張迎穎， 宋雪飛， 徐佳兵， 周 慶， 劉海琴， 王 巖， 張志勇，①， 宋海亮

〔1. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江下游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇 南京 210014；2. 常州市武進(jìn)區(qū)前黃水利(務(wù))站， 江蘇 常州 213172； 3. 南京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院， 江蘇 南京 210023〕

鳳眼藍(lán)〔Eichhorniacrassipes(Mart.) Solms〕，又稱鳳眼蓮、水浮蓮、水葫蘆，為多年生浮水草本植物，具有適應(yīng)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)速率高、氮磷吸收量大等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于富營(yíng)養(yǎng)化湖泊生態(tài)修復(fù)、黑臭河道生態(tài)治理及尾水深度凈化等領(lǐng)域[1-3]。研究表明：鳳眼藍(lán)能夠較好地適應(yīng)水環(huán)境變化，并能較好地發(fā)揮吸收和富集水體污染物的能力[4-6]，但在不同水環(huán)境中，鳳眼藍(lán)在形態(tài)和生理上存在較大差異[7-9]。

氮是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因子之一[10-11]，也是浮水植物生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素[12]。在植物的氮同化過(guò)程中，核酸和蛋白質(zhì)以及核苷酸、輔酶、維生素和生物堿等有機(jī)物的合成均受到氮素供給的顯著制約[13]76。植物吸收的氮主要是無(wú)機(jī)氮，包括銨態(tài)氮和硝態(tài)氮。一般情況下，銨態(tài)氮可直接被植物吸收，在植物體內(nèi)合成氨基酸；而硝態(tài)氮?jiǎng)t需要經(jīng)過(guò)還原過(guò)程轉(zhuǎn)化成銨態(tài)氮后才能被植物吸收[14]。研究發(fā)現(xiàn)，不同形態(tài)氮可直接影響水生植物的氮同化過(guò)程[15-16]，水生植物的氮同化過(guò)程又影響其自身的生長(zhǎng)發(fā)育[17]。與硝態(tài)氮相比，鳳眼藍(lán)更容易吸收水中的銨態(tài)氮[16，18]。但是，氮濃度僅在一定范圍內(nèi)對(duì)鳳眼藍(lán)的鮮質(zhì)量有顯著影響[19]。開(kāi)展鳳眼藍(lán)對(duì)不同氮濃度水體的生理響應(yīng)研究，可為不同富營(yíng)養(yǎng)化程度水體修復(fù)植物的選擇和配置提供參考依據(jù)。

鑒于此，本研究以氯化銨(NH4Cl)為氮源，設(shè)置了7個(gè)氮質(zhì)量濃度處理組，對(duì)不同氮質(zhì)量濃度水體中鳳眼藍(lán)的部分生長(zhǎng)指標(biāo)和生理指標(biāo)尤其是氮代謝關(guān)鍵酶活性進(jìn)行了比較，對(duì)這些指標(biāo)與氮質(zhì)量濃度進(jìn)行了Pearson相關(guān)性分析，并對(duì)與氮質(zhì)量濃度顯著相關(guān)的指標(biāo)和全氮含量進(jìn)行了Z分綜合評(píng)價(jià)，以期探究氮質(zhì)量濃度變化對(duì)鳳眼藍(lán)生長(zhǎng)發(fā)育的影響，為富營(yíng)養(yǎng)化水體的生態(tài)治理提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料

供試?guó)P眼藍(lán)植株來(lái)自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院面源污染治理工程技術(shù)中心中試基地的人工濕地。

