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本文作者：王磊1石磊2何連帥2王陳路2唐建清3作者單位：1.江蘇省林業(yè)科學研究院2.南京大學生命科學學院3.江蘇省淡水水產(chǎn)研究所

大型水生植物是大多數(shù)湖泊沿岸帶和淺水河流中重要的初級生產(chǎn)者，在濕地中也處于優(yōu)勢地位。水生植被修復與重建是國內外湖泊富營養(yǎng)化的常用措施之一。王國祥等的研究表明不同類型的水生高等植物及其根際微生物組成的人工復合生態(tài)系統(tǒng)對富營養(yǎng)化的太湖污水有明顯的凈化效果［1］。此外，大型植物能為底棲動物提供生存所需的氧氣和牧食場所。環(huán)棱螺是常見的大型底棲軟體動物，廣泛分布于我國各大淡水水體，并且與水生植物關系密切。白秀玲等的研究表明，加入環(huán)棱螺能促進伊樂藻和輪葉褐藻的生長［2］。劉保元等在東湖水生植被的修復過程中發(fā)現(xiàn)，在極富營養(yǎng)化的湖水中，水生植被的恢復能提高軟體動物的多樣性［3］。環(huán)棱螺的生存狀態(tài)不僅受水生植物的影響，其體內SOD活性和MDA含量還是評價水體的污染狀況的指標之一［4－6］。而在污水中不同水生植物對環(huán)棱螺生存狀況的影響在國內還未見報道。因此該試驗旨在研究在人工模擬的微型生態(tài)系統(tǒng)中，不同水生植被下的污水中環(huán)棱螺的生存狀況。

1材料與方法

1．1材料

1．1．1試驗材料。太湖環(huán)棱螺采自江蘇省太湖水域。灌木柳、水芹菜、水花生均取自江蘇省林業(yè)科學研究院;金魚藻取自江蘇省南京市中山植物園;蕪萍取自培養(yǎng)池。

1．1．2儀器和試劑。試驗所用儀器主要有:島津UV-2201紫外可見分光光度計;數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-4(金壇市杰瑞爾電器有限公司);5800離心機。SOD、MDA、蛋白測定試劑盒由南京建成生物工程研究所提供;其他試劑均為國產(chǎn)，規(guī)格為分析純。

1．2方法

1．2．1試驗處理。在實驗室內安置規(guī)格為(70cm×50cm×50cm)的培養(yǎng)箱30個，每個水箱底部依次鋪入碎砂5cm，泥土10cm，加水至距水箱上沿10cm處，靜置。試驗分為6個處理組，分別栽種水芹菜、灌木柳、水花生、金魚藻、蕪萍和無植物對照組，每組5個重復，室溫0～4℃。依據(jù)《GB3838－2002地表水環(huán)境質量標準》配制IV類水，其成分配比為:磷酸鹽(KH2PO4)1．32mg/L，硝酸鹽(KNO3)3．885mg/L，氨氮(NH4Cl)0．23mg/L，銅鹽(CuCl2)2．11mg/L，鋅鹽(ZnCl2)4．18mg/L，氟化銨(NH4F)2．92mg/L。每個培養(yǎng)箱中放入50個環(huán)棱螺(體重為2．5～3．5g)，每個對照培養(yǎng)箱取3只環(huán)棱螺測定生理指標作為初始值，之后每5天取樣一次并記錄存活率，測定環(huán)棱螺細胞SOD活性和MDA含量，共檢測25d。

1．2．2酶活性測定。從每個水箱中隨機取2只環(huán)棱螺，取其腹足肌肉組織，按質量體積比1∶10加入pH7．2的磷酸鹽緩沖液4℃下研磨勻漿，12000r/min離心10min，取上清測其SOD、MDA活性。

