閆暉敏等

摘要通過(guò)模擬試驗(yàn)， 研究了4種不同比例的基質(zhì)（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(duì)穗花狐尾藻、輪葉黑藻生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，生長(zhǎng)在4種不同比例基質(zhì)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(shù)以沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8基質(zhì)條件下最佳，生長(zhǎng)狀況以相對(duì)貧瘠的沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基質(zhì)條件下最差。葉綠素的測(cè)定結(jié)果進(jìn)一步證明了以上結(jié)論。

關(guān)鍵詞基質(zhì)；沉水植物；輪葉黑藻；穗花狐尾藻

中圖分類(lèi)號(hào)S181文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2015）29-283-03

沉水植物分布面積廣、生物量大，是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，也是水體維持清水狀態(tài)的關(guān)鍵因素，其存在與消亡對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能有較大的影響。大型水生植物能夠穩(wěn)定沉積物，為具有凈化作用的附著生物提供棲息場(chǎng)所，降低水體中懸浮顆粒物含量，促進(jìn)水體中磷的沉降，減少沉積物磷釋放，還可以為浮游動(dòng)物提供庇護(hù)所，抑制浮游生物的生長(zhǎng)。在水體中重建沉水植被是防治水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要措施。

沉水植物的生長(zhǎng)狀態(tài)與基底有緊密的聯(lián)系，基底除了具有固持作用外，還可以為沉水植物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不同基底對(duì)沉水植物生根、繁殖與生長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響[6-7]。筆者結(jié)合國(guó)家“十二五”重大科技專(zhuān)項(xiàng)課題，在太湖新城湖濱流域退圩還湖示范工程區(qū)，選擇沙土、黃土、淤泥3種較為常見(jiàn)的土質(zhì)，作為輪葉黑藻和穗花狐尾藻的生長(zhǎng)基質(zhì)，設(shè)置4種不同摻混的比例，研究輪葉黑藻和穗花狐尾藻生長(zhǎng)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(qū)基底改善技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料試驗(yàn)植物選用示范區(qū)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(qū)，選取健康植株整株取回，挑選生長(zhǎng)良好、生物量相近、長(zhǎng)勢(shì)一致的植株頂枝20 cm室內(nèi)培養(yǎng)7 d備用。試驗(yàn)用沙土、黃土均選自小溪港項(xiàng)目部周邊土壤，淤泥選自許仙港河道底泥。試驗(yàn)用水取自小溪港示范區(qū)的湖水。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(qū)，選取長(zhǎng)有穗花狐尾藻和輪葉黑藻的采樣點(diǎn)，用底泥采樣器采集表層土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定這兩種底泥的總氮、總磷、有機(jī)質(zhì)含量。根據(jù)底泥樣品中總氮、總磷、有機(jī)質(zhì)的含量，設(shè)計(jì)4種不同比例的基質(zhì)：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(shí)，測(cè)定4種不同比例基質(zhì)中總氮、總磷、有機(jī)質(zhì)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(mǎn)4種不同比例的基質(zhì)，將培養(yǎng)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(zhì)中5 cm深，每個(gè)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(zhì)做3個(gè)平行。向100 L的聚乙烯塑料桶注入湖區(qū)水，調(diào)節(jié)至相同的水位條件，放在露天試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行水生植物生長(zhǎng)培養(yǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)于2015 年6月1日開(kāi)始，2015年7月10日結(jié)束，植物培養(yǎng)時(shí)間為30 d。種植前隨機(jī)取樣分析輪葉黑藻和穗花狐尾藻的株高、生物量；植物培養(yǎng)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(yàn)結(jié)束后測(cè)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(cè)定采用K2SO4CuSO4Se蒸餾法（開(kāi)氏法）；全磷含量測(cè)定采用HClO4H2SO4消化鉬銻抗比色法；有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法。測(cè)量植株高度后，在75 ℃下烘干至恒重，測(cè)定其生物量。植物葉綠素含量的測(cè)定采用95%乙醇浸提法，用UV4802型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)分別在665、649、470 nm波長(zhǎng)下測(cè)定光密度OD值，葉綠素含量測(cè)定基于葉片鮮重。

2結(jié)果與分析

2.1基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀況分析由表1可知，4種不同比例的基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平表現(xiàn)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(yíng)養(yǎng)成分含量在4種不同比例的土壤基質(zhì)中最少。

2.2不同基質(zhì)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(zhì)條件下各個(gè)時(shí)間段穗花狐尾藻和輪葉黑藻分蘗數(shù)都是最高的，沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基質(zhì)條件下穗花狐尾藻和輪葉黑藻的分蘗數(shù)最低?？傮w來(lái)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(zhì)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(méi)有明顯差異，表明穗花狐尾藻的生長(zhǎng)適應(yīng)能力較強(qiáng)。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(méi)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(zhǎng)較慢，表明在營(yíng)

