完全水淹条件下空心莲子草的生长、存活及出水后的恢复动态研究

为了判断入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)能否在河岸带的水淹环境中生存,实验研究了空心莲子草在30、60、90 d和120 d的完全水淹条件下的形态变化、生物量变化、存活及出水后的恢复生长状况.结果发现,空心莲子草在完全水淹条件下分枝的伸长生长加剧,并能快速产生新的叶片,但总生物量及地下部分生物量显著降低.空心莲子草在完全水淹处理后有很高的存活率,淹没120 d后存活率仍高达90%.水淹处理结束后,植株能够迅速地开始恢复生长,但恢复生长能力随着水淹持续时间的延长而逐渐降低.结果表明,空心莲子草有很强的水淹耐受能力,能够在江河河岸带生存,但在水淹持续时间较长的距水面较近的地段可能生长较差.     

EFFECTS OF LONG-TERM SUBMERGENCE ON SURVIVAL AND RECOVERY GROWTH OF FOUR RIPARIAN PLANT SPECIES IN THREE GORGES RESERVOIR REGION, CHINA

 地瓜藤(Ficus tikoua)、荻(Triarrhena sacchariflora)、牛鞭草(Hemarthria altissima)和狗牙根(Cynodon dactylon)是三峡库区常见的岸生植物, 自然分布于河岸带不同垂直高程的地段。为了明确它们在成库后“三峡库区消落区”长期完全水淹条件下的存活和生长情况, 实验设置对照(不进行水淹, 常规供水管理)和完全水淹两个处理, 30、60、90、120、150和180 d 6个水淹时间水平, 研究了4种植物在完全水淹条件下的存活、生物量变化和恢复生长。结果发现: 1) 4种植物在完全水淹条件下的存活率与其在河岸带上的垂直分布高程密切相关。分布于距江面高程较高的河岸段的地瓜藤植株, 在全淹30 d后就全部死亡; 分布在中高程河岸段的荻在全淹150和180 d后全部死亡; 可以分布于低高程河岸段的牛鞭草和狗牙根, 淹没180 d后存活率分别为90%和100%。2)全淹抑制了荻、牛鞭草和狗牙根的生长, 总生物量增量显著低于对照植株。与水淹0 d相比, 全淹处理植株的地上部分生物量显著降低, 荻在全淹60和120 d后, 地下部分生物量显著降低, 但牛鞭草和狗牙根的地下部分生物量与水淹0 d水平相比无显著差异。3)水淹处理结束后, 存活的荻、牛鞭草和狗牙根植株都能很好地恢复生长。在恢复生长过程中, 全淹30、60和90 d后, 荻、牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率与对照植株无显著差异, 全淹120、150和180 d后, 牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率显著高于对照植株。全淹处理的荻、牛鞭草和狗牙根植株的总叶片数相对生长速率始终显著高于对照植株。遭受长期完全水淹后, 植株在有限的营养储备条件下, 快速产生叶片以迅速积聚光合产物可能是植物更为优化的恢复生长方式。     

淹水对三峡库区消落带香附子生长及光合特性的影响

为了阐明三峡库区消落带水位变化对香附子实生幼苗的影响,本研究模拟三峡库区消落带水淹环境,设置对照(CK)、根淹(T1)、半淹(T2)、全淹(T3)4个处理组,揭示香附子对库区消落带水位变化引起的不同水淹环境的光合生理响应机制。结果表明:经过45d的水淹后,所有处理香附子植株的基径、茎高和非光化学淬灭都有所增加,说明香附子植株对不同水淹环境都做出了积极的响应;植株叶长、叶宽及地上生物量在不同水淹环境中有不同的响应,与对照相比,半淹处理植株叶长、叶宽及地上生物量有所增加,而根淹、全淹处理植株叶长、叶宽及地上生物量有所下降;随着水淹时间的增加,所有水淹处理植株叶片比叶面积、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、最大光化学效率、电子传递速率以及光化学淬灭都显著低于对照,根淹和半淹植株虽有下降,但仍能保持较高的水平,而全淹植株则下降明显。研究表明,香附子能很好地适应水淹环境(尤其是部分水淹环境),未来可以应用于三峡库区消落带的植被重建,特别是针对长期遭受水位涨落的低海拔区域(145～160m),同时,香附子响应水淹的特性也为未来三峡库区消落带耐淹植物的筛选提供了依据。     

