水淹对三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)存活和恢复生长的影响

植物在水淹后的存活和恢复生长状况可以衡量其对水淹的耐受能力,为了解三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)的水淹耐受能力,研究了长期水淹条件下秋华柳植株的存活和恢复生长状况.实验设置了3个水淹深度:对照,水淹根部(植株置于水中,仅地下部分被淹没)和水淹2m(植株置于水中,顶部距水面2m),6个水淹时间:20d,40d,60d,90d,120d和180d.研究结果表明:(1)水淹对秋华柳植株存活率的影响较小.水淹根部处理的植株在水淹180d后,存活率仍为100%,水淹2m处理的植株在水淹120d后,存活率也为100%,直到180d后,存活率才下降为0.(2)水淹后,秋华柳植株仍然可以进行恢复生长,表现出很强的恢复生长能力,但因水淹处理的不同,其恢复生长存在差异.随着水淹时间的延长,秋华柳植株出水后到开始恢复生长之前所需的时间增加,但所有水淹处理的植株在水淹结束后一周内都可以开始恢复生长.在相同水淹时间处理下,水淹处理的秋华柳植株在恢复生长期间的相对生长速率都高于对照植株,水淹40d,60d,90d后,水淹2m的秋华柳植株分别比对照植株高57.8%,143.4%,130.4%.水淹结束时,秋华柳地上部分生物量随水淹深度的不同而不同,水淹根部处理的植株几乎与对照植株无显著差异,水淹2m处理的植株都低于对照植株.水淹结束后,不同处理的秋华柳植株生长2个月后的地上部分生物量与其在水淹结束时不同处理植株地上部分生物量的变化趋势相似.本研究表明,秋华柳在长时间的水淹后具有很高的存活率,并可以进行很好的恢复生长,表现出较强的水淹耐受能力,可以考虑将其应用于三峡库区消落区的植被构建.     

水淹对三峡库区两种岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)和野古草(Arundinella anomala Steud.)水下光合的影响

为了阐明水淹对三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)和野古草(Arundinella anomala Steud.)水下光合作用的影响,模拟三峡库区消落带水淹发生情况,考察了在不同水淹处理下秋华柳和野古草的水下光合.实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)和2m深度水淹(植株置于水中,植株顶部在水面下2 m)2个不同的水淹深度和5、15、20、40 d和60 d等5个不同的水淹时间处理,采用Chlorolab-2液相氧电极(英国Hansatech公司生产)测定了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳和野古草的水下光合作用.实验结果表明: (1) 水淹60d后,秋华柳和野古草的存活率均为100%,而典型的陆生植物香樟和马唐分别在水淹40d和15d后全部死亡.(2) 在相同的水淹时间和水淹深度下,秋华柳和野古草的水下光合速率(放氧速率)显著高于典型的陆生植物(香樟(Cinnamomum camphora(L.) Presl.)和马唐(Digitaria sanguinalis (L.)Scop.)) (3) 在长期水淹的条件下,秋华柳和野古草仍具有水下光合的能力.在水淹60 d后,水淹2 m的秋华柳和野古草植株的水下放氧速率显著低于对照植株的水下放氧速率,但仍具有水下光合的能力,其水下光合速率分别为0.202 μmol · m-2 · s-1和0.139 μmol · m-2 · s-1.同时,研究也表明在水淹40 d和60 d后,秋华柳表现出比野古草强的水下光合能力.研究表明,秋华柳和野古草在存活率和水下光合方面对长期水淹表现出良好的适应性,是可以用于三峡库区消落区植被构建的优良植物物种.     

长期水淹条件下香根草(Vetiveria zizanioides)、菖蒲(Acorus calamus)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)的存活及生长响应