養(yǎng)條件較好的環(huán)境條件下有利于輪葉黑藻株高的增長(zhǎng)。

2.4不同基質(zhì)下植株的生物量由表3可知，培養(yǎng)30 d后，在4種不同比例的基質(zhì)中生長(zhǎng)的輪葉黑藻和穗花狐尾藻的生物量存在差異。生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(dá)極顯著水平。表明輪葉黑藻不適宜在營(yíng)養(yǎng)貧瘠的基質(zhì)中生長(zhǎng)；土壤營(yíng)養(yǎng)水平的高低對(duì)穗花狐尾藻的生物量影響不大，說(shuō)明穗花狐尾藻抗貧瘠基質(zhì)的能力較強(qiáng)。

2.5不同基質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)下葉綠素含量以沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8最高，其他3種基質(zhì)下葉綠素含量差異不明顯，而4種基質(zhì)下Chl.a/Chl.b的值差異也不明顯。

3討論與結(jié)論

在沉水植物恢復(fù)的限制因子中，底質(zhì)的作用越來(lái)越受到

關(guān)注，因?yàn)榈踪|(zhì)條件對(duì)沉水植物上生根、穩(wěn)定生長(zhǎng)和繁殖有重要影響。該試驗(yàn)選用3種常見(jiàn)的基質(zhì)（沙土、淤泥、黃土）進(jìn)行不同比例的摻混，沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8的營(yíng)養(yǎng)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(yíng)養(yǎng)水平相近，最有利于植株生長(zhǎng)的摻混基質(zhì)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(shuō)明底質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量對(duì)植株影響較大。

株高和生物量的變化是植物形態(tài)變化的重要參數(shù)，在許多研究中以高植株、重生物量為植被生長(zhǎng)良好的標(biāo)志[8-10]。生物量較大的沉水植物有利于吸收更多的營(yíng)養(yǎng)元素以及擴(kuò)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(jìn)行光合作用提供繼續(xù)生長(zhǎng)所需的能量。該試驗(yàn)中4種不同比例的底質(zhì)中，穗花狐尾藻的株高增量及生物量沒(méi)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(méi)有明顯差異，在沙土∶黃土∶淤泥=5∶1∶1基底下株高增長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)條件較好的環(huán)境條件下有利于輪葉黑藻株高及生物量的增長(zhǎng)。

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(huì)下降[11-13]。在沙土∶黃土∶淤泥=1∶1∶8基質(zhì)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(zhì)下葉綠素含量及Chl.a/Chl.b的值最低，說(shuō)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(fù)與重建時(shí)， 需要根據(jù)不同沉水植物適應(yīng)基質(zhì)的差異性來(lái)構(gòu)建水生植物群落；對(duì)不適宜沉水植物生長(zhǎng)的基質(zhì)需要進(jìn)行一定的修復(fù)， 保證沉水植物能夠良好生長(zhǎng)與種群擴(kuò)張。沉水植物種類(lèi)較多， 需要對(duì)其他植物的適應(yīng)基質(zhì)做進(jìn)一步研究， 獲得更多的基礎(chǔ)參數(shù)， 以滿(mǎn)足湖泊生態(tài)恢復(fù)要求。研究基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)沉水植物生長(zhǎng)的影響， 也可以為預(yù)測(cè)沉水植物種群競(jìng)爭(zhēng)及群落發(fā)展趨勢(shì)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉春，于海嬋，宋祥甫，等.底泥對(duì)沉水植物生長(zhǎng)和群落結(jié)構(gòu)的影響[J].環(huán)境科學(xué)研究，2008，21（5）：178-183.

[2] 陳開(kāi)寧，陳小峰，陳偉民，等.不同基質(zhì)對(duì)四種沉水植物生長(zhǎng)的影響[J].應(yīng)用生物學(xué)報(bào)，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(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].有色金屬科學(xué)與工程，2012，3（1）：67-71.

[4] 李立欣.河湖底泥修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展[J].黑龍江環(huán)境通報(bào)，2008，32（4）：27-29.

[5] 李壘，廖日紅，牛影，等.不同特性底質(zhì)對(duì)沉水植物恢復(fù)生長(zhǎng)的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，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(duì)蘆葦和香蒲生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].環(huán)境科學(xué)研究，2008，21（1）：59-63.

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

[8] 楚建周.底質(zhì)和水體營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)沉水植物的生理影響研究[D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[9] 溫文科.亞洲苦草生長(zhǎng)特點(diǎn)及渾濁水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究[D].上海：上海海洋大學(xué)，2014.

[10] 張俊.底質(zhì)性質(zhì)對(duì)沉水植物生長(zhǎng)的影響[D].南京：河海大學(xué)，2006.

[11] 胡勇有.植生型生態(tài)混凝土孔隙狀態(tài)對(duì)植物生長(zhǎng)的影響[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（12）：5-9.

[12] 翟水晶，胡維平，鄧建才，等.不同水深和底質(zhì)對(duì)太湖馬來(lái)眼子菜（Potamogeton malaianus）生長(zhǎng)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（7）：3035-3041.

[13] 李寬意.基質(zhì)類(lèi)型對(duì)兩種沉水植物種間關(guān)系的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2009，28（12）： 2624-2627.