沉水植物斷枝培養(yǎng)的研究

沉水植物斷枝培養(yǎng)的研究

作為湖泊生態(tài)系統(tǒng)的主要生物組成部分和重要生物環(huán)境，水下植物在湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能中起著重要作用（劉建康，1990；劉建康，1995；wieglebg，1983；haslansm，1987）。它們不僅會(huì)影響食物鏈結(jié)構(gòu)、控制其它生物類(lèi)群的結(jié)構(gòu)和大小、維持水環(huán)境的穩(wěn)定性,而且在恢復(fù)環(huán)境生態(tài)中也起舉足輕重的作用,其群落的重建與恢復(fù)是水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵(濮培民,2001;程南寧等,2004)。而沉水植物群落重建和恢復(fù)首要環(huán)節(jié)是沉水植物的引種,因此了解沉水植物繁殖和定居能力對(duì)于沉水植物重建和恢復(fù)具有重要的意義。沉水植物以無(wú)性繁殖為主,無(wú)性繁殖體主要有匍匐莖、根狀莖、鱗莖、塊莖和斷枝等(SculthorpeCD,1967;AikenSGetal,1979;KadonoY,1984;SpencereA,KsanderW,1991;TitusJE&HooverDT,1991;Barrat-Segretainetal,1998)。其中斷枝是沉水植物繁殖的重要方式,關(guān)于沉水植物斷枝生殖能力的研究較多,包括環(huán)境因子、斷枝長(zhǎng)度及位置、引種方式對(duì)沉水植物繁殖的影響(邵留等,2003;袁妙淼等,2006;高瑩等,2007),但缺乏在受控條件下沉水植物斷枝再生能力的比較研究。以4種長(zhǎng)江中下游湖泊常見(jiàn)的沉水植物金魚(yú)藻(Ceratophyllumdemersum)、伊樂(lè)藻(Elodeanuttallii)、黑藻[Hydrillaverticillata(L.f.)Royle]和穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)為例,用在相同時(shí)間內(nèi)不定根和新芽的形成情況,生物量、株高和節(jié)數(shù)的變化等指標(biāo)來(lái)衡量其再生能力。1斷枝相關(guān)指標(biāo)測(cè)定于2008年4月在南京師范大學(xué)水環(huán)境中試平臺(tái)取4種沉水植物金魚(yú)藻、伊樂(lè)藻、黑藻和穗花狐尾藻斷枝,選取生長(zhǎng)良好、性狀均一的植株頂部,其中狐尾藻、伊樂(lè)藻、黑藻均無(wú)芽無(wú)根,金魚(yú)藻有芽無(wú)根,每株具體指標(biāo)如表1所示。各種斷枝均取180個(gè),放入77cm×60cm×55cm的塑料水箱內(nèi),底部鋪滿(mǎn)混勻的10cm厚的塘泥,水深為40cm,試驗(yàn)分2組,1組拋擲培養(yǎng),另1組扦插培養(yǎng)。每次隨機(jī)取出5株進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。每種斷枝均做3次重復(fù)。放置于南京師范大學(xué)水環(huán)境中試平臺(tái)中。試驗(yàn)水質(zhì)狀況見(jiàn)表2。不定根、芽、生物量、節(jié)數(shù)和株高等指標(biāo)自斷枝培養(yǎng)之日起,每2d檢測(cè)1次,以肉眼可以分辨的不定根、節(jié)數(shù)和新芽長(zhǎng)度(約2mm)記為已形成。不定根發(fā)生率=產(chǎn)生新根的斷枝數(shù)/斷枝總數(shù)×100%;新芽發(fā)生率=產(chǎn)生新芽的斷枝數(shù)/斷枝總數(shù)×100%。2結(jié)果與分析2.14其他斷枝的生成在上述試驗(yàn)條件下,4種沉水植物斷枝的生物量、株高和節(jié)數(shù)均有不同程度的增加。各種沉水植物斷枝都能夠產(chǎn)生新芽;除金魚(yú)藻外,其他斷枝均有生根現(xiàn)象;伊樂(lè)藻、黑藻斷枝均有不定根和新芽生成進(jìn)而發(fā)展成新植株的能力,新芽由葉腋處形成,不定根從形態(tài)學(xué)上的下端節(jié)處產(chǎn)生,新生的根為白色,以后逐漸變?yōu)闇\黃色和淺褐色,產(chǎn)生須根,最后老化時(shí)變?yōu)榘岛稚?穗花狐尾藻斷枝均有不定根產(chǎn)生,試驗(yàn)進(jìn)行10d時(shí),不定根上生成須根,試驗(yàn)期間很少有新芽產(chǎn)生;金魚(yú)藻只生成新芽,各種處理組均無(wú)不定根產(chǎn)生。2.24吸引植物生物量檢測(cè)由圖1～圖4可以看出,4種沉水植物斷枝生物量均有不同程度的增加。不同的引種方式對(duì)不同物種有一定的影響,其中引種方式拋擲和扦插對(duì)金魚(yú)藻無(wú)顯著影響(P=0.48>0.05),對(duì)穗花狐尾藻、伊樂(lè)藻和黑藻影響極顯著(P均小于0.01),從影響顯著程度看,黑藻>伊樂(lè)藻>穗花狐尾藻>金魚(yú)藻。在拋擲方式下,4種沉水植物斷枝生物量增加率順序?yàn)?