西涼湖水生植物多樣性現狀

邵傳龍，陳柏楠，龔旭昇

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

1 引言

目前，學術界關于水生植物依然沒有統一的定義，人們經常對水生植物的生態范圍不加以嚴格的區別，對沼生植物、水生植物、濕生植物也沒有統一的區別定義。目前最為廣泛認可的定義是1974年Cook對水生植物的定義：主要包括所有種子植物和蕨類植物中的植物光合作用長時間或長期中部分時間沉沒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。根據水生植物在生命周期中所處的水環境中不同的狀態及水生植物為適應環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世紀后，越來越多的研究方法和實驗手段運用于水生植物多樣性方面，方向從水生植物分類等大尺度研究轉向中小尺度水生植物時空變化。自學者們對水生植物多樣性的重視，越來越多水生植物多樣性研究調研方法和實驗手段應運而生，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，研究結果發現過度養殖是導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區，可以有效抑制對野生菱的過度開發[2]。彭映輝等在《西涼湖水生植物多樣性研究》中，得到以下結果：西涼湖現有水生植物32科56屬77種，水生植物群落類型13個，全湖水生植被覆蓋率為為61%，先后有8種水生植物和4個水生植物群落類型從西涼湖消失，多樣性減少的原因是圍網養殖、過度收割水草、蚌類螺類撈取等人為因素干擾[3]。

湖泊具有較高的生產力，植物種類豐富，能夠為動物、微生物提供良好的棲息環境[4]。研究湖水的理化性質、水文規律、水生生物、湖底沉積等對預截徑流、灌溉排水、航運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品產量與質量的基礎，其不僅是草食性魚類的優良飼料、水生動物的繁殖場所與棲息地、微生物的食物來源，還能改善水體狀況，降解水體污染物，提高透明度[5～8]。而由于人類的不規律活動，湖泊水生植物多樣性已嚴重減少，進而導致湖泊生態系統平衡嚴重失調，既危害湖泊水產業的可持續發展，也影響到沿湖居民的環境健康和日常生活。西涼湖是咸寧市最大、湖北省第五大湖泊，具有調節灌溉排澇氣候、調節生活供水、漁業、水產養殖、旅游航運等多種功能，是長江中下游典型的自然生物多樣性湖泊和生態漁業繁殖地。本文選取西涼湖進行水生植物多樣性研究，分析其水生植物多樣性現狀，以便為西涼湖水生植物多樣性保護提供參考。

2 研究方法

2.1 研究區域概況

西涼湖位于湖北省咸寧市嘉魚縣，地理坐標為N 29°51′～30°01′，E 114°00′～114°10′，湖區面積有12萬畝，跨咸安、赤壁、嘉魚三縣市區。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 ℃，年無霜期天數是254 d，平均的日照時數1900 h，降水較豐富，年均降雨量1000 mm左右。

2.2 樣地樣帶選擇

根據西涼湖水文特征，在西涼湖及其流域進行水生植物多樣性調查，用GPS在調查區域設置樣地。共在西涼湖設置12處調查點。

2.3 水生植物多樣性

在沿岸帶每一調查處進行3次隨機重復取樣，其高度在1 m、1～2 m和2 m以上的樣方，采樣面積分別設置為0.25 m2，1 m2和4 m2的正方形樣方，樣方間距離根據群落面積和植株大小確定。湖面水生植物調查采用收割法，在湖面上使用0.25 m2正方形的采草器進行采樣。調查的內容包括：水生植物種類、多度、頻度、蓋度、優勢種，其中多度采用目測法，按照Braum-Blanguet的六級制進行分級，運用重要值來分析物種多樣性現狀。

3 研究結果

3.1 西涼湖水生植物物種組成

通過調查結果顯示：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，槐葉蘋科，金魚藻科，小二仙草科，毛茛科，傘形科均為1種，單科單種占總數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，占總數的71.4%。

根據蘇澤古等1992年的記錄和彭映輝等2003年的調查[9]，結合本研究的調查結果，20年來西涼湖水生植物物種已從32個科減少至13個科，從77個種減少至24個種。

3.2 重要值分析

西涼湖水生植物優勢種為針藺(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)，金魚藻(Ceratophyllumdemersum)，苦草(Vallisnerianatans)，狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)。其中莎草科出現的最多。

表1可見，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境是水生植物物種多樣性變化的兩個重要因素[10]。西涼湖富營養化趨勢日益明顯，水體、水底-水界面、底質環境(非生物和生物環境)等環境發生明顯變化。1978年前尚未改革開放，經濟發展較為緩慢，西涼湖的受干擾程度還較小。1990年，由于大規模發展經濟，工廠規模擴大，農藥廢水等未經處理的污水處理直接排入湖里，受干擾程度開始增加，湖中營養物含量迅速增加，水體環境發生變化，水生植物快速生長繁殖。2003年調查中采到水生植物32個科77個種，物種多樣性較高，優勢種主要微齒眼子菜、密齒苦草、輪葉黑藻、菹草、野菱、雙角菱、金魚藻、鳳眼蓮和菰等。而2013年的調查發現，僅采集到水生植物13個科24個種，其優勢種也發生了變化：針藺，喜旱蓮子草，水莎草，水蓼，雙角菱，黑藻，菰，菹草，金魚藻，苦草，菱，狐尾藻成為區域優勢種，物種數目顯著降低，而一些耐污種如針藺、水蓼等逐漸成為優勢種。

