不同基底对沉水植物的生长影响研究

不同基底对沉水植物的生长影响研究

作者：闫晖敏等

来源：《安徽农业科学》2015年第29期

摘要通过模拟试验， 研究了4种不同比例的基质（沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8，沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3，沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1，沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1）对穗花狐尾藻、轮叶黑藻生长的影响。结果表明，生长在4种不同比例基质下的穗花狐尾藻和轮叶黑藻，其最终生物量、最大株高及分蘖数以沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8基质条件下最佳，生长状况以相对贫瘠的沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1基质条件下最差。叶绿素的测定结果进一步证明了以上结论。

关键词基质；沉水植物；轮叶黑藻；穗花狐尾藻

中图分类号S181文献标识码A文章编号0517-6611（2015）29-283-03

沉水植物分布面积广、生物量大，是湖泊生态系统的重要组成部分，也是水体维持清水状态的关键因素，其存在与消亡对湖泊生态系统结构与功能有较大的影响。大型水生植物能够稳定沉积物，为具有净化作用的附着生物提供栖息场所，降低水体中悬浮颗粒物含量，促进水体中磷的沉降，减少沉积物磷释放，还可以为浮游动物提供庇护所，抑制浮游生物的生长。在水体中重建沉水植被是防治水体富营养化的重要措施。

沉水植物的生长状态与基底有紧密的联系，基底除了具有固持作用外，还可以为沉水植物提供营养物质，不同基底对沉水植物生根、繁殖与生长也会产生不同程度的影响[6-7]。笔者结合国家“十二五”重大科技专项课题，在太湖新城湖滨流域退圩还湖示范工程区，选择沙土、黄土、淤泥3种较为常见的土质，作为轮叶黑藻和穗花狐尾藻的生长基质，设置4种不同掺混的比例，研究轮叶黑藻和穗花狐尾藻生长的最佳基底条件，以期为太湖新城湖滨流域退圩还湖示范工程区基底改善技术提供科学依据。 1材料与方法

1.1试验材料试验植物选用示范区先锋物种轮叶黑藻和穗花狐尾藻。在太湖新城湖滨流域退圩还湖示范工程区，选取健康植株整株取回，挑选生长良好、生物量相近、长势一致的植株顶枝20 cm室内培养7 d备用。试验用沙土、黄土均选自小溪港项目部周边土壤，淤泥选自许仙港河道底泥。试验用水取自小溪港示范区的湖水。

1.2试验设计于2015年5月28日在太湖新城湖滨流域退圩还湖示范工程区，选取长有穗花狐尾藻和轮叶黑藻的采样点，用底泥采样器采集表层土壤样品带回实验室，测定这两种底泥的总氮、总磷、有机质含量。根据底泥样品中总氮、总磷、有机质的含量，设计4种不同比例的基质：沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8，沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3，沙土∶黄土∶淤泥

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=1∶1∶1，沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1。同时，测定4种不同比例基质中总氮、总磷、有机质的含量。往上口径16.5 cm、下口径12.5 cm、高12.5 cm的圆形塑料桶中填满4种不同比例的基质，将培养后的穗花狐尾藻和轮叶黑藻幼苗竖直插入4种不同比例的底质中5 cm深，每个圆形塑料桶中种植3株植物，然后置入100 L的聚乙烯塑料桶中。每种基质做3个平行。向100 L的聚乙烯塑料桶注入湖区水，调节至相同的水位条件，放在露天试验场进行水生植物生长培养试验。试验于2015 年6月1日开始，2015年7月10日结束，植物培养时间为30 d。种植前随机取样分析轮叶黑藻和穗花狐尾藻的株高、生物量；植物培养期间每10 d考察一次植物的分蘖情况和地上部最大株高情况；试验结束后测定植物的株高、生物量、叶绿素含量。 1.3分析方法

基底土壤全氮含量测定采用K2SO4CuSO4Se蒸馏法（开氏法）；全磷含量测定采用HClO4H2SO4消化钼锑抗比色法；有机质含量测定采用重铬酸钾容量法-外加热法。测量植株高度后，在75 ℃下烘干至恒重，测定其生物量。植物叶绿素含量的测定采用95%乙醇浸提法，用UV4802型紫外可见光分光光度计分别在665、649、470 nm波长下测定光密度OD值，叶绿素含量测定基于叶片鲜重。 2结果与分析

2.1基质营养状况分析由表1可知，4种不同比例的基质营养水平表现为沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8>沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3>沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1>沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1，沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1营养成分含量在4种不同比例的土壤基质中最少。 2.2不同基质下植物的分蘖情况由表2可知，在沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8基质条件下各个时间段穗花狐尾藻和轮叶黑藻分蘖数都是最高的，沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1基质条件下穗花狐尾藻和轮叶黑藻的分蘖数最低。总体来看，沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8基底有利于穗花狐尾藻和轮叶黑藻分蘖的增加；沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3、沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1基底下穗花狐尾藻和轮叶黑藻的分蘖差别不大；沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1基底下穗花狐尾藻和轮叶黑藻的分蘖能力最差。

2.3不同基质下植物株高增量由图1a可知，穗花狐尾藻在沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8、沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3、沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1、沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1基底条件下的株高增量没有明显差异，表明穗花狐尾藻的生长适应能力较强。由图1b可知，轮叶黑藻在沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8基底条件下株高增加较快，在沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3 和沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1 基底条件下株高增量没有明显差异，而在沙 土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1基底条件下株高增长较慢，表明在营 养条件较好的环境条件下有利于轮叶黑藻株高的增长。

