CN105052457B - 一种利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法，首先通过对百花湖水库消落带的植物进行调查和筛选，筛选出狗牙根是适合水库消落带生长的植物；然后对狗牙根进行室内外模拟实验来检测狗牙根对水库消落带的适应性，确定狗牙根可以在水库消落带进行种植；最后将狗牙根在水库消落带上进行栽培并开展水库消落带的生态修复。本发明通过***的研究找到了适合在水库消落带生长的植物—狗牙根，既能够满足水库消落带长期水淹和长期裸露的生境生长，又要具有一定的生物量，对水库消落带的景观生态和水土流失有一定的保护作用。

Description

一种利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法

技术领域

本发明涉及一种水库消落带修复方法，具体涉及一种利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

狗牙根(Cynodonda ctylon(Linn.)Pers.)，又名百慕达，狗牙根属，多年生禾本科植物；根系发达，是一种优良的固土护坡植物；生命力强，繁殖迅速，成片生长，耐践踏，籽播或草茎繁殖均可，以无性繁殖为主；具有抗寒性、抗旱性、抗病性、抗虫性、耐盐碱性、耐荫性、耐热性以及抗除草剂性能等性状；多生长于村庄附近、道旁河岸、荒地山坡，狗牙根是适于世界各温暖潮湿和温暖半干旱地区长寿命的多年生草。在我国，主要分布于黄河流域及其以南地区。

公开号为CN101167423A的发明专利公开了由狗牙根和草地早熟禾构成的常绿混生草坪及其建植方法，涉及一种由狗牙根和草地早熟禾构成的常绿混生草坪及其建植方法，利用冷季型植物草地早熟禾和暖季型植物狗牙根的自然特性，并利用草地早熟禾具有地下根状茎和狗牙根具有地表匍匐茎的生长习性，采用在狗牙根草坪上追播草地早熟禾种子或在草地早熟禾草坪上插播狗牙根。

公开号为CN101810138A的发明专利公开了一种矮生型狗牙根新品种的培育方法，本发明属于草坪草育种技术领域，具体涉及一种矮生型狗牙根新品种的培育方法。本发明的特征在于，通过辐射诱变狗牙根种子，进行田间筛选，结合分子标记和同工酶鉴定等辅助选育，获得市场上所需要的矮生型狗牙根新品种。

公开号为CN103772003A的发明专利公开了一种狗牙根草制成的平菇培养基，其特征是它的主料是由下述重量的原料材料组成：狗牙根草60-85公斤，麦麸12-25公斤，石灰1.5-2.5公斤，石膏1.5-2.5公斤，红糖0.5-1.5公斤，水110-140公斤。上述原料制备方法如下：A、选用干燥无霉变无杂质的狗牙根草粉碎过80目筛。

公开号为CN104429422A的发明专利公开了狗牙根的建植方法，狗牙根的建植方法属于农业技术领域，更具体的说，本发明涉及狗牙根的建植方法的改进。本发明就提供了一种***的，产量高的狗牙根的建植方法。本发明包括以下步骤：一、整地；二、繁殖；三、养护管理。

公开号为CN101218873A的发明专利公开了用狗牙根修复水库消落带和河岸带受损生态***的方法，用狗牙根修复水库消落带和河岸带受损生态***的方法，涉及一种水库消落带和河岸带生态修复的工程化技术。先筛选得到能在干旱、瘦瘠土壤中生长，也能在淹没1－6个月，淹没深度为0－40米生存，并在水位回落后迅速恢复生长的狗牙根作为修复植物；采用无性繁殖或有性繁殖后进行种植或移植到修复区；然后进行养护，确保来年的生长。本发明能重建和恢复库消落带和河岸带生态，具有改善河岸景观、保持水土、截流面源污染物和改善水体水质的功能，在淹没期具有固土、护岸、吸收水中污染物质，水位回落后可迅速完成对河岸的植被覆盖，从而达到恢复和重建大型水库消落带和河岸带生态环境的效用，具有广阔的应用前景和良好的环境效益。

公开号为CN102017858A的发明专利公开了狗牙根在大深度水淹水库消落区和河岸消落区的植被构建与生态治理中的应用。本发明涉及生态环境保护与治理技术领域，特别涉及狗牙根在大深度水淹水库消落区和河岸消落区的植被构建与生态治理中的应用，所述大深度水淹水库消落区和河岸消落区的淹没垂直深度h为10米＜h≤30米；经试验，狗牙根在经受连续淹没时间最长达8个月。

上述专利的研究主要集中在狗牙根的建植，狗牙根为主要材料开发的平菇培养基，狗牙根的繁殖，虽然CN101218873A公开了狗牙根对水库消落带具有修复作用，其侧重点主要集中在如何对狗牙根进行种植和养护方面。没有对其***的研究。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法，通过水库消落带调查和狗牙根的室内外的模拟实验，证明狗牙根是适合水库消落带的生态修复植物之一，采用狗牙根在修复带上进行栽培，能够有效地对水库消落带进行生态修复。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法，包括如下步骤：

