落羽杉根系有机酸与NSC代谢对三峡消落带水位变化的响应

为探究三峡库区消落带水位变化下落羽杉根系有机酸和非结构性碳水化合物(NSC)的响应特征,以适生木本植物落羽杉为对象,在消落带原位环境中设置对照-SS(海拔175 m,试验期间无水淹)、MS(海拔170 m,中度水淹胁迫)和DS(海拔165 m,深度水淹胁迫)3个处理,分别于海拔170 m和165 m退水时采集样品,测定并分析根系有机酸和NSC的变化。结果表明:(1)库区水淹对落羽杉基径无显著影响,仅有DS组明显抑制了高生长,落羽杉生长能较积极地响应库区水淹。(2)库区水淹对落羽杉侧根和总根有机酸的影响一致,侧根有机酸代谢作用优于主根。与SS组相比,MS组根系有机酸含量增高,DS组根系有机酸含量降低,除部分根系酒石酸、苹果酸、柠檬酸变化达到显著水平外,其余有机酸均无显著变化。(3)库区不同强度水淹对落羽杉根系NSC有不同程度的影响。与SS组相比,MS组可溶性糖无显著变化,淀粉、NSC含量显著增加,但总根NSC在水淹前与水淹后无明显差异;形成鲜明对比的是,DS组显著降低了可溶性糖、NSC含量,对淀粉无显著影响,且水淹后总根NSC显著低于水淹前。(4)相关分析表明,主根、总根草酸、苹果酸、柠檬酸及侧根、总根莽草酸分别与淀粉、NSC间表现出显著相关性(P0.05)。研究结果表明,在三峡库区消落带水淹胁迫下,落羽杉根系有机酸与NSC代谢联系紧密。通过维持一定的根系淀粉含量,保持植株正常的有机酸代谢水平,较好地适应三峡库区消落带生境。     

三峡库区消落带水位变化对落羽杉C、N、P生态化学计量特征的影响

为了解落羽杉C、N、P生态化学计量特征对三峡库区消落带水位变化的响应,2016年9月测定重庆市忠县汝溪河消落带植被修复示范基地内种植于海拔165 m(重度水淹组)、170 m(中度水淹组)、175 m(对照组)的落羽杉根、枝条、叶片中碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量以及植株生长指标,分析水位变化对其生长和C、N、P生态化学计量特征的影响。结果表明:(1)三峡库区消落带落羽杉通过降低生长速率来适应水位变化,植株整体生长状态良好;(2)落羽杉各器官C含量分配比较均衡,N集中在叶片中,P主要贮存在根中,未见严重缺素现象;(3)重度水淹组植株叶片C含量受到水位变化显著提高;水位变化显著降低了中度水淹组植株根P含量却显著提高了其叶片P含量,导致中度水淹组植株叶片C∶P和N∶P显著降低,根C∶P显著升高。研究结果表明,三峡库区消落带落羽杉能保持器官之间合理的元素分配来保障其生长所需,表现出对三峡库区消落带水位变化的良好适应性。     

三峡库区消落带立柳(Salix matsudana)生长及营养元素分配特征

立柳因良好的耐淹性常被用于三峡库区消落带的植被重建。为探讨立柳如何通过营养元素的积累和分配来适应库区消落带冬季水淹,于2015年5月对三峡库区消落带植被修复示范基地内3个采样带(175 m,170 m和165 m)中立柳的生长状况以及叶、枝条和根的营养元素含量特征进行分析。结果表明:(1)经过3个水淹周期后,随着水淹强度的增加,立柳的株高、基径和冠幅均受到一定的抑制;但与种植初期相比,3个采样带中立柳的株高、基径和冠幅均显著增加,且生长状态良好。(2)立柳各器官中营养元素含量均处于正常水平,但水淹抑制了根中N、P的积累,促进了Fe和Mn的积累;水淹显著降低了海拔165 m处立柳叶和枝条中Ca含量、枝条和根中Cu和Zn的含量。(3)水淹胁迫导致N、P、K、Mg元素更多地在叶中积累,而Cu和Zn在枝条中大量积累,这有利于退水后植株的光合合成以及恢复生长;Fe、Mn元素在根中大量积累,其对根系正常生理可能造成的干扰值得进一步关注。研究表明,在不同的水淹胁迫梯度下,立柳可针对性地调整其营养元素积累和分配方式,保持植株正常的生长状态,对维护三峡库区消落带生态系统的正常结构和功能具有重要作用。但在库区消落带植被恢复和重建工作中,需加强170 m以下海拔区域立柳生长的监测和研究。     

