20年專注水環(huán)境生態(tài)治理解決方案服務(wù)
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沉水植物群落的恢復(fù)和重建，是水生態(tài)修復(fù)工作的核心內(nèi)容。相比于其他水生植物，沉水植物因其整個(gè)植株淹沒于水下，對(duì)環(huán)境脅迫的反應(yīng)更為敏感，在水生態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，需格外注意其生長(zhǎng)邊界條件。何為邊界條件？通俗來說，就是能保證沉水植物正常生長(zhǎng)的紅線，這條紅線，就是植物生長(zhǎng)的邊界線、安全線。影響沉水植物生存、生長(zhǎng)及繁殖的紅線很多。一般可分為外界環(huán)境條件和內(nèi)部生物因素。環(huán)境條件如水深、光照、溫度、透明度、風(fēng)浪、營(yíng)養(yǎng)鹽及其他污染物濃度等；生物因素則如魚類牧食、浮游藻類競(jìng)爭(zhēng)、自然演替等。各種因素單獨(dú)或綜合作用于沉水植物，直接或間接決定著沉水植物的生長(zhǎng)情況。
1、水深/透明度/光照強(qiáng)度/懸浮物/濁度
之所以將上述幾個(gè)指標(biāo)放在一起，是因?yàn)樗鼈兌寂c同一個(gè)因素密切相關(guān)——光。光是植物生存之本。光合作用是沉水植物最重要的代謝活動(dòng)，水下光照條件是影響沉水植物生長(zhǎng)存活的最主要因素。而水深、透明度、懸浮物濃度、濁度等指標(biāo)，均直接或間接決定了水下的光照條件。
? ? ? ?懸浮物是指懸浮在水中的直徑約0.1μm~100μm之間的固體微粒，其是造成水渾濁的主要原因，單位為mg/L;濁度是表現(xiàn)水中懸浮物對(duì)光線透過時(shí)所發(fā)生的阻礙程度，不僅與懸浮物的多少有關(guān)，也與其大小、形狀和折射系數(shù)相關(guān)，單位為NTU;透明度一般用測(cè)定塞氏盤的深度來間接反映光透入水中的深淺程度，單位為m或cm。透明度的大小取決于水的色度（體現(xiàn)藻類和懸浮物等的顏色）和濁度，水中懸浮物和膠體顆粒物越多，透明度就越低。因而可以這么理解，懸浮物濃度決定了水體的濁度和透明度，而透明度、水深又決定著水下的光照條件，進(jìn)而影響著沉水植物的生長(zhǎng)。
2、光補(bǔ)償點(diǎn)
在生態(tài)學(xué)上，常用光補(bǔ)償點(diǎn)這一概念作為判斷沉水植物能否存活的最低邊界條件。所謂光補(bǔ)償點(diǎn)，是指植物通過光合作用制造的有機(jī)物和呼吸作用消耗的有機(jī)物達(dá)到平衡時(shí)的光照強(qiáng)度。沉水植物的光補(bǔ)償點(diǎn)越低，說明其耐弱光性越好。有研究發(fā)現(xiàn)，狐尾藻、金魚藻、苦草、菹草及黑藻5種沉水植物中，苦草的光補(bǔ)償點(diǎn)最低，為9.4μmol/m2·s；狐尾藻最高，為27.5μmol/m2·s；金魚藻、菹草、黑藻的光補(bǔ)償點(diǎn)依次為24.4、20、15.8μmol/m2·s。（μmol/m2·s為光子通量密度，可與光照強(qiáng)度（Lux）換算，光源為太陽光時(shí)1μmol/m2·s≈54 Lux）
3、光補(bǔ)償深度
所謂光補(bǔ)償深度，是指光合作用與呼吸作用平衡的水層深度。光補(bǔ)償深度可作為沉水植物能否生長(zhǎng)的臨界指標(biāo)，只有當(dāng)實(shí)際水深≤光補(bǔ)償深度時(shí)，沉水植物才能正常萌發(fā)與生長(zhǎng)。光補(bǔ)償深度直接與水體透明度、水下光照強(qiáng)度相關(guān)。水下光照強(qiáng)度與水深的關(guān)系可以通過比爾定律說明：
其中，Ih為水深為h時(shí)的光照強(qiáng)度，I0為水面的光照強(qiáng)度，k為光在水體中的垂直衰減系數(shù)。
王韶華通過試驗(yàn)研究，建立了針對(duì)北京后海水體沉水植物光補(bǔ)償深度與光照強(qiáng)度的回歸方程，如下：
式中，Hcq為沉水植物群落光補(bǔ)償深度（cm）；Hcz為沉水植物種群光補(bǔ)償深度（cm）；T為水體透明度（cm）。
