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许多学者认为,湖泊沉水植被消失由多种因素造成,如水体富营养化、过渡捞取等,而外来种凤眼莲的生态入侵是重要原因之一;但何种因子具有关键作用仍然存在争论。我们通过设置不同氮磷营养水平和植物组合,分析了两种因子对入侵种和本地种的生物量、无性繁殖能力的影响,探讨水体营养水平和凤眼莲入侵对太湖本地种的影响。另外,有学者从凤眼莲的根系分泌物分离、鉴定出几种有明显克藻作用的化合物,且通过种植凤眼莲来抑制太湖的水华藻类;为了达到对凤眼莲的化害利用,我们又设置两个实验:一是凤眼莲和太湖未分离纯化的藻类混种,实验中营养足够,只检视凤眼莲对藻类的影响;另一个实验则为凤眼莲的几种化感物质对铜绿微囊藻和斜生栅列藻的抑制作用,化感物质浓度从低到高设置3个梯度,两种藻分为单种和混种。通过这两个实验,探讨凤眼莲在富营养化水体中是否真如一些学者研究那样对藻类存在抑制作用,如果有,哪种化感物质的效果更好?从而为治理太湖富营养化提供理论依据。结果表明:
(1)不论是单种还是物种组合下,凤眼莲总生物量及根茎叶的生物量都随着营养水平的升高呈现上升的趋势,特别是高营养水平下的总生物量及根茎叶生物量均显著高于低营养水平下相应的生物量。在低营养水平下,黄花水龙对凤眼莲各部分生物量有影响,而在高营养水平下,黄花水龙对其生物量的影响很小。
(2)黄花水龙在高营养水平下的总生物量显著高于低营养水平。其原因可能是:高营养水平可以同时满足黄花水龙和凤眼莲生长的需求,而黄花水龙的耐污性又能适应这种高营养水平。黄花水龙茎、叶生物量和其总生物量生长趋势相似,而根生物量则随着营养水平的升高先增加后降低,表现出植物随着营养水平的升高而减少地下生物量的分配;在高营养水平有凤眼莲的组合时,其总生物量及根茎叶的生物量显著低于无凤眼莲情况下的生物量,表明凤眼莲对黄花水龙有明显的抑制作用。
(3)实验中的苦草总生物量及根茎叶生物量随着营养水平的升高而降低。但是,随着营养水平的升高,苦草加大了地上部分的生物量。凤眼莲在低营养水平下对苦草似乎有促进作用,但在高营养水平下,明显抑制苦草的生长。
(4)在不同植物组合下,凤眼莲平均每母株克隆分株数和叶数均随营养水平的升高而升高,特别是高营养水平下的克隆分株数和叶数显著高于低营养水平下的克隆分株数和叶数。在低营养水平,黄花水龙和苦草的存在对凤眼莲克隆分株数有一定的抑制效果;但在高营养水平,则无此效果。
(5)黄花水龙在高营养水平下的克分枝数和叶数均显著高于低营养水平。在低营养水平下,凤眼莲的存在明显抑制了黄花水龙分枝数的增加。说明,凤眼莲对营养的吸收优于黄花水龙,在营养不足的情况下,黄花水龙处于竞争劣势。而高营养水平下,凤眼莲对黄花水龙分支数的影响较小。
(6)苦草的克隆分株数和叶数都有随营养水平的升高而降低的趋势,这说明高营养水体对苦草有一定的抑制作用。在同一营养水平下,凤眼莲和黄花水龙的存在对苦草克隆分株数和叶数均有抑制作用。
(7)凤眼莲总生物量及根茎叶生物量,最大叶的叶宽、叶长、叶柄长和叶柄粗等在有藻类的处理中均比在无藻类的处理相应的要高一些,但是并无显著性差异。本实验中藻类对凤眼莲促进作用大于竞争作用,但是效果不是太明显。在同一处理中,凤眼莲将生物量主要分配在地上部分,特别是茎上。
(8)藻类生长明显受到凤眼莲的抑制,在有凤眼莲的处理中,藻类的OD值显著低于无凤眼莲的处理。在有凤眼莲的处理中,藻类的生长曲线随着时间的推移不断下降,而在无凤眼莲的处理中,藻类生长曲线趋于平衡状态。
就凤眼莲化感物对两种藻类的影响而言,壬酸有强的抑藻效应,加入3种浓度的壬酸后第2d藻液变白,藻细胞大量死亡。10 mg·L-1的四种化感物质(亚油酸、N-苯基-2萘胺、亚油酸甘油酯和丙酰胺)对混合培养的铜绿微囊藻和斜生栅藻具有显著的抑制作用。这四种化感物质浓度为1 mg·L-1时对斜生栅藻的抑制作用最强。化感物质浓度为0.1 mg·L-1时,亚油酸甘油酯和丙酰胺显著增大混藻中斜生栅藻的比例;浓度为1 mg·L-1时,亚油酸和N-苯基-2萘胺显著减少混藻中斜生栅藻的比例;而当浓度为10 mg·L-1时,四种化感物质都表现为极显著地增大混藻中斜生栅藻的比例。在对纯藻的吸光度、藻密度及混藻的群落结构影响上,相对于化感物质的种类而言化感物质的浓度起到更为主导的作用。