三峡库区消落带不同水淹强度下池杉与落羽杉的光合生理特性

为探究三峡库区消落带原位人工种植的池杉(Taxodium ascendens)和落羽杉(Taxodium distichum)在该特殊生境下的适应机制,设置了浅淹(SS,海拔175m,对照)、中度水淹(MS,海拔170m)和深度水淹(DS,海拔165m)3个水淹处理组,测定了两树种在连续4个周期性水淹处理后的光合响应过程,并采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数模型进行拟合,比较各模型拟合结果差异并选出最优模型,通过最优模型来分析水淹后落干期两树种的光合生理变化。结果表明:(1)不同模型间的光响应曲线拟合结果存在差异(P0.05)。综合分析可知,4种模型中,指数模型是拟合两树种光响应曲线的最优模型,更符合植物的生理学意义。(2)两树种的光响应曲线有相似的变化规律,光合速率(P_n)的表现均为DS组MS组SS组。(3)中度水淹和深度水淹两树种的最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率(α)、光饱和点(LSP)均高于浅淹,而光补偿点(LCP)则显著降低。以上结果说明落干生长期两树种对强光和弱光的利用能力增强,水淹对两树种的光合潜力有一定的促进作用,这可能与其遭受水淹胁迫后的自我调节能力和光合补偿机制有关。由此表明,当生境发生不良变化时,植物的适应性变化往往表现为沿着有利于光合作用最大化的方向发展。     

长期水淹对‘中山杉118’幼苗呼吸代谢的影响

中山杉(Taxodium ‘Zhongshansha’)具有极强的耐淹性, 但其耐淹机理仍没有明确。该研究以‘中山杉118’ (Taxodium ‘Zhongshansha 118’)幼苗为对象, 在经过93天不同水淹处理(对照、水浸、浅淹、深淹)后测定中山杉叶片和根系的无氧呼吸酶活性、淀粉及可溶性糖含量、生物量以及根系活力, 从能量消耗的角度初步探索了中山杉的耐淹性。结果表明: 长期水淹使中山杉叶片与根系中3种无氧呼吸酶(乙醇脱氢酶、丙酮酸脱羧酶、乳酸脱氢酶)活性显著增加, 且叶片与根系的乙醇脱氢酶活性均高于乳酸脱氢酶活性, 中山杉的根系和叶片是通过加强以酒精发酵为主的无氧呼吸适应长期缺氧环境; 不同水淹处理的叶片中3种无氧呼吸酶活性均高于根系, 叶片对缺氧环境更加敏感; 中山杉叶片和根系淀粉、可溶性糖含量均随水淹深度的增加显著增加, 根系淀粉含量显著高于叶片, 可溶性糖含量低于叶片; 中山杉根系淀粉含量高是其能够长期忍受水淹的重要原因, 且中山杉适应长期水淹的策略为忍耐型; 经受长期水淹后中山杉根茎结合部长出气生根及茎基部膨大, 同时根系外壁的木质化能将根系与外部水淹环境隔离, 具有很强的耐淹性, 可作为湿地生态修复、消落带生物治理的优良植物材料。     

