太湖沉水植物與浮葉植物調(diào)查研究

太湖沉水植物與浮葉植物調(diào)查研究

太湖是中國(guó)的第三個(gè)淡水湖泊。位于長(zhǎng)江三角洲的南緣。北經(jīng)30553334，南經(jīng)1195312036，平均水深1.9m，屬于典型的淡水湖。在正常水位條件下,太湖水面積為2338km2,水深1.5～2.5m的面積近1700km2,占全湖的72.6%。出入湖河流224條,其中入湖河流70多條,以苔溪、南溪及分散的港瀆為主,出湖河流150余條,以東太湖的太浦河與吳松江為主。過(guò)去不少學(xué)者對(duì)太湖水生植物進(jìn)行過(guò)研究,如曲仲湘對(duì)太湖黿頭渚附近的湖岸、湖濱及湖面的水生植物進(jìn)行了調(diào)查;1960年中國(guó)科學(xué)院南京地理研究所對(duì)太湖的水生植物進(jìn)行了全面調(diào)查;1980年中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心在進(jìn)行太湖漁業(yè)資源調(diào)查時(shí),對(duì)太湖的水生植物進(jìn)行了全面調(diào)查;1988年鮑建平等對(duì)太湖水生植物的分布及其生物量進(jìn)行了觀測(cè)。因此,太湖水生植物20世紀(jì)40年代至80年代的變化有較詳實(shí)的資料,但進(jìn)入90年代以后還未有系統(tǒng)的報(bào)道,只有關(guān)于東太湖水生植被的報(bào)到。筆者在前人工作的基礎(chǔ)上,于2004年5月和9月兩次沿太湖進(jìn)行了環(huán)湖采樣,調(diào)查了太湖沉水植物與浮葉植物的主要群落結(jié)構(gòu)和生物量變化,分析了各采樣點(diǎn)的水體現(xiàn)狀,研究水生植被對(duì)太湖水體的影響,以期為太湖水生植被的保護(hù)和利用提供科學(xué)依據(jù)。1學(xué)習(xí)方法1.1采樣點(diǎn)的布設(shè)2004年5和9月,對(duì)太湖進(jìn)行了環(huán)湖采樣。根據(jù)1960、1980和1988年太湖水生植被的調(diào)查情況,共設(shè)32個(gè)采樣點(diǎn)(圖1),用全球定位儀(GPS)定位布設(shè)樣方(采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度范圍:119.923°～120.536°,30.941°～31.504°)。1.2測(cè)定指標(biāo)的測(cè)定在進(jìn)行植被調(diào)查前,首先現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水深、透明度和水溫,并采集水樣,帶回實(shí)驗(yàn)室后測(cè)定水樣的pH值、電導(dǎo)率、總磷、顆粒磷、溶解磷、總氮、顆粒氮、溶解氮、正磷酸鹽、氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮、葉綠素、懸浮質(zhì)和有機(jī)碳含量等指標(biāo)。1.3鮮重生物量測(cè)定采樣時(shí)依據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)的植物蓋度和多樣性,各設(shè)立5～10個(gè)樣方,每個(gè)樣方為一長(zhǎng)0.5m、寬0.4m、面積為0.2m2的帶網(wǎng)鐵框,將框內(nèi)植物連根拔起,草樣采起后在船上按種類(lèi)稱其鮮重生物量,取其平均值。2結(jié)果與分析2.1太湖水下植物和浮葉植物的主要群落類(lèi)型依據(jù)水生植物分類(lèi)原則,可將太湖沉水植物和浮葉植物主要?jiǎng)澐譃?個(gè)群落類(lèi)型(表1)。2.2湖生境下生境根據(jù)兩次環(huán)湖調(diào)查結(jié)果,太湖沉水植物群落主要有6個(gè):(1)微齒眼子菜群落(Ass.Potamogetonmacckianus),微齒眼子菜又稱黃絲草,伴生種常有馬來(lái)眼子菜、穗花狐尾藻、伊樂(lè)藻、苦草、金魚(yú)藻、黑藻、菹草及浮葉植物莕菜和菱等。