邓开良（上海市政工程设计研究总院集团第十市政设计院有限公司，甘肃兰州730030）

 

摘要：为探究不同种植基质对沉水植物生长的影响，利用砂土、黄土和淤泥模拟了4种具有不同营养条件的种植基质，并选取沉水植物中的苦草、菹草进行试验。结果表明，在4种种植基质中，苦草、菹草在基质A（砂土︰黄土︰淤泥=1︰1︰7）中的生长状态最好，其分蘖数、植株高度、生物量最优；在基质D（砂土︰黄土︰淤泥=6︰1︰1）中生长状态最差；并通过对光合作用色素的测量，验证了以上结论。

 

沉水植物是湖泊生态系统中的重要组成部分，具有净化水体作用，在水体富营养化防治中扮演着重要的角色[1-2]。因此，为保证沉水植物良好的生长，对影响沉水植物生长的因素研究具有重要意义。沉水植物的生长与其种植的基底具有紧密的联系，基底会为沉水植物的生长提供固持底泥，基底物质会为沉水植物的生长提供所需的营养物质。本试验从基质出发，通过模拟、对比试验，设计不同的种植基质，测量、分析沉水植物在不同种植基质中的生长情况，研究不同种植基质对沉水植物生长的影响，以此为种植沉水植物用来改良水体环境，或对沉水植被进行修复时提供借鉴和帮助。

 

1材料与方法

 

1.1试验材料

 

沉水植物选取甘肃省庄浪河天祝县城段种植的苦草、菹草，挑选长势良好、相似的植株，取其20cm的顶枝在室内培养7d。共取回苦草、菹草顶枝各20枝，其中16枝作为试验材料，4枝备用。在采集点附近以及河道采集砂土8900cm3、黄土4500cm3以及淤泥14500cm3，并采集沉水植物采集点的底泥，测定其营养含量，利用砂土、黄土、淤泥参照底泥的营养含量调整、模拟不同的基质环境[3]。在采集点选取河水作为试验用水。

 

1.2试验设计

 

通过对采样点的底泥中的全氮、全磷、有机质含量的测定，设定4种不同比例的沉水植物种植基质，并对4种不同的种植基底进行全氮、全磷、有机质含量的测量（如表1）。

 

在相同基质中种植沉水植物苦草、菹草，形成同基质条件，不同沉水植物的对照，并在不同基质中种植相同数量的沉水植物苦草、菹草，形成相同数量条件，不同基质的对照。每种基质设置平行试验4组，每组分别种植苦草、菹草各2株。在进行模拟试验时，保证每组试验沉水植物的生长环境的水位、日照相同。

 

1.3测定方式

 

土壤全氮含量测定采用半微量开式法，即硫酸钾（K2SO4）-硫酸铜（CuSO4）-硒（Se）蒸馏法。全磷含量测定采用钼锑抗比色法，即高氯酸（HClO4）-硫酸（H2SO4）消化。有机质含量测定采用凯氏法，即重铬酸钾（K2Cr2O7）容量法—外加热法[4]。

 

植物培养周期30d，并对分蘖数、植株增高量进行4次取样[5]。第1次为初始值，然后在第10d、20d、30d各1次。沉水植物的生物量、叶绿素含量在培养30d仅1次的最终含量取样。生物量在75℃下烘干至恒重获取，叶绿素含量测定基于叶片鲜重，利用乙醇浸提法、紫外-分光光度计测定光密度OD值，乙醇采用95%无水乙醇，紫外-分光光度计采用X-8型号，测定波长选取652nm、665nm、750nm。统计及计算时，均采用均值。

 

2结果与分析

 

2.1植物基底部分枝情况分析

 

由表2可知，基质A对于不同的种植时间，苦草、菹草的分蘖数均为最高；整体分蘖数最低的为基质D，

基质B、C苦草和菹草的分蘖数较为接近。因此，基质A（即沙土︰黄土︰淤泥=1︰1︰8）能提高苦草和菹草的分蘖能力，基质B和C对苦草和菹草分蘖能力的影响较小，而基质D使苦草和菹草的分蘖能力降低。

