底泥和水深對海菜花生長的影響

張中原，周存宇，，曹特，張霄林，倪樂意（.長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北荊州，4405；.淡水生態(tài)與生物技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室；.中國科學(xué)院水生生物研究所)

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底泥和水深對海菜花生長的影響

張中原1，周存宇1，2，曹特3，張霄林3，倪樂意2
（1.長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北荊州，434025；2.淡水生態(tài)與生物技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室；3.中國科學(xué)院水生生物研究所)

摘要：研究了不同底泥基質(zhì)（洱海底泥、濕地底泥）和不同水深（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m）條件下海菜花生長量的變化，分析2種因子對海菜花生長的影響。試驗結(jié)果表明，海菜花的鮮質(zhì)量、株高在洱海底泥基質(zhì)下明顯大于濕地底泥基質(zhì)下的，而海菜花葉片數(shù)量在2種底泥基質(zhì)下無顯著性差異；隨著水深增加，光照強(qiáng)度降低，海菜花生長明顯受到影響，花薹、葉片數(shù)目的增長量呈下降趨勢，而海菜花株高增長呈上升趨勢。

關(guān)鍵詞：海菜花；底泥；水深；生長

張中原（1991-），男，碩士，E-mail：651007921@qq.com

周存宇（1968-），男，通信作者，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事植物生態(tài)學(xué)的教學(xué)與研究，E-mail：zhoucy@yangtzeu.edu.cn

海菜花[Ottelia acuminata（Gagnep.)Dandy]為多年生水鱉科（Hvdrocharitaceae)沉水植物，為中國特有種、國家二級保護(hù)植物，既可觀賞、食用，又可作為魚類等水生動物的飼料[1，2]。海菜花對水質(zhì)污染很敏感，可將其作為判定水質(zhì)的指示植物。

洱海是我國典型的富營養(yǎng)化初期湖泊，處于草型-藻型生態(tài)演替可逆的敏感區(qū)。海菜花曾經(jīng)是洱海代表性的清水型沉水植物[3]，由于水體污染、人為破壞、外來食草性魚類如草魚引入等多種因素的影響，海菜花種群數(shù)量急劇減少，天然海菜花群落幾乎從洱海消失。目前，在洱海周邊地區(qū)有人工種植海菜花，且產(chǎn)量較大，在云南滇池東岸濕地回植海菜花已獲得成功[1]，說明在人工控制下的農(nóng)田中恢復(fù)海菜花種群并不困難。在洱海自然水體中恢復(fù)海菜花種群是洱海水體修復(fù)的目標(biāo)之一，尤其以較深水域的底泥作基質(zhì)海菜花能否正常生長尚屬未知。本試驗以底泥基質(zhì)和水深為2個因子，探討適合海菜花生長的條件，為在洱海大面積人工恢復(fù)種植海菜花提供參考。

1　材料與方法

1.1試驗材料

試驗用海菜花植株幼苗于2013年4月中旬從大理上關(guān)鎮(zhèn)農(nóng)戶購買，選取生長健壯、株型、鮮質(zhì)量基本一致的小苗供試。海菜花初始含水率73.78%。

1.2試驗方法

①不同底泥對海菜花生長的影響試驗所用容器為上直徑72.5 cm、下直徑44.0 cm、高70.0 cm的圓柱形灰色塑料桶。2種底泥分別為洱海底泥（洱海7 m深處底泥)和濕地底泥（洱海湖岸帶濕地底泥)，在桶中2種底泥厚度均為20 cm左右。海菜花于4月16日定植，定植前測定其生物量指標(biāo)，定植后向桶中注入自來水，水深44 cm。海菜花生長1個月后，倒去水桶中的水，再次測定其生物量指標(biāo)。

所測定生物量指標(biāo)有植株鮮質(zhì)量、株高和葉片數(shù)，試驗期間于每天7：00和17：00記錄水體溫度、pH值、溶氧量、電導(dǎo)率等參數(shù)。水環(huán)境參數(shù)用多功能一體式水質(zhì)分析儀進(jìn)行測量。

②不同水深對海菜花生長的影響設(shè)置0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m 5個不同水深梯度，每個水深10個重復(fù)。隨機(jī)選取海菜花植株50株，于5月23日移植于裝有相同深度濕地底泥的塑料桶中，且植入底泥中的根系深度基本一致，然后掛在洱海試驗基地的試驗浮臺上并放入水中，讓海菜花在洱海水生環(huán)境下自然生長。為避免水體原有水生植物對海菜花生長產(chǎn)生影響，種植之前，清理浮臺周圍其他水生植物。鑒于當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶都是在濕地底泥中種植海菜花，而且洱海水體沉水植物恢復(fù)工程也是先在湖濱淺水區(qū)開展，該區(qū)域的底泥性質(zhì)與濕地底泥基本一致，故選擇濕地底泥為基質(zhì)。

移植后每隔10 d測定1次海菜花生物量指標(biāo)，具體測定時間為：2013年5月23日、6月2日、6月12日、6月22日、7月2日，7月12日進(jìn)行最后一次測量，試驗結(jié)束。測量時把塑料桶輕輕拎出水面，測定生物量指標(biāo)有花薹數(shù)目、葉片數(shù)、株高等。相對增長量（%)=[（結(jié)束生物量平均值-初始生物量平均值)/初始生物量平均值]×100%。

③數(shù)據(jù)處理采用SPSS Statistics 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同底泥對海菜花生長的影響

由表1可以看出，2種底泥處理下，水環(huán)境參數(shù)中除電導(dǎo)率外，其余參數(shù)沒有明顯差異。如表2所示，種植1個月后，在洱海底泥下生長的海菜花鮮質(zhì)量和株高明顯大于濕地底泥下的，而海菜花的葉片數(shù)量在2種底泥下無明顯差異。