微齒眼子菜在有草區(qū)的采樣點(diǎn)都有分布,微齒眼子菜群落是目前太湖分布面積最大、總生物量最高的群落,已發(fā)展成為太湖的優(yōu)勢(shì)群落。(2)馬來(lái)眼子菜群落(Ass.Potamogetonmalaianus),該群落分布于水較深、又有一定風(fēng)浪的區(qū)域,亦是太湖的優(yōu)勢(shì)群落之一。在太湖常分布在漫山島、長(zhǎng)沙島至佘山島一帶(5-7樣點(diǎn))和七都至苕溪一帶(13-16樣點(diǎn))的水中,生長(zhǎng)極為繁茂。常形成伴生植物有伊樂(lè)藻、苦草、黑藻,金魚(yú)藻,大茨藻,微齒眼子菜和莕菜等.(3)伊樂(lè)藻群落(Ass.Elodeanuttalli),伊樂(lè)藻為雌雄異株植物,20世紀(jì)80年代由中科院南京地理與湖泊研究所從日本琵琶湖引入中國(guó)。伊樂(lè)藻屬于一年生高等沉水草本植物,適應(yīng)性廣,繁殖力強(qiáng),春季生長(zhǎng)很快,夏季生長(zhǎng)停滯或部分死亡,秋末、冬季以腋芽繁殖,冬春至初夏季節(jié)生長(zhǎng)。在自然條件下,太湖伊樂(lè)藻表現(xiàn)出以年為周期的生長(zhǎng)節(jié)律,夏季高溫時(shí)生長(zhǎng)停滯,進(jìn)入休眠狀態(tài),至秋季再度生長(zhǎng),形成新的群落。伊樂(lè)藻群落常常呈單優(yōu)種分布于大部分網(wǎng)圍區(qū)內(nèi),是東太湖最大的群落之一,有的區(qū)域組成伊樂(lè)藻-金魚(yú)藻+苦草群落,伊樂(lè)藻-菹草群落和伊樂(lè)藻-微齒眼子菜群落,伴生種類(lèi)常有微齒眼子菜、金魚(yú)藻、黑藻、苦草、蓮、莕菜、金銀蓮花和菱等。(4)穗花狐尾藻群落(Ass.Myriophyllumspicatum),穗花狐尾藻對(duì)水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng),對(duì)底質(zhì)要求不嚴(yán),在太湖分布面廣,調(diào)查中發(fā)現(xiàn)大部分樣點(diǎn)(1,2,5—13)均有分布,但主要為伴生種,只在少數(shù)樣點(diǎn)形成穗花狐尾藻群落或穗花狐尾藻+微齒眼子菜群落。(5)金魚(yú)藻群落(Ass.Ceratophyllumdemersum),金魚(yú)藻群落在太湖有些水域呈單優(yōu)種分布,伴生種類(lèi)有伊樂(lè)藻、微齒眼子菜、黑藻、苦草、聚草等;有些形成金魚(yú)藻-微齒眼子菜群落,伴生種類(lèi)有苦草、黑藻、伊樂(lè)藻、穗花狐尾藻等.(6)苦草群落(Ass.Vallisnerianatans),多生長(zhǎng)在以砂石或硬質(zhì)底質(zhì)、流速快的生境中,在夏秋季生長(zhǎng)旺盛。以苦草為建群種,呈小片狀分布于太湖,伴生種有馬來(lái)眼子菜、伊樂(lè)藻、穗花狐尾藻、菹草、黑藻和茨藻等。2.3抗菌材種及伴生種類(lèi)與沉水植物相比,太湖的浮葉植物群落較少,主要有:(1)莕菜群落(Ass.Nymphoidespeltatum),是太湖分布面積最大的浮葉植物群落,也常常構(gòu)成莕菜-金魚(yú)藻群落,莕菜-馬來(lái)眼子菜群落,莕菜-微齒眼子菜-菹草群落,莕菜-金銀蓮花-菹草-伊樂(lè)藻群落和莕菜-伊樂(lè)藻-微齒眼子菜群落,伴生種類(lèi)有蓮、伊樂(lè)藻、苦草、水鱉、金魚(yú)藻、金銀蓮花、菱、芡實(shí)等。(2)金銀蓮花群落(Ass.Nymphoidesindica),在太湖夏秋季生長(zhǎng)旺盛,常常構(gòu)成金銀蓮花-莕菜群落和金銀蓮花-馬來(lái)眼子菜群落,伴生種類(lèi)有菱、蓮、水鱉、伊樂(lè)藻、金魚(yú)藻、小茨藻、貍藻等。