三峡库区多年高水位运行对消落带狗牙根生长恢复的影响

为深入了解三峡库区多年高水位运行对消落带优势植物生长恢复的影响,分别于2008年和2017年定量调研了库区长寿段消落带狗牙根(Cynodon dactylon)种群的变化,探讨了库区高水位运行对消落带狗牙根萌发、生长和物质分配的影响。结果表明,多年的高水位运行导致不定芽形成和萌发显著被促进,形成更多的分株;高水位运行导致狗牙根分株的株高、茎宽和叶片数被显著抑制,而叶长和种群的总叶片数被显著促进,且随着消落带水位的降低叶长呈降低趋势,而叶宽和总叶片数呈增加趋势;高水位运行导致狗牙根种群匍匐茎和地下茎的茎长、茎节数和总茎长均被显著促进,且随着消落带水位降低匍匐茎茎长和茎节数呈显著的降低趋势,而地下茎茎长和茎节数呈增加趋势;高水位运行导致狗牙根地下茎储存的干质量呈增加趋势,而分株和匍匐茎的干质量呈降低趋势,而且在种群物质分配中地下茎所占的比例呈增大趋势,低水位狗牙根种群的分株和高水位种群的匍匐茎所占的比例也呈增加趋势。因此,狗牙根不仅具有很强的耐淹和生长恢复能力,也具有很强的拓殖能力,可以作为库区中低位消落带恢复和重建的主要原生物种。     

泥沙掩埋和干旱对三峡库区消落带狗牙根生长恢复的影响

三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临泥沙、干旱等环境因素的胁迫。蓄水期后引种三峡库区消落带狗牙根,掩埋于不同粒径和埋深的沉降泥沙,探讨泥沙掩埋、干旱对反季节淹水后狗牙根出苗和生长恢复的影响。结果表明:在埋深≥8cm和粒径1.25 mm条件下消落带狗牙根萌发苗不能穿透覆盖层出苗。泥沙掩埋导致狗牙根出苗率显著降低,随着埋深增加狗牙根出苗率迅速下降;并且在埋深相同的条件下随着粒径减小狗牙根出苗速率呈增大趋势。随着埋深增加和粒径减小处理组株高、叶长的增长显著被抑制,处理组的株高、叶片数、叶长显著低于对照组。随着干旱、泥沙掩埋复合胁迫时间延长狗牙根分株株高、叶片数、叶长、叶宽的生长发育显著被抑制,且随着泥沙粒径减小和埋深增加其光合电子传递速率呈显著降低趋势,热耗散量显著增大。同时,干旱、泥沙掩埋复合胁迫导致处理组分株光合电子传递速率和热耗散能力显著低于对照组,光合作用能力显著降低,易受到夏季高光伤害。因此,三峡库区周年淹水导致狗牙根对泥沙掩埋以及干旱复合胁迫的耐受能力显著降低,在泥沙掩埋以及干旱复合胁迫下消落带狗牙根的生长恢复能力随粒径减小和埋深增加呈显著降低趋势,会导致库区消落带狗牙根种群衰退演替加快。     