人工构建三峡库区消落区植被是控制消落区水土流失、保护消落区生态环境的重要措施,选择能够耐受长时间完全水淹的植物物种是该措施实施的关键.为了验证香根草、菖蒲、空心莲子草能否用于消落区植被的构建,实验模拟消落区的长期完全水淹条件,设置30d、60d、90d、120d、150d和180d等6个完全水淹时间水平,研究了3种植物在完全水淹条件下生长、生物量积累及存活状况.结果发现:(1)3种植物在经受长时间的完全水淹后有较高的存活率,180d全淹处理后,香根草、菖蒲和空心莲子草的存活率分别为87.5%、100%和50%.(2)这3种植物有不同的水下生长能力.全淹条件下,香根草生长缓慢,几乎没有产生新的叶片,总叶长也没有显著变化;菖蒲能够持续产生较对照植株更为细长的叶片,空心莲子草只在水淹初期(30d内)能够快速伸长地上部分的枝条,并迅速产生新叶片,但随水淹时间的延长,总枝条长及总叶片数没有再显著增加.(3)与对照植株相比,全淹处理抑制了3种植物总生物量的增加,但对3种植物的地上、地下部分生物量抑制程度不同.全淹条件下,香根草的地上部分和地下部分生物量与水淹0d水平(水淹处理开始前一天,下同)相比无显著变化,根冠比高于对照植株;菖蒲的地上部分生物量随水淹时间延长而降低,但却高于对照植株,地下部分生物量始终低于水淹0d水平,根冠比低于对照植株;空心莲子草的地上部分生物量与水淹0d水平相比无显著差异,但地下部分生物量与水淹0d水平相比大幅降低,根冠比低于对照植株.结果表明,这3种植物都有很强的水淹耐受能力,可应用于三峡库区消落区植被的构建.同时,发现植物对长期完全水淹的耐受能力很大程度上与植株在水下的生长情况及植株的营养储备水平相关,剧烈的水下生长会消耗大量的营养储备,进而造成植株存活率降低.植株在全淹条件下有限的生长能力及丰富的营养储备可能是耐淹物种的重要特征.     

水淹胁迫诱导喜旱莲子草茎发生类环割效应

在水淹环境中,喜旱莲子草水面上未受淹的茎段常表现出增粗膨大的现象。遭受水淹的植物被淹没的组织和器官会面临氧气缺乏和能量供应不足的问题。植物体内碳水化合物的运输需要消耗能量,当因水淹而使植株被部分淹没（即地下部分全部和地上部分的一部分被淹没）时,由于水淹缺氧导致能量供应不足,碳水化合物在植物被淹组织内的运输可能受限从而在水面上的未淹茎段中积累并对未淹茎段的径向形态产生影响。为探究水淹环境中喜旱莲子草未受淹茎段增粗膨大是否与碳水化合物积累有关,对茎被水淹和茎不受水淹的喜旱莲子草进行对比研究,结果发现：（1）水淹的喜旱莲子草位于水面上的未淹茎段节间平均直径显著大于水面下受淹茎段节间平均直径,未淹茎段与受淹茎段相比发生显著的膨大现象;未水淹的喜旱莲子草其茎的上部茎段节间平均直径与下部茎段节间平均直径相比并无显著差异,上部茎段也无明显膨大现象。（2）水淹的喜旱莲子草位于水面上的未淹茎段碳水化合物含量显著高于未水淹的喜旱莲子草对应茎段的碳水化合物含量。本研究表明,水淹胁迫下喜旱莲子草位于水面上的未受淹茎段中碳水化合物发生积累,导致植株位于水面上的未受淹茎段发生与物理环割后类似的茎膨大现象。     

模拟酸雨对刨花楠幼苗生长和光合生理的影响

研究了模拟酸雨对亚热带典型用材树种和经济树种刨花楠(Machilus pauhoi)幼苗生长和光合生理的影响,以期为浙江省引种刨花楠提供科学依据.结果表明,pH4.0的模拟酸雨对刨花楠株高、地径和叶绿素含量无明显影响,而pH2.5的模拟酸雨使株高显著降低;pH为4.0的模拟酸雨对刨花楠的光合参数无显著影响,而pH为2.5的酸雨处理则能明显提高刨花楠的胞间CO2浓度、暗呼吸速率以及光补偿点、增加气孔导度和蒸腾速率,显著降低最大净光合速率;相关分析和回归分析表明,酸雨增加了刨花楠对环境的敏感性.     

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。     

三峡库区岸生植物野古草(Arundinella anomala Steud.)光合作用对水淹的响应

为了阐明水淹对三峡库区岸生植物野古草光合作用的影响,模拟了三峡库区消落带水淹发生情况,考察了在不同水淹处理下野古草(Arundinella anomalaSteud.)的光合及叶绿素荧光特性。实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)、半淹(植株置于水中,植株地上部分一半被淹没)、水下0.5m(植株置于水中,植株顶部在水面下0.5m)、水下2m(植株置于水中,植株顶部在水面下2m)4个不同的水淹深度和02、0、40d和60d等4个不同的水淹时间处理,测定了在不同水淹深度和水淹时间处理下野古草的净光合速率、总叶绿素含量、PSⅡ的最大光化学效率、电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率与羧化效率。结果发现,在水淹前期,水淹对野古草的光合特性影响较小,直到水淹60d后,才对野古草的光合特性产生明显影响,且影响程度随水淹深度的不同而不同。野古草在水淹20d和水淹40d后,各水淹处理的净光合速率与对照相比无明显降低,其中水淹20d后,半淹处理的野古草叶片净光合速率比对照还高出16.1%。水淹60d后,水下0.5m和水下2m的净光合速率显著低于对照和半淹,其净光合速率分别为7.51μmol.m-2.s-1和9.15μmol.m-2.s-1。结果表明,水淹20d和40d对野古草的电子传递速率、表观量子效率和羧化效率没有影响。水淹处理60d后,与对照植株相比,半淹处理植株的电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率和羧化效率没有明显变化,但水下0.5m和水下2m处理植株的电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率和羧化效率有明显降低。在整个实验期间,半淹处理植株的净光合速率、电子传递速率、表观量子效率和羧化效率没有受到任何不利影响。尽管在水淹60d后水下0.5m和水下2m处理植株的净光合速率、电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率和羧化效率降低,但降低后的数值仍不低于甚至高于一些自然生长的未受水淹的植物物种。研究表明,野古草对水淹具有很好的耐受能力,是一种可以用于三峡库区消落区植被构建的优良植物物种。     