长期水淹对‘中山杉118’幼苗呼吸代谢的影响

中山杉(Taxodium‘Zhongshansha’)具有极强的耐淹性,但其耐淹机理仍没有明确。该研究以‘中山杉118’(Taxodium‘Zhongshansha 118’)幼苗为对象,在经过93天不同水淹处理(对照、水浸、浅淹、深淹)后测定中山杉叶片和根系的无氧呼吸酶活性、淀粉及可溶性糖含量、生物量以及根系活力,从能量消耗的角度初步探索了中山杉的耐淹性。结果表明:长期水淹使中山杉叶片与根系中3种无氧呼吸酶(乙醇脱氢酶、丙酮酸脱羧酶、乳酸脱氢酶)活性显著增加,且叶片与根系的乙醇脱氢酶活性均高于乳酸脱氢酶活性,中山杉的根系和叶片是通过加强以酒精发酵为主的无氧呼吸适应长期缺氧环境;不同水淹处理的叶片中3种无氧呼吸酶活性均高于根系,叶片对缺氧环境更加敏感;中山杉叶片和根系淀粉、可溶性糖含量均随水淹深度的增加显著增加,根系淀粉含量显著高于叶片,可溶性糖含量低于叶片;中山杉根系淀粉含量高是其能够长期忍受水淹的重要原因,且中山杉适应长期水淹的策略为忍耐型;经受长期水淹后中山杉根茎结合部长出气生根及茎基部膨大,同时根系外壁的木质化能将根系与外部水淹环境隔离,具有很强的耐淹性,可作为湿地生态修复、消落带生物治理的优良植物材料。     

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.     

三峡水库消落区模拟水淹对4种草本植物生长的影响

通过对狗牙根(Cynodon dactylon)、香附子(Cyperus rotundus)、芦苇(Phragmites australis)和羊茅(Festuca ovina)等4种草本植物在长江实际水域进行模拟水淹试验,水淹深度为5 m、10 m、15 m、20 m和25 m,水淹时间为180 d,出水恢复时间为50 d,观测其水淹期间以及出水后盖度的变化,揭示不同水淹条件对4种试验植物生长的影响,从而进一步探讨每种植物在三峡水库消落区植被修复过程中适宜种植的高程。结果表明:水淹导致植株盖度下降,水淹深度越低盖度下降越显著;出水后,除香附子和芦苇在深度为25 m的处理组不能进行恢复生长外,其余皆能恢复生长,但随着水淹深度的加深,越难恢复至淹前水平;各适生植物在消落区的适宜生存范围和最适生存范围:狗牙根和羊茅,175 m～150 m和175 m～155 m;芦苇,175 m～155 m和175 m～160 m;香附子,175 m～155 m和175 m～165 m。     

长期深淹对三峡库区三种草本植物的恢复生长及光合特性的影响

硬秆子草（Capillipedium assimile）、双穗雀稗（Paspalum distichum）和狗牙根（Cynodon dactylon）在经受与三峡水库水位运行节律基本一致的水淹时间和水淹持续时期,但淹水深度（0、5、15和25m）不同的处理后,对其进行了恢复生长和光合特性研究。结果表明：（1）3种草本植物之间相比,狗牙根的存活率最高,所有处理植株存活率达到了100％;硬秆子草和双穗雀稗随着水淹深度的增加,存活率呈降低趋势,5in深处理存活率达到了100％,15in和25m深处理存活率在80％以上。（2）3种草本植物恢复生长后的叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、水分利用效率WUE和表观CO2利用效率CUEapp与未淹对照相比没有显著差异;不同物种相同水淹处理之间比较,狗牙根的各光合指标显著高于硬秆子草和双穗雀稗。（3）结合三峡库区消落带植被恢复物种筛选的基本条件和本试验不同处理植株的恢复生长及其光合特性的研究,结果表明,硬秆子草、双穗雀稗和狗牙根是能够忍耐长期深淹胁迫的、适宜于三峡库区消落带植被恢复与重建的优良物种。三者之间的耐淹能力从大到小依次为：狗牙根〉硬秆子草〉双穗雀稗。     

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.     

香附子光合生理对三峡库区消落带陆生环境的响应

植物在消落带水淹结束后的陆生环境中能否合成和储存足够的碳水化合物,对其在消落带长期定居、存活和扩散具有重要影响。香附子是能够适应三峡库区消落带生境的少数多年生草本植物之一。该试验通过对消落带水淹结束后生长在深水(22~27m)、浅水(2~7m)和未淹区段香附子光合生理的定期观测,研究其在陆生环境下的光合生理变化及其形成机制。结果表明:(1)生长在深水区段香附子的净光合速率(P_n)显著高于浅水区段与未淹区段。(2)随着香附子在陆生环境中生活时间的延长,其P_n、气孔导度、表观水分利用效率、表观光能利用效率、表观CO_2利用效率增加。(3)与未淹区段相比,浅水淹没区段香附子的光饱和点显著升高,而光补偿点显著降低。研究发现,淹水胁迫后积极的自我调节能力和光合补偿机制是香附子能够适生于三峡库区消落带的重要原因。     