黑藻(35.423%)>金魚(yú)藻(35.415%)>穗花狐尾藻(30.152%)>伊樂(lè)藻(23.904%);而在扦插方式中下:黑藻(84.519%)>伊樂(lè)藻(63.385%)>穗花狐尾藻(60.885%)>金魚(yú)藻(36.986%)?？梢?jiàn),在2種不同的移植方式下,黑藻的生物量增加率都是最大的,因此在恢復(fù)、修復(fù)及重建水體生態(tài)系統(tǒng)或凈化水體時(shí),可優(yōu)先考慮黑藻。2.34吸光度ph由圖5～圖8可以看出,4種沉水植物斷枝株高均具有不同程度的增加。不同的引種方式對(duì)不同物種均有顯著影響,金魚(yú)藻、穗花狐尾藻、伊樂(lè)藻和黑藻P值分別為0.005、0.003、0.002、0.0006<0.05,從影響顯著程度看,黑藻>伊樂(lè)藻>穗花狐尾藻>金魚(yú)藻。拋擲方式下,4種沉水植物斷枝株高增加率為:穗花狐尾藻(49.65%)>黑藻(39.48%)>金魚(yú)藻(30.07%)>伊樂(lè)藻(20.89%);而扦插方式方式下:穗花狐尾藻(78.17%)>黑藻(75.31%)>金魚(yú)藻(57.63%)>伊樂(lè)藻(48.72%)。2.44沉水植物斷枝節(jié)數(shù)p由圖9～圖12可以看出,4種沉水植物斷枝節(jié)數(shù)均具有不同程度的增加。不同的引種方式對(duì)不同物種有一定的影響,其中拋擲和扦插對(duì)金魚(yú)藻(P=0.07>0.05)、穗花狐尾藻(P=0.28>0.05)無(wú)顯著影響,對(duì)黑藻(P=0.01<0.05)影響顯著,對(duì)伊樂(lè)藻(P=0.0006<0.01)影響極顯著;從影響顯著程度看,伊樂(lè)藻>黑藻>金魚(yú)藻>穗花狐尾藻。拋擲方式對(duì)4種沉水植物斷枝節(jié)數(shù)增加率亦有不同程度的影響:黑藻(35.423%)>金魚(yú)藻(35.415%)>穗花狐尾藻(30.152%)>伊樂(lè)藻(23.904%);扦插方式對(duì)4中沉水植物斷枝節(jié)數(shù)增加影響的不同程度為:黑藻(84.519%)>伊樂(lè)藻(63.385%)>穗花狐尾藻(60.885%)>金魚(yú)藻(36.986%)。2.54引種方式對(duì)斷枝發(fā)生的影響由表3可以看出,在試驗(yàn)期間,除金魚(yú)藻外,其他3種沉水植物斷枝均有生根現(xiàn)象,不同引種方式對(duì)不同沉水植物斷枝有不同的影響。拋擲引種方式下,根的發(fā)生率達(dá)到100%的時(shí)間順序?yàn)?黑藻>穗花狐尾藻>伊樂(lè)藻;扦插引種方式下,根的發(fā)生率達(dá)到100%的時(shí)間,黑藻、穗花狐尾藻相近,而伊樂(lè)藻最遲。由表4可以看出,在試驗(yàn)期間,除穗花狐尾藻外,其他3種沉水植物斷枝均有新芽發(fā)生,不同引種方式對(duì)不同沉水植物斷枝有不同的影響。拋擲引種方式下,新芽的發(fā)生率達(dá)到100%的時(shí)間表現(xiàn)為伊樂(lè)藻、金魚(yú)藻相近,黑藻最遲;扦插引種方式下,新芽的發(fā)生率達(dá)到100%的時(shí)間表現(xiàn)為伊樂(lè)藻最早,金魚(yú)藻、黑藻相近。3不同移植方式對(duì)不定根和芽發(fā)生的影響穗花狐尾藻、黑藻、伊樂(lè)藻和金魚(yú)藻因其具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)、生存能力而常被選作退化水體生態(tài)修復(fù)、恢復(fù)和重建的先鋒物種(張秀敏等,1998)?？墒巧鲜鰩追N沉水植物的種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)都需要一定的環(huán)境條件,如溶解氧和光照等。而需要修復(fù)、恢復(fù)和重建的水體中,其水底的溶解氧常常很低,而且光照條件也難于達(dá)到它們的光照強(qiáng)度要求(蘇文華等,2004),即使種子萌發(fā)形成幼苗,也難于存活并拓殖成一定規(guī)模的種群。斷枝在穗花狐尾藻、黑藻、伊樂(lè)藻和金魚(yú)藻物種的快速傳播方面起著重要作用(崔心紅等,2000;GraceJB&WetzelRG,1978)。本文研究表明,因機(jī)械折斷形成的斷枝無(wú)論在拋擲條件下還是在扦插條件下都具有較強(qiáng)的繁殖生長(zhǎng)能力,多數(shù)斷枝都有不定根和芽發(fā)生。不同移植方式對(duì)不定根和芽發(fā)生沒(méi)影響,但影響了不定根和芽的發(fā)生時(shí)間,這對(duì)上述幾種沉水植物種群定居、拓殖有重要影響。尤其是在退化水體中,不定根和芽發(fā)生時(shí)間的長(zhǎng)短,往往決定該物種是否能夠成功定居、拓殖,恢復(fù)健康的生態(tài)系統(tǒng)。在可能的條件下,應(yīng)以扦插為主,但金魚(yú)藻拋擲和扦插對(duì)其生物量和芽形成無(wú)顯著影響,可以?huà)仈S,既降低采挖和運(yùn)輸種苗的成本、提高施工效率,又可以得到很好的效果。通過(guò)以上試驗(yàn)可以看出,在物種的選擇上,可優(yōu)先選擇黑藻,其無(wú)論生物量、株高和節(jié)數(shù)的增加,還是須根和新芽的產(chǎn)生,都具有優(yōu)勢(shì)。自然狀態(tài)下,許多沉水