不同種植方式對常見沉水植物生長的影響

王珺 方黎明 李曄 李賀鵬 岳春雷

摘要 [目的]探索出不同沉水植物在不同環(huán)境特征下的種植技術(shù)。[方法]選取湖州仙山湖濕地公園北湖和南湖入庫河流近岸水域，分別采用播種法、移植法、扦插法對苦草、金魚藻、狐尾藻、黑藻4種常見沉水植物進(jìn)行種植，研究其存活率及生長情況。[結(jié)果]不同種植方式對沉水植物的存活率影響較大，采用扦插法種植的苦草和黑藻其存活率明顯高于播種法和移植法;采用移植法種植的金魚藻和狐尾藻其存活率明顯高于播種法和扦插法。不同種植方式對苦草、金魚藻、狐尾藻的前期生長有明顯影響，待植物扎根存活并穩(wěn)定生長后，植株的株高及生物量差異并不顯著。與其他3種沉水植物相比，黑藻的生長情況在整個試驗階段差異不大。[結(jié)論]該研究為沉水植物群落的恢復(fù)或重建提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞 沉水植物;種植方式;存活率;株高;生物量;影響

中圖分類號 X171.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2018）34-0039-03

隨著污染的加劇和湖泊富營養(yǎng)化的發(fā)展，湖泊富營養(yǎng)化已成為全球面臨的最為突出的環(huán)境問題[1]。氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的大量輸入引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，水生植物特別是沉水植物逐漸衰退和消失，魚類及其他生物大量死亡，水體生態(tài)系統(tǒng)遭遇嚴(yán)重破壞[2-3]。長興仙山湖國家濕地公園位于長興縣泗安鎮(zhèn)，地處蘇、浙、皖三省交界處，是人工湖泊，原名泗安水庫，是泗安鎮(zhèn)周邊居民重要的水源地[4]。21世紀(jì)初，水庫上游污染企業(yè)的工業(yè)廢水進(jìn)入，造成水質(zhì)整體為劣Ⅴ類，水體富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重。隨著仙山湖底泥疏浚、截污、引水等綜合保護(hù)工作的推進(jìn)，仙山湖水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，水環(huán)境得到改善，表現(xiàn)為透明度和溶解氧逐年上升，總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素a等水質(zhì)指標(biāo)均有所下降，水質(zhì)基本穩(wěn)定在地表水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。但是，仙山湖的富營養(yǎng)化問題依然沒有根除，修復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)相對脆弱，存在沉水植物品種單一、生物量較低、水體自凈能力弱等問題。

沉水植物是水體生態(tài)系統(tǒng)的主要初級生產(chǎn)者之一[5]，不僅自身具有氮、磷吸收能力，也是水體生物多樣性賴以維持的基礎(chǔ)，具有維護(hù)整個湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的能力，因此恢復(fù)和構(gòu)建沉水植被群落是水體富營養(yǎng)化治理的重要措施[6]。但沉水植被短時間內(nèi)成功恢復(fù)或者重建是比較困難的，受水位波動大、截污不徹底、水體透明度低等因素制約較多，因此人工快速大面積恢復(fù)的難度較大[7-9]。筆者選取湖州仙山湖北湖和南湖入庫河流近岸水域，采用不同種植方式對4種沉水植物的存活率及生長情況進(jìn)行研究，旨在探索出不同沉水植物在不同環(huán)境特征下的種植技術(shù)，為沉水植物群落的恢復(fù)或重建提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用苦草（Vallisneria natans L.Hara）、金魚藻（Ceratophyllum demersum）、狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）和黑藻（Hydrilla verticillata）為研究對象?？嗖轂樗M科（Hyrocharitaceae）多年生沉水草本，在水深2.5 m以內(nèi)，軟質(zhì)深厚底泥生長良好，生長期4—10月[10];金魚藻屬金魚藻科（Ceratophyllaceae）多年生沉水草本，耐污能力較強(qiáng)，性喜熱，生長期3—10月;狐尾藻為小二仙草科（Haloragidaceae）多年生沉水草本，適宜水深通常為水體透明度2倍以內(nèi)，耐寒性強(qiáng)，生長期3—11月[11];黑藻為水鱉科（Hyrocharitaceae）多年生沉水草本，適宜水深2.0 m以內(nèi)，5—8月生長旺盛，喜溫耐熱[10]。