1．2．3數(shù)據(jù)處理。采用獨立樣本T檢驗方法分析各組環(huán)棱螺的最終存活率、SOD和MDA的差異性。

2結果與分析

2．1不同植被類型下環(huán)棱螺的最終存活率及存活率之間的差異比較

由圖1可知，不同植被類型下環(huán)棱螺的存活率從高到低依次是:水花生＞水芹菜＞金魚藻＞灌木柳＞對照組＞蕪萍組，其中蕪萍組中環(huán)棱螺的存活率顯著低于對照組，水花生組的環(huán)棱螺存活率顯著高于其他組。

2．2不同植被類型下各時間段螺體SOD活性

如表1所示，6種不同植物生境下，環(huán)棱螺肌肉組織SOD活性均為先降后升的趨勢。第5天時，金魚藻組SOD活性顯著低于對照組、水花生組和蕪萍組，蕪萍組顯著高于灌木柳組和水芹菜組。第10天時，蕪萍組和水芹菜組均顯著高于灌木柳組和水花生組。第15天時，對照組顯著高于灌木柳、水花生組，灌木柳組顯著高于金魚藻組;蕪萍組顯著高于水花生組、灌木柳組和水芹菜組，水花生組顯著高于金魚藻組，水芹菜組顯著高于灌木柳組和金魚藻組。第20天時，水芹菜組顯著高于對照組;對照組和灌木柳組均顯著高于水花生組、金魚藻組和蕪萍組。第25天時，各組之間無顯著差異。如圖2所示，灌木柳組和水花生組SOD活性始終低于對照組，而蕪萍組除第4次檢測外均高于對照組;金魚藻組和水芹菜組波動較為頻繁，與對照組的差異比較復雜。

2．3不同植被類型下各時間段螺體MDA活性

由表2可知，6種生境下環(huán)棱螺肌肉組織MDA含量的變化趨勢有所差異，蕪萍、灌木柳和對照組相比，為先升后降，而水芹菜組波動比較頻繁，金魚藻和水花生組無明顯變化趨勢。在第5天時，蕪萍組MDA含量顯著高于灌木柳組、對照組和水芹菜組;灌木柳組、對照組和水芹菜組均顯著高于水花生組和金魚藻組。第10天時，蕪萍組和灌木柳組均顯著高于對照組、水花生組、水芹菜組和金魚藻組。第15天時，蕪萍和水芹菜組均顯著高于金魚藻組。第20天時，對照組、灌木柳組、水花生組和金魚藻均顯著高于水芹菜組。第25天時，蕪萍組和灌木柳組均顯著高于金魚藻組。在各試驗組與對照組的差異方面，灌木柳組和蕪萍組在第5天和第10天時均高于對照組，而水芹菜和水花生則明顯低于對照組，之后各組MDA含量趨于一致(圖3)。

3結論與討論

從存活率指標看，各組環(huán)棱螺存活率排序為:水花生組＞水芹菜組＞金魚藻組＞灌木柳組＞對照組＞蕪萍組，可能與各組中不同的植物對污水的凈化能力有關［7］。環(huán)棱螺在蕪萍生態(tài)系統(tǒng)下存活率最低，在水花生生態(tài)系統(tǒng)中存活率最高，可能因為蕪萍是漂浮植物，密集覆蓋在水層表面，阻礙了水體內部與外界的氣體交換，使環(huán)棱螺缺氧窒息，存活率下降，另外，死亡的蕪萍沉入水底，進一步增加了底泥和水體的還原性，惡化水質［8］。而水花生雖然漂浮在水表面，但其根系發(fā)達并延伸到水下，為環(huán)棱螺提供了氧氣和附著條件，同時，水花生上的附著生物為環(huán)棱螺提供了食物。

