淹水对三峡库区几种植物的生理生态影响
自然界木本植物在某些情况下可能面对淹水带来的胁迫伤害，木本植物对淹水的生理生态响应及适应机制的研究，不仅可以从机理上解释河岸带和消落区树种分布的规律，对于大型水库消落区的治理也能起到理论依据的作用，因此，木本植物对淹水的生理生态响应及适应机制历来是植物生理生态研究领域的热点问题之一。
三峡水库蓄水造成库区部分陆地岛屿化，这将对岛屿优势植物带来深远影响。短柄枹栎(Quercus glandulifera)、栓皮栎(Quercus variabilis)、马尾松(Pinusmassoniana)是这些岛屿上的三种优势树种。在岛屿形成初期，应用生理生态学手段，在7月和9月分别对其水势和叶绿素荧光进行了野外测定，从而为岛屿化对植物生理生态影响的研究和监测提供重要的本底数据。研究结果表明马尾松较其它两种植物更耐旱。水势和Fv/Fm在清晨高中午低，经过一个晚上可以基本恢复，因此就目前状况看岛上的三种优势植物均生长健康。但是库区蓄水后，在淹水胁迫下植物的生理生态过程将如何变化，还需要后期的连续观测。
枫杨(Pterocarya stenoptera)、池杉(Taxodium ascendens)和栓皮栎(Quercusvariabilis)是三峡库区河岸带和库塘消落区常见的植物，对于河岸带和库塘消落区的水土保持和水源涵养具有十分重要的作用。通过设计模拟淹水实验，研究了这三种植物对淹水的生理生态响应及适应机制。淹水对枫杨和栓皮栎生理生态过程的早期影响是快速降低了二者的最大净光合速率、气孔导度、最大光化学量子效率(Fv/Fm)。但经过最初的下降后，枫杨的最大净光合速率、气孔导度和最大光化学量子效率逐渐恢复，而栓皮栎的则持续下降。在试验过程中，枫杨和池杉均产生了有利于吸收氧气的不定根和肥大的皮孔，而栓皮栎没有产生不定根。随淹水时间的增加枫杨的叶绿素含量与对照没有显著差异；而栓皮栎的叶绿素含量在第33天后大幅降低，Chla/Chlb的比值下降。淹水后第10天和70天测定的清晨水势，受淹栓皮栎比对照高，而受淹枫杨比对照低。淹水导致池杉和栓皮栎的根/茎/叶膜质过氧化状态均呈现动态变化。淹水处理的栓皮栎根的MDA含量低于对照而池杉的高于对照，比如：淹水24天后，栓皮栎根的丙二醛含量是对照的73％；而池杉是对照的111.5％。淹水处理第10天和第24天两个种的叶和茎MDA含量均高于对照但第50天则略低于对照。淹水导致池杉和栓皮栎两个种的根/茎/叶可溶性糖含量呈现动态变化。持续淹水导致栓皮栎叶片可溶性糖含量相比于对照先略下降后上升，茎可溶性糖含量显著上升而根可溶性含量先下降后上升。而池杉根/茎/叶可溶性糖含量对照和处理之间差异不显著。淹水导致栓皮栎的比叶重(Leaf dry mass per area)持续升高，池杉的与对照没有显著差异。淹水导致栓皮栎的根系活力持续下降，池杉则开始时下降后又升高，这可能与池杉在淹水过程中产生了有利于吸收氧气的不定根，而栓皮栎没有产生不定根有关。
以上生理生态的实验结果说明相对枫杨和池杉，栓皮栎应属于对淹水较敏感的树种。并得到以下一些结论：1)间接支持了“长期淹水导致不耐淹种(如栓皮栎)库量减小，进而导致光合速率下降的负反馈效应”假说；2)淹水对不耐淹种光合速率下降的影响至少包括气孔开度降低、光化学量子效率降低和库尺寸下降导致的光合速率下调的负反馈效应(长期)三个生理生态原因；3)淹水对水势的影响与树种相关；4)淹水并未导致不耐淹种(如栓皮栎)根膜质过氧化状态上升，而是导致其下降。导致其下降的主要原因是根系缺氧造成的；5)淹水胁迫初期耐淹种(如枫杨和池杉)和不耐淹种(栓皮栎)均出现部分生理生态过程的下调，持续时间大概在1-10天内。随后耐淹种生理过程逐渐恢复而不耐淹种在略为恢复1-2天后逐渐下降到较低水平。耐淹种恢复的关键原因可能是不定根和肥大的皮孔的出现。
令人意外的是70天的淹水过程并没有导致栓皮栎的死亡，这说明该树种对淹水具有一定的忍耐能力。因此，栓皮栎分布于河岸带和消落区较高海拔处并很少受到季节性淹水影响的生理生态原因可能还包括其他方面。淹水后可能要面对土壤透气性恢复带来的生理干旱胁迫可能对栓皮栎的生理过程造成影响。因此进一步研究淹水后恢复过程中三个种的生理生态过程对于深刻理解河岸带和消落区树种分布的生理生态原因无疑具有十分重要的理论意义。
淹水胁迫
中国科学院植物研究所
硕士
生态学
谢宗强;樊大勇
2006
中文
Q945.78
57
2011-05-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）