4.2 多樣性變化原因分析

水生植物的生長繁殖依賴于水環境狀況，透明度、CODMn、Chl-a、氮磷濃度等水環境理化指標均對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度，當底層光照強度大于光補償點時，光合作用增強，有機物的消耗小于有機物的積累，沉水植物得以生存、生長和繁殖。張運林等[12]認為，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。有些學者的研究也發現，水體透明度嚴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、過度漁業為主的干擾對水生生態系統造成了嚴重的影響。30年來，由于經濟發展的需要，西涼湖水生植物多樣性已經嚴重降低，不僅水生植物的生長情況發生劇烈變化，而且也對水體環境也造成了重大的影響。導致多樣性降低的主要原因有以下幾方面。

(1)圍網養殖。人為的圍網養殖是對資源的嚴重掠奪。①圍網養殖的發展，使得在湖內建立了多個圈養區，使單位養殖地的魚類數量增加，從而養殖的魚類和原生的魚類進一步啃食圈養區中的水生植物。②圍網養殖會在湖中插樁，這種做法會使水生植物的地下莖掘出水面，使水生植物無法生存繁殖(大多數的水生植物的種子萌發率較低，主要是靠地下莖進行繁殖)，直接導致水生植物數量減少。

(2)人工打草。由于魚類養殖的不斷發展，對飼料的需要也越來越大，對水草的打撈程度也隨之提高。經常可見西涼湖成百上千的捕撈船進行打撈水草，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，導致植物的生存繁殖受到極大影響。

(3)捕撈作業。在秋季時，當機動船在進行作業，因為水面干枯，其高速旋轉的渦輪會將底泥攪動，導致水生植物的地下莖被打斷。這種耙撈作業對水生植物的破壞尤其突出，這也是優勢種出現變化的主要原因。頻繁的機動船作業，也使湖水常年混濁，水體透明度下降，降低植物光合作用強度，水生植物因此無法正常生長、繁殖和發育。

(4)西涼湖水體透明度出現明顯下降。漁民為了提高經濟效益，大量飼養高產量魚類。而飼養魚類的數量增加，導致種群密度增加，阻擋太陽光線在水體的透射，透明度降低[14]。使水生植物生長不良，不能開花結果，甚至不能產生休眠體，無法完成正常的繁衍，種群數量出現下降趨勢。

4.3 西涼湖水生植物多樣性保護的探討

中國學者在淡水湖泊水生植物多樣性方面做了不少的研究工作，結果表明中國淡水湖泊水生植物多樣性已經明顯衰退[15]。不少湖泊(如岳陽市郊的南湖、陽新縣東西湖、武昌東湖等)，由于嚴重的人為污染和養殖活動，水生植物多樣性遭到了嚴重的破壞，有些湖泊茂盛的水生植被完全消失，更加導致湖泊富營養化日趨嚴重、水產品種類劇減等。雖然目前西涼湖水生植物多樣性受到的危害程度較小，但有進一步擴大的趨勢，具體表現在：水生植物群落的抵抗力穩定性降低，水生物種數量和種類減少，生態系統初級生產者減少，水產品質量降低，水質惡化，美學價值減小，經濟效益下降，湖泊的供養矛盾日益尖銳，影響西涼湖水產業可持續發展。所以，保護西涼湖水生植物多樣性已經變得刻不容緩。政策的制定對西涼湖水生植物多樣性保護起到關鍵性作用，同時對湖泊環境進行恢復與保護也是政府部門的職責。首先，政府部門應撥出專項經費，進行科研立項，對西涼湖的水體環境進行深入調研和分析評估，同時制定出相關保護西涼湖水生植物多樣性的法律法規，包括一些獎勵和懲罰條例，如在早期對漁民進行適度的撤網補償，不僅保護了漁民的利益，而且也可以快速使撤網工作形成良性循環，以達到有效控制養殖、捕撈強度的目的。生態研究者與政府部門的相互配合是生態多樣性保護工作的關鍵，研究者們可以提供相關保護的先進技術與方法對策，政府部門可以提供相應的政策與資金來推動多樣性的保護。其次，要加大對西涼湖水生植物多樣性保護的宣傳力度，提高民眾對西涼湖的生態保護意識。另外，應將多樣性的保護研究作為一項系統工程，制定完整的研究計劃和實施方案，如可在西涼湖采取保護區與養殖區分離的方法，保護該湖泊的水生植被，可在湖區劃出若干圈養區與水生植物保護區，二者應鑲嵌排列，同時應考慮水生植物種類的搭配和種類的數目豐富。

5 結論

西涼湖水生植物現有24種，隸屬于13科21屬。其中菱、菹草、針藺和金魚藻為優勢種。西涼湖水生植物多樣性降低的主要因素是過度養殖、捕撈、打草及水質降低。若不進一步控制，則會出現湖泊退化，水生植物多樣性完全喪失的現象。因此，政府應引起高度重視，與研究學者合作，制定相關政策與計劃，保護西涼湖的水生植物多樣性。