三峡库区泥、沙沉降对低位狗牙根种群的影响

三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临泥沙、干旱等环境因素的胁迫.2009年实验、调查研究了三峡库区长寿段低位消落带的狗牙根(Cynodon dactylon L.)种群,探讨了泥、沙沉降对狗牙根种群的影响.结果表明,泥沉降和沙沉降均显著促进了狗牙根芽的萌发,而抑制了狗牙根的芽形成和萌发苗的生长,且前者的抑制作用显著大于后者.泥沉降导致总芽数、萌发苗的茎长和茎宽分别比对照低65.4%(P＜0.05)、97.0%(P＜0.05)、31.2%(P＜0.05),而沙沉降导致前述参数分别比对照低17.1%(P＜0.05)、21.2%(P＜0.05)、1.0%(P>0.05).分别将被沉降泥掩埋的狗牙根移植、掩埋于12cm厚的泥和沙中,40d后对照和S'd组(覆盖沙)狗牙根芽萌发后均能在地面上形成正常的分株,而S'1组(覆盖泥)的萌发芽无法穿透覆盖层,形成分株.S'1组狗牙根芽的萌发率显著高于对照和S'd组,但其萌发苗的茎长和茎节数均显著低于对照,分别为对照的30.3%(P＜0.05)、80.4%(P＜0.05);而S'd组分株的茎长、茎节数、叶片数、叶长和叶宽均显著高于对照组,分别比后者高87.9%(P＜0.05)、53.0%(P＜0.05)、24.2%(P＜0.05)、23.4%(P＜0.05)和24.1%(P＜0.05).S'1组萌发苗的鲜质量、干质量和干鲜质量比分别比对照组低83.3%(P＜0.05)、86.2%(P＜0.05)、15.8%(P＜0.05);而S'd组萌发苗的鲜质量、干质量和干鲜质量比分别比对照组高76.8%(P＜0.05)、110.1%(P＜0.05)、20.0%(P＜0.05).表明,低位消落带的狗牙根对沙沉降具有较强的适应能力,而对泥沉降的适应能力较低,泥沉降是库区低位消落带狗牙根种群恢复的主要影响因素之一.     

模拟沙埋对三峡库区低位消落带狗牙根恢复生长的影响

以三峡库区低位消落带的狗牙根植株为研究对象,探讨不同沙埋深度对淹水后狗牙根萌发和生长恢复的影响。结果表明:10 cm沙埋显著抑制了狗牙根的萌发,其萌发率降低15.5%,而20 cm沙埋作用相反,萌发率增加75.9%;10 cm沙埋条件下萌发苗能穿透覆盖层形成分株,而20 cm沙埋条件下无法形成分株;前者的茎长、茎宽、茎节数、总茎节数、茎节数/茎长、叶长、叶片数、鲜重、干重和干鲜重比分别比对照高19.2%、8.2%、45.4%、16.8%、42.7%、7.2%、4.0%、19.1%、35.3%、13.5%,而后者的茎长、茎节数、鲜重、干重和干鲜重比分别比对照低76.3%、20.3%、88.3%、92.6%、36.7%;10 cm沙埋条件下狗牙根萌发苗的总茎长、总叶片数、总鲜重、总干重及其与种群总生物量的鲜重比、干重比分别比对照低4.2%、36.3%、31.9%、22.7%、24.4%、12.4%,20 cm沙埋条件下萌发苗的总茎长、总鲜重、总干重及其与种群总生物量的鲜重比、干重比分别比对照低65.3%、74.5%、83.8%、76.4%、86.7%;10 cm沙埋能促进狗牙根萌发苗茎、叶的伸长以及茎节、叶片的形成,以降低逆境伤害;但是20 cm沙埋导致萌发苗无法正常生长发育。     

狗牙根营养繁殖体对模拟水淹的生物学响应

研究了水淹条件下狗牙根(Cynodon daetylon)繁殖体的形态特征和生物量的变化及其水淹后的恢复状况.结果表明,水淹深度的增加会诱导植株茎快速增高,而叶片数则明显下降.水淹时间对植株叶片数、茎直径、茎与根长比的影响显著,而对分枝数、茎长、根长、茎节数不显著.植株地上部生物量和总生物量随着水淹时间的延长而显著减少,但地下部生物量的变化不显著.所有实验处理的植株水淹后都能存活且恢复生长.但水淹对恢复期植株的生长仍有影响,植株的茎长、根长、分枝数、直径、叶片数、叶长、宽度以及叶的长宽比都随水淹时间的延长而显著减少,但茎节数与叶片数的差异不显著.根、茎、叶生物量和植株总生物量也随着水淹时间的延长而减少.实验表明狗牙根繁殖体通过延长茎长、改变叶形和减少生物量等方式对水淹显示出较强的耐受能力.     