三峡库区岸生植物秋华柳对水淹的光合和生长响应

为阐明三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata)对水淹的耐受机制,模拟三峡库区消落带水淹发生的情况,研究了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳的光合和生长特性。实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)、水淹根部(植株置于水中,植株地下部分被淹没)、水下0.5 m(植株置于水中,植株顶部在水面下0.5 m)和水下2 m(植株置于水中,植株顶部在水面下2 m)4个不同的水淹深度和0、10、20、40、60和90 d 6个不同的水淹时间处理,并测定了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳的光合作用、叶绿素荧光和生长。研究结果发现:随着水淹时间的延长,对照和水淹根部植株都具有高的净光合速率、表观量子效率和羧化效率。水淹40 d后,相同水淹深度处理秋华柳植株的净光合速率显著高于耐水湿环境的垂柳(Salix babylonica)(p<0.05)。水淹90 d后,全淹处理植株的光合能力较对照有显著的下降(p<0.05),对照、水下0.5 m和水下2 m植株的净光合速率分别为13.2、10.1和8.05 μmol·m^-2·s^-1,同时全淹植株PSII的最大光化学效率也有一定程度的下降,显著低于对照和水淹根部处理的植株(p<0.05)。水淹40、60和90 d后,全淹植株的胞间CO₂浓度都高于对照和水淹根部植株。随着水淹时间的增加,水淹根部植株不定根数量不断增加,而全淹植株只有极少量的不定根产生。水淹根部植株的主茎长的增量、分枝数的增量、主茎新生叶片数、根生物量的积累和总生物量的积累都高于全淹植株,全淹植株在水淹过程中,其主茎长、分枝数、主茎新叶数、根生物量和总生物量都有增加,同时其凋落叶片较多。水淹90 d后,秋华柳植株的存活率为100%。研究结果表明,秋华柳在经过较长时间的水淹后,表现出较强的光合和生长适应性,可以考虑将秋华柳列为三峡库区消落带植被构建的物种之一。     

水体溶氧影响陆生植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和牛鞭草(Hemarthria altissima)对完全水淹的耐受力

溶氧是水环境中一个重要的环境因子,为了探讨水中的溶氧含量水平是否会对陆生植物的耐淹能力造成影响,研究了陆生植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和牛鞭草(Hemarthria altissima)在遭受不同溶氧含量水体完全淹没后的生长表现、存活情况和非结构碳水化合物的变化。实验结果表明:(1)水体中的溶氧含量显著影响了处于完全水淹环境中的喜旱莲子草和牛鞭草的存活。受高溶氧水体完全水淹的喜旱莲子草和牛鞭草主茎的完好程度和存活叶的数量均显著高于遭受低溶氧水体完全水淹的喜旱莲子草和牛鞭草,喜旱莲子草和牛鞭草在高溶氧水体完全水淹后的生物量比低溶氧水体完全水淹后要高;(2)水体中的溶氧含量显著影响了处于完全水淹环境中的喜旱莲子草和牛鞭草的生长,受高溶氧水体完全水淹的喜旱莲子草主茎伸长生长和不定根生长显著强于受低溶氧水体完全水淹的喜旱莲子草,在不定根的生长上牛鞭草也具有同样的表现。(3)高溶氧水环境有利于减小被完全淹没的喜旱莲子草和牛鞭草的碳水化合物消耗,两种植物在受高溶氧完全水淹后体内具有的非结构性碳水化合物含量均比受低溶氧完全水淹后高。(4)喜旱莲子草比牛鞭草能更好地耐受完全水淹,当处于低溶氧完全水淹时表现得更为明显,本研究表明入侵物种喜旱莲子草比本地物种牛鞭草具有更强的环境适应能力和水淹耐受能力。     

