氧廢水的夏季試驗中，浮萍對磷的去除速率隨污水稀釋程度的增大而下降［14］。有些學者指出，就浮萍對磷的消耗總量而言，高濃度污水大于低濃度污水［15－16］;就消耗效率(營養消耗比)而言，低濃度污水卻高于高濃度污水。因此，有必要就水體中磷濃度對浮萍磷吸收效率的影響展開深入研究。筆者以長江三角洲地區常見的紫萍為研究對象，通過不同磷初始濃度條件下紫萍對培養液中磷去除率試驗，結合紫萍體內與磷素代謝密切相關的酸性磷酸酶(ACPase)活性變化，探討水體磷濃度對紫萍磷吸收效率的影響，以期為利用紫萍進行富營養化水體生態修復提供理論指導。 1材料與方法 1.1試驗材料 試驗選用浮萍科(Lemnacea)紫萍屬(Spirodela)紫背浮萍(Spirodelapolyrrhiza)為研究對象，該種浮萍植株飽和磷含量顯著高于其他浮萍品種［17］。供試紫萍采自揚州市保障河河段(北緯32°25'24.4″，東經119°25'17.4″)，取回的紫萍置于生活污水中進行預培養〔生活污水水質:ρ(COD)=40.3mg•L－1，ρ(TN)=16.6mg•L－1，ρ(TP)=2.6mg•L－1〕，待生物量大量增加后用作試驗材料。使用缺磷的Hoagland營養液(除不加KH2PO4外，其他成分相同)，通過加入不同量的KH2PO4，分別配制成不同磷濃度的培養液。依據自然水體中一般的磷濃度范圍設計磷濃度水平分別為0.1、0.3、1.5、3.0、15.0和45.0mg•L－1。培養液配好后用0.1mol•L－1KOH和0.1mol•L－1HCl溶液調節營養液pH值至6.5。試驗共設置6個磷濃度水平處理，每個處理重復3次。 1.2試驗方法 1.2.1不同磷初始濃度對紫萍生長和磷吸收效率的影響 試驗于2010年10月16日開始，選用250mL玻璃燒杯(直徑7cm，高10cm)為試驗容器，用黑色膠布纏繞外杯壁以避光，裝入200mL不同磷濃度的培養液，挑選經擴大培養的健康浮萍植株，經自來水漂洗去除污垢和雜質后，每個燒杯中初始投入20個紫萍葉狀體(表面覆蓋率約為10%)。在人工氣候培養箱內連續培養20d。設置培養箱內條件:［光］照度2500～3000lx，溫度25℃，t(光)∶t(暗)為16h∶8h。每個處理重復3次。試驗過程中，每天用去離子水補充燒杯中蒸發的水分，使水樣體積維持在約200mL;由于燒杯中溶液pH值會隨著浮萍培養進程而產生變化，因此在試驗過程中，每隔1d用pH計測定燒杯中溶液pH值，并用0.1mol•L－1KOH和0.1mol•L－1HCl溶液調節，使pH值維持在約6.5。培養結束時撈出全部浮萍，稱量浮萍生物量，計算生物量增加量和相對生長率(RGR，Rr，g)并測定燒杯中剩余培養液的磷濃度。浮萍生物量(以鮮質量計)測定方法為:用濾水網斗將漂洗好的浮萍撈起，濾去自由水至無水滴出現，將待測浮萍平鋪在吸水紙墊上，吸水5min后，用精度為0.001g的電子天平稱量［10］。用相對生長率Rr，g來衡量浮萍的生長繁殖能力。相同時間內，浮萍的Rr，g越大，種群增長越快。當Rr，g＜0時，表明植株已受到毒害，逐漸死亡;Rr，g≥0時，表明植株對所設置條件能耐受。