不同水分处理对狗牙根种内相互作用的影响

以狗牙根当年生扦插苗为试验材料,根据库区河岸带水分特征设置4种水分处理方式:水分对照组(CK)、水淹与干旱交替组(FD)、土壤水分饱和组(LF)和全淹组(FL),4种密度方式:对照(1株/盆)、低密度(2株/盆)、中密度(4株/盆)及高密度(12株/盆),探究狗牙根生长及形态响应,并验证胁迫梯度假说。结果表明:(1)狗牙根各生物量随水分胁迫强度的增加显著下降(P0.001);密度处理和二者交互作用显著影响狗牙根叶干重、茎干重、根干重、地上生物量和总生物量(P0.001)。(2)水分处理显著影响狗牙根各形态指标(P0.001);密度和二者交互作用显著影响狗牙根分枝数、总茎长和节间长(P0.001)。(3)CK组和LF组狗牙根生物量相对邻体效应(RNE)均为负值,表明其种内关系为竞争关系。FL组各密度组生物量RNE值均为正值,其种内关系转化为促进关系。(4)中高密度组总茎长RNE值随水分胁迫增加而增大。研究表明:(1)狗牙根对不同的水分胁迫均表现出积极响应,可考虑将狗牙根用于库区河岸带植被重建。(2)随种植密度的增大,狗牙根生长及形态均表现出一定的负面效应。(3)本试验在一定程度上支持胁迫梯度假说,但尚需更多概念模型将其改进完善。     

刈割与水淹对三峡库区消落带优势物种狗牙根存活及恢复生长的影响

三峡库区消落带蓄水期间植物腐烂分解释放的养分会增加库区的富营养化风险,水淹前刈割是消减水体污染风险的有效方式之一,但刈割对库区消落带适生植物恢复生长的影响尚不清楚。为探究三峡库区消落带适生植物对水淹和刈割胁迫的耐受情况,选取消落带适生植物狗牙根为研究对象,设置对照(CK)、浅淹(SF)、浅淹-对照(SFK)、全淹(TF)、全淹-对照(TFK)5种水淹处理和不刈割(NC)、留茬30 cm(S30)、留茬20 cm(S20)、留茬10 cm(S10)4个刈割强度,研究不同水淹和刈割处理对狗牙根存活、生长和光合特征的影响。结果表明：(1)狗牙根在不同水淹和刈割处理下整体可保持较高的存活率(≥83.3%)。(2)刈割和水淹处理对狗牙根的形态生长和生物量分配均存在显著影响。与对照相比,SF组狗牙根的根长、基径和生物量显著降低,TF组狗牙根的株高、基径、根长和生物量显著降低,但是SFK和TFK处理(脱离水淹胁迫)相比SF和TF组却显著增长。(3)刈割和水淹处理对狗牙根的光合速率影响显著,其中SF组狗牙根的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Ci)显著降低,TF处理叶片全部凋落无光合作用...     

三峡库区172m蓄水期间泥、沙沉降对低位狗牙根种群的影响

三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临泥沙、干旱等环境因素的胁迫。2009年实验、调查研究了三峡库区长寿段低位消落带的狗牙根(Cynodon dactylon L.)种群,探讨了泥、沙沉降对狗牙根种群的影响。结果表明,泥沉降和沙沉降均显著促进了狗牙根芽的萌发,而抑制了狗牙根的芽形成和萌发苗的生长,且前者的抑制作用显著大于后者。泥沉降导致总芽数、萌发苗的茎长和茎宽分别比对照低65.4%(P<0.05)、97.0%(P <0.05)、31.2%(P <0.05),而沙沉降导致前述参数分别比对照低17.1%(P<0.05)、21.2%(P<0.05)、1.0%(P>0.05)。分别将被沉降泥掩埋的狗牙根移植、掩埋于12cm厚的泥和沙中,40d后对照和S'_d组(覆盖沙)狗牙根芽萌发后均能在地面上形成正常的分株,而S'_l组(覆盖泥)的萌发芽无法穿透覆盖层,形成分株。S'_l组狗牙根芽的萌发率显著高于对照和S'_d组,但其萌发苗的茎长和茎节数均显著低于对照,分别为对照的30.3%(P<0.05)、80.4%(P<0.05);而S'_d组分株的茎长、茎节数、叶片数、叶长和叶宽均显著高于对照组,分别比后者高87.9%(P<0.05)、53.0%(P<0.05)、24.2%(P<0.05)、23.4%(P<0.05)和24.1%(P<0.05)。S'_l组萌发苗的鲜质量、干质量和干鲜质量比分别比对照组低83.3%(P<0.05)、86.2%(P<0.05)、15.8%(P<0.05);而S'_d组萌发苗的鲜质量、干质量和干鲜质量比分别比对照组高76.8%(P<0.05)、110.1%(P<0.05)、20.0%(P<0.05)。表明,低位消落带的狗牙根对沙沉降具有较强的适应能力,而对泥沉降的适应能力较低,泥沉降是库区低位消落带狗牙根种群恢复的主要影响因素之一。     

