氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)加劇（如大壩建設(shè)）在一定程度上改變了湖泊固有的水文節(jié)律，使湖泊成為世界上最受威脅的生態(tài)系統(tǒng)之一。沉水植物作為湖泊中主要的初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定起重要調(diào)節(jié)作用。自2010年來(lái)，洞庭湖沉水植被退化嚴(yán)重，部分區(qū)域甚至消失，對(duì)湖區(qū)生態(tài)環(huán)境健康構(gòu)成較大威脅。自三峽大壩運(yùn)行后，洞庭湖水文情勢(shì)巨變，旱季延長(zhǎng)，落水期提前，使以前未暴露的湖底出露時(shí)間延長(zhǎng)，在旱季出現(xiàn)了大面積的底泥板結(jié)現(xiàn)象。然而，有關(guān)底泥板結(jié)對(duì)沉水植被的影響以及特定水文條件改變后如何恢復(fù)是當(dāng)前面臨的新情況，新特征。
針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所謝永宏研究員團(tuán)隊(duì)依托洞庭湖站研究平臺(tái)，結(jié)合野外調(diào)查和受控實(shí)驗(yàn)等方法，分析了底泥板結(jié)特性及對(duì)沉水植物生長(zhǎng)的影響，同時(shí)探討了多種底泥修復(fù)措施對(duì)沉水植物生長(zhǎng)的促進(jìn)效果。
研究結(jié)果表明：1）底泥板結(jié)后0~10 cm沉積物層的土壤特征發(fā)生了明顯變化，如：大顆粒團(tuán)聚體（＞2mm）的比例在板結(jié)底泥（63.93–85.88%）較未板結(jié)底泥（2.80–13.17%）顯著增加，土壤TN、TP和SOC含量有所上升，土壤pH有所降低；2）板結(jié)底泥中細(xì)菌和真菌的豐富度顯著高于未板結(jié)底泥，真菌群落結(jié)構(gòu)主要受板結(jié)程度影響，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)則主要受垂直深度的影響；3）底泥板結(jié)不利于沉水植物定植和建群，如降低了沉水植物的生物量，減少了最大根長(zhǎng)但增大了平均根徑，同時(shí)板結(jié)和水位的共同作用導(dǎo)致沉水植物整體根系變短；4）底泥修復(fù)措施對(duì)沉水植物生長(zhǎng)的促進(jìn)效果不同：一方面單獨(dú)底泥疏松處理可以增加沉水植物生物量，促進(jìn)根系發(fā)育，有利于沉水植物生長(zhǎng)和建群，另一方面底泥疏松+凋落物添加（如苔草、南荻）的聯(lián)合處理在不同生長(zhǎng)型沉水植物間（如底棲型、直立型、冠層型）表現(xiàn)出特異性響應(yīng)，如：疏松+苔草處理顯著提高了冠層型沉水植物（輪葉黑藻和穗花狐尾藻）的生物量，但對(duì)直立型沉水植物（龍須眼子菜和微齒眼子菜）而言是增大了根莖比。未來(lái)在恢復(fù)沉水植物時(shí)，可以根據(jù)沉水植物生長(zhǎng)型不同采取針對(duì)性的底泥修復(fù)措施，以達(dá)到最佳效果。
上述結(jié)果以Sediment hardening changes the physicochemical characteristics and microbial diversity of sediment and has potential effects on submerged macrophytes和Response of submerged macrophytes of different growth forms to multiple sediment remediation measures for hardened sediment為題近期分別發(fā)表在Plant and soil和Frontiers in Plant Science上，研究得到國(guó)家自然科學(xué)聯(lián)合基金和青年基金項(xiàng)目、湖南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等資助。
洞庭湖底泥板結(jié)狀況和受控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)