蓄水对三峡库区重庆段长江干流浮游植物群落结构的影响

为了分析三峡库区长江干流重庆段因蓄水产生的三类不同水体(自然河流型、过渡型、类湖泊型)对浮游植物的影响,分别于不同季节和蓄水期对水体浮游植物进行了群落调查,结果显示各群落指标仍呈现亚热带河流型水库的季节变化趋势:春季绿藻、隐藻占优势,夏季蓝藻所占比例增加,冬季硅藻占绝对优势,但不同类型水体对季节的响应程度不同:(1)2010年3月春季调查期间绿藻的优势种的优势度以及所占比例均呈现随水体类型改变逐渐增加趋势,并在类湖泊型水体中达到最大(优势度0.62、所占比例达67.8%),而夏秋季(9月蓄水前)蓝藻的优势种数、优势度、藻密度以及所占比例也存在同样的变化,2009年9月蓝藻所占比例由河流型水体的8.5%增加到类湖泊型水体的52.6%,到2010年9月类湖泊型水体蓝藻比例甚至达到63.8%。冬季蓄水期间(2010年1月),硅藻占绝对优势,但绿藻在类湖泊型水体中的比例要大于其他两类型水体。(2)Shannon-Wiener指数平均值为2.43,总体呈现出河流型水体>过渡型水体>类湖泊型水体,类湖泊型水体多样性指数夏秋季>冬季>春季,而自然河流型和过渡型水体冬季多样性指数低于其他季节。     

外源乙烯和醎萘乙酸对三峡库区岸生植物野古草和秋华柳茎通气组织形成的影响

 为了探究乙烯和α-萘乙酸(α-NAA)是否是水淹环境条件下植物体内通气组织形成的直接原因,对三峡库区岸生植物野古草（Arundinella anomala）和秋华柳（Salix variegata） 在无水淹环境条件下施加乙烯利和α-NAA后茎中通气组织的形成情况进行了研究。实验分3种处理：单独用乙烯利溶液处理（浓度分别为0、250和500 mg●L^－1）、单独用α-NAA溶液处理（浓度分别为0、50和100 mg●L^－1）和二者混合处理（250 mg●L^－1乙烯利溶液 +50 mg●L^－1 α-NAA溶液）。处理5 d后,采用切片法制备其茎中部横切面切片,用E80i Nikon显微镜进行观察,并运用ACT-2U和Simple PCI软件分析野古草和秋华柳茎中通气组织的形成情况。结果显示：在这3种处理条件下,野古草和秋华柳茎中通气组织形成均有明显增强,并且较高浓度的乙烯利溶液促使茎通气组织形成更多,施加的α-NAA浓度越高,形成通气组织的能力越强;混合溶液处理与单独施加250 mg●L^－1乙烯利或单独施加50 mg●L^－1 NAA的处理相比,对通气组织形成的增强效应无明显差异。研究表明,在水淹条件下植物体内通气组织的发生与乙烯和生长素含量的增加有直接关系。     

三峡库区河流生境质量评价

三峡水库建成蓄水后,库区流水生境的大幅度减少及垂直落差最高可达30 m的消落带的形成,使库区支流生境发生了剧烈变化,因此对库区河流生境质量评价十分必要。基于水文情势、河流形态和河岸带生境3个方面18个指标的河流生境评价指标体系,对三峡库区36条重要支流254个样点河段进行河流生境质量评价。结果表明,4.72%的样点河流生境质量处于优等,30.31%为良好等级,49.61%为一般等级,15.35%为较差等级,没有最差等级的样点。对于表征河流生境状况的水文情势、河流形态和河岸带生境3个类别,254个河段总体上河岸带生境状况最好,其次为水文情势,河流形态最差。从总体上来看,三峡库区支流生境质量是自然环境和人类活动相互作用的结果,其中河岸带植被状况、消落带宽度、人为干扰、河床底质状况、水文情势自然性等为主要的驱动因子。