全 文 ：J.LakeSci.(湖泊科学), 2011, 23(3):383-388
htp://www.jlakes.org.E-mail:jlakes@niglas.ac.cn
2011byJournalofLakeSciences
滆湖底质特性对菹草(Potamogetoncrispus)和伊乐藻 (Elodea
nattali)生长的影响＊
陶　花 1 ,潘继征 2＊＊ ,沈耀良 1, 3 ,李文朝2 ,黄　峰 1
(1:苏州科技学院环境科学与工程学院 ,苏州 215011)
(2:中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室 ,南京 210008)
(3:苏州科技学院江苏省环境科学与工程重点实验室 ,苏州 215011)
摘　要:通过模拟试验 ,研究滆湖 3种沉积物(表层湖泥 、硬底湖泥 、表层覆岸泥)对菹草和伊乐藻生长的影响.结果表明 ,
生长于表层湖泥 、硬底湖泥 、表层覆岸泥的菹草和伊乐藻生物量分别为 4.07、 1.98、 3.69kg/m2和 1.86、 1.27、 1.74kg/m2 ,
表层湖泥较适合这两种沉水植物生长.3种沉积物对菹草和伊乐藻的干湿比影响显著 ,硬底湖泥 >表层湖泥 >表层覆岸
泥.在表层覆岸泥和表层湖泥中 ,两种沉水植物的叶绿素含量均较高 ,伊乐藻在不同沉积物中差别最大 , 叶色区别明显.
丙二醛的测定结果进一步表明硬底湖泥不适宜植物生长.试验结果表明菹草和伊乐藻在滆湖不同的沉积物上能够正常
生长 ,表现出良好的适应性 ,菹草适合在表层湖泥中生长 ,伊乐藻更适合在表层覆岸泥中生长 ,通过对滆湖不适宜的底质
环境进行改造 ,以利于沉水植物的生长繁殖 ,为滆湖生态修复中的基质修复与沉水植被重建提供理论指导.
关键词:滆湖;沉积物;沉水植物;基质修复
EfectsofsubstratecharacterofLakeGehuonthegrowthofPotamogetoncrispusand
Elodeanatali
TAOHua1 , PANJizheng2 , SHENYaoliang1, 3 , LIWenchao2＆HUANGFeng1
(1:SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering, SuzhouUniversityofScienceandTechnology, Suzhou215011, P.R.
China)
(2:StateKeyLaboratoryofLakeScienceandEnvironment, NanjingInstituteofGeographyandLimnology, ChineseAcademyof
Sciences, Nanjing210008, P.R.China)
(3:ProvincialKeyLabofEnvironmentalScienceandEngineering, SuzhouUniversityofScienceandTechnology, Suzhou
215011, P.R.China)
Abstract:Usingmesocomexperiment, thispaperstudiedtheefectsofthreediferentsediments(surfacemud, hardmudandsur-
facemudofbanksediment)ofLakeGehuonthegrowthoftwosubmergedmacrophytes, PotamogetoncrispusandElodeanatalii.
Whengrownonsurfacemud, hardmudandsurfacemudofbanksediment, themeanbiomassofP.crispusandE.nataliwere
4.07, 1.98, 3.69 kg/m2and1.86, 1.27, 1.74 kg/m2 , respectively.Althetestedspeciesgrownonhardmudhadthelowestbio-
massandshootheight.ThewetanddryratioofP.crispusandE.nataliwasafectedsignificantlybythesedimentsfolowedwith
anorderofhardmud>surfacemud>surfacemudofbanksediment.Thecontentsofchlorophyl-aandchlorophyll-bonthesurface
mudwithbanksedimentandsurfacemudwerebothhigherthanthoseculturedonthehardmud.ThediferenceofleafcolourofE.
natalibetweenthethreesedimentswasremarkable.Themeasurementofmalondialdehydefurthersuggestedthathardmudwasnot
goodforthegrowthofthetwosubmergedmacrophytes.Finallytheresultsshowedthatthetwosubmergedmacrophyteswereableto
grownormalyunderconditionsofdiferentsedimentsfromLakeGehu.P.crispusgrewwelonsurfurcemudwhileE.nataliwas
＊
＊＊
国家重点基础研究发展计划项目(2008CB418005)、国家水体污染控制与治理科技重大专项项目(2008ZX07101-
007-05)和江苏省科技厅社会发展项目(BE2009697)联合资助.2010-08-17收稿;2010-09-16收修改稿.陶花 ,女 ,
1986年生 ,硕士研究生;E-mail:tao hua 2002@sina.com.
