西凉湖水生植物多样性现状

邵传龙，陈柏楠，龚旭昇

(1.湖北科技学院 核技术与化学生物学院，湖北 咸宁 437100；2.湖北省香花植物工程技术中心，湖北 咸宁 437100)

1 引言

目前，学术界关于水生植物依然没有统一的定义，人们经常对水生植物的生态范围不加以严格的区别，对沼生植物、水生植物、湿生植物也没有统一的区别定义。目前最为广泛认可的定义是1974年Cook对水生植物的定义：主要包括所有种子植物和蕨类植物中的植物光合作用长时间或长期中部分时间沉没在水中或浮于水面的植物[1]。水生植物比陆生植物支持作用较弱，但根系活力较强。根据水生植物在生命周期中所处的水环境中不同的状态及水生植物为适应环境而演化出不同的生理特性，将水生植物分为4种主要的生活型：漂浮植物、挺水植物、沉水植物以及浮叶植物。

21世纪后，越来越多的研究方法和实验手段运用于水生植物多样性方面，方向从水生植物分类等大尺度研究转向中小尺度水生植物时空变化。自学者们对水生植物多样性的重视，越来越多水生植物多样性研究调研方法和实验手段应运而生，在此之中多集中于水生植物多样性及其影响因素。董元火等在《湖北西凉湖野菱群落α-多样性特征》中，探讨了咸宁市西凉湖的野菱种群及其群落特征，研究结果发现过度养殖是导致野菱种群面积和物种多样性下降的重要原因，因此建立西凉湖野生菱的原始生境保护区，可以有效抑制对野生菱的过度开发[2]。彭映辉等在《西凉湖水生植物多样性研究》中，得到以下结果：西凉湖现有水生植物32科56属77种，水生植物群落类型13个，全湖水生植被覆盖率为为61%，先后有8种水生植物和4个水生植物群落类型从西凉湖消失，多样性减少的原因是围网养殖、过度收割水草、蚌类螺类捞取等人为因素干扰[3]。

湖泊具有较高的生产力，植物种类丰富，能够为动物、微生物提供良好的栖息环境[4]。研究湖水的理化性质、水文规律、水生生物、湖底沉积等对预截径流、灌溉排水、航运和利用湖泊资源等有重要意义。丰富的水生植物多样性是保证湖泊水产品产量与质量的基础，其不仅是草食性鱼类的优良饲料、水生动物的繁殖场所与栖息地、微生物的食物来源，还能改善水体状况，降解水体污染物，提高透明度[5～8]。而由于人类的不规律活动，湖泊水生植物多样性已严重减少，进而导致湖泊生态系统平衡严重失调，既危害湖泊水产业的可持续发展，也影响到沿湖居民的环境健康和日常生活。西凉湖是咸宁市最大、湖北省第五大湖泊，具有调节灌溉排涝气候、调节生活供水、渔业、水产养殖、旅游航运等多种功能，是长江中下游典型的自然生物多样性湖泊和生态渔业繁殖地。本文选取西凉湖进行水生植物多样性研究，分析其水生植物多样性现状，以便为西凉湖水生植物多样性保护提供参考。

2 研究方法

2.1 研究区域概况

西凉湖位于湖北省咸宁市嘉鱼县，地理坐标为N 29°51′～30°01′，E 114°00′～114°10′，湖区面积有12万亩，跨咸安、赤壁、嘉鱼三县市区。西凉湖的年平均气温17 ℃，最高气温是37.6 ℃，极端最低气温是-6.1 ℃，年无霜期天数是254 d，平均的日照时数1900 h，降水较丰富，年均降雨量1000 mm左右。

2.2 样地样带选择

根据西凉湖水文特征，在西凉湖及其流域进行水生植物多样性调查，用GPS在调查区域设置样地。共在西凉湖设置12处调查点。

2.3 水生植物多样性

在沿岸带每一调查处进行3次随机重复取样，其高度在1 m、1～2 m和2 m以上的样方，采样面积分别设置为0.25 m2，1 m2和4 m2的正方形样方，样方间距离根据群落面积和植株大小确定。湖面水生植物调查采用收割法，在湖面上使用0.25 m2正方形的采草器进行采样。调查的内容包括：水生植物种类、多度、频度、盖度、优势种，其中多度采用目测法，按照Braum-Blanguet的六级制进行分级，运用重要值来分析物种多样性现状。

