鱼类牧食和冠层收割对沉水植物种群的影响

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沉水植物是淡水生态系统的重要组成部分,对淡水生态系统功能起到重要作用。沉水植物可以降低浅水湖泊沉积物再悬浮,减少底泥磷释放,有助于保持湖泊清水态。但在富营养化湖泊中,水生植物常出现过度生长,严重阻碍湖泊的其他服务功能如船运、游泳和垂钓等。为平衡浅水湖泊的生态保护和其他功能的开发,对沉水植物的适度控制显得十分必要,避免水生植物贴近水面生长,又在底泥表面保持较高的植物生物量,维持湖泊清水态。现常用于水生杂草控制管理的方法包括物理,生物和化学方法。物理方法包括人工和机械收割,但花费巨大,要求大量劳力,而效果难以持续。化学方法如使用除草剂,由于其对水生生物的毒性和不利影响,在许多国家是不鼓励或严禁使用的。生物方法包括利用水生脊椎和无脊椎牧食者,特别是草鱼(Ctenopharyngodon idella)得到了较广泛的使用。但草鱼是一种生长迅速的大型鱼类,常常导致对水生植物的过度牧食,甚至将其完全消除,从而导致水体从清水态转变为浮游藻类占优势的浊水态。生长较慢、体型较小的鱼类可能比草鱼更加合适,以达到适度控制的目的,因为他们将主要取食植物的上层部分,而对水草下层部分影响较小。本文通过四个围隔(2m×2m×1.5m高)实验,研究了本土中型鲤科草食性鱼类团头鲂(Megalobrama amblycephala)和草鱼对不同沉水植物种群和群落的影响以及冠层收割对于沉水植物群落的影响,以探讨沉水植物适度控制的方法与机理。  实验一比较了团头鲂和草鱼对沉水植物密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)生物量,密度和形态的影响。发现在团头鲂的牧食下,由于植株密度,叶片数和单位长度叶重的增加,密刺苦草虽然变矮,但生物量并未减少。而草鱼的牧食则导致密刺苦草生物量的大幅减少。此外,有鱼组的密刺苦草叶片比无鱼对照组更厚。草鱼的生长比团头鲂更快。该研究结果表明放养适量的团头鲂可能比草鱼更加适合用于密刺苦草生物量的管理。  实验二研究了团头鲂对轮叶轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)和密刺苦草混合种群的影响。冠层结构,成功的营养繁殖策略和快速的生长速率使得轮叶黑藻对其它水生植物具有明显的竞争优势,特别是对草甸型的苦草。轮叶黑藻是大部分牧食者偏爱的食物,牧食作用可能改变这两种植物的竞争格局。结果发现,团头鲂的牧食显著减少了轮叶黑藻的冠层,使得轮叶黑藻生物量显著减少,而密刺苦草的生物量显著增加。开始阶段,团头鲂几乎只牧食轮叶黑藻,密刺苦草的牧食量在实验结束阶段有所增加。该研究表明放养适当密度的团头鲂可以用于控制轮叶黑藻和保持草甸型的密刺苦草的优势。  实验三研究比较了团头鲂和草鱼对穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)和密刺苦草混合种群的影响。冠层结构使得穗花狐尾藻相对于其它水生植物,尤其是草甸型的苦草具有明显的竞争优势,但鱼类牧食可能会改变二者的竞争格局。发现在团头鲂的影响下,两种植物的生物量变化很小,但是植株长度减少。开始阶段,团头鲂主要牧食密刺苦草,但随后对穗花狐尾藻牧食增加。在草鱼的牧食压力下,两种植物的生物量显著减少,穗花狐尾藻尤其显著。两种植物对于鱼类牧食都展现出一定的可塑性。该研究表明放养适当密度的团头鲂和草鱼可以用于控制穗花狐尾藻和保持草甸型的密刺苦草的优势。  实验四研究了不同冠层收割深度(水下0cm,20cm和40cm)对于穗花狐尾藻和密刺苦草混合种群的影响。由于穗花狐尾藻的冠层结构和断裂营养繁殖使得穗花狐尾藻难以控制。人工收割是一个控制穗花狐尾藻的可行手段,尽管人工收割费用较高。发现在20cm的收割深度下,穗花狐尾藻的生物量显著减少但密刺苦草的生物量并没有明显变化。当收割深度度在较大的40cm时,穗花狐尾藻的生物量显著减少,但密刺苦草的生物量显著增加。第一次收割后,40cm收割深度的穗花狐尾藻的收割量明显多于20cm的收割量。但后续几次收割,两种深度穗花狐尾藻的收割量无显著差异。该结果表明,适当强度的持续冠层收割可以用来控制长势高的沉水植物,进而维持草甸型水草,如密刺苦草种群的较高生物量。  为平衡浅水湖泊生态保护和其他功能的开发利用,沉水植物群落管理特别需要保持苦草等草甸型水草的优势,本研究结果表明放养适当密度的团头鲂可能比草鱼更加有效。但需要更多不同植物和鱼类种类和密度条件下,长时间尺度研究,以确定合适的牧食强度。尽管冠层收割需要很多人力和费用,但也可以作为小型水域沉水植物管理的有效手段,这同样也需要更多的不同收割强度的测试来确定合适的收割深度和强度以达到适度控制水平。
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