通讯作者;E-mail:jzhpan@niglas.ac.cn.
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moreadaptedtosurfacemudofbanksediment.Sedimentrehabilitationshouldbemadeinordertofacilitatethegrowthofsub-
mergedmacrophytesofLakeGehuandgiveaguideonsedimentrehabilitationandthesubmergedmacrophytesrestorationofLake
Gehu.
Keywords:LakeGehu;sediment;submergedmacrophytes;sedimentrehabilitation
沉水植物是浅水湖泊生态系统的重要组成部分 ,具有吸收和固定水体中氮磷营养物质 、增加空间生态
位 、抑制生物性和非生物性悬浮物 、改善水下光照和溶解氧条件 、净化水质和为其他水生生物提供多样化的
生境等功能 [ 1-3 ] .然而 ,随着水体富营养化进程的加快 ,沉水植物衰退和消失的现象普遍出现.沉水植物的生
长 、分布受到一系列环境因素的影响 ,除了与营养盐 、悬浮物 、光照 、透明度 、水位 、风浪 、溶解氧和 pH值等有
一定关系外 [ 4-9] ,与沉积物也有相当紧密的联系.不同沉积物的理化性质有所差异 ,对沉水植物生根 、繁殖与
生长也会产生不同程度的影响 [10-13 ] .雷泽湘等 [ 14 ]研究了太湖梅梁湾湖泥(高营养)、岸泥(低营养)两种沉积
物对苦草 、黑藻 、马来眼子菜三种沉水植物生长的影响 ,研究表明苦草更适合在湖泥 、浅水区生长;马来眼子
菜更适合在硬泥质 、深水域的环境中生长;黑藻的生存能力最强 ,在两种沉积物中生长情况都较好.李文
朝 [ 15]选择经过清洗的粗沙 、坚硬贫瘠的黄泥 、松软肥沃的湖底淤泥及鱼塘淤泥四种底质 ,结果表明鱼塘淤泥
存在低氧化还原电位和高含水率等不利因素 ,但伊乐藻仍可以适应其环境条件 ,其成活率与生物量高于前 3
种底质试验组 ,说明沉积物对水生植物的生长有着重要作用.
滆湖(31°29′-31°42′N, 119°44′-119°53′E)位于长江三角洲太湖流域西部 ,常州市武进区西南部 ,总
面积 164km2 ,平均水深 1.27m[ 16] .滆湖现处于富营养化阶段 ,全湖水质为劣Ⅴ类 ,蓝藻水华频发 ,近年来湖
泊生态系统急剧退化 ,水生植物消亡 ,降低了对底泥的固着作用.湖泊沉积物是湖泊营养物质的重要蓄积
库 ,经过一系列物理 、化学及生物作用 ,其中一部分沉积于湖底 ,并且含有多种有机物和无机营养物质 ,可以
为沉水植物提供营养元素以及微量元素 ,但不同沉积物中所含的营养元素 、微量元素及有机质不同 ,影响着
沉水植物的生长和发展.本文研究了滆湖 3种沉积物对两种沉水植物生长的影响 ,以期为滆湖生态修复中
的基质修复与沉水植被重建提供理论指导.
1材料与方法
1.1研究材料
所选择的试验沉水植物为水生态修复中常用的菹草(Potamogetoncrispus)及伊乐藻(Elodeanattali),这
两种植物生命力都较强 ,人工栽培容易成活 ,且分布广泛 ,种苗来源多.菹草为眼子菜科多年生沉水草本 ,主
要生长在静水池沼中或缓流的河水中 ,是一种较为耐寒的水生植物 ,对水质有较强的净化能力.伊乐藻是水
鳖科一年生沉水草本 ,适应性和繁殖能力强 ,人工栽培很容易成活 ,其断枝可随水流漂移 ,能在水中形成不
定根 [ 17] .菹草和伊乐藻可生长在从贫营养到富营养的多类水体中 ,对水质状况有着较宽的耐受范围 ,是治理
污染水体较好的水生植物 [ 18] .