(1)通过对水库消落带的植物进行调查和筛选，筛选出狗牙根是适合水库消落带生长的植物；

(2)通过对狗牙根的室内外模拟实验来检测狗牙根对水库消落带的适应性，确定狗牙根可以在水库消落带进行种植；

(3)然后将狗牙根在水库消落带上进行栽培；

(4)栽培后对狗牙根进行日常的肥水管理。

前述利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法中，所述对水库消落带的植物进行调查和筛选是指调查百花湖消落带植物物种分布，统计其物种生活型，统计出百花湖水库消落带维管植物分布型图谱，得出周期性水淹影响植物的分布；对其不同梯度生长的植物进行统计，得出第一、二、三梯度均有狗牙根生长，并且覆盖率高。

前述利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法中，所述第一梯度上植被以狗牙根和牛鞭草为主，这两种植物的覆盖度为40％～60％，生物量分别为0.19～0.38kg·m^-2和0.08～0.13kg·m^-2，该梯度没有出现其他植物；第二梯度全年水淹时间为4～6个月，有明显的周期性水位的涨落，该梯度上也是以狗牙根和牛鞭草为主，覆盖度增加至85％～100％，生物量分别为0.24～0.40kg·m^-2和0.12～0.17kg·m^-2，并且出现了菊科、蓼科物种，多样性有所增加，但菊科、蓼科及其他植物的覆盖度均小于5％，生物量也小于0.05kg·m^-2；第三梯度水淹时间较短，该梯度上牛鞭草，狗牙根的覆盖度为100％，生物量也增大至0.26～0.53kg·m^-2和0.16～0.22kg·m^-2。

前述利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法中，所述的检测狗牙根对水库消落带的适应性的具体方法包括以下步骤：

(1)将狗牙根在夏季进行水淹实验

将长势一致的狗牙根200株，栽植在腐殖质丰富的土壤中，待植株成活后，放置室外培养10d；将栽培好的狗牙根随机分成2组：对照组和水淹组；所述对照组不进行任何处理，仅进行常规的田间管理；水淹组置于直径62cm、高82cm装满清水的塑料桶内，实验初期水面距离植株顶部的高度为0.5m，实验期间保持桶内水深不变；

实验前，不同处理各随机选取并标记50株，用于生态指标的测定；实验开始的0d、5d、10d、20d、30d，分别测定随机选取的10株已标记的植株总枝条长、总叶长；实验开始后的0d、4d、8d、20d、30d，分别随机选取未标记植株健康叶片，测定其叶绿素的含量，每种处理5个重复；

(2)将狗牙根在冬季进行水淹实验

将栽培好的狗牙根随机分成2组，每组132株，对照组不进行任何处理，仅进行常规的日常管理；水淹组置于直径62cm、高82cm装满清水的塑料桶内，狗牙根顶端距水面高度0.5m；

从10月份开始，进行长达180d的完全水淹实验，将未经水淹的植株作为对照，植株完全水淹30d、60d、90d、120d、150d和180d后出水时间分别为T₁、T₂、T₃、T₄、T₅和T₆，T₁～T₆时刻四种植物水淹组和对照组各取22株，其中12株用于测定生态指标中的株高、总叶数和总叶长，10株用于测定其根系活力；测定完后再测定其生物量，随机选取存活的茎测定其丙二醛含量；然后将烘干的根部取出，粉碎，测定其可溶性总糖和淀粉的含量；

(3)将经过冬季长期水淹后的狗牙根进行恢复生长实验

将栽培好的狗牙根进行不同时间完全水淹处理，分别水淹0d、30d、60d、90d、120d、150d和180d，水淹结束后，各取出10株用于恢复生长；

恢复生长开始前10d时，剪去植株地上枯黄的老茎，2012年3月22日，对水淹0d、30d、60d、90d、120d和150d后的狗牙根植株，各取出10株用于恢复生长，4月10日，对水淹180d的植株进行恢复生长，恢复生长60d内，老茎周围有幼苗返青或老茎周围有幼苗长出，即认为该植株地下繁殖体存活，于恢复生长实验开始的0d和6d测定植株总枝条长，测定60d后植株的生物量；将烘干的根部取出，粉碎，测定其可溶性总糖和淀粉的含量。

(4)生长规律研究

5月11日，对已经成活狗牙根开始生长规律研究，在实验开始后的第1d、4d、7d、10d、13d、18d、23d、28d、33d、40d、47d、54d、61d、71d、81d、91d、106d、121d、141d，随机测定30株标记好的狗牙根植株的生态指标中的总枝条长、总叶数和顶端第3、4片新叶的长度，并各随机采集10株测定生物量，将烘干的根和茎分开并粉碎，测定其可溶性总糖和淀粉含量及根、茎、叶的氮、磷含量。

前述利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法中，所述的生态指标的测定方法包括：

株高：用测量工具测植株地上第一个节至顶端叶基的高度；

总叶数：人工数出植株地上全部叶数；

总叶长：用测量工具测出植株全部叶片的绿色部分的长度，求平均值；

总枝条长：用测量工具测出植株地上一个节以上的各级分枝长度总和；

生物量：将植株整株洗净，103℃杀青20min，于80℃烘3d至恒重，用托盘天平称量其重量。

前述利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法中，所述叶绿素的测定方法为：采集植株健康叶片，去除叶片两端，去除中间大的叶脉，用丙酮-乙醇混合液法测定叶绿素的含量；

所述的可溶性总糖的测定方法为：称取粉碎的根或茎，加3ml 80％无水乙醇，沸水浴提取30min，离心取上清液，反复提取2次，定容至10ml，用于可溶性总糖的测定；

