藻華聚集的環境效應：對鳳眼蓮生態學性狀的影響

包先明，何俊，劉國鋒

1.淮北師范大學生命科學學院，安徽 淮北，235000；2.無錫市農林局水產技術指導站，江蘇 無錫 214023；3.中國水產科學研究院淡水漁業研究中心//農業部淡水漁業和種質資源利用重點實驗室，江蘇 無錫 214081

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藻華聚集的環境效應：對鳳眼蓮生態學性狀的影響

包先明1，何俊2，劉國鋒3*

1.淮北師范大學生命科學學院，安徽 淮北，235000；2.無錫市農林局水產技術指導站，江蘇 無錫 214023；3.中國水產科學研究院淡水漁業研究中心//農業部淡水漁業和種質資源利用重點實驗室，江蘇 無錫 214081

摘要：化肥的過量使用，工業、生活污水的直排以及農業徑流等多種因素，導致當前中國的主要河流、湖泊等均出現了因氮磷過量累積而造成的水體富營養化現象；而伴隨該現象發生的是周期性水體藍藻水華，對水生態環境以及當地居民生活、社會生產活動等造成了嚴重的不良影響。而在各種治理藍藻水華和水體富營養化的措施中，原位種養水生植物因具有生態、環保和投入少等優點而成為首選措施。然而，在水生植物種植過程中，藍藻大量聚集后將會對植物的生態性狀產生何種影響，需要深入研究。通過研究藻華聚集后對水生植物的生理生態的影響，有助于揭示藻華規模性爆發引起水生植物消亡的深層機制和更好地發揮植物的水體生態修復功能。以鳳眼蓮為研究對象，探究不同藍藻水華聚集下對鳳眼蓮生態學性狀的影響及植物的應答響應。結果表明：藻華聚集后2 h內植物根區水體溶氧會被耗盡，Eh降至-200 mV，形成厭氧、強還原環境從而對鳳眼蓮產生脅迫作用；植物葉片、根系中N、P及可溶性糖含量上升，K含量下降，表明鳳眼蓮對環境脅迫有較強的應答響應；添加60 g·L-1處理的根系活力持續增強，添加120 g·L-1處理的根系活力在脅迫的前3 d增加、隨后呈快速下降的變化趨勢；植物根系長度、生物量和根系/莖葉比值呈持續下降趨勢，表明在超過了鳳眼蓮的抗逆能力后，就開始出現根活性降低、生物量下降、K+含量下降等對逆境脅迫的應答現象，植物的新陳代謝受阻，植物開始死亡，表明藻華聚集后水體生態環境惡化，對鳳眼蓮產生的重度脅迫是導致植物死亡的主要原因。

關鍵詞：藻華聚集；環境效應；鳳眼蓮；生態學性狀

引用格式：包先明，何俊，劉國鋒.藻華聚集的環境效應：對鳳眼蓮生態學性狀的影響［J］.生態環境學報，2016，25（4）:656-663.

BAO Xianming，HE Jun，LIU Guofeng.Environmental Effects of Algae Blooms Cluster:The Impact on Ecology Character of the Eichhornia crassipes ［J］.Ecology and Environmental Sciences，2016，25（4）:656-663.

