多环芳烃对秋茄幼苗的生理生态效应及其在九龙江口红树林湿地的含量与分布

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在实验室条件下,分别以0.1、1和10mg/L的萘(Nap)和芘(Pyr)3个梯度浓度组级砂基培养秋茄(Kandelia candel (L.) Druce)幼苗,培养基盐度15‰,培养期60d,以不加PAHs为对照,分析了Nap和Pyr对红树植物秋茄幼苗的生长、光合代谢、水分代谢以及膜保护系统的影响,探讨PAHs对红树植物秋茄的的生理生态效应及植物性毒害(Phytotoxicity)的机理。并探讨了福建九龙江口沿岸主要红树林湿地(浮宫、海门岛南北岸、白礁)及厦门西港(东屿)和东咀港(凤林)表层沉积物、红树植物地下根以及林地残留叶中亲体PAHs含量与分布,对污染特征和来源以及PAHs理化特性参数(水溶解度和辛醇-水分配系数)与红树植物生物富集系数之间的相关性进行了分析。研究结果表明: 1.Nap和Pyr暴污砂培对秋茄种苗萌发有明显的影响。Nap浓度为0.1mg/L对秋茄种苗萌发的影响不明显;在1mg/L浓度组对秋茄种苗初期萌发阶段即吐芽有明显的抑制作用,而对第一对叶片和第二对叶片展开影响不明显;在10mg/L浓度组对种苗吐芽以及第一对叶片展开没有明显影响,而对第二对叶片展开有明显的抑制作用。Pyr浓度为0.1mg/L和1mg/L对秋茄种苗萌发均没有明显的影响;在10mg/L浓度组对第二对叶片展开有明显的抑制作用。PAHs对秋茄幼苗生长的影响从根的外部形态可明显表现出来。暴污60d后,在10mg/L浓度组,幼苗根系粗而短,根毛稀少或没有,尤其是Nap处理的幼苗70%以上根发生腐烂发黑,其余亦处半腐烂状况。上述结果表明,Nap对秋茄种苗萌发的抑制作用大于Pyr。 2.无论是Pyr处理还是Nap处理,随着污染物浓度的提高,每株幼苗根的平均长度趋向变短,每株幼苗的发根数逐渐减少。表现为两种处理在0.1mg/L(低浓度组)对秋茄幼苗根的生长无显著影响:在10mg/L(高浓度组)则有明显的抑制作用。Nap在中浓度组对幼苗根的生长就产生了抑制作用,而Pyr则没有影响。可见,Nap对秋茄幼苗根生长的抑制程度大于Pyr。与PAHs对幼苗根生长的影响不同,Pyr和Nap在低浓度组对幼苗的高度生长均有明显的促进作用;Pyr在中浓度组转而抑制幼苗的高度生长,Nap仍表现为促进作用;两者在高浓度组则均表现出强烈的抑制作用。对秋茄幼苗叶片生长的影响Nap和 PyT非常相似,两者在低浓度组对秋茄幼苗叶片生长的作用不明显,在中、高浓度时均表现出明显的抑制作用。相应地,秋茄幼苗各组分生物量及总量在低浓度组与对照相比没有明显变化;随着污染物浓度提高,各组分生物量及总量逐渐下降。在抑制程度上,Nap处理明显大于PyT处理。 3.Nap和 Pp暴污砂培“0天)对秋茄光合代谢的影响。无论是 Pyr处理还是Nap处理,随着 PAHs浓度的提高,幼苗相对稳定叶片中叶绿素 a(Chla\叶绿素 b (Chlb)和总量均随之提高,表现了 PAHS的正刺激效应;而幼苗叶片净光合速率随之降低。并且Nap处理下降的幅度大于N处理。 4.Nan和Pnr暴污培养60天,秋茄幼苗叶片可溶性糖含量随着PAHs浓度的提高而提高。这可能在于植物受伤害引起的可溶性糖含量提高,对提高植物持水能力和增强对污染物胁迫的抗性有积极意义。 5.Nap和 Pyr暴污砂培“0天)对秋茄幼苗水分代谢的影响。随着 PAHS处理浓度的提高,幼苗原胚轴繁殖体组织水势随之提高。这可能与PAHS对根系组织破坏而影响水分吸收使植物体处失水状态有关,也可能在于可溶性物质含量如可溶性糖的提高,以增加持水能力有关。在气孔导度和蒸腾速率上,PAHs浓度为0.ling/L,叶片气孔导度和蒸腾速率较对照有明显提高,表现了 PAHS的正刺激作用。浓度为 l~10mg/L,叶片气孔导度和蒸腾速率均显著降低,并且 Nap处理的下降幅度大于 Pyr处理。叶片气孔导度和蒸腾速率降低,减少了水分散失。此外,气孔开放度降低也将减少COZ的输入,这可能是浮光合速率降低的原因之一。气孔导度和蒸腾速率的降低,有可能是PAHS胁迫直接造成,也有可能是对水势降低的适应性反应。 6.Nap和 Pyr暴污砂培“0天)对秋茄幼苗叶片、根尖膜保护系统的影响。两种处理在浓度为 0.ling/L对秋茄幼苗叶片细胞膜透性影响不明显,浓度为 1和 10 mg/L细胞膜透性显著提高。在 0-10mg/L浓度范围,秋茄幼苗叶片、根尖 SOD与 POD总活性的变化趋势相似,受PAHS胁迫,SOD和POD总活性提高。PAHS的胁迫可能引起秋茄幼苗体内自由基含量增加,SOD和POD底物浓度升高可直接诱导其活性的L升。因此,叶片、根尖SOD和 POD活性的上升是对PAHS胁迫膜保护系统的适应性反应。 7.九龙江口沿岸及邻近港湾厦门西港和东咀港主要红树林湿地表层沉积物中总PAHs(l种亲体 PAHS)含量范围为 193.44~270.53 ng/g dw,均值为 232*0士26.34ng/gdw。林地表层土壤沉积物中(0-30。*)pAHS总存在量为 36.70-73.85 mg/m‘,均值 互且为 48.341 14.59mg/h\各个样区总 pAHS含量基本上处于同一个数量水平。与其它红树林区及近岸海域表层沉积物中PAHS含量相比,尚属含量水平较低。
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