香根草形态性状和光合特性对三峡库区消落带水陆生境变化的响应

基于定位观测,研究三峡库区消落带淹水区和未淹区香根草的形态性状、生物量、光合参数和资源利用效率,并对其适应机制进行讨论。结果显示:(1)香根草可以在消落带每年淹水期4个月左右、淹水深度小于9m的海拔区段存活。(2)淹水区香根草的地上部分多数形态性状指标较未淹区有所降低,降低幅度随香根草露出水面恢复生长的时间长短而异。(3)淹水区香根草总生物量、地上部分生物量分别减少10.58%、48.46%,而根径、根系长度、根系数量、根幅、地下生物量以及地下/地上生物量的比值分别提高12.50%、24.13%、19.09%、78.46%、30.04%、151.71%;同期香根草的蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度分别减少20.75%、9.19%和10.04%,而净光合速率、水分利用效率、表观CO2利用效率分别提高7.23%、36.47%和63.64%。研究表明,加速根系分蘖和生长、增加叶片长度和地下生物量,降低植株高度、减少蒸腾、提高水分和CO2利用效率是香根草对三峡库区消落带水陆生境变化的适应对策。     

完全水淹环境中光照和溶氧对喜旱莲子草表型可塑性的影响

光照和溶氧是水环境和陆地环境间差异显著的两个环境因子,对水淹植物的生长和存活具有重要的意义。以三峡库区常见外来入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,考察了水体中的光照(L)和溶氧(DO)对完全水淹环境中喜旱莲子草的形态特征和生物量分配等表型可塑性的影响。实验设置水淹和非水淹对照两组处理,对水淹组的光照和溶氧两个环境因子再分别设置有(+)、无(-)以及高(+)、低(-)两种水平,共计4个处理。实验结果表明:(1)水淹可促进喜旱莲子草主茎和叶片发生可塑性反应,引发伸长生长。水淹后,其细长的主茎以及长而薄的直立叶更有利于植株早日出露水面。(2)完全水淹条件下,喜旱莲子草主茎和叶片的表型可塑性受光照和溶氧的复合影响,其中主茎的伸长生长主要受溶氧的影响,而叶片的形态变化则主要受光照影响。高溶氧处理下喜旱莲子草的主茎伸长生长显著(P0.05)。在相同光照条件下,高溶氧处理下喜旱莲子草的主茎长、节间数、节间长以及主茎长/主茎直径均明显高于低溶氧处理。不论有光还是无光,高溶氧处理下喜旱莲子草主茎长以及节间数的平均增长率均处于最高水平,分别为61.8%、34.2%。喜旱莲子草叶片的形态变化在有光处理下表现得尤为显著,其平均叶片长宽比、比叶面积以及叶倾角分别较水淹前增加了39.65%、28.3%、45.9°。(3)光照和溶氧对于喜旱莲子草不定根和分枝的发生及发展存在影响差异。有光条件下可促进植株抽枝,而高溶氧处理时更有利于植株生根。这些形态变化有助于喜旱莲子草扩大株型占据有利生境,进一步提高植株的水下存活能力。     

