富營養(yǎng)化水中三種水生植物附著物的比較研究

于洪剛　褚雪　戚興勇　丁藝　李陽　董彬

摘要：指出了富營養(yǎng)化水體中各種碎屑、泥沙、菌膠團(tuán)、藻類等組成的附著物附著在水生植物上，對植物生長發(fā)育和水體均有重要的生態(tài)作用。采用野外定位觀測結(jié)合室內(nèi)分析的方法，對三種處于穩(wěn)定生長期的水生植物蘆葦、荇萊和菹草附著物進(jìn)行了定量研究。結(jié)果表明：三種植物附著物干重、無灰干重、灰分重、葉綠素-a含量和厚度均存在顯著差異，以蘆葦?shù)淖罡?，菹草的居中，荇萊的最低。植物形態(tài)和生理特征是造成附著物差異的重要生物因素。

關(guān)鍵詞：附著物；水生植物；富營養(yǎng)化

中圖分類號：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）06-0024-03

1 引言

水生植物在水生態(tài)系統(tǒng)中占有獨(dú)特的生態(tài)地位，發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它能夠通過各種途徑如改變水流、水體理化條件、自身吸收和反硝化對水體養(yǎng)分循環(huán)產(chǎn)生影響，在湖泊生態(tài)修復(fù)中發(fā)揮著重要作用。在富營養(yǎng)化較為嚴(yán)重的水體中，常見各種碎屑、泥沙、菌膠團(tuán)、藻類等附著在水生植物莖葉表面。這些附著物直接影響光的傳輸、氣體的交換以及物質(zhì)的遷移?？墒沟竭_(dá)植物表面的光發(fā)生衰減，在一定條件下會限制沉水植物的光合作用速率，最終對植物生長和分布產(chǎn)生影響。推測附植生物的大量繁殖可能是藻類暴發(fā)和沉水植物消亡的重要誘因。目前對附著物的研究主要集中在沉水植物上，而對浮水植物和挺水植物附著物的了解比較少。鑒于此，筆者選擇挺水植物蘆葦、沉水植物菹草和浮葉植物荇菜三種植物，對其附著物進(jìn)行了比較研究，以期為水生植物的科學(xué)管理和受損水環(huán)境質(zhì)量的提高提供科學(xué)依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料選取

此研究選取3種典型水生植物蘆葦（Phragmitesaustralis）、荇菜（Nymphoides peltatum）和菹草（圖1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。蘆葦，禾本科蘆葦屬；多年生挺水植物，根狀莖十分發(fā)達(dá)，稈直立，高1～3m，直徑1～4cm，具20多節(jié)；生于江河湖澤、池塘溝渠沿岸和低濕地，為全球廣泛分布的多型種；由于蘆葦?shù)娜~、葉鞘、莖、根狀莖和不定根都具有通氣組織，所以它在凈化污水中起到重要的作用。蕃菜，別名水荷葉，龍膽科蕃菜屬，多年生水生草本浮水植物；莖圓柱形，多分枝，密生褐色斑點(diǎn)，節(jié)下生根。生于池塘或不甚流動的河溪中；性強(qiáng)健，耐寒又耐熱，喜靜水，適應(yīng)性很強(qiáng)。菹草為眼子菜科、眼子菜屬沉水草本植物；莖多分枝，葉條形，無柄；其生命周期與多數(shù)水生植物不同，在秋季發(fā)芽，冬春生長，4～5月開花結(jié)果，夏季6月后逐漸衰退腐爛，同時(shí)形成鱗枝（冬芽）以度過不適環(huán)境；生于池塘、湖泊、溪流中，以靜水池塘或溝渠較多，為世界廣布種。

水生植物采自臨沂市某富營養(yǎng)化水體（E118.32°，N35.11°）。在水生植物的穩(wěn)定生長期采集植物，用多參數(shù)水質(zhì)測定儀現(xiàn)場測定水環(huán)境因子指標(biāo)溶解氧DO、pH值、氧化還原電位Eh、透明度等，植物生長指標(biāo)（生物量、株高、直徑、葉長、葉寬等）。同時(shí)采集水樣用于室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)方法測定水體總氮、總磷、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、磷酸鹽。

