富營養化水中三種水生植物附著物的比較研究

于洪剛　褚雪　戚興勇　丁藝　李陽　董彬

摘要：指出了富營養化水體中各種碎屑、泥沙、菌膠團、藻類等組成的附著物附著在水生植物上，對植物生長發育和水體均有重要的生態作用。采用野外定位觀測結合室內分析的方法，對三種處于穩定生長期的水生植物蘆葦、荇萊和菹草附著物進行了定量研究。結果表明：三種植物附著物干重、無灰干重、灰分重、葉綠素-a含量和厚度均存在顯著差異，以蘆葦的最高，菹草的居中，荇萊的最低。植物形態和生理特征是造成附著物差異的重要生物因素。

關鍵詞：附著物；水生植物；富營養化

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）06-0024-03

1 引言

水生植物在水生態系統中占有獨特的生態地位，發揮著關鍵作用。它能夠通過各種途徑如改變水流、水體理化條件、自身吸收和反硝化對水體養分循環產生影響，在湖泊生態修復中發揮著重要作用。在富營養化較為嚴重的水體中，常見各種碎屑、泥沙、菌膠團、藻類等附著在水生植物莖葉表面。這些附著物直接影響光的傳輸、氣體的交換以及物質的遷移。可使到達植物表面的光發生衰減，在一定條件下會限制沉水植物的光合作用速率，最終對植物生長和分布產生影響。推測附植生物的大量繁殖可能是藻類暴發和沉水植物消亡的重要誘因。目前對附著物的研究主要集中在沉水植物上，而對浮水植物和挺水植物附著物的了解比較少。鑒于此，筆者選擇挺水植物蘆葦、沉水植物菹草和浮葉植物荇菜三種植物，對其附著物進行了比較研究，以期為水生植物的科學管理和受損水環境質量的提高提供科學依據。

2 材料與方法

2.1 試驗材料選取

此研究選取3種典型水生植物蘆葦（Phragmitesaustralis）、荇菜（Nymphoides peltatum）和菹草（圖1）進行實驗。蘆葦，禾本科蘆葦屬；多年生挺水植物，根狀莖十分發達，稈直立，高1～3m，直徑1～4cm，具20多節；生于江河湖澤、池塘溝渠沿岸和低濕地，為全球廣泛分布的多型種；由于蘆葦的葉、葉鞘、莖、根狀莖和不定根都具有通氣組織，所以它在凈化污水中起到重要的作用。蕃菜，別名水荷葉，龍膽科蕃菜屬，多年生水生草本浮水植物；莖圓柱形，多分枝，密生褐色斑點，節下生根。生于池塘或不甚流動的河溪中；性強健，耐寒又耐熱，喜靜水，適應性很強。菹草為眼子菜科、眼子菜屬沉水草本植物；莖多分枝，葉條形，無柄；其生命周期與多數水生植物不同，在秋季發芽，冬春生長，4～5月開花結果，夏季6月后逐漸衰退腐爛，同時形成鱗枝（冬芽）以度過不適環境；生于池塘、湖泊、溪流中，以靜水池塘或溝渠較多，為世界廣布種。

水生植物采自臨沂市某富營養化水體（E118.32°，N35.11°）。在水生植物的穩定生長期采集植物，用多參數水質測定儀現場測定水環境因子指標溶解氧DO、pH值、氧化還原電位Eh、透明度等，植物生長指標（生物量、株高、直徑、葉長、葉寬等）。同時采集水樣用于室內標準方法測定水體總氮、總磷、硝態氮、銨態氮、磷酸鹽。

2.2 附著物指標的測定

用剪刀從不同植株上采集典型莖葉裝入盛有無菌水的聚乙烯瓶中（蘆葦只采集生長于水中的部分），每個樣品5個平行樣，帶回實驗室。用軟毛刷和無菌水輕刷洗植物表面，用顯微鏡觀察確保附著物完全刷下且莖葉表面未受損。刷洗液連同軟毛刷沖洗液一并收集，將收集的樣品定容。附著物干重（DW）、無灰干重（FADW）、灰分（AW）和附著物葉綠素a（Chla）測定和計算的具體方法見文獻。

2.3 數據處理

采用SPSS17.0進行數據處理。采用SPSS17.O進行數據統計分析。統計分析前，對所有的數據先進行正態分布和方差齊性的假設檢驗。

3 結果與分析

3.1 采樣點植物群叢內水質特征

各采樣點植物群叢內主要水質指標存在差異（表1）。菹草群叢內水體溶解氧（DO）和pH值最高，荇菜群叢內居中，蘆葦群叢內最低。營養鹽含量以菹草群叢內水體的最低，荇菜群叢內居中，蘆葦群叢內最高。從中可以看出，沉水植物菹草對水體的生態作用要強于浮水植物荇菜和挺水植物蘆葦。水體透明度是描述水體光學的一個重要參數，同時也是評價水體富營養化的一個重要指標，它能直觀反映水體清澈和混濁程度。水懸浮物的組成和含量是透明度的主要影響因素，二者的變化規律比較一致。

3.2 不同種類植物附著物存在差異

3種處于穩定生長期的水生植物附著物各指標均存在顯著差異（圖2）。附著物干重、無灰干重、灰分重、葉綠素-a含量和附著物厚度，均以挺水植物蘆葦的最高、沉水植物菹草的居中，而浮水植物荇菜的最低。水生植物莖葉表面的附著物是附著藻類、微生物、原生動物、有機及無機碎屑的聚集體。附著物干重反映的是附著物的總重量，經烘干稱重而得；附著物無灰干重反映的是有機成分的含量多少，與水體的污染物來源及污染狀態有關；附著物灰分則是指附著物經高溫燃燒后剩余的無機成分；而葉綠素-a反映的是附著物中光能自養成分的含量。植物表面附著物除水體的營養負荷外，與植物種類亦有密切關系。蘆葦群叢內營養鹽含量高于荇菜和菹草群叢內，而透明度較低，加之蘆葦莖葉表面粗糙，易于附著物附著，雖然對藻類有較強的化感作用，但蘆葦莖葉表面干重及附著物厚度均最高。荇菜葉片近革質，上面光滑，附著物不易附著，下面密生腺體，粗糙，漂浮在水面上，由于受水體波動影響，加之較強的化感作用，附著物亦不易附著，因此，附著物含量最低。而菹草為沉水植物，整株植物浸沒在水下，葉片有皺褶，易于附著，因此，介于蘆葦和荇菜之間。

結果表明上述三種不同類型植物表面附著物數量存在顯著差異。與前人研究結果一致。由文輝發現在富營養化水體中附著藻類的生物量大小表現為黑藻（Hydrilla verticillata）>金魚藻（Ceratophyllum dem-ersum）>菹草（Potamogeton crispus）>苦草（Vallisne-ria natans）>馬來眼子菜（Potamogeton malaianus）。Pip和Robinson發現不同沉水植物上附著藻類有顯著不同，各宿主植物間，硅藻亞群最相似，綠藻亞群差異最大。但Eminson和Moss認為附著生物群落在貧養水體中表現出最高的宿主專一性，這種專一性在高養分水平條件下降低，且外部環境因素變得更重要。

4 結論

不同種類水生植物附著物各指標存在宿主差異，與植物形態和生理特征有關。