長湖圓心湖區(qū)高等水生植物群落調(diào)查

郭坤，羅靜波，黃俊,李學(xué)山，柴毅，譚鳳霞

(江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，湖北荊州434025)

何勇鳳，楊德國

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部淡水生物多樣性保護重點實驗室，湖北武漢430223)

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長湖圓心湖區(qū)高等水生植物群落調(diào)查

郭坤，羅靜波，黃俊,李學(xué)山，柴毅，譚鳳霞

(江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，湖北荊州434025)

何勇鳳，楊德國

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部淡水生物多樣性保護重點實驗室，湖北武漢430223)

[摘要]于2015年7月對湖北長湖圓心湖區(qū)域的水生植物進行了調(diào)查，結(jié)果顯示，該區(qū)域現(xiàn)有水生植物18種；生物量變化范圍為124.17～1250.35g/m2，Shannon-Wiener指數(shù)(H′)變化范圍為0.56～1.98，Simpson指數(shù)(D)變化范圍為0.17～0.67，其中菹草的生物量、H′、D均為最大值；群叢以菹草形成的單一優(yōu)勢種群叢為主，其他若干種類與菹草形成的群叢僅零星分布。對比該區(qū)域以往的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：湖區(qū)內(nèi)的水生植物種類及群叢的多樣性正在逐漸消失。建議大力減少圍網(wǎng)養(yǎng)殖面積，減少工業(yè)及生活廢水的排放并使用生態(tài)修復(fù)的手段減緩該區(qū)域高等水生植物多樣性的消失。

[關(guān)鍵詞]圓心湖；高等水生植物；生物多樣性；人為干擾

水生植物群落是不同類群植物由于對水環(huán)境的長期適應(yīng)而形成的形態(tài)趨同適應(yīng)類型[1]，是生態(tài)學(xué)類群界定范疇，而非分類學(xué)概念。水生植物可以為魚類提供棲息場所和繁殖基質(zhì)，為浮游動物提供避難所，對進入水體的徑流進行過濾和吸附，某些種類對金屬元素還有凈化作用[2]。同時，其進行光合作用可為湖泊水生態(tài)系統(tǒng)提供氧氣，還可以通過化感作用抑制藻類的生長[3]，因此水生植物被認(rèn)為是維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和穩(wěn)定性的重要因子之一[4]。依據(jù)水生植物的生活類型和生長環(huán)境可將其分為4大類：挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物[5]。

長湖是湖北省第三大湖泊，位于江漢湖群，屬于淺水草型湖泊，擔(dān)負(fù)著養(yǎng)殖、蓄水、飲水、航運等功能，有著重要的生態(tài)效益與經(jīng)濟效益[6]。圓心湖是長湖的一片開闊水域，近年來，由于過度養(yǎng)殖、生活及工業(yè)污水的排放等，圓心湖生態(tài)環(huán)境已大大改變，現(xiàn)有相關(guān)研究主要集中在浮游植物與水質(zhì)因子相關(guān)性分析等方面[7～9]。筆者于2015年夏季對圓心湖區(qū)域的水生植物進行了調(diào)查，獲得其定性與定量分布數(shù)據(jù)，現(xiàn)與以往對該區(qū)域水生植物的研究數(shù)據(jù)進行對比，以期能夠科學(xué)、客觀地反映圓心湖水生植物分布與演替，并為水生態(tài)學(xué)評價和水環(huán)境監(jiān)測提供依據(jù)，從而更好地利用和保護圓心湖湖區(qū)的資源。

1材料與方法

1.1采樣點布設(shè)

由于該湖區(qū)存在大面積的圍網(wǎng)養(yǎng)殖，生態(tài)環(huán)境已受到養(yǎng)殖活動的嚴(yán)重破壞，其中水生植物的種類和分布已不能代表自然生態(tài)環(huán)境中的種類和分布。因此參考《湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》[10]中的規(guī)定，并結(jié)合圓心湖的實際情況僅對圍網(wǎng)外的水生植物群落進行調(diào)查。每個水生植物群落用GPS定位，共設(shè)立9個站點：Y1～Y9，詳見圖1，各采樣點的經(jīng)緯度詳見表1。