1.2 方法

1.2.1 處理和培養(yǎng)方法 于2020年5月20日至6月9日在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院面源污染治理工程技術(shù)中心中試基地的溫室大棚(東經(jīng)118°52′31.19″、北緯32°01′57.82″)內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，棚頂覆蓋透明的聚氯乙烯(PVC)塑料膜。實(shí)驗(yàn)期間，日最高氣溫21 ℃～34 ℃，日最低氣溫17 ℃～25 ℃，光源為自然光。用自來(lái)水預(yù)培養(yǎng)1周后，選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的鳳眼藍(lán)植株，每株具3或4枚葉，種植于體積10 L的塑料桶中，每桶3株(總質(zhì)量約180 g)。用1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，以NH4Cl為氮源，設(shè)置7個(gè)氮質(zhì)量濃度水平，分別為0.0(CK)、0.5、2.5、5.0、10.0、20.0和40.0 mg·L-1，每處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1桶。用自來(lái)水配置培養(yǎng)液，每天下午用自來(lái)水補(bǔ)充消耗的水分，每3天更換1次培養(yǎng)液，盡量保證各處理的氮質(zhì)量濃度恒定，并用5 mol·L-1HCl溶液和5 mol·L-1NaOH溶液將培養(yǎng)液酸堿度調(diào)至pH 6.8至pH 7.0。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，選取3株與實(shí)驗(yàn)植株長(zhǎng)勢(shì)基本一致的鳳眼藍(lán)植株，使用JJ1000型電子天平(精度0.01 g，常熟市雙杰測(cè)試儀器廠)稱量單株鮮質(zhì)量，結(jié)果取平均值；將3株植株分別置于不同紙袋中，經(jīng)105 ℃殺青30 min后，于75 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱量單株干質(zhì)量，結(jié)果取平均值。將干燥樣品粉碎，取0.3～0.5 g干燥粉末，使用AL104型電子天平〔精度0.000 1 g，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司〕精確稱量，采用硫酸-混合加速劑-蒸餾法[20]308-309測(cè)定全氮含量，采用硫酸高氯酸消煮鉬銻抗比色法[20]313-314測(cè)定全磷含量，重復(fù)測(cè)定3次。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，使用SPAD-502 plus葉綠素計(jì)(日本Konica Minolta公司)測(cè)定植株自上而下第3至第5位葉片的葉綠素相對(duì)含量(SPAD)。使用米尺(精度0.1 cm)測(cè)量株高(植株莖部底端至最高處葉片頂端的長(zhǎng)度)和根長(zhǎng)(根部頂端至主根末端的長(zhǎng)度)。隨后，先用自來(lái)水沖洗全株，再用蒸餾水洗凈，用吸水紙吸干植株表面水分，使用JJ1000型電子天平稱量每桶3株樣株的總鮮質(zhì)量，計(jì)算單株鮮質(zhì)量；每處理隨機(jī)選取1株樣株，采用上述方法烘干后，使用JJ1000型電子天平稱量單株干質(zhì)量。采用上述方法分別測(cè)定干燥粉末的全氮和全磷含量，重復(fù)測(cè)定3次。

選取樣株自上而下第3至第5位長(zhǎng)勢(shì)較為一致的葉片(顏色深淺一致，長(zhǎng)約5.5～6.5 cm)12～15枚，用液氮快速研磨成粉末，置于-80 ℃冰箱中保存、備用。使用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的試劑盒，測(cè)定葉片蛋白質(zhì)含量和氮代謝關(guān)鍵酶活性。其中，蛋白質(zhì)含量測(cè)定使用考馬斯亮藍(lán)法蛋白質(zhì)含量測(cè)試盒(型號(hào)KMSP-2-W)，谷氨酸脫氫酶活性測(cè)定使用谷氨酸脫氫酶測(cè)試盒(型號(hào)GDH-2-Y)，硝酸還原酶活性測(cè)定使用硝酸還原酶測(cè)試盒(型號(hào)NR-2-W)，亞硝酸還原酶活性測(cè)定使用亞硝酸還原酶測(cè)試盒(型號(hào)NIR-2-G)，谷氨酰胺合成酶活性測(cè)定使用谷氨酰胺合成酶測(cè)試盒(型號(hào)GS-2-Y)，谷氨酸合成酶活性測(cè)定使用谷氨酸合成酶測(cè)試盒(型號(hào)GOGAT-2-Y)。每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

利用EXCEL 2016和SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比較(LSD法和Duncan’s法)，并對(duì)各指標(biāo)與氮質(zhì)量濃度進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

