本文作者

林夕成

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高生

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忽略沉水植物的生长边界而进行水生态设计，很可能给治理工作指向一条弯路或死路。

"沉水植物群落的恢复和重建，是水生态修复工作的核心内容。

相比于其他水生植物，沉水植物因其整个植株淹没于水下，对环境胁迫的反应更为敏感，在水生态设计时，需格外注意其生长边界条件。

何为边界条件？通俗来说，就是能保证沉水植物正常生长的红线，这条红线，就是植物生长的边界线、安全线。影响沉水植物生存、生长及繁殖的红线很多。一般可分为外界环境条件和内部生物因素。环境条件如水深、光照、温度、透明度、风浪、营养盐及其他污染物浓度等；生物因素则如鱼类牧食、浮游藻类竞争、自然演替等。各种因素单独或综合作用于沉水植物，直接或间接决定着沉水植物的生长情况。本文中，将重点对水深、光照、透明度等环境因子进行展开，详细论述诸多因素中哪些是影响沉水植物生长的最为关键因素，这些因素又是如何影响植物的生长，以及常见几种沉水植物的生长边界阈值。1水深/透明度/光照强度/悬浮物/浊度

之所以将上述几个指标放在一起，是因为它们都与同一个因素密切相关——光。

光是植物生存之本。光合作用是沉水植物最重要的代谢活动，水下光照条件是影响沉水植物生长存活的最主要因素。

而水深、透明度、悬浮物浓度、浊度等指标，均直接或间接决定了水下的光照条件。

这里也区分一下几个概念。

悬浮物是指悬浮在水中的直径约0.1μm~μm之间的固体微粒，其是造成水浑浊的主要原因，单位为mg/L。

浊度是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，不仅与悬浮物的多少有关，也与其大小、形状和折射系数相关，单位为NTU。透明度一般用测定塞氏盘的深度来间接反映光透入水中的深浅程度，单位为m或cm。透明度的大小取决于水的色度（体现藻类和悬浮物等的颜色）和浊度，水中悬浮物和胶体颗粒物越多，透明度就越低。因而可以这么理解，悬浮物浓度决定了水体的浊度和透明度，而透明度、水深又决定着水下的光照条件，进而影响着沉水植物的生长。2光补偿点

在生态学上，常用光补偿点这一概念作为判断沉水植物能否存活的最低边界条件。所谓光补偿点，是指植物通过光合作用制造的有机物和呼吸作用消耗的有机物达到平衡时的光照强度。

沉水植物的光补偿点越低，说明其耐弱光性越好。

苏文华在其研究中发现，狐尾藻、金鱼藻、苦草、菹草及黑藻5种沉水植物中，苦草的光补偿点最低，为9.4μmol/m2·s；狐尾藻最高，为27.5μmol/m2·s；金鱼藻、菹草、黑藻的光补偿点依次为24.4、20、15.8μmol/m2·s。（μmol/m2·s为光子通量密度，可与光照强度（Lux）换算，光源为太阳光时1μmol/m2·s≈54Lux）但是，光照强度、光补偿点这些概念，对于做野外调研、工程设计的小伙伴来说，似乎并不太友好。一是测量起来相对繁琐，二是光强波动性太大，晴天与阴天、早上与正午、夏季或冬季都会发生较大差异。有没有更简单实用的指标么？答案是肯定的。3光补偿深度