1.2试验设计
菹草石芽和伊乐藻幼苗购于江苏高邮 , 2009年 11月 10日在滆湖小庙港湖边陆上水池进行引种.试验
容器均采用同一型号的塑料桶:上部直径(内径)40cm;底部直径(内径 )33cm;高 55cm,容积 60L.预先选择
生长一致 、健壮的菹草石芽和伊乐藻幼苗 ,等数量种植 ,每桶扦插菹草石芽 22颗 ,伊乐藻幼苗 22株.2009年
12月 18日将桶搬运至滆湖太滆运河口沿岸 ,为降低昼夜温差 ,采用半埋式 ,每个桶留有 15cm在底质外.
选取滆湖重污染区小庙港中的典型沉积物进行试验 ,第 1组为表层湖泥 ,第 2组为硬底湖泥 ,第 3组为
表层覆岸泥(表层湖泥覆湖岸黄泥),每组设 3个重复 ,用滆湖原水自然条件下培养 ,在 3月底沉水植物进入
生长旺盛期时收获.
1.3测定项目及方法
栽培前对 3种沉积物进行取样 ,测定其营养元素的含量.收获前分别采用 pH110便携式 pH/ORP计和
YSI500溶氧仪测定沉积物的 pH和氧化还原电位(Eh)以及培养水的 pH、Eh和溶解氧(DO).收获时将沉水
植物从桶中慢慢取出 ,用水冲洗掉底泥 ,将样品带回室内 ,测定生物量 、形态学参数 、干湿比 、叶片的叶绿
陶　花等:滆湖底质特性对菹草(Potamogetoncrispus)和伊乐藻(Elodeanatalii)生长的影响 385　
素 [ 19]和丙二醛(MDA)[ 20 ] .而后每桶取底质风干 ,研磨过筛后测定底泥的 N、P含量 ,总氮 (TN)采用凯氏定
氮法分析 ,总磷(TP)采用酸溶钼锑比色法 ,总有机碳(TOC)采用重铬酸钾 -硫酸氧化法 [ 21] .
1.4数据分析方法
采用 SPSS18.0统计软件对数据差异进行 ANOVA分析.
表 1 3种沉积物中 TN、TP及 TOC含量
Tab.1ContentsofTN, TPandTOCinthree
typesofsediments
沉积物 TN(g/kg) TP(g/kg) TOC(g/kg)
表层湖泥 3.752 ±0.006 1.022±0.003 18.921±0.028
硬底湖泥 2.333 ±0.007 0.858±0.005 12.787±0.035
表层覆岸泥 3.362 ±0.003 0.927±0.002 17.320±0.030
图 1不同沉积物上两种沉水植物生物量变化
Fig.1 Biomassvariationsofthetwosubmerged
macrophytesondifferenttypesofsediments
表 2不同沉积物上两种沉水植物的收获分枝数
Tab.2 Branchesharvestedintwosubmerged
macrophytesondifferenttypesofsediments
沉水植物 表层湖泥 硬底湖泥 表层覆岸泥
菹草 8.5 ±1.5 5.5±1.5 6.5±0.5
伊乐藻 4.5 ±0.5 4.0±1.0 5.5±0.5
2结果与分析
2.1试验沉积物背景值
3种不同类型的沉积物氮 、磷及有机质含量存
在显著差异 (P<0.001).表层湖泥的 TN、TP及
TOC含量最高 ,表层覆岸泥次之 ,硬底湖泥的含量
最低(表 1),表明表层湖泥中的营养元素含量较
高 ,其次是表层覆岸泥 ,而硬底湖泥较贫瘠 ,氮磷营
养缺乏.