參照相關(guān)文獻(xiàn)[21]計(jì)算各處理組鳳眼藍(lán)植株的氮增加量(mN)和磷增加量(mP)，計(jì)算公式分別為mN=(mCN-m0CN0)×14×10-3和mP=(mCP-m0CP0)×31×10-3。式中，m0和m分別為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)處理組3株樣株的總干質(zhì)量，CN0和CN分別為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)干燥樣株的全氮含量，CP0和CP分別為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)干燥樣株的全磷含量。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同氮質(zhì)量濃度對(duì)鳳眼藍(lán)植株生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1)表明：隨著氮質(zhì)量濃度提高，株高先升高后降低，氮質(zhì)量濃度10.0 mg·L-1處理組的植株最高(19.13 cm)；根長(zhǎng)總體上逐漸下降，氮質(zhì)量濃度40.0 mg·L-1處理組的根最短(22.23 cm)。單株鮮質(zhì)量和單株干質(zhì)量總體上先升高后趨于穩(wěn)定，氮質(zhì)量濃度5.0、20.0和40.0 mg·L-1處理組的單株鮮質(zhì)量較高，10.0、20.0和40.0 mg·L-1處理組的單株干質(zhì)量較高。

多重比較分析結(jié)果(表1)表明：各處理組間的株高差異不顯著，但均顯著高于對(duì)照組(氮質(zhì)量濃度0.0 mg·L-1)。氮質(zhì)量濃度0.5和5.0 mg·L-1處理組的根長(zhǎng)略低于對(duì)照組，其他處理組的根長(zhǎng)顯著低于對(duì)照組。氮質(zhì)量濃度0.5和2.5 mg·L-1處理組的單株鮮質(zhì)量略高于對(duì)照組，其他處理組的單株鮮質(zhì)量顯著高于對(duì)照組，但各處理組間差異不顯著。氮質(zhì)量濃度0.5、2.5和5.0 mg·L-1處理組的單株干質(zhì)量略高于對(duì)照組，其他處理組的單株干質(zhì)量顯著高于對(duì)照組，但各處理組間差異不顯著。

表1 不同氮質(zhì)量濃度對(duì)鳳眼藍(lán)生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2 不同氮質(zhì)量濃度對(duì)鳳眼藍(lán)葉片生理指標(biāo)的影響

2.2.1 對(duì)葉綠素相對(duì)含量(SPAD)和蛋白質(zhì)含量的影響 統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2)表明：隨著氮質(zhì)量濃度提高，SPAD值逐漸升高，蛋白質(zhì)含量總體上也逐漸升高，并且，氮質(zhì)量濃度40.0 mg·L-1處理組的SPAD值和蛋白質(zhì)含量均最高，分別為53.47和0.23 mg·g-1。

多重比較分析結(jié)果(表2)表明：各處理組的SPAD值和蛋白質(zhì)含量均顯著高于對(duì)照組(氮質(zhì)量濃度0.0 mg·L-1)。氮質(zhì)量濃度0.5和2.5 mg·L-1處理組間以及氮質(zhì)量濃度20.0 mg·L-1處理組與10.0和40.0 mg·L-1處理組間的SPAD值均差異不顯著，但其他處理組間的SPAD值差異顯著。氮質(zhì)量濃度40.0 mg·L-1處理組的蛋白質(zhì)含量顯著高于其他處理組；氮質(zhì)量濃度0.5、2.5、5.0、10.0和20.0 mg·L-1處理組間的蛋白質(zhì)含量大多差異不顯著，但氮質(zhì)量濃度2.5、5.0和20.0 mg·L-1處理組的蛋白質(zhì)含量顯著高于氮質(zhì)量濃度0.5 mg·L-1處理組。

表2 不同氮質(zhì)量濃度對(duì)鳳眼藍(lán)葉片葉綠素相對(duì)含量(SPAD)、蛋白質(zhì)含量及氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響

2.2.2 對(duì)氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響 統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2)表明：隨著氮質(zhì)量濃度提高，谷氨酸脫氫酶活性呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，以氮質(zhì)量濃度2.5 mg·L-1處理組的谷氨酸脫氫酶活性最高(53.23 μmol·h-1·mg-1)，且顯著高于其他處理組。與對(duì)照組相比，氮質(zhì)量濃度0.5、10.0和40.0 mg·L-1處理組的谷氨酸脫氫酶活性顯著降低，氮質(zhì)量濃度2.5 mg·L-1處理組的谷氨酸脫氫酶活性顯著升高，氮質(zhì)量濃度5.0和20.0 mg·L-1處理組的谷氨酸脫氫酶活性略降低。