合田健則給出了一個(gè)泛式的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，指出沉水植物的光補(bǔ)償深度約為水體透明度的1.5倍，或光照強(qiáng)度約為表面光強(qiáng)1%處的水深。當(dāng)然，這只是個(gè)粗略值。不同類型的沉水植物，其生態(tài)學(xué)特性存在一定差異，對(duì)應(yīng)的光補(bǔ)償深度也有所不同。即使同種沉水植物，在不同的水體特征條件下，對(duì)應(yīng)的光補(bǔ)償深度也可能存在差異。但不管如何，光補(bǔ)償深度的概念仍具有較強(qiáng)的科學(xué)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值，極大地方便了野外勘測(cè)工作，為論證沉水植物恢復(fù)的可行性提供了更多理論基礎(chǔ)。
4、幾種植物存活的閾值
宋玉芝在對(duì)太湖沉水植物的研究中發(fā)現(xiàn)，苦草的光補(bǔ)償深度全湖平均值為122.4 cm，其中在東太湖部分水域高達(dá)3.8 m以上；狐尾藻的光補(bǔ)償深度全湖平均值為86.7 cm，其中最大值達(dá)2.2 m以上；金魚藻的光補(bǔ)償深度全湖平均值為92.0 cm，在東太湖入口處為最大值2.2~3.4 m。任久長(zhǎng)等人對(duì)滇池的研究中發(fā)現(xiàn)，滇池沉水植物的光補(bǔ)償深度相當(dāng)小，其中草海光補(bǔ)償深度＜100cm，外湖＜150cm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實(shí)際水深。并指出，若要在水深2m左右的水域恢復(fù)稀疏沉水植物種群，水體的透明度必須達(dá)到67 cm左右；要形成擁有一定生物量的沉水植物群落，則透明度必須達(dá)到79 cm左右。
▽滇池恢復(fù)沉水植物多樣性對(duì)水體透明度的要求（任久長(zhǎng)）
季高華等人通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在露天自然光照下，金魚藻在0.5 m的表層水層生長(zhǎng)情況最好，在1.5 m水層處基本死亡；水盾草在2.0 m的水層生長(zhǎng)良好，在0.5m的表層水層中存活率最低；苦草生長(zhǎng)范圍較廣，水深0.5 m~2.0 m均可正常生長(zhǎng)，1.0 m左右相對(duì)生長(zhǎng)率、生長(zhǎng)數(shù)量相對(duì)最佳；輪葉黑藻在0.5 m左右的水層處相對(duì)生長(zhǎng)率最高，最深耐受水層為1.5 m水層。
△ 各水層沉水植物株高、總枝數(shù)的變化（季高華）
有研究認(rèn)為，篦齒眼子菜光補(bǔ)償深度粗略值為透明度下60 cm（即水體透明度+60 cm），在此深度下植株成活率約為16%。
水深、透明度、懸浮物濃度等是影響沉水植物生長(zhǎng)的重要脅迫因子，但這些只是“表”，內(nèi)在的“里”，是它們所共同影響的水下光照條件。1 m的水深不一定能種活水草，3 m的水深也未必長(zhǎng)不了水草。光補(bǔ)償深度是一個(gè)很實(shí)用的概念，可作為判斷沉水植物能否正常生長(zhǎng)的邊界紅線。沉水植物的光補(bǔ)償深度約為水體透明度的1.5倍（經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)）。不同的沉水植物，其對(duì)應(yīng)的光補(bǔ)償深度存在差異。光補(bǔ)償深度方法也存在一定的不足。比如植物在不同生長(zhǎng)階段對(duì)光的需求不一樣，所以光補(bǔ)償深度應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，而目前的大部分研究成果均為某一特定條件下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，具有一定局限性；其次，光補(bǔ)償深度的計(jì)算與光強(qiáng)的衰減系數(shù)k密切相關(guān)，而k受水深、水溫、懸浮物濃度、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、藻類數(shù)量等多項(xiàng)因子影響，計(jì)算結(jié)果很容易出現(xiàn)較大偏差。
相關(guān)內(nèi)容
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