三峡库区消落带水淹结束后狗牙根的光合生理生态特性

淹水后植物在陆生环境合成和储存碳水化合物的能力及对水淹的耐受机理,是消落带植被恢复和重建中植物材料选择的重要理论依据。狗牙根为三峡库区消落带适生植物之一。本文按照海拔,将消落带分为深水淹没、浅水淹没和未淹3个区段,并分期测定各区段狗牙根的光合特性,研究三峡库区消落带水淹结束后狗牙根的光合生理生态特性。结果表明:(1)生长在深水(22~27 m)和浅水(2~7 m)淹没区段狗牙根的净光合速率显著高于未淹区段,且浅水淹没区段深水淹没区段未淹对照区段。(2)随着狗牙根在陆生环境中生活时间的延长,净光合速率、表观光能利用效率、表观CO2利用效率等增加,表明狗牙根在淹水后碳水化合物的合成能力增强。(3)深水淹没区段和浅水淹没区段狗牙根的最大光合速率、表观量子利用效率均高于未淹区段,而光补偿点显著降低,反映出在淹水后狗牙根对弱光的利用能力得以提高。(4)狗牙根的净光合速率受气孔因素和非气孔因素共同影响,淹水对狗牙根光合潜力的发挥具有一定的激发作用。淹水和干旱胁迫后积极的自我调节能力和光合补偿机制,可能是狗牙根适生于三峡库区消落带水陆变化生境的重要原因。     

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。     

三峡库区狗牙根对深淹胁迫的生理响应

选取三峡库区自然消落带野生狗牙根(XC)和非消落带野生狗牙根(FC)为研究对象,采用三重复裂区设计试验,主区为两品种,副区为6个不同深度水淹处理(0,1,2,5,10m和15m),分析了各处理植株几种酶活性和碳水化合物含量的变化情况.结果显示:①不同生境狗牙根受深淹胁迫后,丙二醛(MDA)都呈递增趋势,表明狗牙根在深淹胁迫下受到了不同程度的膜脂过氧化伤害,且随胁迫程度的增加受伤害增大.②超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和醇脱氢酶(ADH)活性较对照都有所增加;XC处理POD和SOD的最大值出现在5m深水淹处理,而FC出现在2m深处理,且XC 5米深淹处理GR值较对照和其他处理明显大;各受淹处理地下茎可溶性糖含量和淀粉含量都保持在较高水平.③从抗氧化酶活性和ADH活性的变化规律,以及淹水胁迫下植株的能量代谢情况,初步得出XC与FC都具有一定的耐淹性,且XC较FC具更耐深淹的能力,表明狗牙根作为禾本科植物遗传上具有一定的耐淹性,自然消落带狗牙根因长期生长于水淹胁迫环境,耐淹能力得到了进一步强化.从狗牙根对深淹胁迫的生理响应上,证明狗牙根是宜用于三峡水库消落带植被恢复的物种.     