根部水淹和土壤养分提升对三峡库区消落带水蓼生长和繁殖特性的影响

水淹和土壤养分是影响三峡库区消落带植物生长的主要环境因子。消落带不同高程的植物长期经历不同的淹水强度和土壤养分条件。该研究假设同一物种来自于消落带不同高程的植株可能产生性状分化, 从而对根部淹水和土壤养分变化具有不同的生长和繁殖响应策略。为了验证以上假设, 选取在三峡库区消落带高低高程均广泛分布的物种水蓼(Polygonum hydropiper)为研究对象, 采集自然种群的种子。在温室同质园条件下, 研究了根部水淹和土壤养分提升对高低高程水蓼植株生长和繁殖特性的影响。研究结果表明根部水淹显著或趋于显著降低了水蓼植株功能叶的叶长、叶宽、总分枝数、叶生物量、花生物量和总生物量; 低养分处理显著或趋于显著降低了水蓼植株的总节数、总分枝数、根生物量、花生物量和总生物量, 表明根部水淹和低土壤养分对水蓼的生长和繁殖能力具有抑制作用。同时, 根部水淹和土壤养分的交互作用显著影响植株的根生物量, 表明根部水淹条件下高土壤养分更有利于植株根生物量的积累。高高程植株的根生物量和叶生物量显著或趋于显著高于低高程植株, 而低高程植株的始花时间早于高高程植株, 且繁殖分配也显著高于高高程植株, 表明高低高程水蓼植株对资源的分配策略不同。该研究结果表明水蓼的生长和繁殖特性受根部水淹和土壤养分共同限制, 但对根部水淹条件下高土壤养分生境具有较好的适应性; 同时, 低高程植株可以通过调整其生长和繁殖特性以提高对所处生境胁迫的适应性。     

三峡水库消落区不同海拔高度的植物群落多样性差异

本文对三峡水库消落区不同海拔间植物多样性和植物群落结构差异进行了研究。从α多样性上来看,上部和中部消落区物种丰富度和均匀度差异不显著,下部消落区丰富度指数明显低于中上部。下部消落区植物种间相遇几率较大,植物种间相互依存性较强。从β多样性上来看,由上部到中部再到下部,随着海拔下降,水库消落区植物物种的替代性减少是均质的;不同地区间β多样性没有显著性差异,但不同海拔间差异显著。从群落结构及稳定性上来看,目前水库消落区植物群落结构稳定性中部<上部<下部,上部消落区水淹胁迫较小,植物物种多为竞争种(C-对策种),竞争力较强的杂草偏向形成优势群落;下部消落区水淹胁迫最强,植物物种多为耐胁迫种(S-对策种),能忍受高强度水淹环境的物种形成了植物群落;中部消落区,处于物种定居和水淹胁迫的双重压力下,竞争种和耐胁迫种间竞争明显,更偏向于形成共优群落,其群落稳定性较差。在目前情况下,消落区下部的植物群落组成比较单一,但是随着水库蓄水高程稳定在175 m,估计消落区上中部群落组成也会逐渐趋于单一化。     

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。     

Effects of waterlogging and increased soil nutrients on growth and reproduction of Polygonum hydropiper in the hydro-fluctuation belt of the Three Gorges Reservoir Region

水淹和土壤养分是影响三峡库区消落带植物生长的主要环境因子。消落带不同高程的植物长期经历不同的淹水强度和土壤养分条件。该研究假设同一物种来自于消落带不同高程的植株可能产生性状分化, 从而对根部淹水和土壤养分变化具有不同的生长和繁殖响应策略。为了验证以上假设, 选取在三峡库区消落带高低高程均广泛分布的物种水蓼(Polygonum hydropiper)为研究对象, 采集自然种群的种子。在温室同质园条件下, 研究了根部水淹和土壤养分提升对高低高程水蓼植株生长和繁殖特性的影响。研究结果表明根部水淹显著或趋于显著降低了水蓼植株功能叶的叶长、叶宽、总分枝数、叶生物量、花生物量和总生物量; 低养分处理显著或趋于显著降低了水蓼植株的总节数、总分枝数、根生物量、花生物量和总生物量, 表明根部水淹和低土壤养分对水蓼的生长和繁殖能力具有抑制作用。同时, 根部水淹和土壤养分的交互作用显著影响植株的根生物量, 表明根部水淹条件下高土壤养分更有利于植株根生物量的积累。高高程植株的根生物量和叶生物量显著或趋于显著高于低高程植株, 而低高程植株的始花时间早于高高程植株, 且繁殖分配也显著高于高高程植株, 表明高低高程水蓼植株对资源的分配策略不同。该研究结果表明水蓼的生长和繁殖特性受根部水淹和土壤养分共同限制, 但对根部水淹条件下高土壤养分生境具有较好的适应性; 同时, 低高程植株可以通过调整其生长和繁殖特性以提高对所处生境胁迫的适应性。     