所述的淀粉的测定方法为：用测定可溶性总糖提取液过滤的残渣加4.6mol/L高氯酸2ml，沸水浴15min，加纯水至10ml，离心，取上清液，如此再提取1次，用纯水洗涤残渣2次，离心取上清液，将上清液合并，定容至50ml，用于淀粉的测定；

所述的根系活力的测定方法为：采集植株健康叶片，避开老叶与顶端两片新叶，去除叶片两端，去除中间大的叶脉，用TTC法测定根系活力；

所述的丙二醛的测定方法为：随机取0.5g狗牙根存活的茎，加5ml 10％三氯乙酸，研磨，离心，分离出上清液；取2ml上清液，加2ml 0.5％硫代巴比妥酸混合，沸水浴20min，冷却，离心，测定其OD值；

所述氮含量的测定方法用靛酚蓝比色法；

所述磷含量测定方法用钼锑抗比色法。

本发明的有益效果是：

本发明通过对百花湖的植被进行了长期的调查和研究，筛选出狗牙根是适合水库消落带生长的植物；然后本发明通过对狗牙根的室内外的模拟实验，证明了狗牙根是适合水库消落带的生态修复植物之一，将狗牙根种植在水库消落带上，能够较好地对水库消落带进行生态修复。狗牙根既能够满足水库消落带长期水淹和长期裸露的生境生长，又要具有一定的生物量，对水库消落带的景观生态和水土流失有一定的保护作用。狗牙根能有效地截留入库悬浮物、削减水体营养物质，具有良好的护岸和景观价值。

附图说明

图1A是不同水淹时间处理下狗牙根枝条的相对生长速率

图1B是不同水淹时间处理下狗牙根叶片的相对生长速率

图1C是不同水淹时间处理下狗牙根叶绿素a的变化

图1D是不同水淹时间处理下狗牙根叶绿素b的变化

图2A是不同时间水淹处理下狗牙根分枝数

图2B是不同时间水淹处理下狗牙根总枝条长

图2C是不同时间水淹处理下狗牙根总叶数

图2D是不同时间水淹处理下狗牙根总叶长

图2E是不同时间水淹处理下狗牙根总生物量

图3A是不同时间水淹处理下狗牙根组织内丙二醛含量

图3B是不同时间水淹处理下狗牙根中可溶性碳水化合物浓度

图3C是不同时间水淹处理下狗牙根中淀粉浓度

图3D是不同时间水淹处理下狗牙根根系活力

图4A是不同时间水淹处理后狗牙根相对生长率

图4B是不同水淹处理后狗牙根出水生长2个月后的总生物量

图4C是不同水淹处理后狗牙根出水生长2个月后的生物量分配情况

图4D是不同水淹处理后狗牙根出水生长2个月后的碳水化合物含量

图4E是不同水淹处理后狗牙根出水生长2个月后的淀粉含量

图4F是不同水淹处理后狗牙根出水生长2个月后的总糖含量

图5A是狗牙根在生长过程中总枝条长的拟合曲线

图5B是狗牙根在生长过程中总叶数的拟合曲线

图5C是狗牙根在生长过程中总叶长的拟合曲线

图5D是狗牙根在生长过程中总生物量的拟合曲线

图5E是狗牙根在生长过程中碳水化合物的积累规律

图5F是狗牙根在生长过程中碳水化合物分布情况

图6A是狗牙根在生长过程中各器官中生物量的变化

图6B是狗牙根在生长过程中各器官中氮含量的变化

图6C是狗牙根在生长过程中各器官中磷含量的变化

图6D是狗牙根在生长过程中各器官中N的生物累积系数

图6E是狗牙根在生长过程中各器官中氮释放量

图6F是狗牙根在生长过程中各器官中磷释放量

图7是狗牙根在贵州百花湖水库的消落带种植后生长情况

具体实施方式

实施例一种利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法

(一)对水库消落带的植物进行调查和筛选

1水库消落带维管植物的调查与筛选

1.1调查方法

2011年5～8月、2011年12月及2013年8月，调查百花湖消落带植物物种分布，统计其物种生活型。

1.2百花湖水库消落带维管植物组成特点

以贵州省贵阳市百花湖水库消落带为研究对象，研究区域物种丰富，共有维管植147种，隶属49科116属。研究区域以被子植物为主，总计43科110属140种，占物种总数的95.24％；而蕨类植物，有6科6属7种，仅占到总数的4.76％。被子植物以双子叶植物为主，共计36科79属103种，占总数的70.01％；单子叶植物，7科31属37种，占总数的25.23％。此外，研究区域内只出现一个属一个种的科有26科，分别占总科数的53.06％、总属数的22.41％、物种总数的17.69％；菊科种数最多，有21属29种，分别占总属数的18.10％、物种总数19.73％(表1A)。

表1A百花湖消落带维管植物科属种特征

1.3百花湖水库消落带维管植物生活型谱

按Raunkiaer分类方法将全部维管植物分为高位芽植物(P)、地面芽植物(H)、地上芽植物(G)和一年生植物(T)。研究区域植物生活型以一年生植物为主，85种，占物种总数的57.82％；高位芽植物最少，12种，占总数的8.16％(表1B)。单子叶植物以一年生植物居多，其次分别是地下芽植物；双子叶植物以一年生植物为主，其次分别是高位芽植物、地面芽植物，地下芽植物最少(表1B)。百花湖消落带低高程区域主要分布的是一年生植物和地上芽植物，高位芽植物则主要分布在高高程区域。这表明周期性水淹影响植物的分布。