水位变化对三峡库区消落带狗牙根种群营养特征的影响

为探讨三峡库区大尺度、反季节水位变化对消落带狗牙根种养元素吸收和分配特征的影响, 分别测定了三个样带的营养元素含量。结果表明: 根、茎、叶中大量元素含量顺序为N>K>P, 中量元素含量顺序为Ca>S>Mg, 微量元素为Fe>Zn>Cu>Mn。根系对K、Mg、S、Fe、Mn、Zn 的吸收均被促进, 而对P 和Ca 的吸收被显著抑制, 低水位根系对N、Cu 的吸收也被显著促进。高水位茎和叶中N、P、K、Mg、S、Cu 的含量呈降低趋势, Ca、Fe、Mn 含量呈显著增大趋势, 且茎中Zn 含量也呈增加趋势。随着水位的降低N、P、K、Mg、S、Zn 含量显著增加, 在叶片中的含量显著大于根、茎, 而Fe、Mn、Cu 表现出主要向茎分布的趋势, 且Ca 在叶中的分配显著被抑制, 而在茎中的分配被促进。随着水位降低新叶中N、P、K、Mg、S 的含量明显高于老叶, 而Fe、Ca、Mn、Zn 和Cu 则相反。随着分枝级数增大N、P、K 的含量呈递增趋势, Ca、Cu、Fe、Zn 呈递减趋势, 而Mg、S 含量呈“∨”形变化。因此, 库区水位已导致消落狗牙根种群营养特征发生显著的变化。     

水体泥沙对菖蒲和石菖蒲生长发育的影响

三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临高水位落差、反季节消落等环境因素的胁迫。菖蒲和石菖蒲是库区常见的两种湿生植物,探讨它们在泥沙水体中的生长发育,有利于为三峡库区消落带植被恢复的物种选择提供科学依据。用粒径小于100μm的泥沙分别配置浊度为30、60和90NTU的浑浊水体,8月将菖蒲(Acorus calamus L.)和石菖蒲(Acorus tatarinowii S.)植株分别种植于上述水体中,翌年4月统计植株的萌发数、叶长、叶宽、叶片数,利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM)测定叶片的快速光响应曲线。结果表明,各浊度组植株的萌发率与对照组相同,30NTU组石菖蒲和菖蒲的植株数显著多于对照组,且石菖蒲的植株数随水体浊度增加呈增多趋势,而菖蒲的植株数呈相反趋势。石菖蒲和菖蒲30NTU组植株的叶长、叶宽以及总叶片数、总叶长均显著大于对照组;石菖蒲60NTU组和90NTU组植株的叶长、叶宽和总叶长显著小于对照组(P<0.05),而菖蒲60NTU组的叶长、叶宽和叶片数显著大于对照组(P<0.01),90NTU组植株的叶长、叶宽和叶片数与对照组无显著差异(P>0.05),且菖蒲60NTU组和90NTU组植株的总叶片数和总叶长均显著低于对照组(P<0.01)。由快速光响应曲线可知,在较高光强照射下各浊度组植株的光化学荧光淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)和相对电子传递速率(rETR)均显著降低,但在低光下各浊度组植株的qP、qN和rETR均显著高于对照组,且菖蒲对低光的耐受范围大于石菖蒲。因而,菖蒲和石菖蒲均能长期生长于浅(0.9m)的悬浮泥沙水体中,具有一定的耐淹能力。     

水蓼对水淹胁迫的耐受能力和形态学响应

水蓼(Polygonum hydropiper)是一种分布于三峡地区消落带的常见分布种之一,通过模拟4～5月的水淹节律,测定了水蓼对水淹的适应能力和形态学的响应机理.结果表明,在所有的水淹时间胁迫处理下,水蓼均能保持100%的存活率,并能正常开花结果.该植物主要是通过叶片形态的变化和不定根的形成来适应水环境的变化.水淹初期阶段植株叶片的长与宽及叶片的平均面积有显著下降,但随着植株不定根的不断形成与生长,植株叶片的形态可恢复到正常状态.水淹对植株的株高、分枝数、分枝长、节间距都没有显著影响,表明植株形态整体不会受到水淹的影响.而植物根、茎、叶的生物量虽在不同处理之间有所变化,但是都没有达到显著水平,不定根的生物量差异在各处理之间显著.说明水蓼在形态学上对水淹有着适应机制且具有较强耐水淹能力.结合三峡库区消落带未来水位变化的情况,认为水蓼将能适应三峡水库消落带生态环境变化而生存在消落带,并可用于三峡水库退化消落带的生态治理.     

