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西洞庭湖沉水植物分布与生长对环境因子及水文情势的响应

郭凯迪  
【摘要】:沉水植物是湿地生态系统的重要组成部分,对维持生态系统稳定具有关键作用,其分布和生长受环境因子和水文情势决定。洞庭湖是长江中游重要的通江湖泊,近年来受人为干扰和气候变化影响,水文节律发生改变,导致沉水植物出现衰退现象,急需开展科学研究。本研究通过野外调查与控制实验相结合,分析西洞庭湖沉水植物分布及生长对环境条件、水文情势与种间竞争等控制因子的响应,为通江湖泊沉水植物的保护和恢复提供科学依据。本研究于2018年和2019年夏季调查了西洞庭湖12处不同水文连通性生境的沉水植物分布现状,以及水深、透明度等11个环境因子,研究沉水植物分布对环境因子和水文情势的响应;控制实验选择刺苦草(Vallisneria spinulosa)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus)3种常见的长江中游湖泊沉水植物,在水池设置不同水深梯度(30cm、80cm、130cm、180cm)和种植方式(单种、混种),研究沉水植物对水深和种间竞争的响应。结果表明:(1)西洞庭湖沉水植物的分布受水深、透明度、p H、总磷等环境因子影响。沉水植物主要在水深较浅(3m)、水质更优、水体更为稳定的半阻隔子湖和自由连通的湖湾区分布,在河道及水位波动较大的区域分布较少。水文连通性与年际水文节律对沉水植物的物种和生物量变化具有综合影响,持续高水位对沉水植物的生长具有抑制作用,半阻隔的季节性连通湖泊对沉水植物具有“避难所”效应。(2)控制实验表明水深对沉水植物的生长和繁殖具有显著影响。3种沉水植物的生长随水深增加而增加,刺苦草生长的适宜水深比轮叶黑藻和马来眼子菜更浅。不同水深条件,沉水植物营养繁殖体的资源分配方式不同。刺苦草的无性繁殖能力在浅水环境对越冬后代的种群保存更有利;在深水环境对当前世代的种群扩张更有利。马来眼子菜和轮叶黑藻的无性繁殖能力对水深的响应不显著。(3)种间竞争对沉水植物生长具有影响,竞争强度指数表明水深改变了沉水植物的种间竞争能力,本实验中轮叶黑藻在水深30cm、80cm竞争指数最高,马来眼子菜在水深130cm、180cm竞争指数最高,刺苦草竞争能力在所有水深均为最低。保持接近历史平均水位过程的自然水文节律,维持具有不同连通性的湖泊生境异质性,以及健康的水质是恢复长江中游湖泊沉水植物的关键,开展沉水植物恢复建议选择水深低于3m、营养盐含量适中、流速及风浪较小的湖湾区或半阻隔湖泊,并考虑不同水深条件下植物的种间竞争关系,做好恢复物种的搭配。


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