1.2 試驗方法

試驗地點設(shè)置在長興仙山湖庫區(qū)，根據(jù)庫區(qū)及入庫河流水系特點，選取水深較淺、透明度較高的入庫河流近岸區(qū)域設(shè)置樣方，分別在庫區(qū)的北湖設(shè)置9個樣方N1～N9，平均水深1.5 m，透明度常年可見底;南湖設(shè)置3個樣方S1～S3，水平水深0.8 m，透明度常年可見底。樣方設(shè)置為5 m×2 m，四周立桿標(biāo)記邊界。

沉水植物的種植方法較多，各有特點。試驗綜合考慮沉水植物的特點、種植水域環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)成本后，采用播種法、移植法和扦插法進(jìn)行對比研究。播種法種植時，苦草、金魚藻和狐尾藻播種種子，黑藻播種休眠芽。移植法和扦插法則均采用單株形式。試驗開始后每7 d觀測統(tǒng)計存活植株數(shù)量，并隨機(jī)拔出10株測量株高及鮮重，之后將植物原位種植。

4種沉水植物種植方式的試驗樣方設(shè)置見表 即分別在N1、N4、N7、S1樣方進(jìn)行播種法種植，在N2、N5、N8、S2樣方進(jìn)行移植法種植，在N3、N6、N9、S3樣方進(jìn)行扦插法種植。用播種法種植時，均以20顆/m2的密度均勻播撒休眠芽和種子。用移植法種植時，均選擇株高30 cm左右的植株，苦草和黑藻用底泥包裹根部成錐形直接種至樣方，金魚藻和狐尾藻用底泥包裹根部成錐形后再用無紡布包裹，密度均為10株/m2;用扦插法種植時，均選擇株高30 cm左右的植株，直接插入底泥中約5 cm，密度均為10株/m2。試驗時間為2017年4—9月。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式對4種沉水植物存活率的影響

從表1可以看出，沉水植物不同種植方式的存活率差異顯著。采用扦插法種植的苦草存活率比采用播種法和移植法的存活率分別高67.7%和8.9%;采用扦插法種植黑藻存活率比采用播種法和移植法的存活率分別高67.2%和29.3%;采用移植法種植的金魚藻比采用播種法和扦插法的存活率分別高690%和10.6%;采用移植法種植的狐尾藻比采用播種法和扦插法的存活率分別高79.1%和17.7%。其中苦草種子萌發(fā)率最低，可能是由于苦草種子細(xì)?。ㄩL度約2 mm），試驗雖將苦草種子分布在湖泥上再播撒湖中，一定程度減少了種子漂浮，但無法避免苦草種子隨水流飄走從而影響種子萌發(fā)率?？嗖莺秃谠宀捎们げ宸ㄆ浯婊盥拭黠@高于播種法和移植法，因為扦插法直接將植株的根部插入底泥，比種子能更好地抵御風(fēng)浪或者水流的干擾;而移植法直接用湖泥包裹植株底部，隨著時間延長大部分泥包在湖底慢慢散開，苦草和黑藻的根部沒能扎入底泥中，最終漂浮至水面，降低植物存活率。金魚藻和狐尾藻采用移植法其存活率明顯高于播種法和扦插法，因為移植法選取的是成型植株，相對于種子有更強(qiáng)的抵御干擾能力，而且在植株底部用底泥包裹的基礎(chǔ)上再用無紡布包裹，減少了植株根部底泥的流失，為植株根須穿透泥包扎根湖泊底泥中提供了有力保證，極大提高了植株成活率。

2.2 不同種植方式對4種沉水植物生長情況的影響

在試驗前期（4—6月），苦草植株的平均最大高度與最小高度相差3～24 cm，平均生物量相差0.25～1.39 g/株;到試驗后期（7—9月），苦草平均最大高度與最小高度相差2～11 cm，平均生物量相差0.11～0.34 g/株（圖2a1、b1）。金魚藻在試驗前期，植株的平均最大高度與最小高度相差7.5～22.0 cm，平均生物量相差0.37～1.52 g/株;后期平均最大高度與最小高度相差3～12 cm，平均生物量相差0.19～0.41 g/株（圖2a2、b2）;狐尾藻在試驗前期，植株的平均最大高度與最小高度相差8～23 cm，平均生物量相差0.45～1.88 g/株;后期平均最大高度與最小高度相差1～10 cm，平均生物量相差0.11～0.34 g/株（圖2a3、b3）。結(jié)果表明，不同種植方式對苦草、金魚藻、狐尾藻的前期生長有明顯影響，待植物扎根存活并穩(wěn)定生長后，單株生物量并無顯著差異。與其他3種沉水植物相比，黑藻的生長情況在整個試驗階段差異不大，植株的平均最大高度與最小高度相差1～15 cm，平均生物量相差0.12～0.55 g/株（圖2a4、b4），表明不同種植方式下黑藻的生長情況差異不顯著。