泥沙掩埋和干旱对三峡库区消落带双穗稗草生长的影响

三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临泥沙掩埋、干旱等环境因素的胁迫。蓄水期后引种三峡库区消落带双穗稗草,掩埋于不同粒径和埋深的沉降泥沙,探讨泥沙掩埋、干旱对反季节淹水后双穗稗草出苗和生长的影响。结果表明:在埋深≥8 cm和粒径≤2 mm条件下消落带双穗稗草萌发苗不能穿透覆盖层出苗,且随着泥沙粒径减小出苗率迅速下降。在埋深4 cm条件下处理组植株叶片形成和发育显著被促进,且随着泥沙粒径增大叶片数、叶长、叶宽呈显著增加趋势。但干旱和泥沙掩埋复合胁迫显著抑制双穗稗草幼苗的生长发育,处理组株高、叶片数、叶长和叶宽显著被抑制,随着泥沙粒径减小幼苗电子传递速率和热耗散能力显著降低,死亡率显著增大。因此,在泥沙掩埋及干旱复合胁迫下消落带双穗稗草的生长能力随粒径减小和埋深增加呈显著降低趋势,导致库区消落带双穗稗草种群衰退演替加快。     

不同水分处理和密度配置对牛鞭草与狗牙根生长与种间竞争的影响

为合理利用三峡库区消落带优良草本植物进行退化植被恢复,并探索恢复过程中草本植物的最佳混植比例,选取三峡库区消落带适生先锋草本植物牛鞭草(Hemarthria compressa)(H)和狗牙根(Cynodon dactylon)(C)为研究材料,于2016年4月29日在盆栽控制条件下设置3种不同水分条件(对照组——CK组、浅淹组——SF组、全淹组——TF组)、7种配置比例,每盆牛鞭草与狗牙根株数分别按2株进行递增与递减,具体的配比分别为H0C12,H2C10,H4C8,H6C6,H8C4,H10C2、H12C0,比较研究混植条件下牛鞭草与狗牙根在水淹环境中的生长及二者的竞争作用。研究发现:(1)无论在单植还是二者混植条件下,水分胁迫均显著降低狗牙根与牛鞭草生物量,且牛鞭草对水淹胁迫的响应更敏感;(2)狗牙根和牛鞭草的生长均具有明显的密度制约效应,但狗牙根的反应更为强烈;(3)不同水分与密度条件下,混植体系总相对生物量均大于1。在CK组,狗牙根与牛鞭草表现出竞争关系;在SF组和TF组,二者之间的竞争作用减小,表现出一定的促进作用。综合分析本试验不同水分与密度条件下牛鞭草与狗牙根的总生物量、根冠比、竞争系数(相对总生物量),发现常规供水处理下牛鞭草和狗牙根的最佳配置比例为H2C10,而浅水淹和深水淹处理下最佳配置比例为H8C4。研究结果可以为三峡库区消落带不同海拔位草本植被的恢复及管理提供依据,也为生态类型相同或相似地区人工恢复草本植被提供理论参考。     

克隆整合有助于狗牙根抵御水淹

尽管国内外开展了大量的克隆整合对克隆植物抵御逆境能力影响的研究, 但整合对植物抵御水淹能力的影响研究仍比较缺乏。该文从克隆整合的角度探讨多年生草本植物狗牙根(Cynodon dactylon)对水淹胁迫的响应。试验模拟了先端分株(相对年幼的分株)分别处于0、5和15 cm三种水淹胁迫环境, 并在每个水淹梯度下实施先端分株与基端分株(相对年长的分株)之间匍匐茎连接或切断处理, 调查水淹一个月后基端分株和先端分株以及整个克隆片段在形态和生理上的表现。研究发现: 切断匍匐茎连接显著降低了狗牙根先端分株的生长, 表现在生物量下降、匍匐茎长度减短和分株数减少等方面; 水淹显著抑制了先端分株的生长, 但对基端分株的生长并未造成显著影响; 在5 cm水淹处理下, 匍匐茎保持连接时, 先端分株和整个克隆片段的生长显著增加; 连接或切断处理在不同水淹梯度下对匍匐茎平均节间长没有显著影响, 对先端分株或基端分株在光化学转化效率上也未表现显著性差异。结果表明: 克隆整合效应促进了狗牙根在水淹胁迫下分株的生长, 并有助于整个克隆片段抵御水淹胁迫。     