2.2 附著物指標(biāo)的測定

用剪刀從不同植株上采集典型莖葉裝入盛有無菌水的聚乙烯瓶中（蘆葦只采集生長于水中的部分），每個(gè)樣品5個(gè)平行樣，帶回實(shí)驗(yàn)室。用軟毛刷和無菌水輕刷洗植物表面，用顯微鏡觀察確保附著物完全刷下且莖葉表面未受損。刷洗液連同軟毛刷沖洗液一并收集，將收集的樣品定容。附著物干重（DW）、無灰干重（FADW）、灰分（AW）和附著物葉綠素a（Chla）測定和計(jì)算的具體方法見文獻(xiàn)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。采用SPSS17.O進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析前，對所有的數(shù)據(jù)先進(jìn)行正態(tài)分布和方差齊性的假設(shè)檢驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 采樣點(diǎn)植物群叢內(nèi)水質(zhì)特征

各采樣點(diǎn)植物群叢內(nèi)主要水質(zhì)指標(biāo)存在差異（表1）。菹草群叢內(nèi)水體溶解氧（DO）和pH值最高，荇菜群叢內(nèi)居中，蘆葦群叢內(nèi)最低。營養(yǎng)鹽含量以菹草群叢內(nèi)水體的最低，荇菜群叢內(nèi)居中，蘆葦群叢內(nèi)最高。從中可以看出，沉水植物菹草對水體的生態(tài)作用要強(qiáng)于浮水植物荇菜和挺水植物蘆葦。水體透明度是描述水體光學(xué)的一個(gè)重要參數(shù)，同時(shí)也是評價(jià)水體富營養(yǎng)化的一個(gè)重要指標(biāo)，它能直觀反映水體清澈和混濁程度。水懸浮物的組成和含量是透明度的主要影響因素，二者的變化規(guī)律比較一致。

3.2 不同種類植物附著物存在差異

3種處于穩(wěn)定生長期的水生植物附著物各指標(biāo)均存在顯著差異（圖2）。附著物干重、無灰干重、灰分重、葉綠素-a含量和附著物厚度，均以挺水植物蘆葦?shù)淖罡?、沉水植物菹草的居中，而浮水植物荇菜的最低。水生植物莖葉表面的附著物是附著藻類、微生物、原生動物、有機(jī)及無機(jī)碎屑的聚集體。附著物干重反映的是附著物的總重量，經(jīng)烘干稱重而得；附著物無灰干重反映的是有機(jī)成分的含量多少，與水體的污染物來源及污染狀態(tài)有關(guān)；附著物灰分則是指附著物經(jīng)高溫燃燒后剩余的無機(jī)成分；而葉綠素-a反映的是附著物中光能自養(yǎng)成分的含量。植物表面附著物除水體的營養(yǎng)負(fù)荷外，與植物種類亦有密切關(guān)系。蘆葦群叢內(nèi)營養(yǎng)鹽含量高于荇菜和菹草群叢內(nèi)，而透明度較低，加之蘆葦莖葉表面粗糙，易于附著物附著，雖然對藻類有較強(qiáng)的化感作用，但蘆葦莖葉表面干重及附著物厚度均最高。荇菜葉片近革質(zhì)，上面光滑，附著物不易附著，下面密生腺體，粗糙，漂浮在水面上，由于受水體波動影響，加之較強(qiáng)的化感作用，附著物亦不易附著，因此，附著物含量最低。而菹草為沉水植物，整株植物浸沒在水下，葉片有皺褶，易于附著，因此，介于蘆葦和荇菜之間。

結(jié)果表明上述三種不同類型植物表面附著物數(shù)量存在顯著差異。與前人研究結(jié)果一致。由文輝發(fā)現(xiàn)在富營養(yǎng)化水體中附著藻類的生物量大小表現(xiàn)為黑藻（Hydrilla verticillata）>金魚藻（Ceratophyllum dem-ersum）>菹草（Potamogeton crispus）>苦草（Vallisne-ria natans）>馬來眼子菜（Potamogeton malaianus）。Pip和Robinson發(fā)現(xiàn)不同沉水植物上附著藻類有顯著不同，各宿主植物間，硅藻亞群最相似，綠藻亞群差異最大。但Eminson和Moss認(rèn)為附著生物群落在貧養(yǎng)水體中表現(xiàn)出最高的宿主專一性，這種專一性在高養(yǎng)分水平條件下降低，且外部環(huán)境因素變得更重要。

4 結(jié)論

不同種類水生植物附著物各指標(biāo)存在宿主差異，與植物形態(tài)和生理特征有關(guān)。