水體富營養化導致的藍藻水華周期性、大規模爆發（孔繁祥等，2007；王成林等，2011），成為當前重要的水環境問題。藍藻水華（cyanobacterial bloom）大量聚集死亡引起的藻源性黑水團等現象（劉國鋒等，2009；Guo，2007），使得其對水質污染產生了質的變化，對當地居民的生產、生活和國民經濟發展都造成了極大的影響。因此，只有快速、有效地去除水體中過量的氮磷營養鹽，才能從源頭上控制藍藻水華的發生。目前已采取了多種治理方式，如底泥疏浚（鐘繼承等，2009）、引江濟太工程（賈鎖寶等，2008）、種植水生植物修復水體（陳荷生，2001）等，在一定范圍內取得了較好的效果。其中，鳳眼蓮（Eichhornia crassipes）因具有生長和擴繁能力快、適應性強且生物量大、易于機械化打撈等優點而成為當前植物水體治理的研究熱點（Tsutomu et al.，1988；張文明等，2007；劉國鋒等，2011），其實際治理效果也顯現出明顯的水質凈化功能（嚴少華等，2012）。然而，在沒有完全控制住水體及內源氮磷負荷的情況下，藍藻水華仍然存在周期性、規模性發生現象，而且藻華發生期間正值溫度高（氣溫大于25 ℃）、光照強烈的夏季。模擬在較低溫度水平下（氣溫＜25 ℃）藍藻水華聚集后對植物的影響實驗表明藍藻水華聚集不會對植物產生重大影響，且藍藻降解后釋放的營養鹽可以為植物生長提供豐富的物質（吳婷婷等，2015）。然而，多數情況下，藍藻爆發時間正是水溫逐漸升高時，此時水華細胞聚集后將會快速耗盡水體中的溶解氧后因供氧不足而死亡、分解。在研究逆境脅迫對水生植物的影響時，多采用沉水植物作為研究對象（趙鳳斌等，2012；劉麗貞等，2012）。然而，在實際大型水體的生態治理中，采用以鳳眼蓮為代表的漂浮植物進行水體治理，具有更高的靈活性和更顯著的治理功效。因此，本文采用模擬試驗研究在較高溫度（氣溫大于25 ℃）、藻華細胞不同聚集程度下，水體溶解氧耗盡后形成的缺氧、還原環境下，以鳳眼蓮為代表的水生植物生物學指標對外界的脅迫作用產生的應答響應，探討水生植物在藍藻水華嚴重聚集后的消亡原因，以期為減輕藍藻水華聚集所產生的危害，強化利用以鳳眼蓮為代表的水生植物修復污染水體和水質凈化效果提供理論依據。

1　實驗設置與樣品分析

1.1實驗設置

本實驗在江蘇省農科院的溫室大棚內的400 L大塑料周轉箱內開展，編號為1～9，其中1～3號為處理實驗1，4～6號為處理實驗2，7～9號為對照。實驗水體采集于江蘇省農科院的2號池塘，該池塘的上游來水主要是生活污水（實驗區水體水溫不低于25 ℃）。水體盛放在周轉箱內，周轉箱底部預先放入過篩的10 cm厚、采自2號池塘的底泥。待水體注入周轉箱10 d后，開始放入規格一致、生長健壯的鳳眼蓮植株40株，鳳眼蓮為單株、帶有8片新鮮葉片、白色須根的綠色健壯植株，靜置10 d后，待鳳眼蓮適應水體并開始正常生長后，放入從太湖梅梁灣采集的新鮮藻體。放入前預先用浮游植物生物網過濾掉流動的水分，然后用天平（精確至0.01 g）稱量后，在處理1中加入60 g·L-1藍藻細胞（何浪等，2012；陸桂華等，2009），在處理2中加入120 g·L-1藍藻細胞，以模擬藍藻水華不同聚集程度以及發生藻源性黑水團時對鳳眼蓮的影響；對照試驗不添加，每個處理3個平行。在藍藻大量死亡、水體發黑后，鳳眼蓮生長無明顯變化時視為植物受到的損傷為不可逆的，結束實驗。

1.2樣品采集

實驗開始后，用謂載微電極系統測定植物根區DO含量變化，便攜式水質監測儀YSI測定水體基本參數。每3天采集1次植物樣品，然后帶回實驗室，立即用自來水沖洗干凈。采集完好植物頂生葉片4片和新鮮須根，放入自封袋中用細線纏好（保護樣品不受折疊），立即置于液氮罐中，用于測定葉綠素及生理指標。

1.3樣品測定

1.3.1植株形態變化的測定

每次取樣時，采集一定數量的植株，帶回實驗室，用直尺測定植株地上部分莖葉和根的長度，通過公式計算株高和根莖比，其中，株高=莖葉長+根長，根莖比=根長/莖葉長，。同時用吸水紙吸干植株附著的水分，然后用天平稱量植物新鮮樣品的根系質量、莖葉質量。