 

2.2植株高度情况分析

 

由图1（a）可知，对于不同的基质条件，在相同的培养天数下，苦草的增高量差异不明显，基质A苦草的植株增高量略微高于其他基质条件。由图1（b）可知，不同的基质条件对菹草的植株增高量影响较大，基质A菹草植株增高速度较快，基质B、C差异不明显，基质D植株增高量最低。因此，苦草对于不同基质的生长适应能力较强，菹草受基质中营养含量的影响较大，在营养含量较高的环境中，有利于菹草植株的生长。

 

 

由表3可知，经过30d种植后，苦草与菹草的最终生物量存在显著差异[7]，基质A苦草的生物量略微低于基质B、C，但高于基质D；对比其他基质，菹草的生物量最高，但与基质B差异不明显。基质B苦草的生物量最高，高于其他基质。基质C、D菹草的生物量较低于基质A、B的生物量，差异显著，且基质D达到最低。因此，在4种不同基质的影响下，苦草的生物量差异不明显，即基质中的营养含量的高低对于苦草生物量的影响不大，苦草具有较强的耐贫瘠能力；而基质中营养含量的变化对菹草的生长影响较大，菹草仅适宜在富含营养的基质中生长。

 

2.3植物光合色素情况分析

 

由表4可知，苦草在不同基质条件下叶绿素含量及Chl.a/b存在差异，基质A叶绿素的含量以及Chl.a/b值最高，而基质B、C、D叶绿素的含量以及Chl.a/b值差异不明显。菹草与苦草类似，基质A叶绿素含量最高，与其他基质条件差异不明显，其Chl.a/b值在不同基质条件下均不明显。因此，苦草、菹草在基质A的叶绿素含量及Chl.a/b值具有较高水平，此时在此基底下受到的胁迫最小；基质D叶绿素含量及Chl.a/b值较低，此时受到的胁迫最大。

 

根据光合色素的测量情况，对不同基质下苦草、菹草的叶绿素含量以及Chl.a/b进行方差分析（如图2）。

 

3结论和讨论

 

沉水植物的种植基底会影响沉水植物生长、发育和繁殖。此次试验利用常见的砂土、黄土、淤泥通过不同配置实现对基底中营养物质含量的调整，基底A中的营养物质含量、水平较高，基底B、C的营养水平相对降低，且相互间差异不大，基底D的营养水平最低。取苦草、菹草为代表的沉水植物试验，通过对比可知，

基底A沉水植物的生长状态最好，基底D生长状态较差，表明基底中的营养水平对沉水植物的影响较大。

对于植物生长状态的描述，最直观的为植株的高度以及植物的生物量，较高植株的沉水植物更容易获得生长所需的光照，有利于光合作用为自身的生长提供能量。而生物量较大的沉水植物，更容易从生长环境中获取生存、繁衍所需的营养。苦草在4种不同的基质条件下，植株的增高量、生物量差异不明显，表明苦草生长时对于环境的适应力较强；而菹草在4种不同基质条件下植株的增高量、生物量变化差异较为明显，基质A最优，基质D最差，基质B、C中等，且两者差异较小，表明基质A中较高的营养水平有利于菹草的生长。

叶绿素作为沉水植物的光合色素，其含量可体现沉水植物受到环境胁迫的程度，苦草和菹草的叶绿素和叶绿素a、b会随着生长环境中营养水平的下降，因受到胁迫而下降，基质A苦草、菹草的叶绿素和Chl.a/b的含量较高，基质D则最低，表明苦草、菹草在该基质条件下，受到的胁迫最大。

 

 

综上，种植沉水植物用以改良水体环境，或修复沉水植被时，需考虑沉水植物对不同基质适应的差异性。根据基质选取对其具有较强适应力沉水植物；根据沉水植物的类型，对基质进行针对性修复和调整，进而保证沉水植物的生长。不同基质内的营养结构、水平不同，再加上沉水植物的多样性，通过研究不同种植基质对沉水植物生长的影响，可为沉水植物的应用与修复提供参考，以提高沉水植物应用效果与植被修复效果。