表1B百花湖消落带维管植物生活型谱

1.4百花湖水库消落带维管植物分布型特征

调查区域出现的物种属于15个分布型(表1C)，物种数量排名前三的分布型分别是世界分布、泛热带和北温带分布型，分别有52种、36种、26种，分别占总物种数的35.37％、24.49％、24.49％，共占总物种数的77.55％。欧亚和南美温带间断分布、温带亚洲分布、中国-日本均只有1种。

表1C百花湖水库消落带维管植物分布型图谱

注：分布区型数字中：1为世界分布，2为泛热带，2-1为热带亚洲、大洋洲(至新西兰)和中、南美(或墨西哥)间断分布，3为热带亚洲和热带美洲间断分布，6为热带亚洲到热带非洲，7为热带亚洲(印度、马来西亚)，8为北温带，8-4为北温带和南温带间断分布，8-5为欧亚和南美温带间断分布，9为东亚-北美洲间断，10为旧世界温带，11为温带亚洲分布，12为地中海、西亚至中亚，14为东亚分布，14-2中国-日本。

百花湖水库消落带物种多样性处于中等水平，高于白夹溪消落带和西泉眼水库消落带，低于三峡库区消落带。由于受不同水淹时间的影响，百花湖水库消落区优势植物构成也出现了明显差异。第一梯度上植被以狗牙根和牛鞭草为主，这两种植物的覆盖度为40％～60％，生物量分别为0.19～0.38kg·m^-2和0.08～0.13kg·m^-2，该梯度基本上没有出现其他植物。第二梯度全年水淹时间为4～6个月，有较为明显的周期性水位的涨落，该梯度上仍然是禾本科的狗牙根和牛鞭草为主，覆盖度增加至85％～100％，生物量分别为0.24～0.40kg·m^-2和0.12～0.17kg·m^-2，并且出现了菊科、蓼科等物种，多样性稍微有所增加，但菊科、蓼科及其他植物的覆盖度均小于5％，生物量也小于0.05kg·m^-2。第三梯度水淹时间较短，该梯度上牛鞭草，狗牙根的覆盖度基本上为100％，生物量也增大至0.26～0.53kg·m^-2和0.16～0.22kg·m^-2。第三梯度不仅有出现第二梯度的菊科、蓼科等植物，还出现了乌蕨、苎麻、地果和秋华柳等单株植株重量较大的植物，这些植物虽然单株植物重量较大，但覆盖度和生物量在消落区却很小。而上表列出的其他种类的植物只是在消落区调查中发现，其分布的范围不广，同时也没有较大的覆盖度和生物量。由此可以看出，消落区植物的分布受水淹影响较为明显，植物的群落比较单一，覆盖度和生物量较低，表现出了百花湖消落区的生态脆弱性。其中狗牙根属于这一消落带的主要生长植物之一。

为了验证狗牙根可以适应长期的水淹及裸露的环境，本发明继续进行如下研究。

(二)通过对狗牙根的室内外模拟实验来检测狗牙根对水库消落带的适应性

1、将狗牙根在夏季进行水淹实验

1.1实验方法

将长势一致的狗牙根200株，栽植在腐殖质丰富的土壤中，待植株成活后，放置室外培养10d；将栽培好的狗牙根随机分成2组：对照组和水淹组；所述对照组不进行任何处理，仅进行常规的田间管理；水淹组置于直径62cm、高82cm装满清水的塑料桶内，实验初期水面距离植株顶部的高度为0.5m，实验期间保持桶内水深不变；

实验前，不同处理各随机选取并标记50株，用于生态指标的测定；实验开始的0d、5d、10d、20d、30d，分别测定随机选取的10株已标记的植株总枝条长、总叶长；实验开始后的0d、4d、8d、20d、30d，分别随机选取未标记植株健康叶片，测定其叶绿素的含量，每种处理5个重复；

其中，株高、总叶数、总叶长和生物量的测定方法分别为：

株高：用测量工具测植株地上第一个节至顶端叶基的高度；

总叶数：人工数出植株地上全部叶数；

总叶长：用测量工具测出植株全部叶片的绿色部分的长度，求平均值；

生物量：将植株整株洗净，103℃杀青20min，于80℃烘3d至恒重，用托盘天平称量其重量。

可溶性总糖的测定方法为：称取粉碎的根或茎，加3ml 80％无水乙醇，沸水浴提取30min，离心取上清液，反复提取2次，定容至10ml，用于可溶性总糖的测定。

淀粉的测定方法为：用测定可溶性总糖提取液过滤的残渣加4.6mol/L高氯酸2ml，沸水浴15min，加纯水至10ml，离心，取上清液，如此再提取1次，用纯水洗涤残渣2次，离心取上清液，将上清液合并，定容至50ml，用于淀粉的测定。

根系活力的测定方法为：采集植株健康叶片，避开老叶与顶端两片新叶，去除叶片两端，去除中间大的叶脉，用TTC法测定根系活力。

丙二醛的测定方法为：随机取0.5g狗牙根存活的茎，加5ml 10％三氯乙酸，研磨，离心，分离出上清液；取2ml上清液，加2ml 0.5％硫代巴比妥酸混合，沸水浴20min，冷却，离心，测定其OD值。