不同生境下空心莲子草响应模拟昆虫采食的生长和化学防御策略

外来植物往往可以入侵多种生境并受到多种昆虫的采食,而不同生境条件将可能会影响这些入侵植物对昆虫采食的防御策略。以入侵我国的克隆植物——空心莲子草为研究对象,分别选择生长在水生生境、水陆两栖生境和陆生生境中的无性个体(分株),通过50%去叶处理模拟昆虫采食,分析不同生境下空心莲子草对模拟昆虫采食处理的生长及化学防御响应的差异。模拟昆虫采食处理显著抑制了陆生生境、水陆两栖生境以及水生生境下空心莲子草的根、茎、叶和总生物量,但对3种生境下空心莲子草的生物量分配(根冠比、根生物量分配、茎生物量分配和叶生物量分配)均无显著影响。陆生生境下空心莲子草根、茎和总生物量显著高于水陆两栖生境和水生生境,根冠比显著低于水陆两栖生境和水生生境。模拟昆虫采食处理显著降低了空心莲子草的木质素含量,而对单宁和总酚含量影响不显著。生境对木质素含量无显著影响,但陆生生境下空心莲子草单宁含量显著高于水陆两栖生境和水生生境,且总酚含量显著高于水陆两栖生境,表明陆生生境中空心莲子草具有更强的防御能力。空心莲子草木质素含量与总生物量无显著相关性,但在模拟采食情况下,其总酚含量与总生物量呈显著负相关,而无论模拟昆虫采食处理存在与否,空心莲子草单宁含量与总生物量均呈显著正相关。因此,空心莲子草存在昆虫介导的生长和化学防御之间的权衡,在昆虫采食的情况下可通过减少生长来增加对化学防御物质的投入,但生境对空心莲子草这种生长-防御权衡的影响十分有限。     

福寿螺取食对空心莲子草生长和繁殖的影响

福寿螺(Pomacea canaliculata)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是我国南方淡水生态系统中常见的两种入侵生物, 空心莲子草是福寿螺的植物性食物之一。以福寿螺和空心莲子草为研究对象, 研究了不同福寿螺取食强度对空心莲子草生长和繁殖的影响, 探讨了两者之间的相互关系。结果表明: 与对照相比, 福寿螺取食抑制了空心莲子草的生物量积累, 但不同取食强度的影响存在差异。在每盆1、3 只取食强度下, 空心莲子草鲜重先下降然后上升, 而在每盆5、7 只取食强度下, 其鲜重一直保持下降的趋势。与处理前相比, 福寿螺取食下空心莲子草的节数和分枝数均增加(每盆7 只除外), 而叶片数一直保持下降的趋势。每盆7 只福寿螺的取食强度下, 空心莲子草的花数显著高于对照(P<0.05), 为对照的10.5 倍(处理20 天时)。可见, 福寿螺取食在一定程度上抑制了空心莲子草的生长, 但空心莲子草对不同的取食强度产生不同的生长响应。低取食强度可能促进了空心莲子草的营养生长, 高取食强度抑制了空心莲子草的营养生长, 却促进了其有性繁殖。同时, 福寿螺对空心莲子草叶片的取食偏好性优于其茎秆。     

空心莲子草叶甲对空心莲子草控制效果的定量评价

为了解空心莲子草叶甲Agasicles hygrophila被引入中国20多年后其取食行为与取食能力是否发生改变, 我们通过采集叶甲自然种群的成虫, 在室内用空心莲子草Alternanthera philoxeroides饲养获得检测用叶甲各虫态与虫量进行室内定量检测, 研究了空心莲子草叶甲自然种群各龄幼虫与成虫在不同密度下对空心莲子草的控害效果。结果显示： 1龄幼虫喜食顶芽嫩叶, 在每株接0.2和1头1龄幼虫密度下, 空心莲子草仍有新叶和侧芽生成, 生物量、 株高与茎节数仍在增加; 在5头/株的密度下, 空心莲子草的生物量、 叶片数和侧芽数均出现负增长; 在10头/株的密度下, 草的生物量、 株高、 叶片数、 侧芽数和茎节数均表现为负增长。2龄幼虫优先取食顶芽嫩叶, 也取食老叶与茎杆, 在每株10头2龄幼虫的密度下, 接虫7 d后, 40%的植株死亡。3龄幼虫取食叶片与茎秆, 后期钻入茎秆中化蛹,在10头/株密度下,7 d后, 已引起52%的植株死亡, 存活株的茎节数显著减少。成虫可24 h连续取食植株的任何组织, 0.2头/株的密度下,空心莲子草叶片与侧芽数量已呈现负增长; 5头/株的密度下,空心莲子草的生物量、 株高、 叶片数、 侧芽数与茎节数均呈现较大的负增长; 10头/株的控草效果更加显著。     