隨著氮質(zhì)量濃度提高，硝酸還原酶活性總體上先升高后降低，以氮質(zhì)量濃度2.5 mg·L-1處理組的硝酸還原酶活性最高(0.32 μmol·h-1·mg-1)，且顯著高于其他處理組。與對(duì)照組相比，氮質(zhì)量濃度0.5和5.0 mg·L-1處理組的硝酸還原酶活性略降低，氮質(zhì)量濃度2.5 mg·L-1處理組的硝酸還原酶活性顯著升高，氮質(zhì)量濃度10.0、20.0和40.0 mg·L-1處理組的硝酸還原酶活性顯著降低。

隨著氮質(zhì)量濃度提高，亞硝酸還原酶活性總體上也先升高后降低，以氮質(zhì)量濃度2.5 mg·L-1處理組的亞硝酸還原酶活性最高(37.34 μmol·h-1·mg-1)，且顯著高于其他處理組(氮質(zhì)量濃度0.5 mg·L-1處理組除外)。與對(duì)照組相比，氮質(zhì)量濃度0.5 mg·L-1處理組的亞硝酸還原酶活性略升高，氮質(zhì)量濃度2.5 mg·L-1處理組的亞硝酸還原酶活性顯著升高，氮質(zhì)量濃度5.0 mg·L-1處理組的亞硝酸還原酶活性略降低，氮質(zhì)量濃度10.0、20.0和40.0 mg·L-1處理組的亞硝酸還原酶活性顯著降低。

隨著氮質(zhì)量濃度提高，谷氨酰胺合成酶活性總體上逐漸升高，但存在明顯波動(dòng)，以氮質(zhì)量濃度40.0 mg·L-1處理組的谷氨酰胺合成酶活性最高(33.61 μmol·h-1·mg-1)，且顯著高于其他處理組。與對(duì)照組相比，氮質(zhì)量濃度0.5 mg·L-1處理組的谷氨酰胺合成酶活性略降低，氮質(zhì)量濃度2.5和10.0 mg·L-1處理組的谷氨酰胺合成酶活性略升高，氮質(zhì)量濃度5.0、20.0和40.0 mg·L-1處理組的谷氨酰胺合成酶活性顯著升高。

隨著氮質(zhì)量濃度提高，谷氨酸合成酶活性呈波動(dòng)變化趨勢(shì)。對(duì)照組的谷氨酸合成酶活性最高(37.04 μmol·h-1·mg-1)，而各處理組的谷氨酸合成酶活性總體上較低(4.90～33.02 μmol·h-1·mg-1)。各處理組中，氮質(zhì)量濃度0.5 mg·L-1處理組的谷氨酸合成酶活性最高，氮質(zhì)量濃度5.0 mg·L-1處理組的谷氨酸合成酶活性次之(15.64 μmol·h-1·mg-1)。并且，各處理組的谷氨酸合成酶活性顯著低于對(duì)照組。

2.3 不同氮質(zhì)量濃度對(duì)鳳眼藍(lán)氮和磷吸收的影響

統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表3)表明：隨著氮質(zhì)量濃度提高，全氮含量和氮增加量總體上先升高后降低，氮質(zhì)量濃度5.0 mg·L-1處理組的全氮含量和氮增加量均最高，分別為4.41 mmol·g-1和1.90 g；全磷含量和磷增加量總體上先逐漸升高后趨于穩(wěn)定。與對(duì)照組(氮質(zhì)量濃度0.0 mg·L-1)相比，氮質(zhì)量濃度0.5、2.5和20.0mg·L-1處理組的全氮含量略升高，其余3個(gè)處理組的全氮含量顯著升高，且3組間差異顯著；除氮質(zhì)量濃度0.5 mg·L-1處理組外，其他處理組的全磷含量均略升高，且各組間差異不顯著。比較而言，氮質(zhì)量濃度5.0和10.0 mg·L-1處理組的氮增加量較高，而氮質(zhì)量濃度0.5和2.5 mg·L-1處理組的氮增加量較低。