1.3.2植株NPK含量測定

測定時把植物葉片、須根從液氮罐中取出，葉片中可溶性糖、N、P、K等含量變化的測定參照文獻進行（李合生，2000）。

1.3.3根系活力測定

用TTC法測定根系活力（李合生，2000），取根尖材料0.5 g，加入0.4% TTC溶液0.2 L和1/15 的PBS 5 mL，黑暗、室溫條件下保存1 h，然后加入1 mol·L-1硫酸2 mL終止反應，取出材料用濾紙吸干水分，加入乙酸乙酯研磨，取紅色提取液，用乙酸乙酯定容至10 mL，在485 nm下測定TTC還原量C。

式中，C為四氮唑還原量（μg·g-1·h-1），W為根質量（g），t表示時間（h）。

1.4數據分析

用Excel 2013對數據進行初步處理，然后應用SPSS 18.0和Origin 8.0進行數據分析和繪圖。

2　結果與分析

2.1藻華細胞聚集對植物根區DO和Eh值變化影響

藻華細胞聚集后，藻細胞會在2h內消耗掉植物根區周圍水體中溶解氧（DO），根區水體中DO低于0.2 mg·L-1，從而形成缺氧環境（圖1a，b）。植物根區缺氧后，藻細胞易出現死亡，同時高溫加劇了藻細胞的腐解，使得水體DO含量呈現持續低溶氧狀態；根區水體氧化還原電位值（Eh）在藻細胞加入后1 d內就下降為-135.2 mV（圖1c），表現為厭氧、還原環境；實驗進行5 d后，植物根系就出現發黑、發臭，且老根開始大量脫落，表現出對植物根系產生毒害。在實驗結束時，處理1中大部分藻細胞已經分解，根部開始長出新根，表明植物已經克服了由藻細胞死亡引起的水體環境惡化所帶來的不良影響，植物長勢較好，根部水體中DO、Eh含量呈現緩慢升高，分別為0.22 mg·L-1、-121 mV。處理2中仍有大量的藻細胞存在，水體仍然呈現為發黑、發臭現象，水體DO、Eh低至0.10 mg·L-1，-199.9 mV，呈現厭氧、強還原的環境；處理組水體中氨氮含量比對照組高出102倍（平均質量濃度為45.6 mg·L-1），對植物根系產生嚴重的毒害作用；此時老根基本脫落或已死亡，植物葉片呈現焦黃、干枯現象，植物出現大量死亡，表明在120 g·L-1的藍藻嚴重聚集狀態下，藍藻水華將會對植物產生不可逆的毒害作用，造成植物死亡。

圖1　藻華聚集后根區DO、Eh、鹽度變化Fig.1 Changes of DO，Eh，and salinity in root zone after algae cells gathered

藻華聚集、死亡后，在初始階段（實驗前5 d）大量細胞內含物會釋放到水體中，這種細胞內含物含有大量的顆粒態、膠體態等氮磷營養鹽成分，導致水體中顆粒態的氮磷含量升高，故水體鹽度升高（圖1d）（孫小靜等，2007；朱夢圓等，2011）。

2.2藻華細胞聚集后對植株體內N、P、K含量變化的影響

植物體內N、P、K含量水平在調節植株體內各種代謝活動中起著相當重要的作用。研究表明，提高氮素營養水平，尤其在作物生育后期施氮肥，有緩解作物早熟、提高植物抗逆性能的作用。藻華細胞聚集、死亡過程中，造成水體厭氧、還原的環境條件（尚麗霞等，2013；唐金艷等，2013；曹培培等，2014），水體中鹽度升高，對植物生長產生了嚴重的脅迫作用，引起植物光合作用功能產生紊亂，光合產物無法正常運輸。植物根系和葉片中吸收大量N、P，其含量呈現不斷增加趨勢（圖2a～d）；隨著藻細胞添加量增加和處理時間的延長，植株體內N含量呈現不斷增加趨勢，而P含量變化幅度較為平緩，至實驗結束時，處理1、2中，植物根系N分別為對照組的1.91、2.09倍，莖葉內N分別為對照組的1.31、1.50倍；植物根系P分別為對照的1.39、1.61，莖葉內P分別為對照的1.21、1.67倍，表明在藻細胞分解后植物吸收了大量的氮磷營養鹽。出現這種情況的原因是在藻細胞加入后，植物對環境的脅迫產生了應激反應，加劇了新陳代謝活動，從而導致植株在脅迫前期對氮磷的吸收轉運能力加劇。