所述叶绿素的测定方法为：采集植株健康叶片，去除叶片两端，去除中间大的叶脉，用丙酮-乙醇混合液法测定叶绿素的含量。

1.2实验结论

1.2.1枝条的相对生长率

水淹条件下，狗牙根枝条生长缓慢，生长速率整体显著低于对照组(p<0.05，n＝10)(图1A)。从图1A可以看出狗牙根在30天内水淹的相对生长率，第5天狗牙根水淹和未水淹相对生长率区别不大，在第10天开始，狗牙根的生长率出现负增长，而在第20时，水淹的狗牙根增长率几乎为0，在第30天时，水淹的狗牙根出现负增长。由此看见，狗牙根通过水淹和未水淹对比研究，经过长时间的水淹实验，水淹的狗牙根未死亡，只是增长减缓。

1.2.2叶的相对生长率

水淹显著抑制狗牙根叶的生长，生长速率低于对照组；5d时刻叶的生长速率显著高于对照组，这可能是由于水淹促进的叶芽的萌发(图1B)。

1.2.3叶绿素a的变化

叶片水淹时，植物叶绿素a的含量整体低于对照组；狗牙根叶绿素a的含量呈升高的变化趋势(图1C)。

1.2.4叶绿素b的变化

叶片水淹时，狗牙根叶绿素b含量显著低于对照组(p<0.05，n＝10)；狗牙根叶绿素b含量呈升高趋势(图1D)。

1.2.5叶绿素a/b的变化

与叶片是否水淹有关的还有植物叶片内叶绿素a/b比值的变化。叶片水淹时，狗牙根叶绿素a的降低速率低于叶绿素b，导致其叶绿素a/b的比值均呈升高趋。

2、将狗牙根在冬季进行水淹实验

2.1实验方法

将栽培好的狗牙根随机分成2组，每组132株，对照组不进行任何处理，仅进行常规的日常管理；水淹组置于直径62cm、高82cm装满清水的塑料桶内，狗牙根顶端距水面高度0.5m；

从10月份开始，进行长达180d的完全水淹实验，将未经水淹的植株作为对照，植株完全水淹30d、60d、90d、120d、150d和180d后出水时间分别为T1、T2、T3、T4、T5和T6，T1～T6时刻四种植物水淹组和对照组各取22株，其中12株用于测定生态指标中的株高、总叶数和总叶长，10株用于测定其根系活力；测定完后再测定其生物量，随机选取存活的茎测定其丙二醛含量；然后将烘干的根部取出，粉碎，测定其可溶性总糖和淀粉的含量。

2.2实验结论

2.2.1生态适应

完全水淹条件下，狗牙根没有产生新的枝条，总枝条数和总枝条长没有显著增加，60d～120d显著低于对照组(p<0.01，n＝12)(图2A和图2B)。狗牙根叶的生长受到强烈地抑制，总叶数和总叶长整体低于对照组；30d～150d时，总叶数和总叶长一直维持在较低水平，180d时，甚至降为0(图2C和图2D)。狗牙根生物量整体呈降低趋势，显著低于对照组(p<0.01，n＝12)；随着水淹的持续，生物量与对照组的差异逐渐增大，30d时相差0.16g，180d时相差0.33g，仅为对照组的56.07％(图2E)。

2.2.1生理适应

狗牙根根部可溶性总糖和淀粉含量整体呈下降，整体与对照组差异显著(p<0.01，n＝5)；90d时高含量的可溶性总糖，有利于提高植株抵抗寒冷气候的能力。根系活力整体呈降低趋势，与对照组差异显著(p<0.01，n＝5)；水淹120d时，根系活力达到最低值，这可能是由于气候的回暖有利于植株根系活力的提高(图3A、图3B、图3C、图3D)。

3、将经过冬季长期水淹后的狗牙根进行恢复生长实验

3.1实验方法

将栽培好的狗牙根进行不同时间完全水淹处理，分别水淹0d、30d、60d、90d、120d、150d和180d，水淹结束后，各取出10株用于恢复生长；

恢复生长开始前10d时，剪去植株地上枯黄的老茎，2012年3月22日，对水淹0d、30d、60d、90d、120d和150d后的狗牙根植株，各取出10株用于恢复生长，4月10日，对水淹180d的植株进行恢复生长，恢复生长60d内，老茎周围有幼苗返青或老茎周围有幼苗长出，即认为该植株地下繁殖体存活，于恢复生长实验开始的0d和6d测定植株总枝条长，测定60d后植株的生物量；将烘干的根部取出，粉碎，测定其可溶性总糖和淀粉的含量。

3.2实验结论

3.2.1存活率

完全水淹处理30d、60d、90d、120d、150d、180d后，四种植物均保持了极高的存活率，达到了100％，与未水淹的植株没有差异(表2A)。这说明百花湖消落带植物狗牙根、空心莲子草、牛鞭草和狗牙根已经适应了水淹环境，顺利度过漫长的水淹期，并保持较高的存活率。

表2A不同时间完全水淹处理后狗牙根的存活率

3.2.2恢复生长能力

水淹对狗牙根的恢复生长没有显著影响；短期水淹能促进狗牙根恢复生长速率的提高；长时间水淹给狗牙根恢复生长带来不利影响；T₁时刻出水植株生长速率高于未水淹的植株，也高于其它时刻出水的植株，这可能是由于2012年3月气温的回升在一定程度上减弱了水淹带来的不利影响(图4A)。

