杭州西湖西進(jìn)水域沉水植物斑塊鑲嵌格局優(yōu)化及穩(wěn)定化研究.pdf

1、作為主要初級(jí)生產(chǎn)者，沉水植物是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，由于其特有的生長(zhǎng)屬性以及生態(tài)、景觀功能，它們?cè)谖镔|(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、凈化水質(zhì)和生態(tài)修復(fù)等方面發(fā)揮著重要的作用。在“十一五”國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)中，通過(guò)杭州西湖水專項(xiàng)在湖西水域?qū)嵤┧参锶郝浠謴?fù)示范工程，初步恢復(fù)了湖西水域的沉水植物。但是目前仍面臨一些問(wèn)題:如初步建立的清水草型系統(tǒng)尚不穩(wěn)定;沉水植物空間結(jié)構(gòu)較為單一;藻類異常增殖等?；诖?，在“十二五”國(guó)家水專項(xiàng)西湖課

2、題—城市景觀湖泊水環(huán)境改善技術(shù)研究與工程示范中，適時(shí)跟進(jìn)構(gòu)建沉水植物斑塊鑲嵌格局工程，以優(yōu)化沉水植物結(jié)構(gòu)，依靠生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力與自組織能力使其向有序的、良性循環(huán)的方向演替。西湖不同湖區(qū)、不同位點(diǎn)底質(zhì)、水位差異較大，且引錢塘江入湖水中含有絮凝劑（主要成分為鋁鹽），這些因素對(duì)沉水植物產(chǎn)生了較大影響。在工程實(shí)施前，作者在茅家埠湖區(qū)進(jìn)行了為期一年的沉水植物斑塊鑲嵌中試，同時(shí)還通過(guò)室外模擬實(shí)驗(yàn)、湖區(qū)原位實(shí)驗(yàn)研究了底質(zhì)、水深、絮凝劑等環(huán)境因子

3、對(duì)沉水植物苦草（Vallisnerianatans）及黑藻（Hydrilla verticillata）無(wú)性繁殖、生長(zhǎng)和生理指標(biāo)等方面的影響，為“十二五”示范工程設(shè)計(jì)和實(shí)施提供科技支撐。主要結(jié)果如下:
　　1.底質(zhì)類型對(duì)沉水植物生長(zhǎng)形態(tài)及生理的影響
　　(1)水族缸模擬實(shí)驗(yàn)表明，底質(zhì)類型顯著影響苦草匍匐莖擴(kuò)散速率、分蘗株形態(tài)特征和生產(chǎn)力(P＜0.05)，在湖泥中呈現(xiàn)最佳的無(wú)性繁殖能力，其次為湖泥+沙子。不同底質(zhì)處理間苦草葉綠

4、素含量、生產(chǎn)量和呼吸量差異顯著(P＜0.01)。不同底質(zhì)對(duì)黑藻生物量積累、分蘗數(shù)等形態(tài)指標(biāo)影響顯著(P＜0.05);葉綠素含量等生理指標(biāo)均以湖泥處理組最大，且不同底質(zhì)處理組間有顯著差異。
　　(2)茅家埠湖區(qū)原位耐牧食(NM)中試區(qū)底質(zhì)和斑塊鑲嵌(BK)中試區(qū)底質(zhì)對(duì)苦草、黑藻生長(zhǎng)形態(tài)及生理有顯著影響。BK中試區(qū)底質(zhì)更適合苦草的生長(zhǎng)，且盆栽于NM中試區(qū)內(nèi)的苦草總體比BK中試區(qū)內(nèi)長(zhǎng)勢(shì)較好。底質(zhì)對(duì)葉綠素含量、SOD活性、蛋白含量和丙二醛

5、含量的影響在苦草和黑藻間存在顯著差異(P＜0.05)。黑藻在NM中試區(qū)整體較BK中試區(qū)長(zhǎng)勢(shì)好，其生物量、株數(shù)、株高均優(yōu)于BK中試區(qū)的，因此NM中試區(qū)底質(zhì)更適合黑藻生長(zhǎng)。
　　2.茅家埠湖區(qū)沉水植物斑塊鑲嵌中試區(qū)水深對(duì)苦草、黑藻生長(zhǎng)及生理的影響
　　隨水深增加，苦草生物量、株數(shù)、匍匐莖數(shù)和直徑以及根重呈減少趨勢(shì)，深水位(＞1.8 m)不利于苦草的生長(zhǎng)，超過(guò)1.2m的水深會(huì)刺激匍匐莖和根生長(zhǎng)。水深梯度對(duì)苦草葉綠素和蛋白含量無(wú)明顯

