邵傳龍，陳柏楠，龔旭昇

(1.湖北科技學(xué)院 核技術(shù)與化學(xué)生物學(xué)院，湖北 咸寧 437100；2.湖北省香花植物工程技術(shù)中心，湖北 咸寧 437100)

1 引言

目前，學(xué)術(shù)界關(guān)于水生植物依然沒(méi)有統(tǒng)一的定義，人們經(jīng)常對(duì)水生植物的生態(tài)范圍不加以嚴(yán)格的區(qū)別，對(duì)沼生植物、水生植物、濕生植物也沒(méi)有統(tǒng)一的區(qū)別定義。目前最為廣泛認(rèn)可的定義是1974年Cook對(duì)水生植物的定義：主要包括所有種子植物和蕨類(lèi)植物中的植物光合作用長(zhǎng)時(shí)間或長(zhǎng)期中部分時(shí)間沉沒(méi)在水中或浮于水面的植物[1]。水生植物比陸生植物支持作用較弱，但根系活力較強(qiáng)。根據(jù)水生植物在生命周期中所處的水環(huán)境中不同的狀態(tài)及水生植物為適應(yīng)環(huán)境而演化出不同的生理特性，將水生植物分為4種主要的生活型：漂浮植物、挺水植物、沉水植物以及浮葉植物。

21世紀(jì)后，越來(lái)越多的研究方法和實(shí)驗(yàn)手段運(yùn)用于水生植物多樣性方面，方向從水生植物分類(lèi)等大尺度研究轉(zhuǎn)向中小尺度水生植物時(shí)空變化。自學(xué)者們對(duì)水生植物多樣性的重視，越來(lái)越多水生植物多樣性研究調(diào)研方法和實(shí)驗(yàn)手段應(yīng)運(yùn)而生，在此之中多集中于水生植物多樣性及其影響因素。董元火等在《湖北西涼湖野菱群落α-多樣性特征》中，探討了咸寧市西涼湖的野菱種群及其群落特征，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)過(guò)度養(yǎng)殖是導(dǎo)致野菱種群面積和物種多樣性下降的重要原因，因此建立西涼湖野生菱的原始生境保護(hù)區(qū)，可以有效抑制對(duì)野生菱的過(guò)度開(kāi)發(fā)[2]。彭映輝等在《西涼湖水生植物多樣性研究》中，得到以下結(jié)果：西涼湖現(xiàn)有水生植物32科56屬77種，水生植物群落類(lèi)型13個(gè)，全湖水生植被覆蓋率為為61%，先后有8種水生植物和4個(gè)水生植物群落類(lèi)型從西涼湖消失，多樣性減少的原因是圍網(wǎng)養(yǎng)殖、過(guò)度收割水草、蚌類(lèi)螺類(lèi)撈取等人為因素干擾[3]。

湖泊具有較高的生產(chǎn)力，植物種類(lèi)豐富，能夠?yàn)閯?dòng)物、微生物提供良好的棲息環(huán)境[4]。研究湖水的理化性質(zhì)、水文規(guī)律、水生生物、湖底沉積等對(duì)預(yù)截徑流、灌溉排水、航運(yùn)和利用湖泊資源等有重要意義。豐富的水生植物多樣性是保證湖泊水產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量的基礎(chǔ)，其不僅是草食性魚(yú)類(lèi)的優(yōu)良飼料、水生動(dòng)物的繁殖場(chǎng)所與棲息地、微生物的食物來(lái)源，還能改善水體狀況，降解水體污染物，提高透明度[5～8]。而由于人類(lèi)的不規(guī)律活動(dòng)，湖泊水生植物多樣性已嚴(yán)重減少，進(jìn)而導(dǎo)致湖泊生態(tài)系統(tǒng)平衡嚴(yán)重失調(diào)，既危害湖泊水產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也影響到沿湖居民的環(huán)境健康和日常生活。西涼湖是咸寧市最大、湖北省第五大湖泊，具有調(diào)節(jié)灌溉排澇氣候、調(diào)節(jié)生活供水、漁業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游航運(yùn)等多種功能，是長(zhǎng)江中下游典型的自然生物多樣性湖泊和生態(tài)漁業(yè)繁殖地。本文選取西涼湖進(jìn)行水生植物多樣性研究，分析其水生植物多樣性現(xiàn)狀，以便為西涼湖水生植物多樣性保護(hù)提供參考。