(3)菱群落(Ass.Trapaquadrispinosa),在太湖分布面積較小,多為其他群落的伴生種,僅在8、9、12、13樣點(diǎn)有少量分布,也常構(gòu)成菱+馬來(lái)眼子菜群落。2.4水生植物的生物量調(diào)查結(jié)果表明,不同樣點(diǎn)水生植物的生物量有一定差異。據(jù)統(tǒng)計(jì),在兩次沿太湖進(jìn)行的環(huán)湖采樣32個(gè)樣點(diǎn)中,只有1、2、5—16共14個(gè)樣點(diǎn)有水生植物分布,其它樣點(diǎn)基本無(wú)水生植物。從圖2(下頁(yè))可以看出,各樣點(diǎn)生物量差異較大,5月份最大生物量出現(xiàn)在東太湖(10—12)及其附近(9、13)的樣點(diǎn),最大生物量出現(xiàn)在樣點(diǎn)9,為4049.75g·m-2;9月份沉水植物逐漸衰落,浮葉植物生長(zhǎng)達(dá)到高峰,最大生物量出現(xiàn)在13樣點(diǎn),為5411.6g·m-2,東太湖的10—12三個(gè)樣點(diǎn)生物量開(kāi)始下降。太湖水體中不同水生植物個(gè)體的生物量差異較大(圖3)。調(diào)查結(jié)果表明,在太湖中,沉水植物微齒眼子菜、馬來(lái)眼子菜、伊樂(lè)藻、金魚(yú)藻和穗花狐尾藻生物量較高、分布較廣。5月份單種平均生物量前3位分別為微齒眼子菜(514.56g·m-2)、伊樂(lè)藻(341.26g·m-2)和馬來(lái)眼子菜(151.38g·m-2);9月份單種平均生物量前3位分別為莕菜(670.62g·m-2)、馬來(lái)眼子菜(658.02g·m-2)和微齒眼子菜(346.14g·m-2)。3初步的統(tǒng)計(jì)結(jié)果根據(jù)兩次對(duì)太湖的環(huán)湖采樣調(diào)查情況,可將全湖分為有草區(qū)(1,2,5—16共14個(gè)樣點(diǎn))和無(wú)草區(qū)(3,4,17—32共18個(gè)樣點(diǎn))。將測(cè)定的水樣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得出初步的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2)。通過(guò)分析比較,可知有草區(qū)與無(wú)草區(qū)的水體環(huán)境差異較大,可見(jiàn)水生植物的水環(huán)境效應(yīng)明顯,主要表現(xiàn)在以下方面:3.1水生植物的運(yùn)用,提高水體的透明度水生植物對(duì)水體物理環(huán)境的改變作用顯著。沉水和浮葉植被能減緩風(fēng)浪、固持底泥,有利于保持小顆粒底質(zhì)的穩(wěn)定性,增加碎屑的沉積量,提高水體的透明度。從表2可知,有草區(qū)的水體透明度要明顯高于無(wú)草區(qū),尤其在東太湖(10、11、12采樣點(diǎn)),其沉水和浮葉植物群落非常發(fā)達(dá),水體則清澈見(jiàn)底(與水深相同,為1.3～1.55m);水生植物稀少或絕跡的西太湖大部分水域,透明度平均僅為0.4m左右,不及有草區(qū)的一半。而有草區(qū)的懸浮物和電導(dǎo)率等則低于無(wú)草區(qū),表明水生植物能降低水體混濁度的作用。3.2氮、磷營(yíng)養(yǎng)物營(yíng)養(yǎng)物水生植物在生長(zhǎng)過(guò)程中,可吸收營(yíng)養(yǎng)鹽合成自身物質(zhì),從而減少水體中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物。從表2可知,有草區(qū)水體中的總磷、總氮、正磷酸鹽、氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮等營(yíng)養(yǎng)鹽的含量均低于無(wú)草區(qū),表明太湖的沉水植物和浮葉植物可以通過(guò)自身的吸收等作用顯著降低水體的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度。