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。     

三峡消落带不同坡度狗牙根及实生土壤生态化学计量特征

三峡库区消落带反季节水位波动驱使下植物的养分适应策略和内稳态特征研究对消落带植被恢复及生态功能调控有重要意义。然而,三峡消落带范围广、地形复杂,不同生境下植物适应特征仍存在不确定性。本研究以三峡消落带广泛分布的优势植物狗牙根为研究对象,选取28个地形差异较大的样地进行采样分析,重点探讨不同坡度（0-5°、5-10°、10-15°、15-20°、>20°）狗牙根及其实生土壤生态化学计量特征的变异关系,揭示坡度对狗牙根养分适应及内稳态的影响机制。结果表明：（1）坡度对狗牙根实生土壤的养分及化学计量特征具有显著影响,土壤有机碳（SOC）、全氮（STN）、速效氮（SAN）、全磷（STP）、速效磷（SAP）含量均随坡度增加而降低,<10°的缓坡消落带土壤养分显著高于10°以上的样地;土壤碳氮比（C ∶ N）、碳磷比（C ∶ P）均随坡度增加而降低,而氮磷比（N ∶ P）比相对稳定,表明坡度增大,土壤营养物的流失具有同步性,且流失速度较有机碳慢;（2）随坡度增加,狗牙根各营养器官C含量呈增加趋势,而氮（N）、磷（P）则呈降低趋势,且坡度变化改变了狗牙根各营养器官间的养分分配;植物根、茎C ∶ N、C ∶ P随坡度增加而增加,N ∶ P随坡度增加而降低,而叶片均没有明显变化,表明在坡度改变了土壤养分供应水平的情况下,狗牙根优先稳定其叶片化学计量比以提高适应能力;（3）坡度与土壤中SOC、STN、SAN含量呈现显著负相关,而土壤STN与狗牙根植物养分及化学计量特征均有显著相关关系,由此可见,坡度变化导致土壤氮素流失增加是影响狗牙根生态化学计量特征分异的主要机制;（4）狗牙根与实生土壤的碳氮磷元素内稳性整体表现为C>P>N,化学计量比内稳性表现为C ∶ P>C ∶ N>N ∶ P,随着坡度增加,狗牙根N、P的内稳性呈增强趋势,而C ∶ N、N ∶ P呈显著降低,表明坡度变化导致狗牙根形成了不同的适生策略。研究表明,在三峡库区复杂的地形条件下,狗牙根能有效维持体内化学计量平衡以响应不同的坡度条件,并且内稳性较好,是三峡库区消落带植被恢复与保护的优势植物物种。     

干湿循环对消落带狗牙根磷释放的影响

为探讨干湿循环对三峡消落带狗牙根磷释放的影响, 以三峡典型支流—澎溪河为例, 选取上游(渠口镇)和下游(双江镇)两个水文断面, 150、160、170 m 三个水位高程调查了狗牙根分布特征, 并于干湿循环和持续淹水两种水文情势, 15—25—35—25—15℃连续温度变化下进行培养, 测定了水—土(W-S)、水—狗牙根(W-C)和水—土—狗牙根(W-S-C) 三种体系下水中磷含量随时间变化。结果表明: 狗牙根生物量随消落带水位高程降低而下降, 表现为170 m (1.62 kg·DW·m-2) >160 m (0.85 kg·DW·m-2) >150 m (0.19 kg·DW·m-2)。在整个培养阶段, 三种体系水中磷含量均随培养时间的延长而增加, 表现为W-S-C>W-C>W-S体系, 其释放动力学过程符合y=axb幂函数模型。与持续淹水相比, 干湿循环影响下W-S-C体系中狗牙根磷释放量较低, 可见, 干湿循环有利于降低消落带狗牙根磷释放, 降低三峡支流水体富营养化风险。