2.2不同水深對海菜花生長的影響

由表3可知，海菜花的花薹數(shù)、葉片數(shù)的相對增長量在水深為0.5 m下最大，1.5 m水深下開始出現(xiàn)負(fù)增長，而隨著水深增加，株高相對增長量增加。受水壓和低光照的影響，在2.0、2.5 m水深梯度下，海菜花在第1次測量時即全部死亡。

由圖1可以看出，3個水深下在第2次測量之前，海菜花株高趨于平穩(wěn)或呈下降趨勢，第4次開始就逐步增高。由圖2可知，1.5 m水深下海菜花花薹數(shù)自種植后就減少，最后趨于穩(wěn)定，但仍有減少趨勢；而0.5、1.0 m水深下海菜花花薹數(shù)在第4次測量時降到低值，隨后處于增長趨勢。由圖3可知，1.5 m水深下海菜花葉片數(shù)呈負(fù)增長趨勢，而0.5、1.0 m水深下海菜花生長旺盛，葉片數(shù)一直增加。

綜合圖1～3可看出，隨水深增加，光照強(qiáng)度降低，海菜花生長明顯受到影響，花薹、葉片數(shù)的增長量呈下降趨勢、而海菜花株高增長呈上升趨勢；在0.5、1.0 m水深下海菜花的生長勢好于1.5 m下的。

表1　不同底泥下水環(huán)境參數(shù)均值與范圍

表2　不同底泥下海菜花生物量

表3　不同水深對海菜花生物量的影響

圖1　不同水深下海菜花的平均株高

圖2　不同水深下海菜花平均花薹數(shù)

圖3　不同水深下海菜花平均葉片數(shù)

3　討論與結(jié)論

洱海7 m深處底泥和湖岸帶濕地底泥，在有機(jī)質(zhì)、氮、磷含量有明顯差異[4]，底泥氮、磷含量的不同，沉水植物體內(nèi)酶活性不同[5]。湖泊水體中營養(yǎng)鹽水平會影響沉水植物的生長，不同底泥試驗中都使用自來水，沉水植物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)鹽絕大部分來源于底泥，較肥沃的底泥對沉水植物的生長發(fā)育具有重要的積極作用，能夠促進(jìn)植株分蘗、生長和提高生物量。在肥沃底泥條件下，間隙水中含營養(yǎng)物質(zhì)更為豐富，因此更容易被植物所吸收[6]。因此在洱海底泥下的海菜花鮮質(zhì)量和株高2個生物量指標(biāo)的增加值均高于濕地底泥的。

水深對水生植物生長、分布和群落結(jié)構(gòu)具有重要的影響，能夠通過影響光合作用直接影響植物的生長，同時也可通過改變底泥的理化性狀對植物生長造成間接影響。光照條件是影響植物生長的主要因素，植物在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)能夠正常生長發(fā)育與繁殖的特性稱為光適應(yīng)性[7]。不同水深下的光照強(qiáng)度不同，而不同的光照強(qiáng)度對水生植物的株高、花薹數(shù)、葉片數(shù)的影響不同。隨著光照強(qiáng)度減弱，海菜花株高相對增長量隨之增大，表明植物在弱光環(huán)境下更易發(fā)生徒長。葉片是植物進(jìn)行光合作用最主要的器官，葉片數(shù)的多少決定了植物光合作用速率的大小。隨著光照強(qiáng)度的減弱，葉片數(shù)和花薹數(shù)相對增長量隨之減小。水深超過一定深度后，可能是由于光照不足,光合作用下降，導(dǎo)致能量缺乏成為沉水植物生長和代謝的主要限制因子[8]。本試驗結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，隨著水深增加，海菜花葉片數(shù)、花薹數(shù)增長量減少，而株高一直增加，但超出一定水深后，海菜花容易死亡。

根據(jù)本試驗可發(fā)現(xiàn)，海菜花適合在洱海0.5～1 m淺水區(qū)生長，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定深度以后，海菜花生長不適甚至死亡。為改善修復(fù)洱海生境，可以在云南洱海淺水區(qū)逐步培養(yǎng)種植海菜花，達(dá)到擴(kuò)增洱海海菜花植被面積的目的。

參考文獻(xiàn)

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Effects of Sediments and Water Depths on Growth of Ottelia acuminate

ZHANG Zhongyuan1,ZHOU Cunyu1,2,CAO Te3,ZHANG Xiaolin3,NI Leyi2
(1.College of Horticulture and Gardening,Yangtze University,Jingzhou 434025;2.State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnolgoy;3.Institute of Hydrobiology,Chinese Academy of Sciences)

Abstract:In this experiment,we studied the growth changes of Ottelia acuminata at different sediments(Erhai sediment and wetland sediment)and water depths(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 m),and analyzed the effects of the two factors on the growth ofO.acuminata.The results showed that,plant fresh weight and plant height under Erhai sediment were greater than those under wetland sediment,while leaf number had no significant difference under two sediments.As water depth increased,the light intensity decreased,which affected the relative growth obviously,moreover the increments of flower and leaf numbers were in downtrend,while the increment of plant height was in uptrend.

Key words:Ottelia acuminate ;Sediment;Water depth;Growth

收稿日期：2015-12-24

基金項目：國家水體污染控制與治理科技重大專項項目（2012ZX07105-004）；淡水生態(tài)與生物技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室開放基金（2015FB01）

DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2016.04.026

中圖分類號：S645.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-3547（2016)04-0068-03