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沉水植物作为主要的初级生产者,在浅水湖泊生态系统中发挥着重要作用。但是随着水体富营养化加剧、水利工程引起的水位抬升、过度的渔业利用等因素的胁迫,湖泊沉水植物群落呈现分布面积减少、生物量降低、群落结构单一的退化趋势。因此,恢复沉水植物成为湖泊生态修复的重要内容之一。而恢复沉水植物的首要前提是明确适宜沉水植物生长的环境条件。本研究通过文献分析对影响三种常见沉水植物(苦草、黑藻和穗状狐尾藻)萌发和生长的重要环境因子进行了总结;通过挖掘和整编文献中数据,对三种沉水植物萌发和生长参数与环境因子的定性、定量关系进行了综合分析;然后利用控制实验,重点研究了黑藻和穗状狐尾藻生长、锚定参数与底泥有机质含量、水深之间的关系。旨在明确影响上述三种沉水植物萌发和生长的重要环境因子,掌握了适宜三种植物萌发和生长的关键环境因子范围,从而为我国沉水植物的保护及恢复提供科学依据。本研究获得的主要结果如下:
(1)影响苦草种子萌发及幼苗生长的环境因子主要包括温度、掩埋深度、光强、水深、水体营养、底泥营养、底泥有机质等。苦草种子在20-30℃都保持较高的萌发率;撒播种子时要防止底泥掩埋,2cm掩埋深度就可以显著降低种子萌发率;苦草幼苗在2.5%的光照强度下就可维持正生长,相对生长率随光强的增加而增加;苦草能够生长的最大水深和适宜水深取决于水体透光性;低浓度氨氮的存在可以促进苦草幼苗的生长,但随着氨氮浓度的继续增加,苦草相对生长率下降到6mgNL-1时,苦草已经不能够维持正生长;在水体、底泥高营养条件下,苦草植株容易受到高丰度的浮游植物和附着藻引起的弱光抑制作用。
(2)影响黑藻冬芽萌发及幼苗生长的环境因子主要包括水深、温度、光强、水体营养、底泥营养、底泥有机质等。黑藻幼苗在25℃条件下相对生长率取得最大值;黑藻幼苗的相对生长率随光照强度的增加而增加,随水深增加而下降;在2mgNL-1的水体氨氮浓度条件下,黑藻幼苗的相对生长率取得最大值,之后随氨氮浓度的增加开始下降;底泥中较高的氮磷营养盐有利于黑藻的生长,但高含量的有机质会对黑藻的根系造成不利影响。
(3)影响穗状狐尾藻幼苗生长的环境因子主要包括光强、水深、水体营养、底泥营养、底泥有机质等。穗状狐尾藻在6%的光照强度下即可正生长,植株的相对生长率随光强的增加而增加,随水深的增加而下降;在底质肥沃、氮磷含量较高的水体或底泥中,植株也可以正常生长,但容易受到浮游植物和附着藻引起的低光抑制作用。
(4)在不同水深(0.8m和1.6m)黑藻生长没有出现显著差异。在贫瘠的红壤中黑藻的生长受到严重抑制;在有机质含量为1-20%的底泥中都能良好的生长,植株的相对生长率在底泥有机质含量4-8%的范围内取得最大值。黑藻植株锚定力在底泥有机质含量1-20%的范围内先增加后下降,在有机质含量4-12%的范围内取得最大值,但在有机质含量为1-20%的范围内锚定力都维持较高水平,不易被风浪拔起。
(5)在不同水深(0.8m和1.6m)穗状狐尾藻生长没有出现显著差异。穗状狐尾藻在贫瘠的红壤和有机质含量为1-20%的底泥中都能正常生长,植株的相对生长率在底泥有机质含量8-20%的范围内取得最大值。穗状狐尾藻植株锚定力在底泥有机质含量为1%时,取得最大值,然后随着有机质含量增加缓慢下降,但在有机质含量为1-20%的范围内锚定力都维持较高水平,不易被风浪拔起。
(1)影响苦草种子萌发及幼苗生长的环境因子主要包括温度、掩埋深度、光强、水深、水体营养、底泥营养、底泥有机质等。苦草种子在20-30℃都保持较高的萌发率;撒播种子时要防止底泥掩埋,2cm掩埋深度就可以显著降低种子萌发率;苦草幼苗在2.5%的光照强度下就可维持正生长,相对生长率随光强的增加而增加;苦草能够生长的最大水深和适宜水深取决于水体透光性;低浓度氨氮的存在可以促进苦草幼苗的生长,但随着氨氮浓度的继续增加,苦草相对生长率下降到6mgNL-1时,苦草已经不能够维持正生长;在水体、底泥高营养条件下,苦草植株容易受到高丰度的浮游植物和附着藻引起的弱光抑制作用。
(2)影响黑藻冬芽萌发及幼苗生长的环境因子主要包括水深、温度、光强、水体营养、底泥营养、底泥有机质等。黑藻幼苗在25℃条件下相对生长率取得最大值;黑藻幼苗的相对生长率随光照强度的增加而增加,随水深增加而下降;在2mgNL-1的水体氨氮浓度条件下,黑藻幼苗的相对生长率取得最大值,之后随氨氮浓度的增加开始下降;底泥中较高的氮磷营养盐有利于黑藻的生长,但高含量的有机质会对黑藻的根系造成不利影响。
(3)影响穗状狐尾藻幼苗生长的环境因子主要包括光强、水深、水体营养、底泥营养、底泥有机质等。穗状狐尾藻在6%的光照强度下即可正生长,植株的相对生长率随光强的增加而增加,随水深的增加而下降;在底质肥沃、氮磷含量较高的水体或底泥中,植株也可以正常生长,但容易受到浮游植物和附着藻引起的低光抑制作用。
(4)在不同水深(0.8m和1.6m)黑藻生长没有出现显著差异。在贫瘠的红壤中黑藻的生长受到严重抑制;在有机质含量为1-20%的底泥中都能良好的生长,植株的相对生长率在底泥有机质含量4-8%的范围内取得最大值。黑藻植株锚定力在底泥有机质含量1-20%的范围内先增加后下降,在有机质含量4-12%的范围内取得最大值,但在有机质含量为1-20%的范围内锚定力都维持较高水平,不易被风浪拔起。
(5)在不同水深(0.8m和1.6m)穗状狐尾藻生长没有出现显著差异。穗状狐尾藻在贫瘠的红壤和有机质含量为1-20%的底泥中都能正常生长,植株的相对生长率在底泥有机质含量8-20%的范围内取得最大值。穗状狐尾藻植株锚定力在底泥有机质含量为1%时,取得最大值,然后随着有机质含量增加缓慢下降,但在有机质含量为1-20%的范围内锚定力都维持较高水平,不易被风浪拔起。