底泥和水深对海菜花生长的影响

张中原，周存宇，，曹特，张霄林，倪乐意（.长江大学园艺园林学院，湖北荆州，4405；.淡水生态与生物技术国家重点实验室；.中国科学院水生生物研究所)



底泥和水深对海菜花生长的影响

张中原1，周存宇1，2，曹特3，张霄林3，倪乐意2
（1.长江大学园艺园林学院，湖北荆州，434025；2.淡水生态与生物技术国家重点实验室；3.中国科学院水生生物研究所)

摘要：研究了不同底泥基质（洱海底泥、湿地底泥）和不同水深（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m）条件下海菜花生长量的变化，分析2种因子对海菜花生长的影响。试验结果表明，海菜花的鲜质量、株高在洱海底泥基质下明显大于湿地底泥基质下的，而海菜花叶片数量在2种底泥基质下无显著性差异；随着水深增加，光照强度降低，海菜花生长明显受到影响，花薹、叶片数目的增长量呈下降趋势，而海菜花株高增长呈上升趋势。

关键词：海菜花；底泥；水深；生长

张中原（1991-），男，硕士，E-mail：651007921@qq.com

周存宇（1968-），男，通信作者，副教授，硕士生导师，主要从事植物生态学的教学与研究，E-mail：zhoucy@yangtzeu.edu.cn

海菜花[Ottelia acuminata（Gagnep.)Dandy]为多年生水鳖科（Hvdrocharitaceae)沉水植物，为中国特有种、国家二级保护植物，既可观赏、食用，又可作为鱼类等水生动物的饲料[1，2]。海菜花对水质污染很敏感，可将其作为判定水质的指示植物。

洱海是我国典型的富营养化初期湖泊，处于草型-藻型生态演替可逆的敏感区。海菜花曾经是洱海代表性的清水型沉水植物[3]，由于水体污染、人为破坏、外来食草性鱼类如草鱼引入等多种因素的影响，海菜花种群数量急剧减少，天然海菜花群落几乎从洱海消失。目前，在洱海周边地区有人工种植海菜花，且产量较大，在云南滇池东岸湿地回植海菜花已获得成功[1]，说明在人工控制下的农田中恢复海菜花种群并不困难。在洱海自然水体中恢复海菜花种群是洱海水体修复的目标之一，尤其以较深水域的底泥作基质海菜花能否正常生长尚属未知。本试验以底泥基质和水深为2个因子，探讨适合海菜花生长的条件，为在洱海大面积人工恢复种植海菜花提供参考。

1　材料与方法

1.1试验材料

试验用海菜花植株幼苗于2013年4月中旬从大理上关镇农户购买，选取生长健壮、株型、鲜质量基本一致的小苗供试。海菜花初始含水率73.78%。

1.2试验方法

①不同底泥对海菜花生长的影响试验所用容器为上直径72.5 cm、下直径44.0 cm、高70.0 cm的圆柱形灰色塑料桶。2种底泥分别为洱海底泥（洱海7 m深处底泥)和湿地底泥（洱海湖岸带湿地底泥)，在桶中2种底泥厚度均为20 cm左右。海菜花于4月16日定植，定植前测定其生物量指标，定植后向桶中注入自来水，水深44 cm。海菜花生长1个月后，倒去水桶中的水，再次测定其生物量指标。

所测定生物量指标有植株鲜质量、株高和叶片数，试验期间于每天7：00和17：00记录水体温度、pH值、溶氧量、电导率等参数。水环境参数用多功能一体式水质分析仪进行测量。

②不同水深对海菜花生长的影响设置0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m 5个不同水深梯度，每个水深10个重复。随机选取海菜花植株50株，于5月23日移植于装有相同深度湿地底泥的塑料桶中，且植入底泥中的根系深度基本一致，然后挂在洱海试验基地的试验浮台上并放入水中，让海菜花在洱海水生环境下自然生长。为避免水体原有水生植物对海菜花生长产生影响，种植之前，清理浮台周围其他水生植物。鉴于当地农户都是在湿地底泥中种植海菜花，而且洱海水体沉水植物恢复工程也是先在湖滨浅水区开展，该区域的底泥性质与湿地底泥基本一致，故选择湿地底泥为基质。

移植后每隔10 d测定1次海菜花生物量指标，具体测定时间为：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日进行最后一次测量，试验结束。测量时把塑料桶轻轻拎出水面，测定生物量指标有花薹数目、叶片数、株高等。相对增长量（%)=[（结束生物量平均值-初始生物量平均值)/初始生物量平均值]×100%。

③数据处理采用SPSS Statistics 19.0统计软件进行方差分析。

2　结果与分析

2.1不同底泥对海菜花生长的影响

由表1可以看出，2种底泥处理下，水环境参数中除电导率外，其余参数没有明显差异。如表2所示，种植1个月后，在洱海底泥下生长的海菜花鲜质量和株高明显大于湿地底泥下的，而海菜花的叶片数量在2种底泥下无明显差异。

