绿狐尾藻光合色素组成及氮磷化学计量学特征对外源铵的响应 植物生态学报    2022, 46 (4): 451-460.   DOI: 10.17521/cjpe.2021.0291

图2 绿狐尾藻相对茎高(RSH)和相对生物量(RB)与外源铵(NH₄⁺)浓度的关系(n = 24)。

正文中引用本图/表的段落

如图1所示, 外源铵浓度对绿狐尾藻的相对茎高和相对生物量影响显著, 相对茎高和相对生物量均随外源铵浓度增加先增加后降低。与CK处理相比, 外源铵添加(0.1-30 mmol·L-1)使绿狐尾藻相对茎高显著增加, 而相对生物量仅在0.1-15 mmol·L-1铵浓度范围内显著增加, 增加幅度分别为23.3%-46.9%和19.2%-48.9%, 而30 mmol·L-1铵处理显著降低了绿狐尾藻的相对生物量, 比CK处理下降了12.3%。对相对茎高和相对生物量与外源铵浓度进行拟合, 发现二者与外源铵浓度的关系均能用非线性模型高斯函数方程较好地拟合(图2), 相关性均达到了极显著水平, R2分别为0.561 4和0.805 5, 并发现相对茎高增长拐点的铵浓度为16.22 mmol·L-1, 相对生物量增长拐点的铵浓度是12.58 mmol·L-1。

本研究中, 绿狐尾藻相对茎高和相对生物量随铵浓度增加而先增加后减小, 均在15 mmol·L-1处理达到最大值, 说明该浓度有利于绿狐尾藻的生长和生物量积累, 而相对茎高最小值出现在低浓度(CK、0.1 mmol·L-1)处理, 相对生物量最小值出现在高浓度(30 mmol·L-1)处理, 说明铵浓度过低, 无法满足绿狐尾藻生长所需的N (Gao et al., 2020); 而当铵浓度超过30 mmol·L-1时, 铵对绿狐尾藻产生了较严重的胁迫或铵毒, 从而限制了绿狐尾藻的生长并降低其生物量(Cao et al., 2007; Gao et al., 2020)。本研究结果与Zhou等(2017)的研究结果存在差异, 本研究中, 绿狐尾藻相对茎高和相对生物量最大值均出现在NH₄+浓度为15 mmol·L-1 (210 mg·L-1)时, 而Zhou等(2017)研究发现NH₄+浓度为40 mg·L-1时绿狐尾藻的茎高和生物量最高。原因可能与所用的培养液成分和浓度、实验条件不同和植物生长阶段等有关, 导致结果存在一定的差异。但总的来说, 本研究中茎高和生物量随外源铵增加的变化趋势与Zhang等 (2021)和Zhou等(2017)的研究结果一致, 均表现为先增加后减小, 主要是NH₄+-N虽然是水生植物优先利用的N源(Jampeetong & Brix, 2009b), 但NH₄+-N不足或过量都会对水生植物产生胁迫(Su et al., 2012)。在高浓度铵(70 mmol·L-1)条件下绿狐尾藻丙二醛(MDA)、活性氧(ROS)、脯氨酸(Pro)含量升高, 严重的NH₄+胁迫导致体内产生大量的ROS, 使光合器官损伤, 导致在此条件下的光抑制(Gururani et al., 2015; Zhang et al., 2021); 且绿狐尾藻通过N代谢缓解铵毒的过程中需要消耗能量(Gao et al., 2020), 不利于绿狐尾藻生长。Liu等(2019)研究认为湿地植物的生物量越大, 对N、P的去除效率越高。由此可知, 生长良好的绿狐尾藻是高效处理养殖废水的前提, 其生物量越大, 对N、P去除的贡献越大。本研究通过拟合曲线方程(图2)得出相对茎高和相对生物量最高值分别出现在NH₄+为16.22和12.58 mmol·L-1时, 说明最适绿狐尾藻生长的铵浓度范围为12-16 mmol·L-1。

本文的其它图/表

• 图1 外源铵(NH₄⁺)浓度对绿狐尾藻相对茎高和相对生物量的影响(平均值±标准误, n = 24)。不同小写字母表示不同处理之间差异显著(p < 0.05)。
  
• 图3 外源铵(NH₄⁺)浓度对绿狐尾藻叶绿素(Chl)含量及光合色素组分比率的影响(平均值±标准误, n = 24)。不同小写字母表示不同处理之间差异显著(p < 0.05)。
  
• 图4 绿狐尾藻叶绿素(Chl)含量与外源铵(NH₄⁺)浓度的关系 (n = 24)。
  
• 图5 外源铵(NH₄⁺)浓度对绿狐尾藻氮(N)、磷(P)含量及其比率的影响(平均值±标准误, n =24)。
  
• 图6 绿狐尾藻叶(A)、茎(B)中氮(N)、磷(P)含量及其比率与外源铵(NH₄⁺)浓度的关系(n = 24)。
  
• 表1 绿狐尾藻氮(N)、磷含量(P)及其化学计量比与叶绿素含量的关系 (n = 24)