合田健先生曾在年提出了光补偿深度的概念，并被越来越多的学者接受。

从概念上理解，所谓光补偿深度，是指光合作用与呼吸作用平衡的水层深度。

光补偿深度可作为沉水植物能否生长的临界指标，只有当实际水深≤光补偿深度时，沉水植物才能正常萌发与生长。

光补偿深度直接与水体透明度、水下光照强度相关。水下光照强度与水深的关系可以通过比尔定律说明：

其中，Ih为水深为h时的光照强度，I0为水面的光照强度，k为光在水体中的垂直衰减系数。

王韶华通过试验研究，建立了针对北京后海水体沉水植物光补偿深度与光照强度的回归方程，如下：

式中，Hcq为沉水植物群落光补偿深度（cm）；Hcz为沉水植物种群光补偿深度（cm）；T为水体透明度（cm）。

合田健则给出了一个泛式的经验模型，指出沉水植物的光补偿深度约为水体透明度的1.5倍，或光照强度约为表面光强1%处的水深。

当然，这只是个粗略值。不同类型的沉水植物，其生态学特性存在一定差异，对应的光补偿深度也有所不同。即使同种沉水植物，在不同的水体特征条件下，对应的光补偿深度也可能存在差异。

但不管如何，光补偿深度的概念仍具有较强的科学价值和实用价值，极大地方便了野外勘测工作，为论证沉水植物恢复的可行性提供了更多理论基础。

4几种植物存活的阈值

宋玉芝在对太湖沉水植物的研究中发现，苦草的光补偿深度全湖平均值为.4cm，其中在东太湖部分水域高达3.8m以上；狐尾藻的光补偿深度全湖平均值为86.7cm，其中最大值达2.2m以上；金鱼藻的光补偿深度全湖平均值为92.0cm，在东太湖入口处为最大值2.2~3.4m。

任久长等人对滇池的研究中发现，滇池沉水植物的光补偿深度相当小，其中草海光补偿深度＜cm，外湖＜cm，远远小于实际水深。并指出，若要在水深2m左右的水域恢复稀疏沉水植物种群，水体的透明度必须达到67cm左右；要形成拥有一定生物量的沉水植物群落，则透明度必须达到79cm左右。

▽滇池恢复沉水植物多样性对水体透明度的要求（任久长）

季高华等人通过实验设计，结果发现在露天自然光照下，金鱼藻在0.5m的表层水层生长情况最好，在1.5m水层处基本死亡；水盾草在2.0m的水层生长良好，在0.5m的表层水层中存活率最低；苦草生长范围较广，水深0.5m~2.0m均可正常生长，1.0m左右相对生长率、生长数量相对最佳；轮叶黑藻在0.5m左右的水层处相对生长率最高，最深耐受水层为1.5m水层。

△各水层沉水植物株高、总枝数的变化（季高华）

侯德等人研究认为，篦齿眼子菜光补偿深度粗略值为透明度下60cm（即水体透明度+60cm），在此深度下植株成活率约为16%。

5写在最后

水深、透明度、悬浮物浓度等是影响沉水植物生长的重要胁迫因子，但这些只是“表”，内在的“里”，是它们所共同影响的水下光照条件。

1m的水深不一定能种活水草，3m的水深也未必长不了水草。

光补偿深度是一个很实用的概念，可作为判断沉水植物能否正常生长的边界红线。

沉水植物的光补偿深度约为水体透明度的1.5倍（经验数据）。不同的沉水植物，其对应的光补偿深度存在差异。

光补偿深度方法也存在一定的不足。比如植物在不同生长阶段对光的需求不一样，所以光补偿深度应该是一个动态的概念，而目前的大部分研究成果均为某一特定条件下的试验数据，具有一定局限性；其次，光补偿深度的计算与光强的衰减系数k密切相关，而k受水深、水温、悬浮物浓度、营养盐浓度、藻类数量等多项因子影响，计算结果很容易出现较大偏差。

-THEEND-

参考文献：

鄢文皓,等..影响沉水植物恢复的环境阈值研究进展.生态科学

季高华,等..不同水层光照强度对4种沉水植物生长的影响.环境污染与防治

宋玉芝,等..太湖沉水植物光补偿深度反演及影响因子分析.农业环境科学学报

任久长,等..滇池光照强度的垂直分布与沉水植物的光补偿深度.北京大学学报

侯德,等..沉水植物篦齿眼子菜光补偿深度研究.农业环境科学学报

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