3 研究结果

3.1 西凉湖水生植物物种组成

通过调查结果显示：西凉湖共有水生植物24种，隶属于13科21属(表1)。如表1所示，按植物的科分类则分为莎草科，禾本科，蓼科，水鳖科，眼子菜科，苋科，分别为4，4，3，2，2，2种，而其他科的物种比较少，如菱科，菊科，槐叶苹科，金鱼藻科，小二仙草科，毛茛科，伞形科均为1种，单科单种占总数53.8%。按属划分为蓼属，眼子菜属，莲子草属均为2种，其余分别为单科单属，占总数的71.4%。

根据苏泽古等1992年的记录和彭映辉等2003年的调查[9]，结合本研究的调查结果，20年来西凉湖水生植物物种已从32个科减少至13个科，从77个种减少至24个种。

3.2 重要值分析

西凉湖水生植物优势种为针蔺(Eleochariscongesta)，喜旱莲子草(Eleochariscongesta)，莎草(Juncellusserotinus)，石龙芮(Ranunculusscelerotus)，水蓼(Polygonumhydropiper)，菱(Trapabispinosa)，黑藻(Hydrillaverticillata)，菰(Zizanialatifolia)，菹草(Potamogetoncrispus)，金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)，苦草(Vallisnerianatans)，狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)。其中莎草科出现的最多。

表1可见，菹草(P.crispus)和菱(T.bispinosa)的重要值最大为47.4和35.5，与董元火等研究的结果较为一致。

表1 西凉湖物种的基本特征及重要值 %

4 讨论

4.1 西凉湖水生植物多样性变化

通常人为干扰和水域环境是水生植物物种多样性变化的两个重要因素[10]。西凉湖富营养化趋势日益明显，水体、水底-水界面、底质环境(非生物和生物环境)等环境发生明显变化。1978年前尚未改革开放，经济发展较为缓慢，西凉湖的受干扰程度还较小。1990年，由于大规模发展经济，工厂规模扩大，农药废水等未经处理的污水处理直接排入湖里，受干扰程度开始增加，湖中营养物含量迅速增加，水体环境发生变化，水生植物快速生长繁殖。2003年调查中采到水生植物32个科77个种，物种多样性较高，优势种主要微齿眼子菜、密齿苦草、轮叶黑藻、菹草、野菱、双角菱、金鱼藻、凤眼莲和菰等。而2013年的调查发现，仅采集到水生植物13个科24个种，其优势种也发生了变化：针蔺，喜旱莲子草，水莎草，水蓼，双角菱，黑藻，菰，菹草，金鱼藻，苦草，菱，狐尾藻成为区域优势种，物种数目显著降低，而一些耐污种如针蔺、水蓼等逐渐成为优势种。

4.2 多样性变化原因分析

水生植物的生长繁殖依赖于水环境状况，透明度、CODMn、Chl-a、氮磷浓度等水环境理化指标均对水生植物的分布存在一定的影响[11]。透明度影响水体底层的光照强度，当底层光照强度大于光补偿点时，光合作用增强，有机物的消耗小于有机物的积累，沉水植物得以生存、生长和繁殖。张运林等[12]认为，可利用光能是影响水生植物丰度和分布的重要因素，而水体透明度与光照条件直接相关。有些学者的研究也发现，水体透明度严重影响沉水植物的分布[13]。

人为干扰是西凉湖水生植物多样性降低的主要原因。围垦、修坝、过度渔业为主的干扰对水生生态系统造成了严重的影响。30年来，由于经济发展的需要，西凉湖水生植物多样性已经严重降低，不仅水生植物的生长情况发生剧烈变化，而且也对水体环境也造成了重大的影响。导致多样性降低的主要原因有以下几方面。