超氧化物歧化酶(SOD)是生物體內的一種保護酶，能將氧自由基歧化為H2O2和O2［9］。該試驗中，各生境下環(huán)棱螺肌肉組織SOD活性均先降后升，且在第10天時達到低谷。劉纏民等在研究大運河的梨形環(huán)棱螺時發(fā)現(xiàn)，在污染的短期脅迫中環(huán)棱螺的SOD活性為先應激性升高(10d時)，之后表現(xiàn)為適應性的下降，與該試驗結果存在差異［4］，可能是因為污染類型和試驗植被不同所致。另外，不同類型的水生植物對富營養(yǎng)化水體中的營養(yǎng)物質的吸收速率差異也可能是影響因素之一［10－11］。而蘭策介等通過模擬試驗研究了金魚藻、梨形環(huán)棱螺及其組合對富營養(yǎng)水體的凈化效果，發(fā)現(xiàn)在二者共同存在時，水體的氨氮含量為先降后升，且在第10天左右達到低谷，與該試驗中SOD活性趨勢非常相似［12］。作為檢測重金屬污染的生物標志物，環(huán)棱螺體內SOD活性究竟與模擬的富營養(yǎng)化濕地水體中的氨氮含量有無顯著的相關性還有待進一步研究［13］。

丙二醛(MDA)是不飽和脂肪酸被氧自由基攻擊的產(chǎn)物，能與蛋白質交聯(lián)，引起細胞損傷［14］。在該試驗中，蕪萍組環(huán)棱螺對污水的應激比較強烈，其次為灌木柳組，而金魚藻組和水花生組最弱，可能是因為金魚藻和水花生的生長速度快，對水中的營養(yǎng)物質吸收速率高，從而快速解除水體中的N、P對環(huán)棱螺的脅迫［15］。在第15天之后，各組MDA含量趨于一致并與初始值接近，可能是因為富營養(yǎng)化的污水被植物和底部淤泥凈化后已不能對環(huán)棱螺構成脅迫所致。而蕪萍組應激最為強烈，可能是由于蕪萍的遮蔽，導致了下面水體的溶氧較少，另外，死亡的蕪萍沉降后的腐爛分解也是原因之一［16］。

從與對照組的差異來看，與對照組有明顯差異的蕪萍組、灌木柳組和水花生組均表現(xiàn)出了短期污水脅迫的特點。蕪萍組SOD活性在前3次取樣均明顯高于對照組，之后與對照組差異變小;相反，灌木柳組和水花生組在第2、3、4次取樣中均明顯低于對照組，之后與對照組趨于一致。蕪萍組MDA含量與SOD活性變化基本相同;而水花生組在第2次取樣時MDA含量明顯低于對照組，之后與對照組趨于一致;灌木柳組MDA含量則一直高于對照組。金魚藻組和水芹菜組呈無規(guī)律變化。

總體來說，從環(huán)棱螺的存活率來看，水花生與環(huán)棱螺的組合能最有效的抵御富營養(yǎng)化污水的沖擊，能給環(huán)棱螺相對穩(wěn)定的生存環(huán)境，而蕪萍與環(huán)棱螺的組合的效果最差。從環(huán)棱螺的生理指標來看，漂浮植物蕪萍對污水的應激比較大，但吸收較慢，表現(xiàn)為環(huán)棱螺的SOD活性和MDA含量均偏高;木本挺水植物灌木柳對污水的應激反應較小，凈化污水的能力也相對較弱，表現(xiàn)為環(huán)棱螺的SOD活性低，而MDA含量高;草本的漂浮植物水花生對污水的應激反應小，但能快速凈化污水，所以表現(xiàn)為環(huán)棱螺的SOD活性和MDA含量均比較低。該試驗中，不同類型的植物表現(xiàn)出了不同的去污效果，在實際應用中要具體問題具體分析，合理的搭配植物種類，才能最大限度的凈化污水，改良水生動物的生存環(huán)境［17］。另外，值得注意的是，水花生雖然表現(xiàn)出了良好的凈化能力，但在應用中還應注意其引起的生態(tài)倫理問題，要從長遠利益出發(fā)，不能顧此失彼，危機生態(tài)安全［18］。