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）。它們不僅會影響食物鏈結(jié)構(gòu)、控制其它生物類群的結(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于沉水植物重建和恢復(fù)具有重要的意義。沉水植物以無性繁殖為主,無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、斷枝長度及位置、引種方式對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種長江中下游湖泊常見的沉水植物金魚藻(Ceratophyllumdemersum)、伊樂藻(Elodeanuttallii)、黑藻[Hydrillaverticillata(L.f.)Royle]和穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)為例,用在相同時間內(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)來衡量其再生能力。1斷枝相關(guān)指標(biāo)測定于2008年4月在南京師范大學(xué)水環(huán)境中試平臺取4種沉水植物金魚藻、伊樂藻、黑藻和穗花狐尾藻斷枝,選取生長良好、性狀均一的植株頂部,其中狐尾藻、伊樂藻、黑藻均無芽無根,金魚藻有芽無根,每株具體指標(biāo)如表1所示。各種斷枝均取180個,放入77cm×60cm×55cm的塑料水箱內(nèi),底部鋪滿混勻的10cm厚的塘泥,水深為40cm,試驗分2組,1組拋擲培養(yǎng),另1組扦插培養(yǎng)。每次隨機取出5株進行相關(guān)指標(biāo)的監(jiān)測。每種斷枝均做3次重復(fù)。放置于南京師范大學(xué)水環(huán)境中試平臺中。試驗水質(zhì)狀況見表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1次,以肉眼可以分辨的不定根、節(jié)數(shù)和新芽長度(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;除金魚藻外,其他斷枝均有生根現(xiàn)象;伊樂藻、黑藻斷枝均有不定根和新芽生成進而發(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,最后老化時變?yōu)榘岛稚?穗花狐尾藻斷枝均有不定根產(chǎn)生,試驗進行10d時,不定根上生成須根,試驗期間很少有新芽產(chǎn)生;金魚藻只生成新芽,各種處理組均無不定根產(chǎn)生。2.24吸引植物生物量檢測由圖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。不同的引種方式對不同物種有一定的影響,其中引種方式拋擲和扦插對金魚藻無顯著影響(P=0.48>0.05),對穗花狐尾藻、伊樂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>伊樂藻>穗花狐尾藻>金魚藻。在拋擲方式下,4種沉水植物斷枝生物量增加率順序為:黑藻(35.423%)>金魚藻(35.415%)>穗花狐尾藻(30.152%)>伊樂藻(23.904%);而在扦插方式中下:黑藻(84.519%)>伊樂藻(63.385%)>穗花狐尾藻(60.885%)>金魚藻(36.986%)?？梢?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,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。不同的引種方式對不同物種均有顯著影響,金魚藻、穗花狐尾藻、伊樂藻和黑藻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>伊樂藻>穗花狐尾藻>金魚藻。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%)>金魚藻(30.07%)>伊樂藻(20.89%);而扦插方式方式下:穗花狐尾藻(78.17%)>黑藻(75.31%)>金魚藻(57.63%)>伊樂藻(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。不同的引種方式對不同物種有一定的影響,其中拋擲和扦插對金魚藻(P=0.07>0.05)、穗花狐尾藻(P=0.28>0.05)無顯著影響,對黑藻(P=0.01<0.05)影響顯著,對伊樂藻(P=0.0006<0.01)影響極顯著;從影響顯著程度看,伊樂藻>黑藻>金魚藻>穗花狐尾藻。拋擲方式對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%)>金魚藻(35.415%)>穗花狐尾藻(30.152%)>伊樂藻(23.904%);扦插方式對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%)>伊樂藻(63.385%)>穗花狐尾藻(60.885%)>金魚藻(36.986%)。2.54引種方式對斷枝發(fā)生的影響由表3可以看出,在試驗期間,除金魚藻外,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)生率達到100%的時間順序為:黑藻>穗花狐尾藻>伊樂藻;扦插引種方式下,根的發(fā)生率達到100%的時間,黑藻、穗花狐尾藻相近,而伊樂藻最遲。由表4可以看出,在試驗期間,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)生率達到100%的時間表現(xiàn)為伊樂藻、金魚藻相近,黑藻最遲;扦插引種方式下,新芽的發(fā)生率達到100%的時間表現(xiàn)為伊樂藻最早,金魚藻、黑藻相近。3不同移植方式對不定根和芽發(fā)生的影響穗花狐尾藻、黑藻、伊樂藻和金魚藻因其具有較強的環(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到它們的光照強度要求(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、伊樂藻和金魚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,因機械折斷形成的斷枝無論在拋擲條件下還是在扦插條件下都具有較強的繁殖生長能力,多數(shù)斷枝都有不定根和芽發(fā)生。不同移植方式對不定根和芽發(fā)生沒影響,但影響了不定根和芽的發(fā)生時間,這對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)生時間的長短,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,但金魚藻拋擲和扦插對其生物量和芽形成無顯著影響,可以拋擲,既降低采挖和運輸種苗的成本、提高施工效率,又可以得到很好的效果。通過以上試驗可以看出,在物種的選擇上,可優(yōu)先選擇黑藻,其無論生物量、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。自然狀態(tài)下,許多沉水