表3 不同氮質(zhì)量濃度對(duì)鳳眼藍(lán)氮和磷吸收的影響1)

2.4 鳳眼藍(lán)生長(zhǎng)和生理指標(biāo)與氮質(zhì)量濃度的相關(guān)性

上述指標(biāo)與氮質(zhì)量濃度的Pearson相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn)：根長(zhǎng)與氮質(zhì)量濃度極顯著(p<0.01)負(fù)相關(guān)，硝酸還原酶活性和亞硝酸還原酶活性與氮質(zhì)量濃度顯著(p<0.05)負(fù)相關(guān)，單株干質(zhì)量、葉綠素相對(duì)含量和谷氨酰胺合成酶活性與氮質(zhì)量濃度顯著正相關(guān)，蛋白質(zhì)含量與氮質(zhì)量濃度極顯著正相關(guān)，其他指標(biāo)與氮質(zhì)量濃度的相關(guān)性均不顯著。

表4 鳳眼藍(lán)各生長(zhǎng)和生理指標(biāo)與氮質(zhì)量濃度的Pearson相關(guān)性分析

2.5 氮質(zhì)量濃度對(duì)鳳眼藍(lán)影響的綜合評(píng)價(jià)

對(duì)與氮質(zhì)量濃度顯著相關(guān)的指標(biāo)和全氮含量進(jìn)行Z分綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可見(jiàn)：?jiǎn)沃旮少|(zhì)量、葉綠素相對(duì)含量、蛋白質(zhì)含量、硝酸還原酶活性、亞硝酸還原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性和全氮含量為“高優(yōu)”指標(biāo)，根長(zhǎng)為“低優(yōu)”指標(biāo)。氮質(zhì)量濃度5.0～40.0 mg·L-1處理組相關(guān)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)值的總和(∑Zi)為正值，其中，氮質(zhì)量濃度40.0 mg·L-1處理組的∑Zi值最高，達(dá)4.91；氮質(zhì)量濃度5.0和10.0 mg·L-1處理組的∑Zi值較高，分別為2.55和1.29。

表5 不同氮質(zhì)量濃度處理組鳳眼藍(lán)各指標(biāo)的Z分綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3 討論和結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水體氮質(zhì)量濃度低于5.5 mg·L-1時(shí)，鳳眼藍(lán)的凈生長(zhǎng)率隨氮供給率升高而增大，但當(dāng)?shù)┙o率超過(guò)5.5 mg·L-1后，鳳眼藍(lán)的凈生長(zhǎng)率則不會(huì)隨著氮供給率升高而繼續(xù)增大[23]。本研究也得到類(lèi)似的結(jié)果：在一定氮質(zhì)量濃度范圍(0.0～5.0 mg·L-1)內(nèi)，隨著氮質(zhì)量濃度提高，鳳眼藍(lán)的株高和單株鮮質(zhì)量均逐漸升高，氮質(zhì)量濃度在10.0 mg·L-1及以上時(shí)，鳳眼藍(lán)的株高和單株鮮質(zhì)量變化不顯著。另外，隨著氮質(zhì)量濃度提高，鳳眼藍(lán)的根長(zhǎng)逐漸降低。究其原因，在低營(yíng)養(yǎng)條件下，鳳眼藍(lán)根系快速生長(zhǎng)，形成較大的根表面積，使根部接觸到更多的外界環(huán)境，從而吸收到更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，滿足植株和根系生長(zhǎng)需求[24]。相關(guān)性分析結(jié)果表明：鳳眼藍(lán)的根長(zhǎng)與氮質(zhì)量濃度呈極顯著(p<0.01)負(fù)相關(guān)，單株干質(zhì)量與氮質(zhì)量濃度呈顯著(p<0.05)正相關(guān)，說(shuō)明隨著水體中氮濃度的提高，鳳眼藍(lán)的根長(zhǎng)趨于短小，而其植株的干物質(zhì)積累量逐漸升高。

