不同基底對沉水植物的生長影響研究

閆暉敏等

摘要通過模擬試驗， 研究了4種不同比例的基質（沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8，沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3，沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1，沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1）對穗花狐尾藻、輪葉黑藻生長的影響。結果表明，生長在4種不同比例基質下的穗花狐尾藻和輪葉黑藻，其最終生物量、最大株高及分蘗數以沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8基質條件下最佳，生長狀況以相對貧瘠的沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基質條件下最差。葉綠素的測定結果進一步證明了以上結論。

關鍵詞基質；沉水植物；輪葉黑藻；穗花狐尾藻

中圖分類號S181文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）29-283-03

沉水植物分布面積廣、生物量大，是湖泊生態系統的重要組成部分，也是水體維持清水狀態的關鍵因素，其存在與消亡對湖泊生態系統結構與功能有較大的影響。大型水生植物能夠穩定沉積物，為具有凈化作用的附著生物提供棲息場所，降低水體中懸浮顆粒物含量，促進水體中磷的沉降，減少沉積物磷釋放，還可以為浮游動物提供庇護所，抑制浮游生物的生長。在水體中重建沉水植被是防治水體富營養化的重要措施。

沉水植物的生長狀態與基底有緊密的聯系，基底除了具有固持作用外，還可以為沉水植物提供營養物質，不同基底對沉水植物生根、繁殖與生長也會產生不同程度的影響[6-7]。筆者結合國家“十二五”重大科技專項課題，在太湖新城湖濱流域退圩還湖示范工程區，選擇沙土、黃土、淤泥3種較為常見的土質，作為輪葉黑藻和穗花狐尾藻的生長基質，設置4種不同摻混的比例，研究輪葉黑藻和穗花狐尾藻生長的最佳基底條件，以期為太湖新城湖濱流域退圩還湖示范工程區基底改善技術提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗材料試驗植物選用示范區先鋒物種輪葉黑藻和穗花狐尾藻。在太湖新城湖濱流域退圩還湖示范工程區，選取健康植株整株取回，挑選生長良好、生物量相近、長勢一致的植株頂枝20 cm室內培養7 d備用。試驗用沙土、黃土均選自小溪港項目部周邊土壤，淤泥選自許仙港河道底泥。試驗用水取自小溪港示范區的湖水。

1.2試驗設計于2015年5月28日在太湖新城湖濱流域退圩還湖示范工程區，選取長有穗花狐尾藻和輪葉黑藻的采樣點，用底泥采樣器采集表層土壤樣品帶回實驗室，測定這兩種底泥的總氮、總磷、有機質含量。根據底泥樣品中總氮、總磷、有機質的含量，設計4種不同比例的基質：沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8，沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3，沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1，沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1。同時，測定4種不同比例基質中總氮、總磷、有機質的含量。往上口徑16.5 cm、下口徑12.5 cm、高12.5 cm的圓形塑料桶中填滿4種不同比例的基質，將培養后的穗花狐尾藻和輪葉黑藻幼苗豎直插入4種不同比例的底質中5 cm深，每個圓形塑料桶中種植3株植物，然后置入100 L的聚乙烯塑料桶中。每種基質做3個平行。向100 L的聚乙烯塑料桶注入湖區水，調節至相同的水位條件，放在露天試驗場進行水生植物生長培養試驗。試驗于2015 年6月1日開始，2015年7月10日結束，植物培養時間為30 d。種植前隨機取樣分析輪葉黑藻和穗花狐尾藻的株高、生物量；植物培養期間每10 d考察一次植物的分蘗情況和地上部最大株高情況；試驗結束后測定植物的株高、生物量、葉綠素含量。

1.3分析方法

基底土壤全氮含量測定采用K2SO4CuSO4Se蒸餾法（開氏法）；全磷含量測定采用HClO4H2SO4消化鉬銻抗比色法；有機質含量測定采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法。測量植株高度后，在75 ℃下烘干至恒重，測定其生物量。植物葉綠素含量的測定采用95%乙醇浸提法，用UV4802型紫外可見光分光光度計分別在665、649、470 nm波長下測定光密度OD值，葉綠素含量測定基于葉片鮮重。

2結果與分析

2.1基質營養狀況分析由表1可知，4種不同比例的基質營養水平表現為沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8>沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3>沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1>沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1，沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1營養成分含量在4種不同比例的土壤基質中最少。

2.2不同基質下植物的分蘗情況由表2可知，在沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8基質條件下各個時間段穗花狐尾藻和輪葉黑藻分蘗數都是最高的，沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基質條件下穗花狐尾藻和輪葉黑藻的分蘗數最低。總體來看，沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8基底有利于穗花狐尾藻和輪葉黑藻分蘗的增加；沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3、沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1基底下穗花狐尾藻和輪葉黑藻的分蘗差別不大；沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基底下穗花狐尾藻和輪葉黑藻的分蘗能力最差。

2.3不同基質下植物株高增量由圖1a可知，穗花狐尾藻在沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8、沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3、沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1、沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基底條件下的株高增量沒有明顯差異，表明穗花狐尾藻的生長適應能力較強。由圖1b可知，輪葉黑藻在沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8基底條件下株高增加較快，在沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3 和沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1 基底條件下株高增量沒有明顯差異，而在沙