3.2.3生物量

不同时间完全水淹处理后，狗牙根恢复生长积累的生物量均低于未水淹植株。水淹对狗牙根水后生物量的积累影响显著，整体低于未水淹植株；T₆时刻出水的植株均显著低于77.93％(图4B)。淹T₁～T₃时刻出水恢复生长所积累的生物量普遍偏低，这可能与植株出水后气温较低有关。这表明出水后植物生物量的积累还受植株出水后的气候影响。

3.2.4生物量分配特征

不同时间水淹处理影响出水后恢复生长阶段生物量的分配。狗牙根生物量在各构件的分布情况是茎>根>叶，经历水淹的植株叶的比重均高于未水淹植株(图4C)。茎所占比例均高于根叶，这有利于植株的繁殖生息；而叶比例的提高，有助于植株提高光合作用，积累更多的碳水化合物。

3.2.5碳水化合物

植物出水后根部可溶性碳水化合物差异显著(p<0.05，n＝10)(图4D)。狗牙根根部积累的淀粉随水淹时间增加而增加，各时刻出水植株间淀粉含量差异显著(p<0.05，n＝10)(图4E)。随着水淹的持续，狗牙根受水淹影响显著，水淹处理的植株根部可溶性总糖显著低于对照组(图4F)。

4、恢复生长中其生长规律的研究

4.1实验方法

5月11日，对已经成活狗牙根开始生长规律研究，在实验开始后的第1d、4d、7d、10d、13d、18d、23d、28d、33d、40d、47d、54d、61d、71d、81d、91d、106d、121d、141d，随机测定30株标记好的狗牙根植株的生态指标中的总枝条长、总叶数和顶端第3、4片新叶的长度，并各随机采集10株测定生物量，将烘干的根和茎分开并粉碎，测定其可溶性总糖和淀粉含量及根、茎、叶的氮、磷含量。

其中，总枝条长的测定方法为：用测量工具测出植株地上一个节以上的各级分枝长度总和；

全N测定用靛酚蓝比色法(LY/T 1269—1999)测定氮含量，植物全P测定用钼锑抗比色法(LY/T1270—1999)。

4.2实验结论

4.2.1实地调查

实地调查发现，百花湖消落区筛选出来的狗牙根为贴地匍匐生长，最大高度不超过5cm。因此，我们记录生长高度曲线时，选取狗牙根的各分枝长度之和为记录对象。实验记录如下：

表2B狗牙根生长天数与高度

4.2.2狗牙根生长曲线的拟合

以狗牙根的生长天数为变量，各分枝长度总和为因变量，使用SPSS18.0分别用线性型、对数型、倒数形、二次、三次、复合、幂、S、增长、指数、Logistic进行拟合，发现二次函数和三次函数的拟合程度R都等于0.974(显著性水平小于0.01)，但三次函数方程中参数b3＝1.814×10-⁶，参数过小，意义不大，所以狗牙根的生长曲线采用二次函数方程：y＝-0.001x²+0.379x+9.201。

表2C狗牙根生长曲线模型汇总和参数估计

因变量：总枝长度

自变量为生长天数。

4.2.3狗牙根生长各形态指标的曲线拟合

二次项曲线与立方曲线对狗牙根的总枝条生长特征的拟合效果较好，显著性概率小于0.01。狗牙根立方曲线模型拟合效果优于二次项曲线模型，RS为0.980；其生长模型为y＝2.901×10-⁵x³-0.006x²+0.652x+6.88(图5A)。

二次项曲线、立方曲线、对数曲线和幂函数模型均能较好地拟合狗牙根叶片增加特征，拟合效果是幂函数模型(RS＝0.781)>立方曲线(RS＝0.732)>对数曲线(RS＝0.674)>二次项曲线(RS＝0.626)，植株叶片增加方程式是y＝8.849x^0.223。

立方曲线模型拟合狗牙根新叶的生长与时间之间关系的效果优于其它模型，显著性概率小于0.01，拟合得到的RS分别为0.92。狗牙根关系式为y＝6.125×10-⁶x³-0.001x²-0.016x+6.904(图5C)。

二次项曲线能很好地拟合狗牙根总生物量积累特征，RS分别是0.942，其模型是y＝5.743×10-⁵x²+0.006x–0.008(图5D)。

4.2.4狗牙根生长各生理指标的曲线拟合

狗牙根根部可溶性总糖含量整体呈下降趋势，波动幅度较大，141d时四种植物可溶性总糖含量均趋近一个值(图5E)。

狗牙根根部在不断地积累淀粉；在整个生长期内，根部淀粉含量不断地波动，狗牙根的波动幅度较大(图5F)。

4.2.5狗牙根各器官的生物量(干重)变化

由图6A可以看出，各器官各时期的生物量都为茎最大，根和叶较小，茎的生物量平均为叶和根生物量的10倍以上。在0～30d根茎叶的生物量增长速度都较为缓慢；在30～150d增长较快，这主要是由于茎快速增长所致，叶和根对总生物量的贡献较小。在150d以后，植物的根和茎的生物量增加速率开始降低，而植物的叶生物量开始下降，这可能是由于进入秋季，植物的叶片开始出现衰败或者死亡凋落导致。

