太湖流域水生植物稳定碳氮同位素的生态学研究

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1、学校代码10530学号201230151515分类号X524密级硕士学位论文太湖流域水生植物稳定碳氮同位素的生态学研究学位申请人刘勇丽指导教师田学达教授合作教师余辉研究员学院名称化工学院学科专业环境科学与工程研究方向水生态修复二零一五年六月OnthestablecarbonandnitrogenisotopeecologyofaquaticmacrophytesinLakeTaihuwatershedCandidateLiuYongliSupervisorProf.TianXuedaCooperationSupervisorPr

2、of.YuHuiCollegeCollegeofChemicalEngineeringProgramEnvironmentalScienceandEngineeringSpecializationWaterecologicalrestorationDegreeMasterDegreeUniversityXiangtanUniversityDateMay,1nd,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果，本论文不包含任。除了文中特别加标注引用的内容

3、外何巧他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，均已在文中臥明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：叫ｉ办７３日期：Ｗ户丰６月ｇ日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可＾文采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。玻密论文按学校

4、规定处理。作者签名；＞妾的日期；如又年６月ｇ日１＾导师签名：曰期：〇１郑／月５曰＞＾摘要大型水生植物是湖泊生态系统的初级生产者，具有显著的环境效应和生态效应，对维持湖泊水生态系统的生物多样性和稳定性具有重要的意义。由于在污染物的迁移和转化过程中同位素组成稳定，因此该技术被广泛应用到生态系统的研究中。研究水生植物同位素的变化，不仅能够指示污染物输入负荷的变化，还可以指示光合作用中的碳吸收和利用状况。太湖流域调查到的植物种数有17种，隶属于10科14属。物种的分布数量依次为竹叶眼子菜、芦苇、菹草、菰、穗花狐尾藻、荇菜等

5、。通过分析水生植物稳定碳13同位素的组成，得出不同生活型的水生植物δC值存在显著的差异，主要是由于不同的碳源具有不同的同位素组成。沉水植物能够利用碳酸氢盐，而挺水植物只能利−13−用二氧化碳，HCO3的δC值比CO2的高7-11‰，因此吸收HCO3的碳固定过程相1313比于吸收CO2导致植物组织更贫化C。沉水植物的δC值与水体中无机碳浓度呈负相关，与pH值呈正相关。这一结果主要与植物对碳的需求量和水体中碳的供给13有关。当植物对碳的需求量超过了碳的供给，则会阻碍碳同位素的分馏，导致δC13值增大。如果植物对碳的需求量低于碳的供给

6、，碳同位素的分馏增大，导致δC值13减小。不同的光合作用途径同样也会导致沉水植物δC值的变化，黑藻是典型的拟1313C4型植物。RuBP酶对C的分馏高于PEP酶对C的分馏，导致了不同光合途径的13植物具有明显不同的δC值。近十年来太湖流域严重和水生植被的严重逐步增加，污染物排放量也逐年增加，所以需要找到一个合适的方法来监测外源物质的输入对水生态系统的影响，而初级生产者的氮同位素已成为一个有用的生物指标。通过分析太湖流域水生植物稳定氮同位素的组成，得出其组成不受生活型、光合途径和季节性变化的影响。通过GAM3-+模型分析水体营养盐

7、的各个指标与水生植物氮同位素的关系，得出TN、PO4、NH415与δN显著相关。水生植物的氮同位素值与氮的有效性和植物对氮的需求有关。当15氮浓度有限时，植物对氮的需求变大并且减少了N的分馏，水生植物则有较高的15同位素值，而高氮浓度下，氮的可用性超过植物对氮的需求，N分馏增大则氮同位素值较低。太湖流域周边地区包括无锡、宜兴、苏州、吴江、常州和湖州地区，1515无锡地区和吴江地区的水生植物δN存在显著的差异，污染较重的无锡地区的δN偏高。这一结果表明水生植物氮同位素可以指示外源输入，污染物的输入负荷较高，15则δN较高。因此水生

8、植物稳定同位素可以作为人为污染物输入的指示器。关键词：水生植物；碳同位素；氮同位素；生活型；环境因子IAbstractAquaticMacrophytesaretheprimaryproducerinlakeecosystems,andhavesignifica