全 文 ：生态环境 2007, 16(3): 753-757 http://www.jeesci.com
Ecology and Environment E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：国家 863计划项目（2002AA60101）；中国科学院知识创新重大项目(KZCX1-SW-12- )Ⅳ
作者简介：谢贻发 (1978－)，男，博士研究生，主要从事水环境生态和水污染修复方面的研究。E-mail: jnuxyifa@yahoo.com.cn
*通讯作者
收稿日期：2006-11-19
太湖梅梁湾沉积物和湖水对四角菱生长的影响
谢贻发 1，雷泽湘 2，李传红 1，刘正文 1，3*
1. 暨南大学水生生物研究所，广东 广州 510632；2. 仲恺农业技术学院环境科学与工程系，广东 广州 510225；
3. 中国科学院南京地理与湖泊研究所，江苏 南京 210008

摘要：通过人工栽培实验，研究了太湖梅梁湾不同营养状态的沉积物和湖水对浮叶植物四角菱 (Trapa quadrispinosa Roxb)
生长的影响。研究结果显示，在上覆水相同条件下，营养盐较高的梅梁湾底泥(湖泥)上培养的四角菱生长较好，其生物量高，
植株较长，叶柄、叶长和叶宽均大于营养盐较低的岸泥上四角菱相应指标的值；湖泥上的四角菱叶色嫩绿，叶绿素质量分数
高于岸泥上四角菱的值；实验后对植株各部分的氮、磷质量分数进行测量，发现湖泥中生长的四角菱吸收了更多的营养物质。
梅梁湾湖水对四角菱生长也有一定影响，但不如沉积物明显：沉积物相同时，湖水和自来水条件下四角菱的生物量、株高、
叶长、叶宽、叶绿素质量分数和营养物质质量分数等指标的差异均不显著。
关键词：沉积物；湖水；四角菱；生长
中图分类号：Q948；X173 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）03-0753-05
浮叶植物是浅水湖泊生态系统结构中的重要组
成部分，对湖泊生态系统有重要的影响。在富营养
湖泊治理过程中，浮叶植物不仅能吸收底质和水中
的营养盐[1-3]，而且还可以分泌化感物质抑制藻类的
生长[1]。同时，浮叶植物也能通过抑制沉积物的再悬
浮，减少湖泊的内源负荷[4]。因此，恢复和重建以浮
叶植物和沉水植物为主的水生植物系统是重建富营
养化浅水湖泊生态系统的重要措施。但水生植物的
恢复受到很多因素的影响，包括风浪、光照、透明
度、氧化还原环境等。其中，湖泊沉积物和湖水营
养盐也是影响浮叶植物的重要因素之一[5-6]。
四角菱 (Trapa quadrispinosa Roxb)是我国常
见的浮叶植物，不仅有重要的经济价值[7]，同时也
是净化水体、减轻污染的良好材料[4, 8]。目前国内
关于四角菱的生物学特性和引种栽培的研究较多
[9-11]，而有关富营养湖泊沉积物及湖水对其生长影
响的研究未见报道。本文通过栽培试验，研究了太
湖梅梁湾污染区沉积物和湖水对四角菱生长发育
和营养元素积累的影响，为富营养化湖泊浮叶植被
的重建提供参考。
1 材料与方法
1.1 研究材料
四角菱 (Trapa quadrispinosa Roxb)属菱科，菱
属，为一年生浮叶水生草本植物。试验用菱种采自
太湖流域的无锡地区。
1.2 试验设计
2005年 3月中旬将上一年留存的种菱，选取大
小、重量相似的菱角 100余个浸入太湖中，让其在
水中萌发；同时挖取太湖梅梁湾的湖泥沉积物和湖
滨带岸泥，风干后分别粉碎、过筛。栽培前将已过
筛的两种沉积物分别装入规格相同的塑料桶中 (直
径 55 cm，高 73 cm)，分别加湖水和自来水浸胀。
2005年 4月 22日从已萌发的菱角中选取生长良好、
大小一致的幼苗进行移栽，每桶插 6 株。试验分 4
组进行，依次为 A (湖泥＋湖水)，B (湖泥＋自来水)，
C (岸泥＋湖水)和 D (岸泥＋自来水) 4组，每组设 3
个重复，共 12 个处理进行培育。10 月下旬四角菱
结果完成时收获。
1.3 测定项目
栽培前对 2种沉积物进行取样，测定其 N、P
营养盐和有机质的质量分数，同时测定 2 种上覆
水的营养盐质量浓度。在果实成熟过程中不断进
行采摘，并对果实进行称量；收获时将植物从塑
料桶中慢慢用手取出，用水冲洗掉底泥，洗净后
将样品带回室内测定株高、根、茎、叶的生物量
和根茎比等；烘干后磨碎并分别测定植株各部分
N、P的质量分数。
1.4 分析方法
沉积物总氮采用凯氏分析法[12]；总磷测定采用
酸溶钼锑抗比色法[13]；有机质质量分数是采用 Tam