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。     

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.     

中山杉及其父母本幼苗对干旱胁迫和复水的响应

本文研究了落羽杉和墨杉及其杂交后代中山杉302(落羽杉♀×墨杉♂)、中山杉407(墨杉♀×落羽杉♂)、回交代中山杉118(中山杉302♀×墨杉♂)在自然干旱胁迫和复水过程中,光合特征、抗氧化酶系统和形态特性等的响应.结果表明:随干旱时间的延长,所有植株的净光合速率逐渐降低、脯氨酸开始积累且抗氧化酶系统逐渐清除丙二醛的毒性.胁迫至第8天,落羽杉净光合速率的下降幅度最大,而中山杉118的水分利用效率最高、丙二醛含量最少;墨杉的超氧化物歧化酶活性和脯氨酸含量增长最大.复水2 d后,所有植物的参数均有不同程度的恢复,其中,中山杉118恢复速率最快,其净光合速率和脯氨酸含量分别恢复了74.4%和60.2%.复水9 d后,所有植株的测定指标基本恢复至或接近正常水平,其中,中山杉118的生物量未受影响且根冠比显著增加.植物的耐旱能力依次为墨杉>中山杉118>中山杉407>中山杉302>落羽杉.回交品种中山杉118的杂种优势明显,较大程度地遗传了墨杉的耐旱性,该结论可为耐旱中山杉品种的杂交选育和推广应用提供科学依据.     

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.     

三峡库区水位调度对消落带生态修复中物种筛选实践的影响

三峡库区消落带形成后面临多个生态学问题, 对消落带进行生态修复的实践是解决这些问题的关键。筛选物种是生态修复的关键, 但多年的群落学观察结果与采用模拟淹水试验、短期定位观测等方法所获结果不一致。产生这种差异的主要原因是许多模拟淹水试验方案在淹水季节性、水淹周期和水淹深度等方面的设计与三峡库区实际调水节律不一致。对重庆忠县4年的水位变化记录进行整理分析发现, 实际调水节律与理论调水方案之间差异巨大; 海拔146、152、158、164、170和176 m处, 非生长季淹水时间分别为294、266、223、167、101和0天, 生长季淹水时间分别为68、20、11、1、0、0天。海拔164 m以下, 出现生长季频繁淹水胁迫。目前许多模拟淹水试验方案只考虑生长季短期浅淹胁迫, 而未考虑非生长季长期深淹胁迫。研究表明生长季淹水和非生长季淹水、深淹和浅淹胁迫对植物适应性的影响有明显差异。模拟淹水试验仅考虑一次淹水过程, 不足以反映种的长期适应性。并且, 模拟淹水试验仅考虑了种的水淹耐受性, 而未考虑现实生境中的种间关系和群落组配过程。因此, 模拟淹水试验对物种筛选实践的指导意义有限。在未来进行物种筛选时, 需重视: 1)非生长季淹水胁迫下物种适应机制; 2)植物出露后的恢复生长、扩展和拓殖能力; 3)消落带形成多年后, 植物群落调查、实地种植植物的长期观察。根据消落带不同区域受水淹胁迫的程度, 筛选反映植物生活史对策的关键功能性状, 并进行植物功能型组划分, 以研究消落带不同区域物种分布、种群和群落动态、景观格局规律, 这对于消落带生态修复实践具有重要的指导意义, 是今后三峡库区消落带生态系统研究的一个发展方向。