鉀能改善植物的糖代謝，增加細胞的滲透濃度，保持氣孔保衛細胞緊張度，有利于氣孔張開，最終促進光合作用。在本實驗中，植株內K含量總體呈現下降趨勢（圖2e，f）。在實驗初始階段，植株根系內的K含量呈現急劇下降趨勢，實驗進行3 d后，處理組1、2中根系內K質量分數分別從0.372、0.425 mg·g-1下降為0.154、0.198 mg·g-1，下降幅度分別為58%和53%。根系內鉀含量呈現持續下降趨勢，至實驗結束時，根系內鉀質量分數分別為0.196、0.121 mg·g-1，而同期對照組中植株根系鉀含量也出現下降趨勢，這可能是鳳眼蓮對鉀的吸收速率較高，水體中鉀含量隨著植物吸收其含量不斷下降（盛婧等，2011）。植株葉片內鉀含量呈現先升高后下降的變化趨勢，在加入藻細胞處理3 d后，植株葉片內鉀含量達到最高值，處理1、2中鉀質量分數分別為0.792、0.964 mg·g-1，隨后出現快速下降，至實驗結束時，其質量分數分別為0.556、0.627 mg·g-1，下降幅度分別為23%、19%，對照組中鉀從0.671 mg·g-1下降為0.495 mg·g-1，下降幅度為26%。雖然處理組葉片內鉀含量變化與對照組差異不明顯（P＜0.05），但植株根系內K+含量變化顯著（P＜0.05），表明環境脅迫對植物吸收、轉運K+產生了顯著影響（劉強等，2014）。在藻細胞聚集、腐解過程中形成的環境脅迫，對植物體內鉀的含量變化產生了較大影響，這是因為藻細胞形成的環境脅迫，造成植株體內K+的虧缺，而K+對植物具有十分重要的作用，它可作為某些酶的輔酶或活化劑，植物生長發育和光合碳同化的合成中都需要K+誘導或活化，淀粉的形成也需要K+的參與，因此藻細胞聚集后形成的厭氧、還原環境對植物吸收、轉運K+產生了嚴重抑制效應，導致植物體內K+含量出現快速降低。在藻細胞聚集3 d后，植物葉片氣孔導度、葉片蒸騰速率和葉片光合能力均出現顯著下降（數據未發表），表明此時植物已經受到嚴重的環境脅迫，導致植物光合作用受到抑制作用（彭海歡等，2006）。

圖2　藻華聚集后植物體內體內N、P、K變化Fig.2 Changes of N，P，and K in plant body after algae cells gathered

2.3藻華聚集對植株可溶性糖含量變化的影響

植物遭受逆境脅迫時植株體內可溶性糖含量增加（閆洪奎等，2012）。藻華細胞聚集后，處理組中植物根系中可溶性糖含量呈現緩慢增加趨勢，至實驗結束時，處理1、2中植株根系內可溶性糖含量分別為7.04%、8.79%（圖3），同期對照樣品中可溶性糖分含量為6.36%；與初始含量相比，其含量增加了16%、43%。植株葉片中可溶性糖分含量變化與根系中變化不同，處理2中可溶性糖呈現先快速增加、后急劇下降的單峰變化趨勢，在藻細胞聚集6 d后葉片中糖分含量達到最高值，為13.26%，比初始含量增加了56%；而同期處理1、對照組中葉片糖分含量分別為8.63%、8.19%。隨后處理2中葉片糖分含量快速下降，至實驗結束時，其含量為8.05%，而同期處理1、對照組中糖分含量為8.72%、9.24%。這可能是在實驗前期受藻細胞聚集引起的環境脅迫，植物為應對不良環境條件，植株體內開始快速積累糖分，且脅迫愈嚴重，糖分含量升高得越快；處理1中植物在抵消了不良環境效應、開始恢復生長后，植株內糖分含量呈現平緩增加現象。處理2中植物受到嚴重的藻細胞聚集引起的環境脅迫，植株葉片為應對脅迫，植株內糖分呈現快速增加現象；隨后，植物開始死亡，植物葉片光合作用受阻，無法繼續合成糖分，表明環境脅迫造成葉肉細胞內糖分積累對光合作用產生反饋抑制（張其德，2000；李芳蘭等，2009）。