Submergence-induced leaf acclimation in terrestrial species varying in flooding tolerance

Earlier work on the submergence-tolerant species Rumex palustris revealed that leaf anatomical and morphological changes induced by submergence enhance underwater gas exchange considerably. Here, the hypothesis is tested that these plastic responses are typical properties of submergence-tolerant species. Submergence-induced plasticity in leaf mass area (LMA) and leaf, cell wall and cuticle thickness was investigated in nine plant species differing considerably in tolerance to complete submergence. The functionality of the responses for underwater gas exchange was evaluated by recording oxygen partial pressures inside the petioles when plants were submerged. Acclimation to submergence resulted in a decrease in all leaf parameters, including cuticle thickness, in all species irrespective of flooding tolerance. Consequently, internal oxygen partial pressures (pO(2)) increased significantly in all species until values were close to air saturation. Only in nonacclimated leaves in darkness did intolerant species have a significantly lower pO(2) than tolerant species. These results suggest that submergence-induced leaf plasticity, albeit a prerequisite for underwater survival, does not discriminate tolerant from intolerant species. It is hypothesized that these plastic leaf responses may be induced in all species by several signals present during submergence; for example, low LMA may be a response to low photosynthate concentrations and a thin cuticle may be a response to high relative humidity.     

Resistance to complete submergence in Rumex species with different life histories: the influence of plant size and light

Resistance to complete submergence was tested in three Rumex species that occur in the Dutch river forelands. The species differ in both habitat and life history characteristics. The annual or biennial R. maritimus and the biennial or short lived perennial R. palustris grow on frequently flooded mud flats of low elevation, while the perennial R. thyrsiflorus can be found on dykes and river dunes that are seldom flooded. The flooding characteristics of the habitats of the three species were determined. These data were used to design experiments to determine the survival and biomass development of the three species during submergence and the influence of plant size and light level on these parameters. It was shown in all three species that plants submerged during daytime were much more resistant to flooding than those submerged at night. This is most probably due to the generation of oxygen or carbohydrates by underwater photosynthesis. Mature plants of the three species showed higher survival after submergence than juvenile plants, which might be caused by higher carbohydrate levels in the taproots of mature plants. In addition, the three species clearly differed in survival and biomass development during submergence. Rumex thyrsiflorus , the species least subjected to flooding, is least tolerant to complete submergence. Rumex maritimus , which can avoid the floods by having a short life cycle, is less tolerant to submergence than R. palustris , which has to survive the floods as a vegetative plant. It was noted that some plants that survived the flooding period itself, still died in the following period of drained conditions, possibly due to post-anoxic injury.     