2 研究方法

2.1 研究區(qū)域概況

西涼湖位于湖北省咸寧市嘉魚(yú)縣，地理坐標(biāo)為N 29°51′～30°01′，E 114°00′～114°10′，湖區(qū)面積有12萬(wàn)畝，跨咸安、赤壁、嘉魚(yú)三縣市區(qū)。西涼湖的年平均氣溫17 ℃，最高氣溫是37.6 ℃，極端最低氣溫是-6.1 ℃，年無(wú)霜期天數(shù)是254 d，平均的日照時(shí)數(shù)1900 h，降水較豐富，年均降雨量1000 mm左右。

2.2 樣地樣帶選擇

根據(jù)西涼湖水文特征，在西涼湖及其流域進(jìn)行水生植物多樣性調(diào)查，用GPS在調(diào)查區(qū)域設(shè)置樣地。共在西涼湖設(shè)置12處調(diào)查點(diǎn)。

2.3 水生植物多樣性

在沿岸帶每一調(diào)查處進(jìn)行3次隨機(jī)重復(fù)取樣，其高度在1 m、1～2 m和2 m以上的樣方，采樣面積分別設(shè)置為0.25 m2，1 m2和4 m2的正方形樣方，樣方間距離根據(jù)群落面積和植株大小確定。湖面水生植物調(diào)查采用收割法，在湖面上使用0.25 m2正方形的采草器進(jìn)行采樣。調(diào)查的內(nèi)容包括：水生植物種類(lèi)、多度、頻度、蓋度、優(yōu)勢(shì)種，其中多度采用目測(cè)法，按照Braum-Blanguet的六級(jí)制進(jìn)行分級(jí)，運(yùn)用重要值來(lái)分析物種多樣性現(xiàn)狀。

3 研究結(jié)果

3.1 西涼湖水生植物物種組成

通過(guò)調(diào)查結(jié)果顯示：西涼湖共有水生植物24種，隸屬于13科21屬(表1)。如表1所示，按植物的科分類(lèi)則分為莎草科，禾本科，蓼科，水鱉科，眼子菜科，莧科，分別為4，4，3，2，2，2種，而其他科的物種比較少，如菱科，菊科，槐葉蘋(píng)科，金魚(yú)藻科，小二仙草科，毛茛科，傘形科均為1種，單科單種占總數(shù)53.8%。按屬劃分為蓼屬，眼子菜屬，蓮子草屬均為2種，其余分別為單科單屬，占總數(shù)的71.4%。

根據(jù)蘇澤古等1992年的記錄和彭映輝等2003年的調(diào)查[9]，結(jié)合本研究的調(diào)查結(jié)果，20年來(lái)西涼湖水生植物物種已從32個(gè)科減少至13個(gè)科，從77個(gè)種減少至24個(gè)種。

3.2 重要值分析

西涼湖水生植物優(yōu)勢(shì)種為針藺(Eleochariscongesta)，喜旱蓮子草(Eleochariscongesta)，莎草(Juncellusserotinus)，石龍芮(Ranunculusscelerotus)，水蓼(Polygonumhydropiper)，菱(Trapabispinosa)，黑藻(Hydrillaverticillata)，菰(Zizanialatifolia)，菹草(Potamogetoncrispus)，金魚(yú)藻(Ceratophyllumdemersum)，苦草(Vallisnerianatans)，狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)。其中莎草科出現(xiàn)的最多。