圖3　藻華聚集后植株體內糖分變化Fig.3 Changes of sugar in plant body after algae cells gathered

2.4藻華聚集對植物根系活力變化的影響

根系活力（RA，root activity）泛指根系的吸收、合成、氧化和還原能力等，是一種較客觀反映根系生命活動的生理指標。根的生長情況和活力水平直接影響地上部的營養狀況，可及時反映出植物對外界環境脅迫的反應（陳雄偉等，2012）。加入藻華細胞后，植株根系活力很快就表現出對脅迫的應激反應（圖4），實驗進行1 d后，處理1、2中根系活力分別為0.35、0.60 μg·g-1·h-1，而同期對照組中根系活力為0.18 μg·g-1·h-1。處理1、2中根系活力水平顯著高于對照組根系活力水平，表明植物根系加強了代謝作用，以促進吸收營養物質，增強抵抗環境脅迫能力。隨著實驗進行，處理2中根活力水平明顯要高于處理1中根活力水平，更顯著高于對照組，至實驗進行3 d后，處理2中根系活力呈現急劇下降的現象，這可能是此時植物受環境脅迫作用植物體開始死亡，導致植物根系失去活性，根系活力嚴重降低。采集根系時，均選取新鮮、嫩根進行測定。處理1、2中大部分老根均已死亡并開始大量脫落，處理1中已有嫩根出現，表明處理1中植物已克服環境脅迫的不良影響，而處理2則在環境脅迫下開始死亡。隨后處理1中根系活力一直呈現增加趨勢，表現出較強的根活性，處理2的根活性呈持續下降現象，至實驗結束時，處理1、2中根系活力水平分別為0.81、0.14 μg·g-1·h-1，分別為其初始根活的2.4和0.24倍，對照處理組根活力為0.64 μg·g-1·h-1，表明處理2中植物受藻細胞帶來的逆境影響，根系活性基本處于失活狀態。試驗也發現，處理2中植物葉片也基本處于干枯、焦黃的瀕死狀態；而處理1中葉片表現出較為旺盛的生命力，同時根系有大量新長出的嫩根。表明在處理1中的藻華聚集狀態下，植物可以低于抵御逆境脅迫，度過不良生長期后仍可以正常生長，而在處理2的藻華聚集下，植物將無法抵抗不良環境影響，出現大面積死亡。因此，在利用鳳眼蓮進行水體治理時，要盡量避免藻華達到該種程度的聚集，以能充分發揮植物的生態凈化功能。

圖4　藻華聚集后植物根系活力變化Fig.4 Changes of root vigor of plant after algae cells gathered

2.5藻華聚集后對植物外形及生物量變化的影響

根系是植物用來吸收營養、提供植物生長必需的營養物質。通常鳳眼蓮根系長度變化反映了周圍水體中可獲得營養鹽的含量。在藻華細胞聚集后，對植物根系長度變化產生了顯著的影響（圖5a）。實驗進行3 d后，處理1、2中根系長度變短，尤其處理2中根系下降幅度顯著，其長度分別為13.50、7.25 cm（所取的5株鳳眼蓮平均長度，下同），同期對照為15.19 cm。隨后處理1、2中根系長度一直呈下降趨勢，至實驗結束時，其長度分別為9.25、3.79 cm，為其初始長度的58%、28%；而對照中根系呈相反的變化趨勢，不斷增加，至實驗結束時其長度為22.75 cm，為其初始的159%。這是因為藻華聚集后，受溶氧缺乏、高溫等共同作用，處理組中根系不斷死亡、脫落，新發出的根系受厭氧環境影響長勢較慢，導致處理組中根系不斷變短；對照組中根系因水體營養鹽含量不斷下降，為提高吸收面積、吸收能力而不斷增加。鳳眼蓮莖葉長度變化不明顯，成平緩增加趨勢（圖5b）。鳳眼蓮的根系/莖葉長度比率則與根系長度變化趨勢類似，呈不斷下降趨勢，在實驗的前3 d其下降幅度最快，至實驗結束，其比率與根系長度變化趨勢一致（圖5c）。

