底泥对沉水植物生长和群落结构课件

底泥对沉水植物生长和群落结构的影响叶春(中国环境科学研究院湖泊生态环境中心)于海婵

(北京师范大学生命科学学院)宋祥甫

(上海市农业科学院)底泥对沉水植物生长和群落结构一、实验背景沉水植物是湖泊生态系统中的初级生产者，能够提高湖泊生态系统的自净能力，是无脊椎动物和脊椎动物的食物来源，对形成合理的湖泊生态系统结构，维持湖泊生态系统的良性发展十分重要。很多因素都对沉水植物的生长、发育和群落演替产生影响，如底泥特征、营养盐限制、光照强度、植物生长类型、温度和湖底地形等。以往的研究多侧重于在可控条件下对1个或者2个影响因子进行研究，缺乏不同性质底泥对人工配置的沉水植物生长和群落结构变化接近自然、综合的影响研究。底泥对沉水植物生长和群落结构二、实验材料

植物黑藻金鱼藻底泥对沉水植物生长和群落结构

苦草马来眼子菜底泥对沉水植物生长和群落结构微齿眼子菜底泥对沉水植物生长和群落结构底泥底泥均采自太湖北部湖湾西五里湖(江苏省无锡市)，该湖为城郊湖泊，呈富营养状态。试验所用底泥为西五里湖生态恢复区的3种典型底泥。依据肥沃程度：

L底泥为原鱼塘区退渔还湖后，经深度清淤及塘埂土回填形成的生泥底泥；

M底泥为原鱼塘区退渔还湖后，经水下疏浚后的底泥；

H底泥为西五里湖非鱼塘区且未经疏浚的底泥。底泥对沉水植物生长和群落结构底泥对沉水植物生长和群落结构底泥对沉水植物生长和群落结构三、实验方法5种供试植物构成3种人工配置类型：

I．主栽种为微齿眼子菜(占60％，其他各占10％)II．主栽种为苦草(占60％，其他各占10％)Ⅲ．主栽种为黑藻(占60％，其他各占10％)每个培养箱定植20丛沉水植物。试验由3种底泥和5种植物品种构成的3种人工配置类型组成，共计9个处理组，每个处理组设3个重复。底泥对沉水植物生长和群落结构2004年6月13日将供试水生植物种植于培养箱内，加水至浸没植物，次日加水至20cm6月16日将培养箱内注满水，水深为47cm。培养箱置于室外。53d后，取出各桶内全部植物，洗净，分别测量植物的株高、根长、分蘖，并分离地上(泥面上)部分和地下(泥面下)部分，称量鲜质量，在105℃下烘干1h后再在80℃下烘干至恒重，称量其干质量。

底泥对沉水植物生长和群落结构数据分析水生植物相对生长速率(RGR)：

RGR=(lnW2一lnW1)／t

W1、W2—植物开始时、结束时的总的生物量干质量t—试验天数优势度：DV=(RF+RB)/2*100%

RF—植物的相对频度RB—相对生物量物种多样性的测定：Shannon-Weiner指数H=-ΣPilnPi

同时采用Simpson指数作为对照

D=1-ΣPi2

S-样方内物种数Pi—第i物种第一次被抽中的概率ssi=1i=1底泥对沉水植物生长和群落结构四、实验结果

1、底泥对植物成活率的影响底泥对沉水植物生长和群落结构1、底泥对植物成活率的影响3种配置类型中植物的成活率对底泥的反应相似，依次为L底泥>M底泥>H底泥表现为在肥沃度低、强度大的基底上成活率高；而在肥沃度高、强度小的基底上植物成活率低。底泥对沉水植物生长和群落结构2、底泥对平均相对生长速率的影响

底泥对沉水植物生长和群落结构2、底泥对平均相对生长速率的影响底泥对沉水植物生长和群落结构2、底泥对平均相对生长速率的影响成活率反映了底泥对植物定居的影响，而平均相对生长速率则反映的是底泥对植物生长速率的影响。对于所有处理组而言，

RGR呈现M底泥>H底泥>L底泥

植物生长的营养条件有一合适的浓度范围，过高或过低均不利于水生植物生长。底泥对沉水植物生长和群落结构3、底泥对群落结构的影响

底泥对群落结构的影响表现在改变群落内的物种数、各物种的优势度甚至产生优势种的更替，以及改变群落内的物种多样性等。与成活率相似，配置I和Ⅲ，在肥沃度低、强度大的底泥上物种数较高；配置Ⅱ则没有改变。马来眼子菜在某些处理组中完全死亡。底泥对沉水植物生长和群落结构1)马来眼子菜完全死亡底泥对沉水植物生长和群落结构底泥对生物多样性的影响经统计检验，配置I和Ⅲ的生物多样性在营养盐含量低的L底泥上最高，在营养盐含量高的M和H底泥则较低。而配置Ⅱ的生物多样性在几种底泥间无显著差别。试验结束时，配置Ⅱ的生物多样性指数上升，另外2种配置类型的生物多样性指数则明显降低。底泥对沉水植物生长和群落结构底泥对沉水植物生长和群落结构底泥对各处理组内植物优势度的影响0.580.730.110.220.0870.42底泥对沉水植物生长和群落结构表明在这3种配置类型中，无论是否将黑藻作为主栽种，其优势度均有显著的增加非黑藻主栽种的优势度有被黑藻取代的趋势，其中配置Ⅱ最为明显，其优势种已由微齿眼子菜演变为黑藻。底泥对沉水植物生长和群落结构五、分析与讨论从所有配置类型的植物相对生长速率来看，氮、磷含量较高的淤泥底质比生泥底质更有利于沉水植物的生长，沉水植物具有较高的相对生长速率，即在营养丰富的M和H底泥上其相对生长速率大于较为贫瘠的L底泥。可以认为，底泥的营养盐水平是影响沉水植物生长的主要因素之一，但是，植物生长的营养条件有一合适的浓度范围，营养过高或过低均不利于水生植物的生长。底泥对沉水植物生长和群落结构当湖泊底泥受到严重的有机污染时，底泥表层沉积物的密度和稳定性减小，呈半流体状态。底泥的这种机械特性和不稳定性容易受风浪、水压等外界作用的影响，从而不利于沉水植物的定植汹驯，当有机质含量较高、底泥成为还原性腐泥时，还会对水生植物产生胁迫效应，不利于水生植物的存活和萌发。在该试验中，有机质含量较高的淤泥底质不利于沉水植物的成活(成活率：L底泥>M底泥>H底泥)。M和H底泥营养丰富，呈半流体状态，密度和稳定性差，植物的成活率(定居情况)相对较低；而在强度较大的L底泥上植物的成活率最大。底泥对沉水植物生长和群落结构有机质和营养盐含量不同，导致不同类型的底泥对水生植物成活和生长的影响也可以在生物多样性的指标上得到反映，有机质和营养盐含量较低的底泥有利于提高生物多样性指数。该试验中，生物多样性指数在营养盐含量低的L底泥上最高，在营养盐含量高的M和H底泥上则较低。底泥对沉水植物生长和群落结构在水生植物恢复的工程实践中，对于呈富营养状态的湖泊水体，其沉水植物的自然恢复过程困难且漫长。因此应在大量减少或缓解流域内污染压力的前提下，根据环境条件选择合适的优势种，保证底泥的适当肥沃并达到一定的稳定性，综合考虑植物栽培的成活率、生长速率、生物量累积和生物多样性等因素，采取人工辅助的方法，创造合适的生境条件，快速恢复沉水植物，重建水生植被。底泥对沉水植物生长和群落结构

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