[14]稍作改进的方法，将沉积物风干、过筛 (100目)，
准确称取 1 g样品 (精确度为 0.000 1 g)在马弗炉中
加热到 550 ℃灼烧 5 h，然后计算出灼烧前后的质
量之差，即为有机质质量分数。植物全氮采用瑞典
DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2007.03.008
754 生态环境 第 16卷第 3期（2007年 5月）
福斯特卡托 (FOSS TECATOR)公司产基尔可特
(KJELTEC®) 2300凯氏氮自动分析仪测定；植物全
磷采用钼锑抗比色法测定；叶绿素测定采用丙酮乙
醇混合液提取法[15]。
2 结果与分析
2.1 沉积物及上覆水的理化性质
栽培前对 2 种沉积物进行取样，测定其 N、P
营养盐和有机质的质量分数 (表 1)，可知 2种不同
类型的沉积物差异明显，湖泥中的TN、TP以及TOC
质量分数均显著地高于岸泥中相应指标的质量分
数。同时测定 2种上覆水 (湖水与自来水)的营养盐
质量浓度 (表 2)。湖水的 TN、TP、NH4+-N、NO3--N、
PO43--P 质量浓度均显著地高于自来水中相应指标
的质量浓度。
2.2 沉积物和湖水对四角菱各部分生物量的影响
试验结果表明，四角菱生长在不同环境条件即
A (湖泥＋湖水)、B (湖泥＋自来水)、C (岸泥＋湖水)
和 D (岸泥＋自来水) 4种处理下，经过半年的生长
发育，收获时其总生物量及各部分的生物量均有明
显的区别 (表 3)。在 A、B 2种处理的生长条件下，
四角菱生长良好；而在 C、D两种处理条件下的四
角菱，其长势要差，尤其以 D 处理的四角菱生长
最差，其植株和果实的生物量不及最高生物量 B处
理的一半。从表 3可知，收获时四角菱的茎、叶、
水中不定根生物量大小的结果与总生物的结果相
似。而地下根的生物量情况与之却不同，地下根的
生物量以湖泥（A、B）处理中的较低，在岸泥（C、
D）处理中的较高。根/冠比在 A、B处理中的值也
较 C、D处理中的低。统计分析表明，在上覆水一
致的条件下，湖泥上生长的四角菱，其总生物量、
茎、叶和水中不定根的生物量均显著地大于岸泥上
四角菱相应的值（P < 0.01, n = 3）。而当沉积物相
同时，两种上覆水条件下四角菱的总生物量、茎、
叶和水中不定根的生物量差异不显著（P > 0.01, n =
3）。结果说明，四角菱的生物量主要受沉积物条件
的影响，而其上覆水条件对其的影响较小。
2.3 沉积物和湖水对四角菱形态特征的影响
当四角菱完成营养生长进入生殖生长时，测定
了四角菱成熟叶片的叶柄、叶长和叶宽等形态指
标，并在收获时测定其株高 (图 1)。结果表明，在
4 种处理上生长的四角菱，其株高和叶形态参数差
异明显。其株高以 B处理最高 (178.3±4.98 cm)，D
处理最低 (132.7±3.28 cm)；叶长和叶宽以 A处理最
大 (19.5±1.21 cm)，D处理最低 (7.8±0.17 cm)。统
计分析表明，在上覆水相同的条件下，其株高、叶
长和叶宽等形态参数总是 A＞C，B＞D。即生长在
营养丰富的湖泥沉积物上四角菱植株的株高、叶
长、叶宽等形态指标要高于在营养较差的岸泥上生
长的植株。
2.4 沉积物对四角菱叶色、叶绿素质量分数的影响
叶绿素是植物光合器官叶绿体内参与光合作
用的主要色素，植物体内叶绿素的水平可以衡量植
物的光合能力。在试验中观察到，四角菱生长过程
中，不同处理中的叶片叶色有一定程度的差别。在
四角菱营养生长的旺盛期，测定了叶片的叶绿素质
量分数 (图 2)，结果显示叶绿素质量分数 B组 (湖
泥＋自来水)处理上的叶片最高，为 2.229 mg/g；D
组(岸泥＋自来水)处理上的叶片最低，叶绿素质量
分数为 1.401 mg/g，两组的差别显著。其结果与四
角菱收获时的生物量结果相似，说明叶绿素质量分
数高的植株其光合能力亦强。而类胡萝卜素的质量
分数则以 D 组最高，A 组最低。Chl.a 与类胡萝卜
表 1 两种不同类型底质营养盐质量分数比较 1)
Table 1 Contents of nutrients in different types of sediments
底质类型 w(TP)/% w(TN)/% w(TOC)/% w(C)/w(N)
湖泥 0.079±0.003 0.205±0.005 7.066±0.145 34.528±1.30
岸泥 0.055±0.003 0.106±0.006 3.449±0.071 30.043±1.41
1) 表中数据为 3 次重复的平均值 ± 标准误 (下同)

