淹水對(duì)三峽庫區(qū)幾種植物的生理生態(tài)影響.pdf

1、自然界木本植物在某些情況下可能面對(duì)淹水帶來的脅迫傷害，木本植物對(duì)淹水的生理生態(tài)響應(yīng)及適應(yīng)機(jī)制的研究，不僅可以從機(jī)理上解釋河岸帶和消落區(qū)樹種分布的規(guī)律，對(duì)于大型水庫消落區(qū)的治理也能起到理論依據(jù)的作用，因此，木本植物對(duì)淹水的生理生態(tài)響應(yīng)及適應(yīng)機(jī)制歷來是植物生理生態(tài)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一。
　　 三峽水庫蓄水造成庫區(qū)部分陸地島嶼化，這將對(duì)島嶼優(yōu)勢(shì)植物帶來深遠(yuǎn)影響。短柄枹櫟(Quercus glandulifera)、栓皮櫟(Querc

2、us variabilis)、馬尾松(Pinusmassoniana)是這些島嶼上的三種優(yōu)勢(shì)樹種。在島嶼形成初期，應(yīng)用生理生態(tài)學(xué)手段，在7月和9月分別對(duì)其水勢(shì)和葉綠素?zé)晒膺M(jìn)行了野外測(cè)定，從而為島嶼化對(duì)植物生理生態(tài)影響的研究和監(jiān)測(cè)提供重要的本底數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明馬尾松較其它兩種植物更耐旱。水勢(shì)和Fv/Fm在清晨高中午低，經(jīng)過一個(gè)晚上可以基本恢復(fù)，因此就目前狀況看島上的三種優(yōu)勢(shì)植物均生長健康。但是庫區(qū)蓄水后，在淹水脅迫下植物的生理生態(tài)過程將

3、如何變化，還需要后期的連續(xù)觀測(cè)。
　　 楓楊(Pterocarya stenoptera)、池杉(Taxodium ascendens)和栓皮櫟(Quercusvariabilis)是三峽庫區(qū)河岸帶和庫塘消落區(qū)常見的植物，對(duì)于河岸帶和庫塘消落區(qū)的水土保持和水源涵養(yǎng)具有十分重要的作用。通過設(shè)計(jì)模擬淹水實(shí)驗(yàn)，研究了這三種植物對(duì)淹水的生理生態(tài)響應(yīng)及適應(yīng)機(jī)制。淹水對(duì)楓楊和栓皮櫟生理生態(tài)過程的早期影響是快速降低了二者的最大凈光合速率、氣孔

4、導(dǎo)度、最大光化學(xué)量子效率(Fv/Fm)。但經(jīng)過最初的下降后，楓楊的最大凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和最大光化學(xué)量子效率逐漸恢復(fù)，而栓皮櫟的則持續(xù)下降。在試驗(yàn)過程中，楓楊和池杉均產(chǎn)生了有利于吸收氧氣的不定根和肥大的皮孔，而栓皮櫟沒有產(chǎn)生不定根。隨淹水時(shí)間的增加楓楊的葉綠素含量與對(duì)照沒有顯著差異；而栓皮櫟的葉綠素含量在第33天后大幅降低，Chla/Chlb的比值下降。淹水后第10天和70天測(cè)定的清晨水勢(shì)，受淹栓皮櫟比對(duì)照高，而受淹楓楊比對(duì)照低。淹水

5、導(dǎo)致池杉和栓皮櫟的根/莖/葉膜質(zhì)過氧化狀態(tài)均呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化。淹水處理的栓皮櫟根的MDA含量低于對(duì)照而池杉的高于對(duì)照，比如：淹水24天后，栓皮櫟根的丙二醛含量是對(duì)照的73％；而池杉是對(duì)照的111.5％。淹水處理第10天和第24天兩個(gè)種的葉和莖MDA含量均高于對(duì)照但第50天則略低于對(duì)照。淹水導(dǎo)致池杉和栓皮櫟兩個(gè)種的根/莖/葉可溶性糖含量呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化。持續(xù)淹水導(dǎo)致栓皮櫟葉片可溶性糖含量相比于對(duì)照先略下降后上升，莖可溶性糖含量顯著上升而根可溶性含

6、量先下降后上升。而池杉根/莖/葉可溶性糖含量對(duì)照和處理之間差異不顯著。淹水導(dǎo)致栓皮櫟的比葉重(Leaf dry mass per area)持續(xù)升高，池杉的與對(duì)照沒有顯著差異。淹水導(dǎo)致栓皮櫟的根系活力持續(xù)下降，池杉則開始時(shí)下降后又升高，這可能與池杉在淹水過程中產(chǎn)生了有利于吸收氧氣的不定根，而栓皮櫟沒有產(chǎn)生不定根有關(guān)。
　　 以上生理生態(tài)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明相對(duì)楓楊和池杉，栓皮櫟應(yīng)屬于對(duì)淹水較敏感的樹種。并得到以下一些結(jié)論：1)間接支持

7、了“長期淹水導(dǎo)致不耐淹種(如栓皮櫟)庫量減小，進(jìn)而導(dǎo)致光合速率下降的負(fù)反饋效應(yīng)”假說；2)淹水對(duì)不耐淹種光合速率下降的影響至少包括氣孔開度降低、光化學(xué)量子效率降低和庫尺寸下降導(dǎo)致的光合速率下調(diào)的負(fù)反饋效應(yīng)(長期)三個(gè)生理生態(tài)原因；3)淹水對(duì)水勢(shì)的影響與樹種相關(guān)；4)淹水并未導(dǎo)致不耐淹種(如栓皮櫟)根膜質(zhì)過氧化狀態(tài)上升，而是導(dǎo)致其下降。導(dǎo)致其下降的主要原因是根系缺氧造成的；5)淹水脅迫初期耐淹種(如楓楊和池杉)和不耐淹種(栓皮櫟)均出現(xiàn)部

8、分生理生態(tài)過程的下調(diào)，持續(xù)時(shí)間大概在1-10天內(nèi)。隨后耐淹種生理過程逐漸恢復(fù)而不耐淹種在略為恢復(fù)1-2天后逐漸下降到較低水平。耐淹種恢復(fù)的關(guān)鍵原因可能是不定根和肥大的皮孔的出現(xiàn)。
　　 令人意外的是70天的淹水過程并沒有導(dǎo)致栓皮櫟的死亡，這說明該樹種對(duì)淹水具有一定的忍耐能力。因此，栓皮櫟分布于河岸帶和消落區(qū)較高海拔處并很少受到季節(jié)性淹水影響的生理生態(tài)原因可能還包括其他方面。淹水后可能要面對(duì)土壤透氣性恢復(fù)帶來的生理干旱脅迫可能對(duì)栓