Rr，g=(lnNt－lnN0)/t，其中，Nt為t時刻種群生物量，g;N0為初始時刻種群生物量，g;t為種群增長時間，d［8］。紫萍對培養液中磷的去除率計算公式為:磷去除率=(磷初始濃度－磷剩余濃度)/磷初始濃度×100%。用單位鮮質量浮萍吸磷量(mg•g－1)來表示浮萍對磷吸收能力的大小。 1.2.2不同磷初始濃度條件下紫萍酸性磷酸酶活性差異 選用250mL玻璃燒杯(直徑7cm，高10cm)為試驗容器，用黑色膠布纏繞外杯壁以避光，在燒杯中裝入不同磷濃度的培養液200mL。紫萍初始投放量為0.366g(投放密度約為60%，投放密度采用標準采樣器采樣并根據完全覆蓋采樣器表面的萍體質量換算后確定)。將裝有培養液和浮萍的燒杯放入三腔式光溫培養箱中進行培養。設置培養條件為:［光］照度2500～3000lx，溫度25℃，t(光)∶t(暗)為16h∶8h。每天用去離子水補充燒杯中蒸發的水分，每隔1d調節1次pH值，使之維持在6.5。連續培養30d，分別在培養的第10、20和30天，取各磷濃度處理下的紫萍葉狀體，采用南京建成生物工程研究所的試劑盒分別測定紫萍體內蛋白質含量和酸性磷酸酶活性，酸性磷酸酶活性單位的定義為1min內生成1μmol產物酚所需要的酶量，μmol•min－1•g－1。 1.3統計方法 試驗結果以平均值±標準差表示。用SPSS13.0統計軟件進行單因素方差分析，采用最小顯著差數(LSD)檢驗法比較不同磷初始濃度處理間紫萍對磷吸收效率的差異顯著性。 2結果與分析 2.1不同磷初始濃度對紫萍生長的影響 由圖1可知，當培養液中初始ρ(磷)≤1.5mg•L－1時，隨著磷初始濃度的增大，紫萍相對生長率略有增加;當初始ρ(磷)為3.0mg•L－1時，紫萍的相對生長率最高，達0.15d－1。當初始ρ(磷)＞3.0mg•L－1時，隨著磷初始濃度的繼續增大，紫萍的相對生長率急劇下降。#p#分頁標題#e# 2.2不同磷初始濃度條件下紫萍對培養液中磷的去除率 由圖2可知，當培養液中初始ρ(磷)為0.3～3.0mg•L－1時，磷初始濃度水平與紫萍對水體磷去除率的關系不大。無論是低于還是高于該濃度范圍，紫萍對水體磷的去除率均明顯下降。當初始ρ(磷)達到45.0mg•L－1時，紫萍對水體磷的去除率僅約為3.72%。 2.3不同磷初始濃度對紫萍磷吸收效率的影響 由表1可見，紫萍累積吸磷量隨著磷初始濃度的升高而升高，但是當初始ρ(磷)達到45.0mg•L－1時，其累積吸磷量顯著下降。紫萍的磷吸收能力受磷初始濃度的影響趨勢與累積吸磷量相似，隨著磷初始濃度的升高，單位鮮質量紫萍吸磷量增加，但當初始ρ(磷)達到45.0mg•L－1時，單位鮮質量紫萍吸磷量明顯下降。 2.4不同磷初始濃度對紫萍體內蛋白質含量的影響 由圖3可知，高磷濃度(≥3.0mg•L－1)處理紫萍體內蛋白質含量總體上高于低磷濃度(≤1.5mg•L－1)處理。其中，在低磷濃度處理中，0.3mg•L－1磷濃度處理紫萍體內蛋白質含量最低;在高磷濃度處理中，3.0mg•L－1磷濃度處理紫萍體內蛋白質含量最高，之后隨著磷初始濃度繼續升高，紫萍體內蛋白質含量逐漸下降。 