3 討論與結(jié)論

不同種植方式對沉水植物的存活率影響較大，4種沉水植物種植試驗結(jié)果表明，苦草和黑藻采用扦插法其存活率明顯高于播種法和移植法;金魚藻和狐尾藻采用移植法其存活率明顯高于播種法和扦插法。用播種法種植沉水植物種子或者休眠芽時，應(yīng)與底泥混勻再拋撒，避免因水流流失導(dǎo)致成活率低下;采用扦插法直接將植株根部插入底泥，成活率較高，但只能在水深較淺的區(qū)域才能有效實施;移植法種植時，在根部包裹湖泥后再包裹無紡布或其他材料固定可明顯提高植株成活率，雖然成本會相應(yīng)增加，但實際應(yīng)用價值較高。不同的種植方式對植物生長初期株高及生物量影響顯著，待植物存活并穩(wěn)定生長即生長后期時，植株的株高及生物量差異并不顯著。此次試驗采用不同的種植方式只是短期內(nèi)在水底形成不同的微環(huán)境，直接影響植株的存活率，待植株扎根存活后，影響沉水植物幼苗生長的關(guān)鍵因素還有水溫、光照、溶解氧、透明度等[12]。因此在實際水體生態(tài)生物修復(fù)過程中，在沉水植物重建的早期階段，應(yīng)選擇存活率高、適應(yīng)能力強(qiáng)的先鋒種類進(jìn)行恢復(fù)，并針對不同沉水植物采用成活率最高的種植方式，從而實現(xiàn)“水下森林”快速有效構(gòu)建。

參考文獻(xiàn)

[1]李娜，黎佳茜，李國文，等.中國典型湖泊富營養(yǎng)化現(xiàn)狀與區(qū)域性差異分析[J].水生生物學(xué)報，2018，42（4）：854-864.

[2]王圣瑞，鄭丙輝，金相燦，等.全國重點湖泊生態(tài)安全狀況及其保障對策[J].環(huán)境保護(hù)，2014，42（4）：39-42.

[3]SMITH V H，TILMAN G D，NEKOLA J C.Eutrophication：Impacts of excess nutrient inputs on freshwater，marine，and terrestrial ecosystems [J].Environmental pollution，1999，100（1/2/3）：179-196.

[4]張華，李賀鵬，岳春雷，等.仙山湖國家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估[J].廣東林業(yè)科技，2015，31（5）：41-46.

[5]金樹權(quán)，周金波，包薇紅，等.5種沉水植物的氮、磷吸收和水質(zhì)凈化能力比較[J].環(huán)境科學(xué)，2017，38（1）：156-161.

[6]黃子賢，張飲江，馬海峰，等.4種沉水植物對富營養(yǎng)化水體氮磷的去除能力[J].生態(tài)科學(xué)，201 30（2）：102-106.

[7]馬劍敏，成水平，賀鋒，等.武漢月湖水生植被重建的實踐與啟示[J].水生生物學(xué)報，2009，33（2）：222-229.

[8]張聰，賀鋒，高小輝，等.3種種植方式下沉水植物恢復(fù)效果研究[J].植物研究，201 32（5）：603-608.

[9]陳小鳥，王海珍，章永泰，等.不同種植方式對水生植物生長的影響[J].資源開發(fā)與市場，2010，26（12）：1059-1061.

[10]劉全美，程必勝，祖國掌.泊湖優(yōu)質(zhì)沉水植物的移植擴(kuò)繁效果研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，201 39（36）：22353-22355，22386.

[11]戴青松，張翠英，汪永進(jìn)，等.秋季沉水植物對人工湖泊水質(zhì)凈化效果研究[J].濕地科學(xué)與管理，2014，10（2）：38-41.

[12]劉建康.高級水生生物學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1999：300.