完全水淹環(huán)境中光照、溶氧和水壓三種環(huán)境因子對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)過渡區(qū)，它是陸地生態(tài)系統(tǒng)與河流生態(tài)系統(tǒng)進行物質、能量、信息交換的一個重要過渡帶。由于降雨、洪汛以及水庫調度等原因，棲息于河岸帶的植物常常會遭受水淹的干擾，甚至被完全淹沒。三峽水庫建成后，由于水庫的周期性蓄水，庫區(qū)水位在145-175 m之間波動，導致河岸帶大面積植物被完全淹沒，原有植被因為不耐受水淹而大量消亡，形成了大面積的庫岸消落區(qū)。
　　前期研究發(fā)現(xiàn)，“逃避”策略和“靜默”策略是植物應對

2、水淹脅迫時采取的兩種常見的耐淹策略?！疤颖堋辈呗允侵钢仓陼ㄟ^縱向的伸長生長來促進植物出露水面，逃離水淹逆境。與此相反植物在選擇“靜默”策略時，則會減緩生長、減少資源投入和消耗，以忍耐的方式度過水淹逆境。如果水淹深度淺，植物通過伸長生長可以很容易地“逃避”出水面而脫離水淹逆境；但是，如果水淹深度很深，植物想要通過伸長生長出露水面就很困難，以至于消耗了大量的資源在伸長生長上最終還沒有長出水面。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，盡量減少消耗以“靜默”的方式等待水淹結束。植物通過感知不同的水淹深度來選擇不同的耐淹策略，會在很大程度上提高其在水下的存活率。
　　當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、溶氧和水壓三個環(huán)境因子上。水中的光照、溶氧會隨著水淹深度的增加急劇降低；水壓會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，為進一步探索耐淹植物的水淹耐受機

4、理奠定理論基礎。
　　實驗選取三峽庫區(qū)常見的耐淹物種喜旱蓮子草（Alternanthera philoxeroides）為研究對象，將三個環(huán)境因子分為兩個水平：光照（有光照L+、無光照L-），水壓（高水壓Wp+、低水壓Wp-），溶氧（高溶氧Do+、低溶氧Do-），進行全因子實驗設計，一共設置8種完全水淹實驗處理和1種非水淹對照處理。實驗結果如下：
　?。?）水環(huán)境中的環(huán)境因子光照、溶氧對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光合作用產(chǎn)生碳水化合物來維持生命活動，在無光水淹處理L-Do+Wp-處理下，喜旱蓮子草僅出現(xiàn)葉片掉落，主莖生長良好無死亡現(xiàn)象。所以短時間內的光照缺失并不會導致水淹植物的死亡，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鍵環(huán)境因子，水中溶氧含量過低會導致水淹植物體結構的腐爛死亡，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、水壓和光照三個環(huán)境因子對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行光合作用產(chǎn)生碳水化合物來緩解水下的能力危機。而溶氧含量的多少則決定植物的呼吸方式，以至于會影響碳水化合物的利用效率，高溶氧會促進喜旱蓮子草主莖的伸長生長，劇烈的生長會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-。高水壓會抑制處于深水

7、淹環(huán)境中喜旱蓮子草主莖的生長，高水壓水淹處理 L+Do+Wp+主莖伸長量僅是低水壓水淹處理 L+Do+Wp-主莖伸長量的34%，主莖緩慢的生長可以減少資源的消耗，從而延長其在水下的存活時間。
　?。?）在水淹環(huán)境下，喜旱蓮子草主莖的伸長生長是受到光照、溶氧和水壓三個環(huán)境因子的綜合影響。其中，喜旱蓮子草主要是通過感知水下高溶氧含量來選擇“逃避”策略，高溶氧會引發(fā)喜旱蓮子草主莖的伸長生長，進而表現(xiàn)出“逃避”策略的特點。而高水壓會則會壓