4.2.6氮磷总量在狗牙根各器官中的变化

由图6B和6C可以看出，狗牙根茎中氮磷含量总量在各时期都为茎最大，叶和根的含量较小，茎中氮磷含量在各时期均占整个植物总量的80％左右。植物N总量与根、茎中N总量的相关性分别为0.955**，0.999**，而与植物叶中N总量无显著相关性。植物P总量与根、茎中P总量的相关性分别为0.992**，0.999**，而与植物叶中P总量也无显著相关性。但由于植物根中N、P总量含量较低，所以茎中的N、P总量的含量高低对整株植物N、P总量起着决定性的作用。同时，就整株植物而言，植物栽种天数与植物中N、P总量的拟合方程分别为y＝0.026x²+0.502(R＝0.983，P<0.01)和y＝0.291e^0.018x(R＝0.920，P<0.01)。在每年的7月～10月，植物对N、P的吸收速率最快，10月以后植物对N、P的吸收速率明显减缓。

4.2.7植物各器官对N、P的富集

实验室栽种植物用于做植物生长曲线的土壤取自于百花湖消落区。该土壤中的营养物质及微量元素含量见表2D。

表2D土壤中营养物质

假设在植物的生长过程中，土壤中的N、P浓度不变(N含量为3.846mg/g；P含量为1.36mg/g),对植物在生长过程中的各器官生物累积指数进行计算。

生物累积指数(BAF)＝M_植物/M_土壤

式中，M_植物为N、P元素在植物器官中的浓度含量，M_土壤为N、P元素在土壤中的浓度含量。

由图6D可以看出，刚开始的30天内，根、茎、叶对氮磷的累积系数开始急剧的下降，随后在6月～9月，各器官的BAF下降速率减缓，最后在9月～11月缓慢上升。由于前期植株比较矮小，对N、P的吸收能力不强，使得各器官的BAF急剧下降以供给生长。5月到9月植株长大，对土壤中的吸收能力增强，但是植物对N、P的吸收速率比植物生长过程中生物量增加而导致的稀释速率要慢，所以会导致植物的各植物器官中N的累积速率降低速率减缓。9月份以后，随着植物的生物量的增加速率开始减缓，植物对N、P营养物质仍在不断吸收，又会使BAF在各器官中增加。尤其值得我们注意的是，BAF后期在叶中的增加速率要大于根和茎，这可能是由于叶为植物的主要营养器官，同时也可能是因为植物叶片部分开始开花或结果，需要大量的营养元素，根与茎对叶片营养物质的运输程度加强。

4.2.8狗牙根对N、P的释放

2011年11月在百花湖消落区采集自然条件下死亡的狗牙根两种植物整株各2kg左右，带回实验室。植物样品用去离子水洗净表面泥土，在阴凉通风处风干表面的水分6h，每种植物按根、茎、叶分开，称得鲜重。随后选取每种样品根、茎、叶各50g，装入分解带中并做上标记，于2012年12月放入百花湖消落区麦西河沿岸的生态浮床下，入水深度为1m。从投入湖中开始试验为第0天算起，按照1d、3d、7d、15d、30d、60d、90d、120d、150d分别取出浸泡于湖中的各种植物的根茎叶各一袋，带回实验室进行N、P总量的测定。

由图6E和图6F可以看出，在150天内，植物叶可以释放释放出70％以上的营养盐，而根、茎只能释放出不到50％的营养盐，并且释放速率叶>茎>根。同时可以看出在1～30天内，各器官营养盐的释放速率较慢，随着浸泡时间的加长，植物释放的速率和总量开始增加。

经过上述方面的研究，结果表明，狗牙根经过长期水淹后仍然具有生命力，经过一段时间的恢复生长后植株生长状况良好，可以看出，狗牙根能够适应水库消落带的长期水淹和长期裸露的生长环境，经过长期水淹后还可以快速的恢复生长，并且能够快速的适应裸露的生长环境，生长势较好，可以在水库消落带进行种植。

最后将狗牙根在水库消落带上进行栽培；并且栽培后对狗牙根进行日常的肥水管理即可，经过一段时间的培植，对水库的修复作用明显。

目前狗牙根已经在水库消落带的生态修复中起着重要的作用，在实际生活中，狗牙根已经在贵州百花湖水库的消落带进行了实验种植(见图7)，其对百花湖水库消落带的修复作用明显，减少了水土水土流失的同时，美化了环境，有利于贵州百花湖水库生态***的长期稳定。

Claims (4)

1.一种利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过对水库消落带的植物进行调查和筛选，筛选出狗牙根是适合水库消落带生长的植物；

(2)通过对狗牙根的室内外模拟实验来检测狗牙根对水库消落带的适应性，确定狗牙根可以在水库消落带进行种植；

(3)然后将狗牙根在水库消落带上进行栽培；

(4)栽培后对狗牙根进行日常的肥水管理；

所述的检测狗牙根对水库消落带的适应性的具体方法包括以下步骤：

(1)将狗牙根在夏季进行水淹实验

将长势一致的狗牙根200株，栽植在腐殖质丰富的土壤中，待植株成活后，放置室外培养10d；将栽培好的狗牙根随机分成2组：对照组和水淹组；所述对照组不进行任何处理，仅进行常规的田间管理；水淹组置于直径62cm、高82cm装满清水的塑料桶内，实验初期水面距离植株顶部的高度为0.5m，实验期间保持桶内水深不变；

实验前，不同处理各随机选取并标记50株，用于生态指标的测定；实验开始的0d、5d、10d、20d、30d，分别测定随机选取的10株已标记的植株总枝条长、总叶长；实验开始后的0d、4d、8d、20d、30d，分别随机选取未标记植株健康叶片，测定其叶绿素的含量，每种处理5个重复；