2.2不同沉积物对两种沉水植物的生物量 、分枝数 、
株高的影响
　　3种沉积物生长的菹草的生物量和分枝数存在
显著差异(P<0.01),而不同处理的伊乐藻差异不
显著(P>0.01).生长于表层湖泥 、硬底湖泥 、表层
覆岸泥的菹草和伊乐藻生物量分别为 4.07、1.98、
3.69kg/m2和 1.86、1.27、1.74kg/m2 ,在硬底湖泥上
的菹草和伊乐藻的生物量 、分枝数都最低 ,其中以
菹草的差别最为显著(P<0.01).生长在表层覆岸
泥上的菹草和伊乐藻的生物量略低于表层湖泥 ,表
层湖泥上菹草的分枝数最多 ,而表层覆岸泥上伊乐
藻的分枝数最多.表层湖泥中菹草的生物量为硬底
湖泥中的 2倍(图 1 ,表 2).同时观察到生长在硬底
湖泥上的菹草植株矮小 ,叶片发黄.
3种沉积物上的菹草株高差异不显著 (P>
0.01),生长在表层湖泥上的菹草最高 ,硬底湖泥上
的最低 ,比表层湖泥上的低 8cm.3种沉积物上的伊
乐藻株高有显著差异(P<0.01),表层覆岸泥中最
高 ,硬底湖泥中最低.生长在硬底湖泥上的菹草和
伊乐藻株高差异不显著 (P>0.01),生长在表层湖
泥和表层覆岸泥上的菹草和伊乐藻有显著差异
(P<0.01)(图 2a).植物株高的测定结果说明菹草
适合在表层湖泥中生长 ,伊乐藻适合在表层覆岸泥中生长.
2.3不同沉积物对两种沉水植物的干湿比的影响
干湿比可以反映植株体内干物质积累情况 ,进而判定植株的生长状况.在植物生长初期 ,鲜嫩的植物干
湿比小 ,生命活动强烈;而植物生长后期 ,老龄植物干物质会增加 ,植物生长缓慢.3种沉积物对菹草和伊乐
藻的干湿比影响显著(P<0.01),表现为硬底湖泥 >表层湖泥 >表层覆岸泥(图 2b),这与植物生物量 、株高
的变化是基本一致的.
2.4不同沉积物对两种沉水植物的叶绿素含量的影响
叶绿素是叶片光合作用的物质基础 ,叶绿素含量多少与光合能力密切相关 ,通常测定干物(DW)叶绿素
质量分数来表征植物的生长状况 [ 22] .叶绿素 a(Chl.a)、叶绿素 b(Chl.b)和总叶绿素(Chl.a+Chl.b)质量分
386　 J.LakeSci.(湖泊科学), 2011, 23(3)
数表明 , 3种不同沉积物中的菹草和伊乐藻的叶绿素含量有显著差异(P<0.01),在表层覆岸泥和表层湖泥
中 ,两种沉水植物的叶绿素含量均较高(表 3).收获时观察到伊乐藻在 3种不同沉积物中的差别最大 ,叶色
区别明显;菹草的叶片大部分为浅黄绿色.
表 3不同沉积物中两种沉水植物叶中叶绿素的质量分数
Tab.3 Contentsofchlorophylinleavesoftwosubmergedmacrophytesondiferenttypesofsediments
沉积物
菹草 伊乐藻
Chl.a
(mg/g(DW))
Chl.b
(mg/g(DW))
Chl.a+Chl.b
(mg/g(DW))
Chl.a
(mg/g(DW))
Chl.b
(mg/g(DW))
Chl.a+Chl.b
(mg/g(DW))
表层湖泥 2.740 ±0.025 0.957±0.036 3.697±0.061 2.144 ±0.061 0.917±0.044 3.061±0.106
硬底湖泥 2.160 ±0.122 0.900±0.053 3.060±0.176 1.716 ±0.002 0.744±0.001 2.460±0.002
表层覆岸泥 2.153 ±0.235 1.174±0.120 3.327±0.356 2.573 ±0.085 1.076±0.040 3.649±0.125
2.5不同沉积物对两种沉水植物的丙二醛的影响
丙二醛(MDA)是植物膜系统保护酶 ,植物在受到环境胁迫时其含量升高以去除膜系统活性氧 ,保护质
膜免受破坏.硬底湖泥上生长的菹草和伊乐藻的 MDA最高 ,表层湖泥上菹草的 MDA最低 ,表层覆岸泥上伊
乐藻的 MDA最低(图 2c).结果表明 ,表层湖泥适合菹草的生长 ,表层覆岸泥适合伊乐藻生长 ,而硬底湖泥不
适宜菹草和伊乐藻生长 ,对植物的生长已产生了不利影响.