表 2 两种不同类型上覆水营养盐质量浓度比较
Table 2 Contents of nutrients in different types of waters
上覆水 ρ(TP)
/(mg·L-1)
ρ(TN)
/(mg·L-1)
ρ(NH4+-N)
/(mg·L-1)
ρ(NO3—N)
/(mg·L-1)
ρ(PO43—P)
/(mg·L-1)
自来水 0.053±0.001 2.002±0.018 1.308±0.056 0.344±0.009 0.001±0.000
湖水 0.12±0.004 9.486±0.204 1.947±0.025 3.178±0.076 0.025±0.002

表 3 不同沉积物及上覆水条件下四角菱植株各部分生物量分配 1)
Table 3 Biomass distribution of Trapa in the different treatments
项目 A (湖泥+湖水) B (湖泥+自来水) C (岸泥+湖水) D (岸泥+自来水)
总质量/g 1167.7 ± 32.86 a 1401.87 ± 52.29 a 682.67 ± 15.63 b 587.63 ± 25.99 b
叶质量/g 271.3 ± 10.2 a 382.2 ± 15.9 a 123.6 ± 5.41b 150.9 ± 7.32b
茎质量/g 287.3 ± 6.02 a 279.2 ± 11.8 a 173.7 ± 4.79 b 141.5 ± 5.48 b
水中不定根质量/g 394.4 ± 16.8 a 466 ± 32.5 a 169.2 ± 7.93 b 131.9 ± 5.61 b
地下根质量/g 31.8 ± 1.64 c 56.3 ± 2.77 b 103.8 ± 2.87 a 64.4 ± 3.35 b
果实质量/g 182.9 ± 6.68 a 218.2 ± 14.4 a 112.4 ± 5.14 b 99.2 ± 4.47 c
1) 不同字母表示均值在 P＜0.01水平上差异显著(下同)

谢贻发等：太湖梅梁湾沉积物和湖水对四角菱生长的影响 755
素之比以 B组最高，其叶片嫩绿，长势良好，光合
能力强，生物量也最高。
2.5 沉积物和湖水对四角菱营养盐质量分数的影响
试验结束时测定了植物根、茎、叶各部分 TP、
TN 质量分数 (表 4)。从测定结果可知，以植株体
各部分进行比较，在 A、C、D 3种处理中 TP、TN
质量分数均以叶片最高，仅 B 处理中水中不定根
TP、TN 质量分数要高于叶片。表明浮叶植物的叶
是 N、P等营养元素积累的主要器官。
就不同沉积物的生长环境而言，当上覆水相同
时，湖泥上四角菱各部分的 TN、TP质量分数总体
上高于岸泥上四角菱的质量分数（P < 0.01, n = 3）。
当沉积物相同时，湖水中生长的四角菱植物体总
氮、总磷质量分数高于自来水中四角菱植物体中
氮、磷的质量分数。结果表明，生长的沉积物为湖
泥的 A、B组中的四角菱总体上比在岸泥中的 C、
D组积累 N、P营养的能力要强。
3 讨论与结论
底质是水生植物生根、繁殖并能够稳定生长的
基本条件。富营养沉积物由于富含有机物质，分解
时消耗过多的溶解氧而导致底泥缺氧[16]，同时，在
厌氧条件下有机物分解产生多种植物性毒素，有可
能对植物的生长产生毒害[17]。但从本实验的结果来
看，在上覆水一致的条件下，营养丰富的湖泥中生
长的四角菱在生物量、叶绿素质量分数以及形态特
征等方面均优于营养物质贫瘠的岸泥中的四角菱。
这可能是因为四角菱体内通气组织发达，具有较好
的适应厌氧环境的机制[18]。因此，对四角菱而言，
富营养的湖泥由于可以提供更充足的营养而比贫




























图 1 试验结束时四角菱叶片形态特征比较
Fig. 1 The parameter of Trapa leaves shape in the different treatments