圖5　藻華聚集后植物形態指標及生物量變化Fig.5 Changes of morphological index and biomass of plant after algae cells gathered

鳳眼蓮總生物量變化呈現不同的變化模式，處理1的生物量呈現先增加后減少再增加的變化趨勢，在實驗進行3 d后，其生物量達到最高值，為51.84 g，根重為14.30 g（生物量為所取的5株鳳眼蓮植物鮮重FW，根重為選取的5株總重，下同），隨后下降，直至實驗進行到9 d后其生物量才開始再次增加，至實驗結束時其生物量達到45.84 g，同期根重為5.34 g，比初始增加了20.17 g。處理2中表現為持續下降，至實驗結束時其生物量為29.27 g，根重為5.12 g，生物量比初始減少了9.92 g，根重減少了2.81 g，表明在植物生物量變化過程中，植物根系對植物生物量的變化具有重要作用，根系不但供給莖葉營養物質，進行光合同化作用，而且根系重量變化也影響了植物生物量的變化。對照中則一直增加，至實驗結束時，其生物量為59.19 g，比初始重量增加了80%。

3　討論

鳳眼蓮作為一種適應性廣、水體凈化能力強的浮游植物，其在水體凈化過程中，水體生態環境對其凈化功能的發揮具有重要作用。在較高溫度（＞25 ℃）作用下藍藻嚴重聚集常造成水體缺氧、藻細胞腐解、NH4+-N含量升高，水體形成厭氧、強還原、高鹽度的不良環境條件，對水生植物形成逆境脅迫，嚴重影響其正常的生理生態功能的發揮。適度的環境脅迫作用，不但刺激植物產生應激反應，植物葉片的光合能力增加、新陳代謝增強，同時對水體營養鹽吸收、轉運速率提高。但在超過植物的抗逆能力后，將會對植物產生不可逆的傷害，從而植物在生理生態、形態學等多種指標上產生對環境脅迫的應答響應。趙鳳斌等（2012）研究鹽分脅迫對沉水植物的生物學指標的影響時，發現植物的葉片面積減小，植物生長受到抑制。在本實驗中，藻華細胞聚集形成的厭氧、強還原的不良環境條件導致植物根系長度、生物量都出現明顯的下降，試驗中也發現植物在該種環境條件下，成熟的根系大量死亡、脫落，這可能是因為藻華形成的厭氧環境中，水體中會產生大量的NH4+-N、H2S（劉國鋒等，2010），對植物產生毒害作用。由于鳳眼蓮根系全部浸在水體中才能吸收營養物質，因此其受到水體中高含量的NH4+-N、H2S等毒害影響最為明顯，其外在表現就是根系大量死亡、脫落。

植物體內糖分含量是植物光合作用的產物，其含量高低不但反應出光合能力大小，同時也能緩沖外界不良環境刺激，是植物的一種自我保護機制。在適度的環境影響下，植物體內糖分含量增加、新陳代謝加快，植物體內N、P等營養物質濃度升高。在本試驗中，由于藻華細胞聚集后，為應對不良環境影響，植物葉片內糖分出現一個快速增加的趨勢，同時植物根系內N、P含量增加，增加植物的營養物質，提高植物抗逆性。但受高溫影響和厭氧等多種因素作用，環境脅迫超過植物體的調節功能，植物根系死亡、脫落后，葉片光合功能受到抑制，葉片中可溶性糖、K+含量下降，同時生物量下降；表明在超過植物自我修復能力的持續環境脅迫作用下，植物將會受到不可逆的影響，從而導致植物死亡。

4　結論

（1）藻華細胞出現嚴重聚集（≥60 g·L-1，新鮮藻細胞）時，在較高溫度（＞25 ℃）協同作用下，水體在2 h內就出現溶氧耗盡，植物根區水體呈現厭氧、強還原、高鹽環境，對浮游植物鳳眼蓮形成嚴重的環境脅迫。鳳眼蓮植物體內N、P、可溶性糖含量在脅迫的前3天內呈現出現快速增加隨后降低的變化趨勢。植物體內K+含量在脅迫環境下呈持續下降的變化趨勢，表明在環境脅迫作用下，植物雖有對脅迫環境的應答響應機制，但超過了其調節能力后，其生理生態功能衰退，植株開始死亡。