表1可見(jiàn)，菹草(P.crispus)和菱(T.bispinosa)的重要值最大為47.4和35.5，與董元火等研究的結(jié)果較為一致。

表1 西涼湖物種的基本特征及重要值 %

4 討論

4.1 西涼湖水生植物多樣性變化

通常人為干擾和水域環(huán)境是水生植物物種多樣性變化的兩個(gè)重要因素[10]。西涼湖富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)日益明顯，水體、水底-水界面、底質(zhì)環(huán)境(非生物和生物環(huán)境)等環(huán)境發(fā)生明顯變化。1978年前尚未改革開(kāi)放，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為緩慢，西涼湖的受干擾程度還較小。1990年，由于大規(guī)模發(fā)展經(jīng)濟(jì)，工廠規(guī)模擴(kuò)大，農(nóng)藥廢水等未經(jīng)處理的污水處理直接排入湖里，受干擾程度開(kāi)始增加，湖中營(yíng)養(yǎng)物含量迅速增加，水體環(huán)境發(fā)生變化，水生植物快速生長(zhǎng)繁殖。2003年調(diào)查中采到水生植物32個(gè)科77個(gè)種，物種多樣性較高，優(yōu)勢(shì)種主要微齒眼子菜、密齒苦草、輪葉黑藻、菹草、野菱、雙角菱、金魚(yú)藻、鳳眼蓮和菰等。而2013年的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，僅采集到水生植物13個(gè)科24個(gè)種，其優(yōu)勢(shì)種也發(fā)生了變化：針藺，喜旱蓮子草，水莎草，水蓼，雙角菱，黑藻，菰，菹草，金魚(yú)藻，苦草，菱，狐尾藻成為區(qū)域優(yōu)勢(shì)種，物種數(shù)目顯著降低，而一些耐污種如針藺、水蓼等逐漸成為優(yōu)勢(shì)種。

4.2 多樣性變化原因分析

水生植物的生長(zhǎng)繁殖依賴于水環(huán)境狀況，透明度、CODMn、Chl-a、氮磷濃度等水環(huán)境理化指標(biāo)均對(duì)水生植物的分布存在一定的影響[11]。透明度影響水體底層的光照強(qiáng)度，當(dāng)?shù)讓庸庹諒?qiáng)度大于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，光合作用增強(qiáng)，有機(jī)物的消耗小于有機(jī)物的積累，沉水植物得以生存、生長(zhǎng)和繁殖。張運(yùn)林等[12]認(rèn)為，可利用光能是影響水生植物豐度和分布的重要因素，而水體透明度與光照條件直接相關(guān)。有些學(xué)者的研究也發(fā)現(xiàn)，水體透明度嚴(yán)重影響沉水植物的分布[13]。

人為干擾是西涼湖水生植物多樣性降低的主要原因。圍墾、修壩、過(guò)度漁業(yè)為主的干擾對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的影響。30年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，西涼湖水生植物多樣性已經(jīng)嚴(yán)重降低，不僅水生植物的生長(zhǎng)情況發(fā)生劇烈變化，而且也對(duì)水體環(huán)境也造成了重大的影響。導(dǎo)致多樣性降低的主要原因有以下幾方面。

(1)圍網(wǎng)養(yǎng)殖。人為的圍網(wǎng)養(yǎng)殖是對(duì)資源的嚴(yán)重掠奪。①圍網(wǎng)養(yǎng)殖的發(fā)展，使得在湖內(nèi)建立了多個(gè)圈養(yǎng)區(qū)，使單位養(yǎng)殖地的魚(yú)類(lèi)數(shù)量增加，從而養(yǎng)殖的魚(yú)類(lèi)和原生的魚(yú)類(lèi)進(jìn)一步啃食圈養(yǎng)區(qū)中的水生植物。②圍網(wǎng)養(yǎng)殖會(huì)在湖中插樁，這種做法會(huì)使水生植物的地下莖掘出水面，使水生植物無(wú)法生存繁殖(大多數(shù)的水生植物的種子萌發(fā)率較低，主要是靠地下莖進(jìn)行繁殖)，直接導(dǎo)致水生植物數(shù)量減少。

(2)人工打草。由于魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖的不斷發(fā)展，對(duì)飼料的需要也越來(lái)越大，對(duì)水草的打撈程度也隨之提高。經(jīng)?？梢?jiàn)西涼湖成百上千的捕撈船進(jìn)行打撈水草，水生植物面積逐漸減小，并且頻繁的打撈也破壞了水生植物的地下莖，導(dǎo)致植物的生存繁殖受到極大影響。

(3)捕撈作業(yè)。在秋季時(shí)，當(dāng)機(jī)動(dòng)船在進(jìn)行作業(yè)，因?yàn)樗娓煽?，其高速旋轉(zhuǎn)的渦輪會(huì)將底泥攪動(dòng)，導(dǎo)致水生植物的地下莖被打斷。這種耙撈作業(yè)對(duì)水生植物的破壞尤其突出，這也是優(yōu)勢(shì)種出現(xiàn)變化的主要原因。頻繁的機(jī)動(dòng)船作業(yè)，也使湖水常年混濁，水體透明度下降，降低植物光合作用強(qiáng)度，水生植物因此無(wú)法正常生長(zhǎng)、繁殖和發(fā)育。