表1　各采樣點經(jīng)緯度

圖1　采樣站點示意圖

1.2采樣時間與方法

2015年7月進行采樣。

定性樣品的采集方法為：挺水植物直接徒手采集；浮葉植物和沉水植物用水草采集耙采集；漂浮植物直接徒手或帶柄手抄網(wǎng)采集。采集的樣品盡量保持完整，在采集到的定性樣品中，選擇一些較完整的植物體保持自然形態(tài)夾入壓榨紙(可用吸水紙或草紙?zhí)娲?中壓干，用于后期實驗室觀察鑒定。

定量樣品的采集方法為：挺水植物、沉水植物使用抓斗式采草器。浮葉植物和漂浮植物，一般用水草定量夾采集。當(dāng)植物密度過大，可用0.25m2采樣方框數(shù)株采集。每個采樣點采集2個平行樣品，采集的樣品除去污泥等雜質(zhì)，裝入樣品袋內(nèi)。

1.3指標(biāo)計算與處理

生物量以每個樣點采集樣品的鮮重平均值為準(zhǔn)，同時均換算成每平方米的鮮重。依據(jù)植物的分布面積和結(jié)構(gòu)劃分群叢，使用GIS結(jié)合GPS數(shù)據(jù)計算群叢面積。植物種類的鑒定參考《中國水生植物》[11]、《水生植物圖鑒》[12]，所有的種類鑒定到種。使用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Simpson指數(shù)(D)對群落多樣性進行評價，其計算公式如下：

式中，Pi為第i種的相對重要值，數(shù)據(jù)的錄入和計算均在Excel 2013中完成。

2結(jié)果與分析

2.1現(xiàn)有水生植物種類

本調(diào)查共鑒定出圓心湖現(xiàn)有水生植物18種，其中漂浮植物6種、沉水植物6種、浮葉植物1種、挺水植物5種，詳見表2。菹草是整個區(qū)域的常見種，其他種類少數(shù)與菹草形成群叢，多數(shù)種類僅零星分布。

表2　圓心湖水生植物種類

2.2水生植物群落生物量及其分布

群叢的命名采用優(yōu)勢種原則，即以各群叢優(yōu)勢種名稱作為該群叢的名稱。經(jīng)調(diào)查，圓心湖現(xiàn)有水生植物群叢類型5個，全部為沉水植物群叢類型，分別為菹草群叢(PotamogetoncrispusAss.)、微齒眼子菜+篦齒眼子菜群叢(PmaackianusA.Benn.+PotamogetonpectinatusL.)、菹草+狐尾藻群叢(PotamogetoncrispusAss.+Myriophyllum)、菹草+荇菜群叢(Potamogetoncrispus+Nymphoidespeltataum)、菹草+輪葉黑藻群叢(Potamogetoncrispus+Hydrillaverticillata)。分布面積最大的是菹草群叢，且面積遠大于其他群叢；微齒+篦齒眼子菜群叢、菹草+狐尾藻群叢、菹草+荇菜群叢分布面積基本相同，菹草+輪葉黑藻群叢僅是菹草群叢的九分之一。本調(diào)查中無論是生物量、Shannon-Wiener指數(shù)還是Simpson指數(shù)，均以菹草群叢最高，其他群叢基本處于同一水平。