（2）在脅迫環境的前3天內，植物根系活力出現顯著的增加，處理1、2的植物根活力高達0.44、0.68 μg·g-1·h-1，隨后處理2的根活快速下降，表明根系在高NH4+-N、H2S含量的環境中很快就出現死亡；而在處理1中植物根活表現為持續增加。

（3）藻華聚集形成的厭氧、強還原環境，造成植物根系死亡、長度變短；與對照相比，植株總生物量、根系生物量和根系/莖葉比都出現下降，表明植物形態指標對該種環境脅迫產生了明顯的應答響應。

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Environmental Effects of Algae Blooms Cluster： The Impact on Ecology Character of the Eichhornia crassipes

BAO Xianming1，HE Jun3，LIU Guofeng3
1.College of Life Science，Huaibei Normal University，Huaibei 235000；2.Fisheries Technical Guidance Station of Wuxi Municipal Bureau of Agriculture，Forestry，Wuxi 214023；3.Key Laboratory of Freshwater Fisheries and Germplasm Resources Utilization，Ministry of Agriculture//Freshwater Fisheries Research Center，Chinese Academy of Fishery Sciences，Wuxi 214081，China

Abstract：Eutrophication phenomenon in rivers，lakes and other water bodies in our county is becoming more and more serious as excessive nutrients （mainly nitrogen and phosphorus） accumulated during the last 30 years as the effects of excessive fertilizer using，industry and domestic sewage direct discharge，and agricultural runoff，etc.algae bloom （commonly known as cyanobacterial bloom，or blue-green algae bloom） is breaking out period in these water bodies with the deterioration of water quality ，and it has bad impact to the water ecological environment，local residents’ life，social production activities.The planting the aquatic plants in situ，among a variety of governance measures of algae blooms and purification of contaminated water，has the advantage of ecological，environmental protection and low cost as being the better choice.However，it need for further study how affect the plant’s ecological traits after the algae blooms accumulated in the root district of aquatic plants.So it is help to reveal the deep mechanism of aquatic plant die through studying the influence on the changes of biological and ecological index caused by the algae bloom large-scale gathered，and also to benefit to better play the role of the purification of polluted water of aquatic plants.In this study，the changes of ecology character of Eichhornia crassipes and its biological and ecological response were studied with the different concentration of algae cells gathered by the simulation experiment.Results showed that the dissolved oxygen would be exhausted in 2h after algae cells gathered，and the Eh decreased to -200 mV，the water environment became the anaerobic and reductive and formed the environmental stress to the Eichhornia crassipes.The concentration of Nitrogen，Phosphorus，dissolved sugar in plant leaf and root increased，however，the concentration of K+in plant decreased quickly during the experiment，after the algae cells aggregated，it showed that the aquatic plant came into being the response to the stress environment.The root vigor of treatment group 1 continued to increase，but the treatment group 2 quickly rose to 0.68 μg·g-1·h-1during the 3 d，and then decreased to 0.14 μg·g-1·h-1to the end.The root length，plant biomass and root/stem leaf ratio of the plant decreased during the experiment，indicated the Eichhornia crassipes had the ecological response to the adversity stress of the algae cells accumulated，which manifested the concentration of root vigor，plant biomass，K+dropped.So the deterioration of water ecological environment posing the strong stress to the Eichhornia crassipes is the main reason of the die for the death of aquatic plant.

Key words：algae blooms gathered； environment effect； Eichhornia crassipes； ecology character

DOI：10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.04.015

中圖分類號：X173

文獻標志碼：A

文章編號：1674-5906（2016）04-0656-08

基金項目：國家自然科學青年基金項目（41101525）；江蘇省自主創新資金（CX（12）5057）；國家重大科技專項巢湖水專項（2012ZX07103-005）

作者簡介：包先明（1978年生），副教授，博士，主要研究方向為水環境生態及污染生態治理研究。E-mail:xmbao96@126.com

*通信作者。E-mail:308390036@qq.com

收稿日期：2016-02-25