(2)将狗牙根在冬季进行水淹实验

将栽培好的狗牙根随机分成2组，每组132株，对照组不进行任何处理，仅进行常规的日常管理；水淹组置于直径62cm、高82cm装满清水的塑料桶内，狗牙根顶端距水面高度0.5m；

从10月份开始，进行长达180d的完全水淹实验，将未经水淹的植株作为对照，植株完全水淹30d、60d、90d、120d、150d和180d后出水时间分别为T₁、T₂、T₃、T₄、T₅和T₆，T₁～T₆时刻四种植物水淹组和对照组各取22株，其中12株用于测定生态指标中的株高、总叶数和总叶长，10株用于测定其根系活力；测定完后再测定其生物量，随机选取存活的茎测定其丙二醛含量；然后将烘干的根部取出，粉碎，测定其可溶性总糖和淀粉的含量；

(3)将经过冬季长期水淹后的狗牙根进行恢复生长实验

将栽培好的狗牙根进行不同时间完全水淹处理，分别水淹0d、30d、60d、90d、120d、150d和180d，水淹结束后，各取出10株用于恢复生长；

恢复生长开始前10d时，剪去植株地上枯黄的老茎，2012年3月22日，对水淹0d、30d、60d、90d、120d和150d后的狗牙根植株，各取出10株用于恢复生长，4月10日，对水淹180d的植株进行恢复生长，恢复生长60d内，老茎周围有幼苗返青或老茎周围有幼苗长出，即认为该植株地下繁殖体存活，于恢复生长实验开始的0d和6d测定植株总枝条长，测定60d后植株的生物量；将烘干的根部取出，粉碎，测定其可溶性总糖和淀粉的含量；

(4)生长规律研究

5月11日，对已经成活狗牙根开始生长规律研究，在实验开始后的第1d、4d、7d、10d、13d、18d、23d、28d、33d、40d、47d、54d、61d、71d、81d、91d、106d、121d、141d，随机测定30株标记好的狗牙根植株的生态指标中的总枝条长、总叶数和顶端第3、4片新叶的长度，并各随机采集10株测定生物量，将烘干的根和茎分开并粉碎，测定其可溶性总糖和淀粉含量及根、茎、叶的氮、磷含量；

所述叶绿素的测定方法为：采集植株健康叶片，去除叶片两端，去除中间大的叶脉，用丙酮-乙醇混合液法测定叶绿素的含量；

所述的可溶性总糖的测定方法为：称取粉碎的根或茎，加3ml 80％无水乙醇，沸水浴提取30min，离心取上清液，反复提取2次，定容至10ml，用于可溶性总糖的测定；

所述的淀粉的测定方法为：用测定可溶性总糖提取液过滤的残渣加4.6mol/L高氯酸2ml，沸水浴15min，加纯水至10ml，离心，取上清液，如此再提取1次，用纯水洗涤残渣2次，离心取上清液，将上清液合并，定容至50ml，用于淀粉的测定；

所述的根系活力的测定方法为：用TTC法测定根系活力；

所述的丙二醛的测定方法为：随机取0.5g狗牙根存活的茎，加5ml 10％三氯乙酸，研磨，离心，分离出上清液；取2ml上清液，加2ml 0.5％硫代巴比妥酸混合，沸水浴20min，冷却，离心，测定其OD值；

所述氮含量的测定方法用靛酚蓝比色法；

所述磷含量测定方法用钼锑抗比色法。

2.根据权利要求1所述的利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法，其特征在于，所述对水库消落带的植物进行调查和筛选是指调查百花湖消落带植物物种分布，统计其物种生活型，统计出百花湖水库消落带维管植物分布型图谱，得出周期性水淹影响植物的分布；对其不同梯度生长的植物进行统计，得出第一、二、三梯度均有狗牙根生长，并且覆盖率高。

3.根据权利要求2所述的利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法，其特征在于，所述第一梯度上植被以狗牙根和牛鞭草为主，这两种植物的覆盖度为40％～60％，生物量分别为0.19～0.38kg·m^-2和0.08～0.13kg·m^-2，该梯度没有出现其他植物；第二梯度全年水淹时间为4～6个月，有明显的周期性水位的涨落，该梯度上也是以狗牙根和牛鞭草为主，覆盖度增加至85％～100％，生物量分别为0.24～0.40kg·m^-2和0.12～0.17kg·m^-2，并且出现了菊科、蓼科物种，多样性有所增加，但菊科、蓼科及其他植物的覆盖度均小于5％，生物量也小于0.05kg·m^-2；第三梯度水淹时间较短，该梯度上牛鞭草和狗牙根的覆盖度为100％，生物量也增大至0.26～0.53kg·m^-2和0.16～0.22kg·m^-2。

4.根据权利要求1所述的利用狗牙根对水库消落带进行修复的方法，其特征在于，所述的生态指标的测定方法包括：

株高：用测量工具测植株地上第一个节至顶端叶基的高度；

总叶数：人工数出植株地上全部叶数；

总叶长：用测量工具测出植株全部叶片的绿色部分的长度，求平均值；

总枝条长：用测量工具测出植株地上一个节以上的各级分枝长度总和；

生物量：将植株整株洗净，103℃杀青20min，于80℃烘3d至恒重，用托盘天平称量其重量。