葉綠素相對(duì)含量和蛋白質(zhì)含量是衡量植物生長(zhǎng)發(fā)育狀況的重要指標(biāo)[25-26]。隨著氮質(zhì)量濃度提高，鳳眼藍(lán)的葉綠素相對(duì)含量逐漸升高，蛋白質(zhì)含量也基本上逐漸升高，相關(guān)性分析也得到類(lèi)似結(jié)果，且這2個(gè)指標(biāo)與氮質(zhì)量濃度分別呈顯著和極顯著正相關(guān)，說(shuō)明增加水體中的氮濃度有助于提高鳳眼藍(lán)葉片的葉綠素和蛋白質(zhì)含量。

通常情況下，硝酸還原酶可直接調(diào)節(jié)硝酸鹽的還原過(guò)程，進(jìn)而調(diào)節(jié)氮代謝，影響植物光合作用[27-28]；亞硝酸還原酶則可將亞硝酸鹽還原為NO或NH3，降低環(huán)境中亞硝態(tài)氮的積累，以減輕其對(duì)植物體的毒害[13]98。硝酸還原酶為誘導(dǎo)酶，一般在硝酸鹽誘導(dǎo)下形成[13]97?？傮w來(lái)看，在低氮質(zhì)量濃度(5.0 mg·L-1及以下)條件下，鳳眼藍(lán)葉片的硝酸還原酶活性處于較高水平，但當(dāng)?shù)|(zhì)量濃度在20.0 mg·L-1及以上時(shí)，硝酸還原酶活性卻顯著降低，說(shuō)明水體中低濃度的硝態(tài)氮可誘導(dǎo)鳳眼藍(lán)體內(nèi)硝酸還原酶的活性，但高濃度的銨離子卻抑制了硝酸還原酶的活性。同樣地，亞硝酸還原酶活性也表現(xiàn)出與硝酸還原酶活性相同的變化規(guī)律。相關(guān)性分析結(jié)果表明：鳳眼藍(lán)葉片的硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性與氮質(zhì)量濃度均呈顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明隨著水體中氮濃度的提高，鳳眼藍(lán)葉片的硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性逐漸變?nèi)酢Ｖ档米⒁獾氖?，本研究以NH4Cl為氮源，但實(shí)驗(yàn)使用的自來(lái)水中含有少量的硝態(tài)氮(0.30～1.70 mg·L-1)，在靜置多日后仍可檢出亞硝態(tài)氮，這可能是鳳眼藍(lán)葉片中檢出硝酸還原酶和亞硝酸還原酶的主要原因。鑒于上述結(jié)果，若要明確不同形態(tài)氮素對(duì)鳳眼藍(lán)葉片硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性的影響規(guī)律，需開(kāi)展單獨(dú)硝態(tài)氮或單獨(dú)銨態(tài)氮的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

谷氨酰胺合成酶活性提高可帶動(dòng)植物氮代謝過(guò)程增強(qiáng)，削弱銨離子濃度過(guò)高對(duì)植物造成的毒害作用，促進(jìn)氨基酸的合成與轉(zhuǎn)化[29-30]。不同形態(tài)氮素均能夠提高植物體內(nèi)的谷氨酰胺合成酶活性，并以銨態(tài)氮的影響更為明顯，究其原因在于銨態(tài)氮是谷氨酰胺合成酶的底物，可直接促進(jìn)谷氨酰胺合成酶活性提高[31]。本研究中，隨著氮質(zhì)量濃度提高，鳳眼藍(lán)葉片的谷氨酰胺合成酶活性總體上逐漸升高，但存在明顯波動(dòng)，并且鳳眼藍(lán)葉片的谷氨酰胺合成酶活性與氮質(zhì)量濃度呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明增加水體中氮濃度有助于增強(qiáng)鳳眼藍(lán)體內(nèi)的谷氨酰胺合成酶活性。谷氨酸合成酶主要催化谷氨酰胺與α-酮戊二酸合成谷氨酸。在高等植物體內(nèi)，銨離子的同化離不開(kāi)谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶的協(xié)同催化作用，二者組成的谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶(GS/GOGAT)循環(huán)系統(tǒng)，在植物固氮過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[32-33]。高等植物在光呼吸、氨基酸代謝、固氮等過(guò)程產(chǎn)生的銨離子有95%以上通過(guò)GS/GOGAT循環(huán)系統(tǒng)完成同化過(guò)程[34]。在本研究氮質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，鳳眼藍(lán)葉片的谷氨酸合成酶活性總體上較低，并且未表現(xiàn)出與谷氨酰胺合成酶活性相同或相似的變化規(guī)律，這可能與鳳眼藍(lán)體內(nèi)2種酶的分泌不同步有關(guān)。值得注意的是，在氮質(zhì)量濃度0.0和0.5 mg·L-1條件下，鳳眼藍(lán)葉片的谷氨酸合成酶活性相對(duì)較高，這可能與鳳眼藍(lán)在低氮濃度條件下的應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。

