完全水淹環(huán)境中光照、溶氧和水壓三種環(huán)境因子對(duì)喜旱蓮子草耐淹策略的影響.pdf

1、河岸帶是陸地生態(tài)系統(tǒng)和河流生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過(guò)渡區(qū)，它是陸地生態(tài)系統(tǒng)與河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息交換的一個(gè)重要過(guò)渡帶。由于降雨、洪汛以及水庫(kù)調(diào)度等原因，棲息于河岸帶的植物常常會(huì)遭受水淹的干擾，甚至被完全淹沒(méi)。三峽水庫(kù)建成后，由于水庫(kù)的周期性蓄水，庫(kù)區(qū)水位在145-175 m之間波動(dòng)，導(dǎo)致河岸帶大面積植物被完全淹沒(méi)，原有植被因?yàn)椴荒褪芩投罅肯觯纬闪舜竺娣e的庫(kù)岸消落區(qū)。
　　前期研究發(fā)現(xiàn)，“逃避”策略和“靜默”策略是植物應(yīng)對(duì)

2、水淹脅迫時(shí)采取的兩種常見(jiàn)的耐淹策略。“逃避”策略是指植株會(huì)通過(guò)縱向的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)來(lái)促進(jìn)植物出露水面，逃離水淹逆境。與此相反植物在選擇“靜默”策略時(shí)，則會(huì)減緩生長(zhǎng)、減少資源投入和消耗，以忍耐的方式度過(guò)水淹逆境。如果水淹深度淺，植物通過(guò)伸長(zhǎng)生長(zhǎng)可以很容易地“逃避”出水面而脫離水淹逆境；但是，如果水淹深度很深，植物想要通過(guò)伸長(zhǎng)生長(zhǎng)出露水面就很困難，以至于消耗了大量的資源在伸長(zhǎng)生長(zhǎng)上最終還沒(méi)有長(zhǎng)出水面。因此，在水淹深度很深的情況下，比較穩(wěn)妥的方式是

3、減緩生長(zhǎng)，盡量減少消耗以“靜默”的方式等待水淹結(jié)束。植物通過(guò)感知不同的水淹深度來(lái)選擇不同的耐淹策略，會(huì)在很大程度上提高其在水下的存活率。
　　當(dāng)植物處于不同水淹深度的環(huán)境因子是不同的，其差異主要體現(xiàn)在光照、溶氧和水壓三個(gè)環(huán)境因子上。水中的光照、溶氧會(huì)隨著水淹深度的增加急劇降低；水壓會(huì)則隨著水淹深度的加深逐漸增大。本研究的目的是明確水中環(huán)境因子光照、溶氧和水壓是否是耐淹物種選擇耐淹策略的主要環(huán)境信號(hào)，為進(jìn)一步探索耐淹植物的水淹耐受機(jī)

4、理奠定理論基礎(chǔ)。
　　實(shí)驗(yàn)選取三峽庫(kù)區(qū)常見(jiàn)的耐淹物種喜旱蓮子草（Alternanthera philoxeroides）為研究對(duì)象，將三個(gè)環(huán)境因子分為兩個(gè)水平：光照（有光照L+、無(wú)光照L-），水壓（高水壓Wp+、低水壓Wp-），溶氧（高溶氧Do+、低溶氧Do-），進(jìn)行全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，一共設(shè)置8種完全水淹實(shí)驗(yàn)處理和1種非水淹對(duì)照處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　?。?）水環(huán)境中的環(huán)境因子光照、溶氧對(duì)喜旱蓮子草存活存在巨大影響。在有光水淹

5、環(huán)境下，喜旱蓮子草可以通過(guò)光合作用產(chǎn)生碳水化合物來(lái)維持生命活動(dòng)，在無(wú)光水淹處理L-Do+Wp-處理下，喜旱蓮子草僅出現(xiàn)葉片掉落，主莖生長(zhǎng)良好無(wú)死亡現(xiàn)象。所以短時(shí)間內(nèi)的光照缺失并不會(huì)導(dǎo)致水淹植物的死亡，光照是影響喜旱蓮子草葉片的形態(tài)變化的主要環(huán)境因子。相比之下，水中的溶氧含量則是決定喜旱蓮子草在水下存活的關(guān)鍵環(huán)境因子，水中溶氧含量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致水淹植物體結(jié)構(gòu)的腐爛死亡，在低溶氧含量水淹處理L+Do-Wp-下，喜旱蓮子草水淹后完整植株的比率為6

6、6.7％。
　?。?）水環(huán)境中溶氧、水壓和光照三個(gè)環(huán)境因子對(duì)水淹后喜旱蓮子草碳水化合物含量產(chǎn)生影響。在有光條件下喜旱蓮子草能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生碳水化合物來(lái)緩解水下的能力危機(jī)。而溶氧含量的多少則決定植物的呼吸方式，以至于會(huì)影響碳水化合物的利用效率，高溶氧會(huì)促進(jìn)喜旱蓮子草主莖的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，劇烈的生長(zhǎng)會(huì)消耗大量的碳水化合物。高溶氧水淹處理L+Do+Wp-下，喜旱蓮子草水淹后淀粉含量顯著小于低溶氧水淹處理L+Do-Wp-。高水壓會(huì)抑制處于深水

7、淹環(huán)境中喜旱蓮子草主莖的生長(zhǎng)，高水壓水淹處理 L+Do+Wp+主莖伸長(zhǎng)量?jī)H是低水壓水淹處理 L+Do+Wp-主莖伸長(zhǎng)量的34%，主莖緩慢的生長(zhǎng)可以減少資源的消耗，從而延長(zhǎng)其在水下的存活時(shí)間。
　?。?）在水淹環(huán)境下，喜旱蓮子草主莖的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)是受到光照、溶氧和水壓三個(gè)環(huán)境因子的綜合影響。其中，喜旱蓮子草主要是通過(guò)感知水下高溶氧含量來(lái)選擇“逃避”策略，高溶氧會(huì)引發(fā)喜旱蓮子草主莖的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，進(jìn)而表現(xiàn)出“逃避”策略的特點(diǎn)。而高水壓會(huì)則會(huì)壓