表3　圓心湖水生植物群落多樣性和生物量

3討論

3.1圓心湖水生植物群落演替

本調(diào)查中發(fā)現(xiàn)圓心湖水生植物種類和群落類型的多樣性都不高，群落結(jié)構(gòu)單一，菹草是整個區(qū)域的優(yōu)勢種，同時菹草在該區(qū)域有著較大的分布面積。馮燦等[13]、彭映輝等[14]、吳翠等[15]、郝夢曦等[16]分別于1989年、2003年、2007年、2011年對長湖全湖的水生植物進行了調(diào)查，筆者從中提取圓心湖區(qū)域水生植物群落分布的數(shù)據(jù)，并結(jié)合本調(diào)查的數(shù)據(jù)將圓心湖出現(xiàn)的水生植物群叢類型變化進行匯總，詳見表4。

表4　圓心湖水生植物群落分布演替

1989年的數(shù)據(jù)顯示，圓心湖分布著10個水生植物群叢，且有6個群叢是以單一優(yōu)勢種組成的；2003年的數(shù)據(jù)顯示，水生植物群叢的個數(shù)減少至9個，變化不大，但群叢的類型已發(fā)生巨大變化，輪葉黑藻、穗花狐尾藻等組成的群叢已取代菱、菰、荇菜、狐尾藻組成的群叢；2007年，水生植物群叢已減至6個，以眼子菜科的種類、輪葉黑藻等組成的群叢為主，菹草已成為單一種組成的群叢。2011年，水生植物群叢保持為6個，但群叢組成與2007年的數(shù)據(jù)相比則完全不同。本調(diào)查的數(shù)據(jù)則顯示，菹草群叢已經(jīng)成為優(yōu)勢群叢分布在圓心湖。以上數(shù)據(jù)綜合表明，圓心湖的水生植物多樣性正在逐漸消失，個別種類已成為該區(qū)域的主要優(yōu)勢種。

3.2影響圓心湖水生植物多樣性的因子

圓心湖區(qū)域存在大面積的圍網(wǎng)養(yǎng)殖導(dǎo)致圓心湖水生植物種類分布區(qū)縮小，群落結(jié)構(gòu)簡化，生物量降低，同時近幾年的水質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)[17～20]表明，圓心湖水質(zhì)處于地表水Ⅳ類～劣Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，總磷、氨氮均超標(biāo)。因此，造成多樣性喪失的原因主要是大面積的圍網(wǎng)養(yǎng)殖及污水的排放。

圓心湖存在大面積的圍網(wǎng)養(yǎng)殖，圈養(yǎng)區(qū)內(nèi)均屬于高密度養(yǎng)殖，需要投喂大量的餌食，餌料殘余會直接惡化水質(zhì)，進而影響水生植物的生長和繁殖；放養(yǎng)的草食性魚類對水生植物的過度啃食，以及魚類強烈機械活動將水生植物的地下莖掘出水面，使水生植物無法繁衍，最終圈養(yǎng)區(qū)的水生植物被破壞殆盡。此外，因養(yǎng)殖需要，甚至還會人工從圍網(wǎng)外圍打撈水草投入圈養(yǎng)區(qū)，這進一步破壞了該區(qū)域水生植物的生長和分布。圓心湖周圍的后港鎮(zhèn)有一玻璃廠和混合污水泵站，產(chǎn)生的工業(yè)廢水和生活廢水被直接排放到圓心湖，直接導(dǎo)致該區(qū)域水質(zhì)惡化。

為了更好地保護和利用圓心湖的漁業(yè)資源，建議大力削減圍網(wǎng)養(yǎng)殖面積，同時考慮結(jié)合水生植物栽種等生態(tài)修復(fù)措施減緩水體富營養(yǎng)化的進程，并逐步改善圓心湖的水質(zhì)現(xiàn)狀。

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[收稿日期]2015-09-23

[基金項目]“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD25B08-03)。

[作者簡介]郭坤(1992-)，男，碩士生，研究方向為水生生物學(xué)。通信作者： 柴毅， chaiyi123456@126.com。

[中圖分類號]S932.8

[文獻標(biāo)識碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)03-0029-04

[引著格式]郭坤，羅靜波，黃俊，等.長湖圓心湖區(qū)高等水生植物群落調(diào)查[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版) ，2016，13(3)：29～32,53.