谷氨酸脫氫酶既能催化銨離子與α-酮戊二酸合成谷氨酸，又能在催化谷氨酸氧化的同時(shí)釋放銨離子[35-36]。當(dāng)生境中無(wú)機(jī)氮水平較高時(shí)，植物體內(nèi)的谷氨酸脫氫酶行使銨同化功能；當(dāng)生境中缺少有機(jī)碳時(shí)，植物體內(nèi)的谷氨酸脫氫酶主要促進(jìn)谷氨酸分解，并為三羧酸循環(huán)提供碳骨架[37]。比較而言，鳳眼藍(lán)的谷氨酸脫氫酶活性在氮質(zhì)量濃度0.0～5.0 mg·L-1條件下較高(均值為24.38 μmol·h-1·mg-1)，但在氮質(zhì)量濃度10.0～40.0 mg·L-1條件下卻較低(均值為10.54 μmol·h-1·mg-1)。說(shuō)明在低氮濃度條件下，鳳眼藍(lán)體內(nèi)的谷氨酸脫氫酶在銨同化過(guò)程中發(fā)揮作用；氮濃度提高，鳳眼藍(lán)葉片的谷氨酰胺合成酶活性顯著升高，優(yōu)先參與銨同化過(guò)程，在一定程度上抑制了谷氨酸脫氫酶的活性。

Reddy等[23]認(rèn)為，鳳眼藍(lán)植株體內(nèi)氮含量隨氮素水平提高而持續(xù)升高。本研究結(jié)果與之存在較大差異，表現(xiàn)為在氮質(zhì)量濃度0.0～5.0 mg·L-1范圍內(nèi)，鳳眼藍(lán)的全氮含量隨著氮質(zhì)量濃度的提高而升高，但當(dāng)?shù)|(zhì)量濃度高于5.0 mg·L-1時(shí)，鳳眼藍(lán)的全氮含量一直維持在一定水平。這種差異可能是因?yàn)?個(gè)實(shí)驗(yàn)使用的容器體積差異較大，鳳眼藍(lán)初始投放量的差異也較大，導(dǎo)致植株對(duì)氮的吸收和儲(chǔ)存能力差異較大。然而，各處理組鳳眼藍(lán)的全磷含量無(wú)顯著差異，且全磷含量與氮質(zhì)量濃度的相關(guān)性不顯著，說(shuō)明氮質(zhì)量濃度變化對(duì)鳳眼藍(lán)的全磷含量無(wú)顯著影響。各處理組鳳眼藍(lán)的氮增加量和磷增加量也表現(xiàn)出相似的規(guī)律?？傮w來(lái)看，氮質(zhì)量濃度5.0和10.0 mg·L-1處理組鳳眼藍(lán)的氮增加量分別位于第1和第2位。值得注意的是，本研究中對(duì)照組鳳眼藍(lán)的葉片由實(shí)驗(yàn)初期的深綠色，逐漸變?yōu)闇\綠色，之后葉片外圍逐漸發(fā)黃直至枯死，表現(xiàn)出明顯的缺氮癥狀。

綜合所有研究結(jié)果，水體中氮質(zhì)量濃度為5.0～40.0 mg·L-1較適合鳳眼藍(lán)的生長(zhǎng)發(fā)育，尤其是5.0～10.0 mg·L-1，既能保證鳳眼藍(lán)正常生長(zhǎng)，又能充分發(fā)揮植株的氮吸收能力。