2.5不同磷初始濃度對紫萍體內酸性磷酸酶活性的影響 由圖4可見，隨著培養時間的推移，低磷濃度處理紫萍體內酸性磷酸酶活性總體上呈下降趨勢，而高磷濃度處理則呈先下降后上升的趨勢。培養10和20d后，低磷濃度處理紫萍體內酸性磷酸酶活性均高于高磷濃度處理，而在培養30d后，各磷濃度處理之間的差異減小，紫萍體內酸性磷酸酶活性無太大差異。 3討論 上述試驗結果顯示，當培養液中初始ρ(磷)接近3.0mg•L－1時，紫萍的生物量增加量和相對生長率最大。當初始ρ(磷)達到45.0mg•L－1時，紫萍相對生長率雖然顯著低于低磷濃度處理，但仍為正值，表明紫萍能耐受高磷濃度環境。從紫萍累積吸磷量和磷吸收能力來看，在一定磷濃度范圍內，紫萍累積吸磷量隨著磷初始濃度的升高而增大，當初始ρ(磷)達到45.0mg•L－1時，紫萍累積吸磷量顯著下降，單位鮮質量紫萍吸磷量也表現出類似的規律。因此可以推斷，45.0mg•L－1磷濃度已經超出了紫萍生長和磷吸收的最適磷濃度范圍。試驗結果還表明，在不同磷濃度環境中，紫萍酸性磷酸酶活性存在差異:當初始ρ(磷)≤1.5mg•L－1時，在受到短期低磷脅迫后，紫萍體內酸性磷酸酶活性高于磷營養充足時。隨著低磷脅迫時間的延長，低磷條件和高磷條件之間的這種差異減小，其原因可能是在長期供磷不足情況下紫萍的生長受到抑制所致。環境中磷營養水平可直接影響植物體內各種營養和生理代謝過程［18－19］，進而間接影響植物體內酸性磷酸酶的形成和向體外分泌。上述研究結果表明，紫萍對磷的適應性很強，在ρ(磷)為0.1～45.0mg•L－1的水體中均可生長，在ρ(磷)為0.3～3.0mg•L－1的水體中磷去除率均可達70%以上，說明紫萍不僅可以用于富營養化嚴重的景觀水體修復，也能用于氮、磷濃度較高的生活污水和農業廢水的綜合治理。但同時也應看到，大量紫萍覆蓋水面將破壞水體景觀，如不進行定期打撈，植物體還會在水中腐爛，易導致氮、磷重新進入水體而產生污染。因此，若要提高紫萍的磷吸收效率，將紫萍污水凈化技術進一步推廣應用，還需結合科學的管理策略。 4結論 (1)在初始ρ(磷)為3.0mg•L－1時，紫萍的相對生長率最高，生長繁殖速度最快;當初始ρ(磷)達到45.0mg•L－1時，紫萍的相對生長率急劇降低，生長受到抑制。(2)當初始ρ(磷)為0.3～3.0mg•L－1時，紫萍對水體中磷的去除率可高達70%以上，低于或高于該磷濃度范圍，去除率均明顯下降。(3)當初始ρ(磷)為0.1～15.0mg•L－1時，紫萍累積吸磷量和單位鮮質量紫萍吸磷量均隨著磷初始濃度的升高而增加;當初始ρ(磷)達到45.0mg•L－1時，其累積吸磷量和單位鮮質量紫萍吸磷量均明顯下降。(4)高磷濃度處理紫萍體內蛋白質含量總體上高于低磷濃度處理。當初始ρ(磷)為3.0mg•L－1時，紫萍體內蛋白質含量最高，之后隨著磷初始濃度的繼續升高，紫萍體內蛋白質含量逐漸下降。(5)在培養的前20d，當初始ρ(磷)≤1.5mg•L－1時，紫萍體內酸性磷酸酶活性高于高磷濃度處理，但隨著低磷脅迫時間的延長，紫萍由于長期缺乏磷營養，生長受到抑制，培養后期低磷條件和高磷條件之間酸性磷酸酶活性的差異減小。