6、影響，而對(duì)枝葉中SOD活性和丙二醛含量有顯著影響，隨水深增加，SOD活性降低，丙二醛含量升高。水深對(duì)黑藻形態(tài)學(xué)特征有較大影響，但無(wú)明顯規(guī)律，生物量、株數(shù)、株高、節(jié)間長(zhǎng)值均以中水位(0.8～1.0 m)為最大。中等水深對(duì)黑藻生長(zhǎng)最佳，而深水位引導(dǎo)黑藻分配較多生物量于地下部分。葉綠素含量隨水深增加而減小，SOD總活性和蛋白質(zhì)含量均以中等水深最大，而丙二醛含量隨水深增加而增加。
　　3.絮凝劑對(duì)沉水植物生長(zhǎng)形態(tài)及生理的影響
　　(

7、1)烏龜潭湖區(qū)原位實(shí)驗(yàn)中絮凝劑對(duì)苦草、黑藻生長(zhǎng)形態(tài)學(xué)影響顯著(P＜0.05)。整體而言，入水口下游150 m處（2＃位點(diǎn)）的苦草、黑藻長(zhǎng)勢(shì)比距入水口15m處(1＃位點(diǎn))較好，其生物量、株數(shù)、株高、匍匐莖、根重等指標(biāo)均優(yōu)于1＃位點(diǎn)，表明2＃位點(diǎn)水體環(huán)境及底質(zhì)對(duì)苦草、黑藻生長(zhǎng)更有利，絮凝劑對(duì)二者生長(zhǎng)有顯著抑制作用。入湖引水絮凝劑使二者葉綠素含量、SOD總活性、蛋白質(zhì)含量降低，而丙二醛含量升高。
　　(2)室外水族缸模擬絮凝劑影響實(shí)驗(yàn)，

8、結(jié)果與原位實(shí)驗(yàn)有所差異，苦草和黑藻處理組的生物量、株數(shù)、株高、匍匐莖、根重均比對(duì)照組大，但未達(dá)到顯著性差異(P＞0.05)，表明水族缸控制條件下，絮凝劑對(duì)苦草、黑藻生長(zhǎng)影響未達(dá)到顯著性水平。整體而言處理組和對(duì)照組苦草、黑藻植株葉綠素含量、SOD活性、蛋白含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。水體TN、TP和Chl-a濃度下降，而Al含量呈緩慢上升趨勢(shì)。
　　4.茅家埠湖區(qū)沉水植物斑塊鑲嵌中試
　　2014年5月，在斑塊鑲嵌中試區(qū)內(nèi)種植

9、了苦草、狐尾藻、黑藻、金魚藻、微齒眼子菜和篦齒眼子菜6種沉水植物。2014年10月份，沉水植物總的平均蓋度達(dá)36.8％，苦草、金魚藻、狐尾藻生長(zhǎng)擴(kuò)散成為優(yōu)勢(shì)種，其平均蓋度分別為56％、66％、71％;平均生物量分別為1320.8 g/m2、955.1 g/m2、877.4 g/m2，黑藻、篦齒眼子菜及微齒眼子菜已逐漸消失。但黑藻在底質(zhì)稍硬、水深較淺(1.2m以下)和控制牧食條件下的NM中試區(qū)內(nèi)生長(zhǎng)良好。斑塊鑲嵌中試區(qū)沉水植被最終達(dá)到一個(gè)

10、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定群落，至2015年4月沉水植物總蓋度約達(dá)到40％，監(jiān)測(cè)到有苦草、金魚藻、狐尾藻、菹草（非此中試種植草種）。整體而言，水質(zhì)也得到一定改善，TN、NO3--N呈下降趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)期間中試區(qū)TP多數(shù)月份小于對(duì)照區(qū)，葉綠素變化較大。中試區(qū)多數(shù)月份浮游植物多樣性指數(shù)大于對(duì)照區(qū)。
　　適合西湖西進(jìn)水域恢復(fù)的沉水植物可優(yōu)選苦草、狐尾藻、金魚藻;沉水植物重建與恢復(fù)應(yīng)由淺水區(qū)逐漸向深水區(qū)推進(jìn)，且選擇底質(zhì)稍微較硬的區(qū)域（條件允許可改良基質(zhì)）較好;