2.2不同水深对海菜花生长的影响

由表3可知，海菜花的花薹数、叶片数的相对增长量在水深为0.5 m下最大，1.5 m水深下开始出现负增长，而随着水深增加，株高相对增长量增加。受水压和低光照的影响，在2.0、2.5 m水深梯度下，海菜花在第1次测量时即全部死亡。

由图1可以看出，3个水深下在第2次测量之前，海菜花株高趋于平稳或呈下降趋势，第4次开始就逐步增高。由图2可知，1.5 m水深下海菜花花薹数自种植后就减少，最后趋于稳定，但仍有减少趋势；而0.5、1.0 m水深下海菜花花薹数在第4次测量时降到低值，随后处于增长趋势。由图3可知，1.5 m水深下海菜花叶片数呈负增长趋势，而0.5、1.0 m水深下海菜花生长旺盛，叶片数一直增加。

综合图1～3可看出，随水深增加，光照强度降低，海菜花生长明显受到影响，花薹、叶片数的增长量呈下降趋势、而海菜花株高增长呈上升趋势；在0.5、1.0 m水深下海菜花的生长势好于1.5 m下的。

表1　不同底泥下水环境参数均值与范围

表2　不同底泥下海菜花生物量

表3　不同水深对海菜花生物量的影响

图1　不同水深下海菜花的平均株高

图2　不同水深下海菜花平均花薹数

图3　不同水深下海菜花平均叶片数

3　讨论与结论

洱海7 m深处底泥和湖岸带湿地底泥，在有机质、氮、磷含量有明显差异[4]，底泥氮、磷含量的不同，沉水植物体内酶活性不同[5]。湖泊水体中营养盐水平会影响沉水植物的生长，不同底泥试验中都使用自来水，沉水植物生长发育所需的营养盐绝大部分来源于底泥，较肥沃的底泥对沉水植物的生长发育具有重要的积极作用，能够促进植株分蘖、生长和提高生物量。在肥沃底泥条件下，间隙水中含营养物质更为丰富，因此更容易被植物所吸收[6]。因此在洱海底泥下的海菜花鲜质量和株高2个生物量指标的增加值均高于湿地底泥的。

水深对水生植物生长、分布和群落结构具有重要的影响，能够通过影响光合作用直接影响植物的生长，同时也可通过改变底泥的理化性状对植物生长造成间接影响。光照条件是影响植物生长的主要因素，植物在一定光照强度范围内能够正常生长发育与繁殖的特性称为光适应性[7]。不同水深下的光照强度不同，而不同的光照强度对水生植物的株高、花薹数、叶片数的影响不同。随着光照强度减弱，海菜花株高相对增长量随之增大，表明植物在弱光环境下更易发生徒长。叶片是植物进行光合作用最主要的器官，叶片数的多少决定了植物光合作用速率的大小。随着光照强度的减弱，叶片数和花薹数相对增长量随之减小。水深超过一定深度后，可能是由于光照不足,光合作用下降，导致能量缺乏成为沉水植物生长和代谢的主要限制因子[8]。本试验结果表明，在一定范围内，随着水深增加，海菜花叶片数、花薹数增长量减少，而株高一直增加，但超出一定水深后，海菜花容易死亡。

根据本试验可发现，海菜花适合在洱海0.5～1 m浅水区生长，当到达一定深度以后，海菜花生长不适甚至死亡。为改善修复洱海生境，可以在云南洱海浅水区逐步培养种植海菜花，达到扩增洱海海菜花植被面积的目的。

参考文献

[1]舒树森，杨君兴，崔桂华，等.滇池东岸湿地回植海菜花技术初探[J].安徽农业科学，2007，35（20)：9 420-9 421.

[2]翟书华，王斌，王定康，等.路南海菜花的核型分析及其海菜花属的演化探讨[J].湖泊科学，2010，22（5)：735-738.

[3]严廷震.洱海湖滨带环境特征与海菜花恢复研究[D].北京：中国环境科学研究院，2011.

[4]翟水晶，胡维平，邓建才，等.不同水深和底质对太湖马来眼子菜（Potamogeton malaianus)生长的影响[J].生态学报，2008，28（7)：3 035-3 041.

[5]朱伟，张俊，赵联芳，等.底质中氨氮对沉水植物生长的影响[J].生态环境，2006，15（5)：914-920.

[6]叶春，于海婵，宋祥甫，等.底泥对沉水植物生长和群落结构的影响[J].环境科学研究，2008，21（5)：178-183.

[7]曾爱平，刘洪见，徐晓薇，等.不同光照条件对水生植物生长的影响[J].浙江农业科学，2009（1)：98-99.

[8]黎慧娟，倪乐意，曹特，等.弱光照和富营养对苦草生长的影响[J].水生生物学报，2008，32（2)：225-229.

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

基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项项目（2012ZX07105-004）；淡水生态与生物技术国家重点实验室开放基金（2015FB01）

DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2016.04.026

中图分类号：S645.9

文献标识码：A

文章编号：1001-3547（2016)04-0068-03