3.3過(guò)莖葉的生長(zhǎng)水體中的水生植物和藻類(lèi)生長(zhǎng)于同一生態(tài)空間,二者在光照、營(yíng)養(yǎng)鹽等方面存在著激烈的生態(tài)競(jìng)爭(zhēng),互相影響,互相制約。水生植物的根部可吸收湖底沉積物中的營(yíng)養(yǎng)鹽,又可通過(guò)莖葉吸收水中的營(yíng)養(yǎng)鹽,在營(yíng)養(yǎng)鹽競(jìng)爭(zhēng)方面明顯優(yōu)于藻類(lèi)。當(dāng)水體水位底或水的透明度高時(shí),水生植物能夠獲得足夠的光照,這就為水生植物的繁茂生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件,同時(shí)又以遮陰作用抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)繁殖。調(diào)查表明,在太湖的有草區(qū),水體的透明度一般較高,大型水生植物生長(zhǎng)繁茂,藻類(lèi)較少,葉綠素含量低,如貢湖、東太湖等;反之,無(wú)草區(qū)的藻類(lèi)繁殖量大,葉綠素含量高(是有草區(qū)的3倍左右),如西太湖部分水域,在5月就已出現(xiàn)藻華,7、8、9月時(shí)藻華則十分嚴(yán)重,過(guò)量生長(zhǎng)的藻華會(huì)在湖面腐爛發(fā)臭,污染水環(huán)境。3.4環(huán)境負(fù)面效應(yīng)水生植物一方面生產(chǎn)出了大量有機(jī)物質(zhì),為水生動(dòng)物提供了直接或間接的飼料,也創(chuàng)造了可供人類(lèi)收獲利用的植物產(chǎn)品;但另一方面,還有相當(dāng)數(shù)量的植物產(chǎn)品不能被利用,它們殘留在湖泊中,自然腐爛分解,又形成了環(huán)境污染,不易分解的植物殘?bào)w積累在湖底,加速了湖泊淤積和沼澤化,產(chǎn)生了阻滯水流、促進(jìn)淤積的環(huán)境負(fù)面效應(yīng)。兩次的調(diào)查結(jié)果顯示太湖有草區(qū)的平均水深要低于全湖和無(wú)草區(qū)的平均水深,同時(shí)有研究表明水生植物生長(zhǎng)繁茂的東太湖沼澤化趨勢(shì)正在逐漸加劇。4加強(qiáng)藍(lán)藻水華管理保護(hù),穩(wěn)定湖泊面積太湖不僅是上海、蘇州、無(wú)錫等城市飲用水的主要來(lái)源;而且在該地區(qū)的養(yǎng)殖、灌溉、航運(yùn)、調(diào)節(jié)徑流和美化環(huán)境方面起著非常重要的作用。然而近年來(lái),太湖水體受到了嚴(yán)重的破壞,水生植被退化,導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵、索餌、鳥(niǎo)類(lèi)覓食、隱蔽場(chǎng)所破壞,生物多樣性降低;太湖地處經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),隨著人口和經(jīng)濟(jì)壓力的增大,污染和破壞速度加劇,藍(lán)藻水華災(zāi)害嚴(yán)重,自20世紀(jì)70年代初,藍(lán)藻水華首先在無(wú)錫的五里湖出現(xiàn)以來(lái).其爆發(fā)的規(guī)模和頻率不斷增加,80年代中后期每年爆發(fā)2～3次,分布范圍擴(kuò)大至太湖梅梁灣;90年代中后期每年爆發(fā)4～5次,并逐漸向大太湖擴(kuò)展;2000年的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,太湖的湖心區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的藍(lán)藻水華。與20世紀(jì)40年代至80年代的調(diào)查時(shí)相比,除東太湖(10、11、12樣點(diǎn))外,其它水域