水位和收割对沉水植物生长的影响研究

摘要

中国季风区湖泊的水位自然波动节律明显，往往呈现冬春低、夏季高的节律。这种季节性水位自然波动，不仅孕育了丰富的滩地湿地植物群落，而且维系着湖泊沉水植物群落的稳定。然而，由于人类活动的干扰，许多湖泊的水位自然波动节律被打乱，有些湖泊水位甚至是反季相波动。春季高水位导致水下光照不足，不利于沉水植物萌发和幼苗生长，夏季低水位导致水生植物露出水面，引起沉水植物的疯长或衰亡。水位对沉水植物群落的影响已经引起了广泛关注，但相关研究尚不够深入。通过原位不同水深的沉水植物栽培实验，模拟水位波动以及不同收割强度实验，探讨水位和收割对沉水植物生长和繁殖的影响，以期为沉水植物的恢复和科学管理提供依据。结果显示：
　　(1)水位波动速率对马来眼子菜生长影响明显。水位波动组枯叶数增加，生物量显著降低。水位波动速率为40、80、120 cm/5d时，实验第30 d马来眼子菜最大光量子产量(Fv/Fm)高于对照组；水位波动速率为160、200 cm/5d时，马来眼子菜Fv/Fm则呈下降趋势。水位波动条件下，马来眼子菜的最大电子传递速率(ETRmax)显著降低。
　　(2)不同水深条件对菹草和黑藻营养繁殖体萌发影响不显著。菹草石芽萌发率在73.3%以上，黑藻冬芽萌发率在96.7%以上。
　　(3)不同水深条件对菹草、黑藻幼苗生长影响显著，高水位不利于沉水植物幼苗的生长。菹草、黑藻通过改变表型可塑性和叶绿素含量以适应不同水下光照条件。随着水深增加，菹草分蘖数减少，叶绿素含量增加。菹草株高在水深0.5-2.5 m内增加，而超过3.0 m时则明显降低。黑藻的株高、茎节数、节间距、分枝数等形态指标均差异显著。黑藻叶绿素含量呈先升后降的趋势。各水深组黑藻Fv/Fm差异不明显。水深0.5-1.5 m，黑藻ETRmax差异不显著；水深超过2.0m时，则显著降低。黑藻在水深超过3.0 m时，因光照不足而死亡。
　　(4)水位调控模拟实验表明，水位上升对黑藻、苦草幼苗生长产生明显的影响。水位上升条件下，黑藻生物量下降明显。水位快速上升(25 d内上升3.5 m)，黑藻顶冠处的光照低于补偿点，幼苗全部死亡；水位中速上升(25 d内水深上升至2m，3m)，黑藻幼苗可通过“觅食反应”，增加节间距、株高，以捕获光能，适应水位上升；而在水位上涨较慢的浅水区，黑藻以增加分枝数、扩展顶冠适应高光照环境。苦草通过减少分蘖数，延长叶长，降低根冠比、增加叶绿素含量等来适应水位上升。但水位快速上升时(80、100 cm/5d)，苦草全部死亡。
　　(5)不同收割强度对菹草、黑藻生长和繁殖影响显著。低强度收割后(15、30 cm)，菹草能在短时间内全部或大部分恢复；而中、高强度(超过45 cm)的收割则使菹草恢复能力显著降低。收割显著降低了菹草的最终生物量和营养繁殖体数量。中、低强度(15-75 cm)收割对菹草Fv/Fm影响不明显，而高强度收割组(90、105 cm)Fv/Fm显著下降。菹草叶片ETRmax差异不显著。中、低强度收割对黑藻枝条生长影响不明显，均能完全恢复，但是恢复时间随收割强度增大而相应延长。收割对黑藻的生物量去除和控制效果较明显。收割显著降低了黑藻冬芽数；收割强度为90、105 cm时，黑藻未形成冬芽。收割初期，总体上未对黑藻生长形成明显抑制，实际光化学效率未显著下降。

目录

文摘

英文文摘

基金项目

第1章 前言

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 水位对沉水植物萌发和生长的影响

1.2.2 水位调控恢复沉水植物的研究与实践

1.2.3 收割调控沉水植物生长研究进展

1.3 研究目的、内容与技术路线

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究内容

1.3.3 技术路线

第2章 研究方法

2.1 实验材料

2.1.1 菹草

2.1.2 黑藻

2.1.3 苦草

2.1.4 马来眼子菜

2.2 实验区概况

2.2.1 水深实验区

2.2.2 收割实验区

2.3 实验设计

2.3.1 水位波动速率对马来眼子菜生长的影响实验

2.3.2 不同水深条件对菹草、黑藻营养繁殖体萌发和生长的影响实验

2.3.3 水位上升对黑藻和苦草生长的影响实验

2.3.4 不同收割强度对菹草和黑藻生长影响实验

2.4 主要指标及测定方法

2.4.1 环境因子的测定

2.4.2 沉水植物生长指标

2.4.3 沉水植物叶绿素含量

2.4.4 沉水植物叶绿素荧光参数

2.5 数据处理

第3章 水位波动速率对马来眼子菜生长的影响

3.1 结果与分析

3.1.1 水位波动对马来眼子菜枯叶数的影响

3.1.2 水位波动对马来眼子菜生物量的影响

3.1.3 水位波动对马来眼子菜叶绿素含量的影响

3.1.4 水位波动对马来眼子菜叶绿素荧光参数的影响

3.2 讨论

3.2.1 水位波动速率对马来眼子菜部分形态学特征的影响

3.2.2 水位波动速率对马来眼子菜叶绿素荧光参数的影响

3.3 小结

第4章 不同水深条件对菹草和黑藻萌发和生长的影响

4.1 不同水深条件对菹草石芽和黑藻冬芽萌发的影响

4.2 不同水深条件对菹草幼苗生长的影响

4.2.1 不同水深菹草平均株高的变化

4.2.2 不同水深菹草分蘖数的变化

4.2.3 不同水深对菹草叶绿素含量的影响

4.2.4 不同水深条件对菹草快速光响应曲线的影响

4.3 不同水深条件对黑藻幼苗生长的影响

4.3.1 结果与分析

4.3.2 讨论

4.4 小结

第5章 水位上升对黑藻和苦草生长的影响

5.1 水位上升对黑藻生长的影响

5.1.1 结果与分析

5.1.2 讨论

5.2 水位上升对苦草生长的影响

5.2.1 结果与分析

5.2.2 讨论

5.3 小结

第6章 不同收割强度对菹草和黑藻生长的影响

6.1 不同收割强度对菹草生长的影响

6.1.1 结果与分析

6.1.2 讨论

6.2 不同收割强度对黑藻生长的影响

6.2.1 结果与分析

6.2.2 讨论

6.3 小结

第7章 结论与展望

参考文献

在读期间发表或待发表的学术论文

致谢