放牧干扰下高寒草甸物种和生活型丰富度与地上及地下生物量的关系

明晰放牧干扰下高寒草甸植物丰富度与生物量的相关关系,为草地植物不同生长时期生物量的预测提供依据。设置6个放牧强度样地,连续3a放牧,2014年进行3个季节(6月、8月、10月)的植物丰富度和地上、地下生物量调查,对比分析放牧干扰下物种和生活型丰富度(生活型的种类)分别与地上、地下生物量的相关关系。结果表明:(1)物种和生活型丰富度与地上生物量均受放牧强度的显著影响,物种丰富度仅在8月与放牧强度显著负相关,生活型丰富度在10月随放牧强度单峰变化,地上生物量在不同季节均与放牧强度显著负相关,而地下生物量与放牧强度无关。(2)物种丰富度与地上和地下生物量均受季节的显著影响,物种丰富度和地上生物量仅在低强度放牧区随季节呈单峰变化,地下生物量在中等强度放牧区随季节呈单峰变化;生活型丰富度与季节无关。(3)放牧干扰前物种和生活型丰富度与地上和地下生物量均显著正相关。3a放牧后仅在8月,物种丰富度只与地上生物量显著正相关,生活型丰富度与地上和地下生物量均显著正相关。(4)对于不同放牧强度,物种丰富度仅在低强度放牧区与地上生物量显著正相关,而生活型丰富度在所有放牧强度区均与地上生物量显著正相关。综上所述,放牧干扰扰乱了高寒草甸丰富度与生物量之间的关系,尤其影响了物种丰富度与地下生物量之间的相关关系。生活型丰富度与地上生物量之间的显著关系不受放牧强度干扰,使生活型丰富度在预测生物量方面表现出优势。     

南方菟丝子寄生对喜旱莲子草生长及群落多样性的影响

菟丝子属植物是一种有潜力的入侵植物的生物防治剂。以南方菟丝子(Cuscuta australis)天然寄生的喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)群落为研究对象,对比分析了南方菟丝子寄生对入侵植物喜旱莲子草生长的影响,同时采用群落调查的方法分析南方菟丝子寄生对入侵群落多样性的影响,以判断南方菟丝子是否具有防治喜旱莲子草的能力。结果表明南方菟丝子寄生可以降低喜旱莲子草的根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量,但与对照之间均不存在显著性差异;南方菟丝子寄生可以显著降低茎生物量比,显著增加根生物量比和根冠比。在无南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有10科14属14种植物;而在南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有16科27属28种植物,南方菟丝子能以产生吸器而寄生生长的植物共有19种,占样地植物种数的67.86%。南方菟丝子寄生可使群落物种丰富度显著性增加,也可使群落Simpson指数、Shannon-Wiener指数、McIntosh指数和均匀度指数增加,但是与对照之间不存在显著性差异。南方菟丝子寄生使喜旱莲子草的多度显著性下降,使喜旱莲子草的盖度和高度下降,但与未寄生的喜旱莲子草群落相比不存在显著性差异。但是南方菟丝子寄生可使喜旱莲子草在群落上的相对盖度、相对高度和相对多度均显著性下降,从而导致群落中喜旱莲子草的重要值显著性下降。南方菟丝子寄生可以在一定程度上抑制入侵植物喜旱莲子草的生长,促使群落多样性增加,促进本地群落的恢复。     

植物水淹适应与碳水化合物的相关性

水淹会对陆生植物存活造成本质影响, 特别是完全水淹对陆生植物的影响更为明显。水淹对陆生植物最为主要的影响是氧气不足, 这主要是由氧气在水中的扩散速率较低引起的。同时, 在水淹胁迫下植物对光和CO₂的获取都会受到限制。所有这些因素都将引起植物生物量减少, 最终导致受淹植物死亡。碳水化合物是植物的能量来源, 与植物在水淹胁迫下存活与否有着密切联系。植物水淹适应性与碳水化合物的相关性主要体现在两大方面: 在生理形态层面, 植物通过伸长生长或抑制伸长生长、地上和地下部分碳水化合物的分配比例不同来应对水淹胁迫; 在另一个层面, 植物通过改变激素、酶和基因的表达, 调整碳水化合物的代谢方式, 从而适应水淹环境。该文结合国内外研究现状, 通过对植物在水淹胁迫下生理形态、激素、酶及基因表达诸方面的变化来认识水淹耐受性与碳水化合物的关系, 并就今后的研究方向提出几点建议。     

Underwater photosynthesis in flooded terrestrial plants: a matter of leaf plasticity