表 4 试验结束时植物各部分 TN、TP质量分数
Table 4 The contents of TN and TP of Trapa quadrispinosa in the different treatments w/(mg·g-1)
项目 A (湖泥+湖水) B (湖泥+自来水) C (岸泥+湖水) D (岸泥+自来水)
TN 24.628±0.663 a 11.171±0.302 c 19.854±0.533 b 18.552±0.543 b w(叶片)
TP 5.354±0.184 a 3.237±0.164 c 4.093±0.089 b 1.653±0.058 d
TN 13.20±0.423 a 3.238±0.144 c 3.30±0.092 c 4.015±0.228 b w(茎)
TP 1.683±0.095 a 1.071±0.033 b 1.128±0.036 b 1.059±0.064 b
TN 7.266±0.274 b 5.572±0.244 c 8.139±0.372 a 6.171±0.361 c w(地下根)
TP 3.067±0.08 a 1.168±0.077 b 0.763±0.023 bc 0.970±0.041 b
TN 18.856±0.528 b 27.832±0.79 a 14.941±0.427 b 9.960±0.362 c w(水中不定根)
TP 5.125±0.243 a 3.439±0.153 b 3.156±0.082 b 2.206±0.093 c




















图 2 四角菱的叶绿素质量分数比较
Fig. 2 The chlorophyll contents of Trapa quadrispinosa
in the different treatments

0
1
2
3
4
5
6
叶
片
长
/c
m b
a
a
a
0
2
4
6
8
10
12
叶
柄
长
/cm
a
a
c
b
0
1
2
3
4
5
6
7
8
A B C D
叶
片
宽
/c
m b
a
ab
a
0
0.5
1
1.5
2
2.5
叶
绿
素
质
量
分
数
(m
g•
g-
1 )
b
cbc
a

0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
A B C D
类
胡
萝
卜
素
质
量
分
数
(m
g•
g-
1 )
b
a
aba
756 生态环境 第 16卷第 3期（2007年 5月）
营养底泥更为优越[5]，这与其他根生水生植物的情
况类似[19-20]。
根生水生植物既可以通过植株基部的根从沉
积物中吸收营养盐，也可用通过茎叶从水体中吸收
所需要的营养[11, 21]。因此，水生植物的生长不仅受
到沉积物类型的影响，也可能受到上覆水条件的影
响[6]。而且其受影响的程度与沉积物和上覆水中所
含的营养比例有关[22]。在本实验中，当沉积物类型
为相对贫瘠的岸泥时，富营养的湖水中生长的四角
菱要好于自来水中的四角菱；而当沉积物类型为营
养丰富的湖泥时，湖水中的四角菱长势较差，其总
生物量和叶绿素质量分数均小于自来水中的四角
菱 (表 3，图 2)。
在不同的沉积物类型和上覆水条件下，四角菱
的生物量分配和形态上表现出很强的可塑性 (图
1，表 3)，这是植物适应环境异质性的重要机制之
一[23]。岸泥中的四角菱地下根生物量较湖泥中的值
高，并具有较高的根冠比，这是因为岸泥中营养盐
质量分数少，可利用性低[24]，因此，植株要发展强
大的根系以吸收生长所需要的营养。
研究结果说明，沉积物是四角菱的主要营养来
源，是影响四角菱生长的主要因子，同时，上覆水
对四角菱的生长也有一定的影响。当底质条件为富
营养的梅梁湾湖泥时，富营养的湖水对四角菱的生
长具有一定的抑制作用。因此，在富营养湖泊修复
过程中，应采取一定的措施，改善湖泊的底质条件
和水质条件，以实现浮叶植被乃至整个水生植被的
恢复。

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Effects of sediment and overlying water from Meiliang Bay of Taihu Lake
on the growth of Trapa quadrispinosa Roxb

XIE Yifa 1, LEI Zexiang 2, LI Chuanhong 1, LIU Zhengwen 1, 3
1. Institute of Hydrobiology, Jinan University, Guangzhou 510632, China;
2. Zhongkai University of Agriculture and Technology, Guangzhou 510225, China;
3. Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China

Abstract: The effects of the sediment and overlying water from the eutrophic lake——Meiliang Bay on the growth of Trapa
quadrispinosa Roxb were surveyed by using a simulated experiment. The Trapa are well developed on the lake sediment with higher
nutrient contents when they are cultured in plastic tanks. The biomass and shoot height of the plants grown on lake sediment are
much higher than those of the control plants grown on the brown clay with lower nutrient contents. Leaves of Trapa on the lake
sediment are peak green, which chlorophyll contents are much more than those of the control plants grown on the brown clay. Plant
N and P contents were significantly impacted by sediment type too: increase of nutrient availability in sediment led to increased plant
N and P concentrations. The results also showed that overlying water from the ertrophic Lake also affect the growth of Trapa, but
with a less degree compared with the effect of sediment. The difference of the biomass, shoot height, blade length, blade width and
chlorophyll contents of Trapa grown in lake water and tap water were not significant.
Key words: sediments; lake water; Trapa quadrispinosa Roxb; growth