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不同水位条件下,6种常见滨岸挺水植物该如何选择?

  • 水生植物
  • 来源:水生态环保网
  • 作者:胡茜靥
  • 时间:2022-05-20 00:05
  • 阅读:3535

| 文章来自胡茜靥,金晶等人论文《6种挺水植物对水位梯度的相应研究》(水生态学杂志,2019),有调整 |

水分条件和水位变化直接影响到滨水带植物生长、生物量分配、植物群落空间分布及其生产量。水位变化可导致植物叶片相对含水量变化,水分过少,满足不了水生植物生长需求,即发生水分亏缺现象、产生旱害、抑制植物生长;水分过多,也会造成植物受淹组织缺氧、根系活力降低、植物叶片气孔关闭、生长受限;严重阻碍其生长发育,甚至会导致死亡。

选择花菖蒲、泽苔草、黄花鸢尾、美人蕉、再力花、水葱共6种常见挺水植物,研究了不同水位梯度( -5~150 cm)对6种挺水植物外伤症状、株高、分株数、存活率、发芽率、叶绿素(Chl)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)等生理指标的影响,以期对湿地恢复的植物种类选择、水生植物生长水位联动控制等提供关键技术支撑。

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结果1:形态变化(存活率、发芽率等指标)


结果描述:(1)除黄花鸢尾出现一定外伤症状外,其余5种挺水植物在不同水位条件下生长较好,有较高存活率和发芽率;(2)花菖蒲在水位30cm、美人蕉在60cm、再力花和水葱在100cm 均有较高的株高、分株数、存活率和发芽率。

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分析:水位胁迫对植物的危害主要是由于水分过多所导致的次生胁迫如低氧或缺氧造成的。为了缓解水淹对植株造成的伤害,不同的耐淹植物能够采取不同的策略来适应水淹环境,有的植物可以加速枝条和叶片的伸长生长,以快速“逃离”水淹逆境(Vecsenek,2006) ;而有的植物则减缓生长,降低能量消耗,依赖大量的营养储备耐受长时间的水淹(王海锋,2008) 。

本研究发现,花菖蒲、泽苔草、美人蕉、黄花鸢尾、再力花和水葱高总体表现出表现出 “逃离”状态。6种挺水植物,夏季中、低水位比高水位、潜水位更有利于发芽,其中以水葱最高,达到220%。

此外,6种挺水植物的生存率几乎不受实验水位的影响,能较好地逃出水淹逆境。花菖蒲在高水位45cm 的生长受到明显影响黄花鸢尾在低水位生长较好,过高或过低的水位对其生长均造成不良影响。



结果2:叶绿素含量变化


结果描述:花菖蒲、泽苔草、黄花鸢尾的叶绿素含量在水位-5~0cm达到最大,水位升高,含量下降;与之相反,美人蕉在水位90cm、再力花和水葱在水位100cm 时叶绿素含量最高。

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分析:叶绿素是光合作用的物质基础,光合作用水平在一定程度上取决于叶绿素含量的高低,影响植物生长的因素必然会影响到植物的光合作用水平,因此植物叶片的叶绿素含量是植物光合作用能力的重要生理指标。

水位变化可导致植物叶片相对含水量变化,进而影响叶绿素的生物合成和已合成的叶绿素分解,在一定范围内叶绿素含量高低直接影响叶片的光合能力(崔心红,2012) 。

本实验中,花菖蒲、泽苔草、黄花鸢尾的叶绿素a 、叶绿素 b、叶绿素a+b在潜水位、零水位达到最大,水位升高,叶绿素含量下降;与之相反,美人蕉的叶绿素 a 、叶绿素 b、叶绿素a +b在高水位最大;再力花、水葱除高水位因台风损伤外,在中水位最,说明美人蕉、再力花、水葱能更好地适应高水位环境



结果3:挺水植物SOD对水位梯度的响应


结果描述:6种挺水植物在水淹胁迫的水深梯度下,产生了不同程度的 SOD。实验前期(10 d),不同水位梯度下6种挺水植物叶片SOD活性出现不同程度下降,随着对不同水位梯度环境的适应,SOD 开始回升;花菖蒲(-5~45cm)、美人蕉( -5~90cm)在水淹与干旱处理下,叶片 SOD 活性均高于零水位;再力花和水葱随着水位( -5~100cm)降低,SOD活性升高,水位 -5cm 时达到最高;泽苔草在各水位下( -5~45cm),SOD最终与零水位基本持平;黄花鸢尾各水位下保持稳步上升趋势。

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分析:水分胁迫导致植物叶片细胞产生大量的过氧化氢 、羟自由基 ( ` OH) 、单线态氧 、超氧物阴离子自由基 (O2`) 、 氧 烷 基 (RO ` ) 、 过 氧 基(ROO ` ) 、氧化氮等活性氧(ROS) 。活性氧会引起植物代谢失活、细胞死亡、光合作用速率下降、同化物的形成减少,甚至造成植物品质下降和产量降低等严重后果 (马旭俊,2003) 。

SOD 是第一个参与活性氧的清除反应,对于清除氧自由基,防止氧自由基破坏细胞的组成、结构和功能,保护细胞免受氧化损伤具有十分重要的作用,在抗氧化酶类中处于核心地位。

本研究显示,6种挺水植物体为了抵抗不同水位对其生长的不利影响,不同程度地启动 SOD 表达,过氧化物酶活性增加,清除厌氧胁迫过程中产生的 ROS,增强自身抗性,减少水分胁迫对植物的伤害。其中,花菖蒲、美人蕉对淹水胁迫具有较强的抗性;再力花、水葱能较好的适应淹水环境,而对干旱胁迫具有较强的抗性。



结果4:挺水植物MDA对水位梯度的响应


结果描述:6种挺水植物在实验前期不同水位梯度 MDA 含量均有所提升,中后期呈现下降态势。

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分析:植物器官衰老或在逆境下遭受伤害,往往发生膜脂过氧化作用,丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的最终产物,其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度,含量越高,其受伤害程度越大。

实验前期,6 种挺水植物不同水位梯度下叶片MDA 含量均有所提升。这是因为植物在逆境条件下体内通常产生活性氧,从而启动膜脂过氧化或膜脂脱脂作用,通常表现为 MDA 的积累。实验中后期,各挺水植物在不同水位梯度下植株 MDA 含量逐渐降低,说明植物体内清除活性氧自由基的能力增强,从而抑制了膜脂过氧化作用,减少了细胞膜结构和功能的改变。

综合各项指标分析,泽苔草适应各水位胁迫,花菖蒲黄花鸢尾低水位生长较好,美人蕉再力花水葱能较好地适应高水位环境


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