(1)围网养殖。人为的围网养殖是对资源的严重掠夺。①围网养殖的发展，使得在湖内建立了多个圈养区，使单位养殖地的鱼类数量增加，从而养殖的鱼类和原生的鱼类进一步啃食圈养区中的水生植物。②围网养殖会在湖中插桩，这种做法会使水生植物的地下茎掘出水面，使水生植物无法生存繁殖(大多数的水生植物的种子萌发率较低，主要是靠地下茎进行繁殖)，直接导致水生植物数量减少。

(2)人工打草。由于鱼类养殖的不断发展，对饲料的需要也越来越大，对水草的打捞程度也随之提高。经常可见西凉湖成百上千的捕捞船进行打捞水草，水生植物面积逐渐减小，并且频繁的打捞也破坏了水生植物的地下茎，导致植物的生存繁殖受到极大影响。

(3)捕捞作业。在秋季时，当机动船在进行作业，因为水面干枯，其高速旋转的涡轮会将底泥搅动，导致水生植物的地下茎被打断。这种耙捞作业对水生植物的破坏尤其突出，这也是优势种出现变化的主要原因。频繁的机动船作业，也使湖水常年混浊，水体透明度下降，降低植物光合作用强度，水生植物因此无法正常生长、繁殖和发育。

(4)西凉湖水体透明度出现明显下降。渔民为了提高经济效益，大量饲养高产量鱼类。而饲养鱼类的数量增加，导致种群密度增加，阻挡太阳光线在水体的透射，透明度降低[14]。使水生植物生长不良，不能开花结果，甚至不能产生休眠体，无法完成正常的繁衍，种群数量出现下降趋势。

4.3 西凉湖水生植物多样性保护的探讨

中国学者在淡水湖泊水生植物多样性方面做了不少的研究工作，结果表明中国淡水湖泊水生植物多样性已经明显衰退[15]。不少湖泊(如岳阳市郊的南湖、阳新县东西湖、武昌东湖等)，由于严重的人为污染和养殖活动，水生植物多样性遭到了严重的破坏，有些湖泊茂盛的水生植被完全消失，更加导致湖泊富营养化日趋严重、水产品种类剧减等。虽然目前西凉湖水生植物多样性受到的危害程度较小，但有进一步扩大的趋势，具体表现在：水生植物群落的抵抗力稳定性降低，水生物种数量和种类减少，生态系统初级生产者减少，水产品质量降低，水质恶化，美学价值减小，经济效益下降，湖泊的供养矛盾日益尖锐，影响西凉湖水产业可持续发展。所以，保护西凉湖水生植物多样性已经变得刻不容缓。政策的制定对西凉湖水生植物多样性保护起到关键性作用，同时对湖泊环境进行恢复与保护也是政府部门的职责。首先，政府部门应拨出专项经费，进行科研立项，对西凉湖的水体环境进行深入调研和分析评估，同时制定出相关保护西凉湖水生植物多样性的法律法规，包括一些奖励和惩罚条例，如在早期对渔民进行适度的撤网补偿，不仅保护了渔民的利益，而且也可以快速使撤网工作形成良性循环，以达到有效控制养殖、捕捞强度的目的。生态研究者与政府部门的相互配合是生态多样性保护工作的关键，研究者们可以提供相关保护的先进技术与方法对策，政府部门可以提供相应的政策与资金来推动多样性的保护。其次，要加大对西凉湖水生植物多样性保护的宣传力度，提高民众对西凉湖的生态保护意识。另外，应将多样性的保护研究作为一项系统工程，制定完整的研究计划和实施方案，如可在西凉湖采取保护区与养殖区分离的方法，保护该湖泊的水生植被，可在湖区划出若干圈养区与水生植物保护区，二者应镶嵌排列，同时应考虑水生植物种类的搭配和种类的数目丰富。

5 结论

西凉湖水生植物现有24种，隶属于13科21属。其中菱、菹草、针蔺和金鱼藻为优势种。西凉湖水生植物多样性降低的主要因素是过度养殖、捕捞、打草及水质降低。若不进一步控制，则会出现湖泊退化，水生植物多样性完全丧失的现象。因此，政府应引起高度重视，与研究学者合作，制定相关政策与计划，保护西凉湖的水生植物多样性。