(4)西涼湖水體透明度出現(xiàn)明顯下降。漁民為了提高經(jīng)濟(jì)效益，大量飼養(yǎng)高產(chǎn)量魚(yú)類(lèi)。而飼養(yǎng)魚(yú)類(lèi)的數(shù)量增加，導(dǎo)致種群密度增加，阻擋太陽(yáng)光線在水體的透射，透明度降低[14]。使水生植物生長(zhǎng)不良，不能開(kāi)花結(jié)果，甚至不能產(chǎn)生休眠體，無(wú)法完成正常的繁衍，種群數(shù)量出現(xiàn)下降趨勢(shì)。

4.3 西涼湖水生植物多樣性保護(hù)的探討

中國(guó)學(xué)者在淡水湖泊水生植物多樣性方面做了不少的研究工作，結(jié)果表明中國(guó)淡水湖泊水生植物多樣性已經(jīng)明顯衰退[15]。不少湖泊(如岳陽(yáng)市郊的南湖、陽(yáng)新縣東西湖、武昌東湖等)，由于嚴(yán)重的人為污染和養(yǎng)殖活動(dòng)，水生植物多樣性遭到了嚴(yán)重的破壞，有些湖泊茂盛的水生植被完全消失，更加導(dǎo)致湖泊富營(yíng)養(yǎng)化日趨嚴(yán)重、水產(chǎn)品種類(lèi)劇減等。雖然目前西涼湖水生植物多樣性受到的危害程度較小，但有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)在：水生植物群落的抵抗力穩(wěn)定性降低，水生物種數(shù)量和種類(lèi)減少，生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)者減少，水產(chǎn)品質(zhì)量降低，水質(zhì)惡化，美學(xué)價(jià)值減小，經(jīng)濟(jì)效益下降，湖泊的供養(yǎng)矛盾日益尖銳，影響西涼湖水產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。所以，保護(hù)西涼湖水生植物多樣性已經(jīng)變得刻不容緩。政策的制定對(duì)西涼湖水生植物多樣性保護(hù)起到關(guān)鍵性作用，同時(shí)對(duì)湖泊環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)與保護(hù)也是政府部門(mén)的職責(zé)。首先，政府部門(mén)應(yīng)撥出專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，進(jìn)行科研立項(xiàng)，對(duì)西涼湖的水體環(huán)境進(jìn)行深入調(diào)研和分析評(píng)估，同時(shí)制定出相關(guān)保護(hù)西涼湖水生植物多樣性的法律法規(guī)，包括一些獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰條例，如在早期對(duì)漁民進(jìn)行適度的撤網(wǎng)補(bǔ)償，不僅保護(hù)了漁民的利益，而且也可以快速使撤網(wǎng)工作形成良性循環(huán)，以達(dá)到有效控制養(yǎng)殖、捕撈強(qiáng)度的目的。生態(tài)研究者與政府部門(mén)的相互配合是生態(tài)多樣性保護(hù)工作的關(guān)鍵，研究者們可以提供相關(guān)保護(hù)的先進(jìn)技術(shù)與方法對(duì)策，政府部門(mén)可以提供相應(yīng)的政策與資金來(lái)推動(dòng)多樣性的保護(hù)。其次，要加大對(duì)西涼湖水生植物多樣性保護(hù)的宣傳力度，提高民眾對(duì)西涼湖的生態(tài)保護(hù)意識(shí)。另外，應(yīng)將多樣性的保護(hù)研究作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，制定完整的研究計(jì)劃和實(shí)施方案，如可在西涼湖采取保護(hù)區(qū)與養(yǎng)殖區(qū)分離的方法，保護(hù)該湖泊的水生植被，可在湖區(qū)劃出若干圈養(yǎng)區(qū)與水生植物保護(hù)區(qū)，二者應(yīng)鑲嵌排列，同時(shí)應(yīng)考慮水生植物種類(lèi)的搭配和種類(lèi)的數(shù)目豐富。

5 結(jié)論

西涼湖水生植物現(xiàn)有24種，隸屬于13科21屬。其中菱、菹草、針藺和金魚(yú)藻為優(yōu)勢(shì)種。西涼湖水生植物多樣性降低的主要因素是過(guò)度養(yǎng)殖、捕撈、打草及水質(zhì)降低。若不進(jìn)一步控制，則會(huì)出現(xiàn)湖泊退化，水生植物多樣性完全喪失的現(xiàn)象。因此，政府應(yīng)引起高度重視，與研究學(xué)者合作，制定相關(guān)政策與計(jì)劃，保護(hù)西涼湖的水生植物多樣性。