BACKGROUND: Flooding causes substantial stress for terrestrial plants, particularly if the floodwater completely submerges the shoot. The main problems during submergence are shortage of oxygen due to the slow diffusion rates of gases in water, and depletion of carbohydrates, which is the substrate for respiration. These two factors together lead to loss of biomass and eventually death of the submerged plants. Although conditions under water are unfavourable with respect to light and carbon dioxide supply, photosynthesis may provide both oxygen and carbohydrates, resulting in continuation of aerobic respiration. SCOPE: This review focuses on evidence in the literature that photosynthesis contributes to survival of terrestrial plants during complete submergence. Furthermore, we discuss relevant morphological and physiological responses of the shoot of terrestrial plant species that enable the positive effects of light on underwater plant performance. CONCLUSIONS: Light increases the survival of terrestrial plants under water, indicating that photosynthesis commonly occurs under these submerged conditions. Such underwater photosynthesis increases both internal oxygen concentrations and carbohydrate contents, compared with plants submerged in the dark, and thereby alleviates the adverse effects of flooding. Additionally, several terrestrial species show high plasticity with respect to their leaf development. In a number of species, leaf morphology changes in response to submergence, probably to facilitate underwater gas exchange. Such increased gas exchange may result in higher assimilation rates, and lower carbon dioxide compensation points under water, which is particularly important at the low carbon dioxide concentrations observed in the field. As a result of higher internal carbon dioxide concentrations in submergence-acclimated plants, underwater photorespiration rates are expected to be lower than in non-acclimated plants. Furthermore, the regulatory mechanisms that induce the switch from terrestrial to submergence-acclimated leaves may be controlled by the same pathways as described for heterophyllous aquatic plants.     

Light acclimation, CO2 response and long-term capacity of underwater photosynthesis in three terrestrial plant species

To characterize underwater photosynthetic performance in some terrestrial plants, we determined (i) underwater light acclimation (ii) underwater photosynthetic response to dissolved CO₂, and (iii) underwater photosynthetic capacity during prolonged submergence in three species that differ in submergence tolerance: Phalaris arundinacea, Rumex crispus (both submergence-tolerant) and Arrhenatherum elatius (submergence-intolerant). None of the species had adjusted to low irradiance after 1 week of submergence. Under non-submerged (control) conditions, only R. crispus displayed shade acclimation. Submergence increased the apparent quantum yield in this species, presumably because of the enhanced CO₂ affinity of the elongated leaves. In control plants of the grass species P. arundinacea and A. elatius, CO₂ affinities were higher than for R. crispus. The underwater photosynthetic capacity of R. crispus increased during 1 month of submergence. In P. arundinacea photosynthesis remained constant during 1 month of submergence at normal irradiance; at low irradiance a reduction in photosynthetic capacity was observed after 2 weeks, although there was no tissue degeneration. In contrast, underwater photosynthesis of the submergence-intolerant species A. elatius collapsed rapidly under both irradiances, and this was accompanied by leaf decay. To describe photosynthesis versus irradiance curves, four models were evaluated. The hyperbolic tangent produced the best goodness-of-fit, whereas the rectangular hyperbola (Michaelis-Menten model) gave relatively poor results.     

河岸美人蕉和香根草的生长繁育及其腐烂规律

以河岸带中的美人蕉、香根草为对象,研究了河岸带生态恢复过程中植物的生长及其作用。结果表明:美人蕉和香根草二者对水深的耐受性均不强,不适合在深水中生长与繁殖;与美人蕉相比,香根草对水深的耐受性更强;美人蕉不适合在水深>20cm的水域生长;美人蕉地上的生物量比地下高27.5%,香根草地上的生物量比地下高79%;通过收割美人蕉分别带走美人蕉所固定的全部氮、磷的59%和55%,收割香根草带走香根草所固定的全部氮和磷的57%;经过130d的浸泡,美人蕉、香根草质量损失率分别为31.89%和19.8%,全氮、全磷的损失美人蕉分别为49.43%和77.30%,香根草分别为47.54%和86.06%;植物浸泡释放有机物、氮和磷,但水中COD、NH4 -N和TP浓度并不持续增加。