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2.4不同基质下植株的生物量由表3可知，培养30 d后，在4种不同比例的基质中生长的轮叶黑藻和穗花狐尾藻的生物量存在差异。生长在沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1基底中的轮叶黑藻和穗花狐尾藻的生物量最低，其中轮叶黑藻在沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1基底中有显著性差异；生长在沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8基底中的轮叶黑藻生物量最高，生长在沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3基底中的穗花狐尾藻生物量略高于沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8基底和沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1基底中的生物量，但差异不显著；而生长在沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1和沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1中的轮叶黑藻生物量较低，与沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8及沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3的差异达极显著水平。表明轮叶黑藻不适宜在营养贫瘠的基质中生长；土壤营养水平的高低对穗花狐尾藻的生物量影响不大，说明穗花狐尾藻抗贫瘠基质的能力较强。

2.5不同基质下植物叶绿素含量叶绿素含量以及叶绿素a与叶绿素b比值（Chl.a/Chl.b）在4种不同基质处理方式下的穗花狐尾藻和轮叶黑藻存在差异。穗花狐尾藻在4种不同基质下叶绿素含量及Chl.a/Chl.b的值以沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8最高，而沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3、沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1、沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1基质下穗花狐尾藻的叶绿素含量及Chl.a/Chl.b值之间差异不明显；轮叶黑藻在4种不同基质下叶绿素含量以沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8最高，其他3种基质下叶绿素含量差异不明显，而4种基质下Chl.a/Chl.b的值差异也不明显。 3讨论与结论

在沉水植物恢复的限制因子中，底质的作用越来越受到

关注，因为底质条件对沉水植物上生根、稳定生长和繁殖有重要影响。该试验选用3种常见的基质（沙土、淤泥、黄土）进行不同比例的掺混，沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8的营养水平较高，沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1最贫瘠，沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3、沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1的营养水平相近，最有利于植株生长的掺混基质为沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8，沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3、沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1次之，最差的为沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1，说明底质营养物质含量对植株影响较大。

株高和生物量的变化是植物形态变化的重要参数，在许多研究中以高植株、重生物量为植被生长良好的标志[8-10]。生物量较大的沉水植物有利于吸收更多的营养元素以及扩展生存和繁衍的空间，而植株较高的沉水植物更容易接受充足的光照，进行光合作用提供继续生长所需的能量。该试验中4种不同比例的底质中，穗花狐尾藻的株高增量及生物量没有明显差异；轮叶黑藻在沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8基底下

株高增加较快，沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶3 和沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1 基底下株高增量没有明显差异，在沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1基底下株高增长较慢，而生物量以沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶1、沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1最低。表明在营养条件较好的环境条件下有利于轮叶黑藻株高及生物量的增长。

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研究表明，穗花狐尾藻和轮叶黑藻叶绿素含量和叶绿素a、b在胁迫条件下会下降[11-13]。在沙土∶黄土∶淤泥=1∶1∶8基质下所受的胁迫最小，所以叶绿素的含量和Chl.a/Chl.b值都保持较高的水平，而在沙土∶黄土∶淤泥=5∶1∶1基质下叶绿素含量及Chl.a/Chl.b的值最低，说明穗花狐尾藻和轮叶黑藻在该基底下所受胁迫最大。

因此， 在湖泊沉水植被恢复与重建时， 需要根据不同沉水植物适应基质的差异性来构建水生植物群落；对不适宜沉水植物生长的基质需要进行一定的修复， 保证沉水植物能够良好生长与种群扩张。沉水植物种类较多， 需要对其他植物的适应基质做进一步研究， 获得更多的基础参数， 以满足湖泊生态恢复要求。研究基质营养水平对沉水植物生长的影响， 也可以为预测沉水植物种群竞争及群落发展趋势提供参考。 参考文献

[1] 叶春，于海婵，宋祥甫，等.底泥对沉水植物生长和群落结构的影响[J].环境科学研究，2008，21（5）：178-183.

[2] 陈开宁，陈小峰，陈伟民，等.不同基质对四种沉水植物生长的影响[J].应用生物学报，2006，17（8）：1511-1516.

[3] 李明明，甘敏，牛建裕，等.河流重金属污染底泥的修复技术研究进展[J].有色金属科学与工程，2012，3（1）：67-71.

[4] 李立欣.河湖底泥修复技术的研究进展[J].黑龙江环境通报，2008，32（4）：27-29. [5] 李垒，廖日红，牛影，等.不同特性底质对沉水植物恢复生长的影响[J].生态环境学报，2010，19（11）：2680-2685.

[6] 叶春，于海婵，宋祥甫，等.基底条件和栽培方式对芦苇和香蒲生长发育的影响[J].环境科学研究，2008，21（1）：59-63.

[7] 包先明，范成新，史刚荣.不同底质改良处理对三种挺水植物光合特性的影响[J].湖泊科学，2011，23（4）：541-548.

[8] 楚建周.底质和水体营养状况对沉水植物的生理影响研究[D].保定：河北农业大学，2006.

[9] 温文科.亚洲苦草生长特点及浑浊水体生态修复技术研究[D].上海：上海海洋大学，2014.

[10] 张俊.底质性质对沉水植物生长的影响[D].南京：河海大学，2006.

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[11] 胡勇有.植生型生态混凝土孔隙状态对植物生长的影响[J].华南理工大学学报，2006（12）：5-9.

[12] 翟水晶，胡维平，邓建才，等.不同水深和底质对太湖马来眼子菜（Potamogeton malaianus）生长的影响[J].生态学报，2008，28（7）：3035-3041.

[13] 李宽意.基质类型对两种沉水植物种间关系的影响[J].生态学杂志，2009，28（12）： 2624-2627.

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