图 2不同沉积物上两种沉水植物株高(a)、干湿比(b)、丙二醛(c)变化
Fig.2 Theheight(a), ratioofdrytowet(b)andMDA(c)oftwosubmerged
macrophytesondiferenttypesofsediments
2.6沉积物 pH、Eh及剩余营养物的含量比较
在沉水植物收获后 ,对不同沉积物的 TN、TP、TOC、pH、Eh进行了测定.与初始值比较 ,两种沉水植物沉
积物中的 TN、TP含量都有一定变化 ,在表层湖泥中 ,以菹草对沉积物中 TN、TP吸收量最大;硬底湖泥中 ,两
种沉水植物沉积物中的 TN、TP含量变化不大;在表层覆岸泥中 ,伊乐藻对沉积物的 TP吸收最大.菹草和伊
乐藻对 3种沉积物的 Eh影响差异明显 ,伊乐藻对 3种沉积物呈较高的还原状态(表 4).这可能与植物生长
陶　花等:滆湖底质特性对菹草(Potamogetoncrispus)和伊乐藻(Elodeanatalii)生长的影响 387　
性有关 ,伊乐藻对沉积物的泌氧能力较大 ,且伊乐藻生长的培养水的 DO、pH都要比菹草的高(表 5).沉水植
物能有效控制沉积物中的 TN、TP的释放 ,菹草和伊乐藻对不同沉积物中的 TN、TP吸收也不同.
表 4收获后不同沉积物的 TN、TP、TOC、pH、Eh
Tab.4 TN, TP, TOC, pHandEhvaluesofdiferenttypesofsedimentsintheend
沉积物 植物类型 TN(g/kg) TP(g/kg) TOC(g/kg) pH Eh(mV)
表层湖泥 菹草 3.120±0.007 0.750±0.002 15.372 ±0.026 7.24 -81.8
伊乐藻 3.462±0.006 0.802±0.004 17.883 ±0.036 7.53 -175.1
硬底湖泥 菹草 2.208±0.005 0.782±0.005 11.476 ±0.031 7.52 -76.4
伊乐藻 2.268±0.004 0.782±0.005 10.238 ±0.029 7.85 -119.5
表层覆岸泥 菹草 2.901±0.006 0.721±0.003 15.368 ±0.027 7.28 -98.5
伊乐藻 2.976±0.007 0.704±0.002 16.326 ±0.031 7.81 -181.7
表 5　结束时沉水植物生长的培养水的 pH、Eh和 DO均值
Tab.5 MeanvaluesofpH, EhandDOinwaterforthegrowthofsubmergedmacrophytesintheend
沉积物 菹草 伊乐藻pH Eh(mV) DO(mg/L) pH Eh(mV) DO(mg/L)
表层湖泥 10.18 64.8 14.61 10.28 81.3 16.25
硬底湖泥 10.06 62.2 13.66 10.10 77.8 15.56
表层覆岸泥 10.09 61.5 13.98 10.41 65.5 16.41
3结论与建议
(1)不同沉积物对沉水植物的生长有明显影响 ,表层湖泥中两种沉水植物的生物量最高 ,硬底湖泥中
的两种沉水植物的生物量 、株高最低 ,干湿比 、MDA都最大.结果表明硬底湖泥营养水平较低 ,对植物生长产
生一定的负面影响.
(2)菹草和伊乐藻在滆湖不同的沉积物上能够正常生长 ,表现出良好的适应性.但在不同的沉积物条
件下 ,其生长状况差异显著 ,菹草适合在表层湖泥中生长 ,伊乐藻更适合在表层覆岸泥中生长 ,因此可以在
滆湖对不适宜的底质环境进行一定的改造 ,以利于沉水植物的生长繁殖.
(3)在滆湖沉水植被重建过程中 ,需要根据不同沉水植物适应基质的差异性来构建水生植物群落 ,对
不适宜沉水植物生长的基质进行一定的修复.沉水植物的种类较多 ,需要对其他沉水植物适应基质做进一
步研究 ,以保证沉水植物能够良好的生长 ,进而实现湖泊沉水植被重建和生态系统的恢复.
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