土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基底條件下株高增長較慢，表明在營

養條件較好的環境條件下有利于輪葉黑藻株高的增長。

2.4不同基質下植株的生物量由表3可知，培養30 d后，在4種不同比例的基質中生長的輪葉黑藻和穗花狐尾藻的生物量存在差異。生長在沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基底中的輪葉黑藻和穗花狐尾藻的生物量最低，其中輪葉黑藻在沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基底中有顯著性差異；生長在沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8基底中的輪葉黑藻生物量最高，生長在沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3基底中的穗花狐尾藻生物量略高于沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8基底和沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1基底中的生物量，但差異不顯著；而生長在沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1和沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1中的輪葉黑藻生物量較低，與沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8及沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3的差異達極顯著水平。表明輪葉黑藻不適宜在營養貧瘠的基質中生長；土壤營養水平的高低對穗花狐尾藻的生物量影響不大，說明穗花狐尾藻抗貧瘠基質的能力較強。

2.5不同基質下植物葉綠素含量葉綠素含量以及葉綠素a與葉綠素b比值（Chl.a/Chl.b）在4種不同基質處理方式下的穗花狐尾藻和輪葉黑藻存在差異。穗花狐尾藻在4種不同基質下葉綠素含量及Chl.a/Chl.b的值以沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8最高，而沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3、沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1、沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基質下穗花狐尾藻的葉綠素含量及Chl.a/Chl.b值之間差異不明顯；輪葉黑藻在4種不同基質下葉綠素含量以沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8最高，其他3種基質下葉綠素含量差異不明顯，而4種基質下Chl.a/Chl.b的值差異也不明顯。

3討論與結論

在沉水植物恢復的限制因子中，底質的作用越來越受到

關注，因為底質條件對沉水植物上生根、穩定生長和繁殖有重要影響。該試驗選用3種常見的基質（沙土、淤泥、黃土）進行不同比例的摻混，沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8的營養水平較高，沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1最貧瘠，沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3、沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1的營養水平相近，最有利于植株生長的摻混基質為沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8，沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3、沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1次之，最差的為沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1，說明底質營養物質含量對植株影響較大。

株高和生物量的變化是植物形態變化的重要參數，在許多研究中以高植株、重生物量為植被生長良好的標志[8-10]。生物量較大的沉水植物有利于吸收更多的營養元素以及擴展生存和繁衍的空間，而植株較高的沉水植物更容易接受充足的光照，進行光合作用提供繼續生長所需的能量。該試驗中4種不同比例的底質中，穗花狐尾藻的株高增量及生物量沒有明顯差異；輪葉黑藻在沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8基底下

株高增加較快，沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶3 和沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1 基底下株高增量沒有明顯差異，在沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基底下株高增長較慢，而生物量以沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶1、沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1最低。表明在營養條件較好的環境條件下有利于輪葉黑藻株高及生物量的增長。

研究表明，穗花狐尾藻和輪葉黑藻葉綠素含量和葉綠素a、b在脅迫條件下會下降[11-13]。在沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8基質下所受的脅迫最小，所以葉綠素的含量和Chl.a/Chl.b值都保持較高的水平，而在沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基質下葉綠素含量及Chl.a/Chl.b的值最低，說明穗花狐尾藻和輪葉黑藻在該基底下所受脅迫最大。

因此， 在湖泊沉水植被恢復與重建時， 需要根據不同沉水植物適應基質的差異性來構建水生植物群落；對不適宜沉水植物生長的基質需要進行一定的修復， 保證沉水植物能夠良好生長與種群擴張。沉水植物種類較多， 需要對其他植物的適應基質做進一步研究， 獲得更多的基礎參數， 以滿足湖泊生態恢復要求。研究基質營養水平對沉水植物生長的影響， 也可以為預測沉水植物種群競爭及群落發展趨勢提供參考。

參考文獻

[1] 葉春，于海嬋，宋祥甫，等.底泥對沉水植物生長和群落結構的影響[J].環境科學研究，2008，21（5）：178-183.

[2] 陳開寧，陳小峰，陳偉民，等.不同基質對四種沉水植物生長的影響[J].應用生物學報，2006，17（8）：1511-1516.

[3] 李明明，甘敏，牛建裕，等.河流重金屬污染底泥的修復技術研究進展[J].有色金屬科學與工程，2012，3（1）：67-71.

[4] 李立欣.河湖底泥修復技術的研究進展[J].黑龍江環境通報，2008，32（4）：27-29.

[5] 李壘，廖日紅，牛影，等.不同特性底質對沉水植物恢復生長的影響[J].生態環境學報，2010，19（11）：2680-2685.

[6] 葉春，于海嬋，宋祥甫，等.基底條件和栽培方式對蘆葦和香蒲生長發育的影響[J].環境科學研究，2008，21（1）：59-63.

[7] 包先明，范成新，史剛榮.不同底質改良處理對三種挺水植物光合特性的影響[J].湖泊科學，2011，23（4）：541-548.

[8] 楚建周.底質和水體營養狀況對沉水植物的生理影響研究[D].保定：河北農業大學，2006.

[9] 溫文科.亞洲苦草生長特點及渾濁水體生態修復技術研究[D].上海：上海海洋大學，2014.

[10] 張俊.底質性質對沉水植物生長的影響[D].南京：河海大學，2006.

[11] 胡勇有.植生型生態混凝土孔隙狀態對植物生長的影響[J].華南理工大學學報，2006（12）：5-9.

[12] 翟水晶，胡維平，鄧建才，等.不同水深和底質對太湖馬來眼子菜（Potamogeton malaianus）生長的影響[J].生態學報，2008，28（7）：3035-3041.

[13] 李寬意.基質類型對兩種沉水植物種間關系的影響[J].生態學雜志，2009，28（12）： 2624-2627.