滨海河口河岸带植物易受到水淹和盐复合胁迫的影响.前期研究表明水翁(Syzygium nervosum A.Cunn.ex DC.)和乌墨(Syzygium cumini(L.)Skeels)具有较强的耐水淹能力,然而两种植物对水淹-盐复合胁迫的耐受性尚不清楚.本研究设置水淹、盐(350 mmol/L)及水淹-盐(175 mmol/L)复合胁迫3种胁迫处理,比较两物种对不同胁迫的生长、生理生化和盐胁迫相关离子积累的响应.结果显示,经过24 d处理,3种胁迫处理均低了两物种的生物量,提高了还原型谷胱甘肽(GSH)含量、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性.水淹胁迫下两物种的超氧阴离子(O2·-)和过氧化氢(H2O2)含量下降,根系K+含量上升,K+/Na+下降;盐胁迫下乌墨幼苗O2·-含量下降,水翁幼苗O2·-含量上升,两物种幼苗的脯氨酸含量、H2O2含量、Na+、Cl-含量上升,K+/Na+下降;水淹-盐复合胁迫下两物种的O2·-、Na+、Cl-含量上升,K+/Na+下降.此外,与水淹相比,水淹-盐复合胁迫降低了两物种的生物量,提升了两物种的O2·-、Na+、Cl-含量.与水翁相比,乌墨幼苗在盐、水淹-盐复合胁迫下有较高的生物量、脯氨酸含量、GR活性和K+/Na+,以及较低的H2O2、Na+和Cl-含量,具有更强的盐、水淹-盐复合胁迫耐受能力.

植物功能性状能表征其对资源的利用能力和对外界环境的响应,而水淹强度的不同使得三峡库区消落带不同高程的生境存在较大差异,因此开展不同水淹梯度下消落带植物群落生态策略及功能性状差异的研究,对全面理解植物对消落带不同生境的适应机理具有重要意义.研究选取受三峡水库水位变化影响的澎溪河流域,沿高程梯度对不同水淹强度下的植物群落及其功能性状指标进行分析.结果表明:(1)消落带植物群落处于演替的初级阶段,不同水淹梯度下的植物群落存在显著分化;(2)环境胁迫是决定消落带植物生态策略的主要因素,总体呈现较为集中的耐压策略,随着高程升高有逐渐向杂草策略转移的趋势;(3)随着高程升高,植物的高度、主茎干物质量、比根长及叶组织密度都有增大的趋势,比叶面积则相反.(4)各功能性状之间存在显著相关性,并通过形成不同的性状组合以适应不同强度水淹干扰的生境.消落带下部更倾向于投资于叶片使植物在出露期能快速获取资源和完成生活史,而消落带上部则更倾向于投资防御组织及根系以抵御干旱,研究结果可为消落带生物多样性保护及其生态系统修复提供理论依据.

三峡水库消落带是由于周期性水位涨落在长江干支流形成的大面积"冬水夏陆"区域,周期性的水淹胁迫导致消落带植被群落发生剧烈变化,对三峡大坝的正常运行和库区生态安全造成严重影响.研究三峡库区消落带植物适应水淹的机制,对库区消落带植被群落恢复和保护具有重要意义.文章通过对比蓄水前后消落带的植被群落变化,总结了库区一年生和多年生植物耐水淹机制.一年生草本植物主要依靠种子休眠的方式来度过漫长的水淹期,而多年生草本植物则可能采取"静止"策略,减缓能量消耗,待水退后迅速恢复生长.此外,对于高高程区域的多年生木本植物,在不完全水淹的情况下,可能通过产生大量不定根缓解根部缺氧胁迫,降低水淹胁迫的伤害.最后,文章总结了消落带植被恢复的现状,并针对现有的问题探讨了重建消落带植被群落的可能途径,以期为三峡水库消落带植被生态修复提供参考.

中国滨海盐沼湿地受损严重,人工修复策略已成为保护滨海生境的主要措施之一.本研究探讨了在长江口上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区,互花米草控制和鸟类栖息地优化工程项目内空白生境的本土盐沼植物高效恢复技术.通过野外小试和中试试验,分析了长江口盐沼湿地建群种海三棱藨草恢复过程中繁殖体种类和移植方式对恢复效率的影响,并评估了不同恢复策略的恢复成本和效率.结果表明:1)海三棱藨草球茎苗耐淹性较强,适用于环境异质性较高的优化区;2)在4种恢复海三棱藨草群落的处理中,最经济高效的处理为无泥低密度球茎苗的移植方式,其每公顷的投入成本约为10100元.相较之下,无泥高密度、带泥低密度及带泥高密度的处理每公顷所需成本分别为41100、30000和120100元;3)经过近5年的努力,海三棱藨草群落在崇明东滩优化区C3区域覆盖度已超过60％,是相对成功的大规模野外恢复示范.本研究可为大规模滨海盐沼植物的恢复工程提供依据及支撑.

河口河岸带及海岸带植物易受到水淹和盐复合胁迫的影响.本研究设置水淹、盐(350 mmol/L)、水淹-盐复合胁迫(175 mmol/L)3种胁迫处理,比较水翁(Cleistocalyx operculatus(Roxb.)Merr.et Perry)和乌墨(Syzygium cumini(L.)Skeels)两种耐水淹能力较强的植物幼苗对不同胁迫的生理生态响应差异.结果显示,3种胁迫方式处理24 d后,均降低了两物种的株高增长量、叶面积、总生物量、根系活力、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)等指标,而相对电导率、过氧化物酶(POD)活性上升.水淹胁迫下,两物种胞间二氧化碳浓度(Ci)随时间的延长持续下降.盐、水淹-盐复合胁迫下,两物种Ci随时间的延长先降后升.此外,与水淹相比,水淹-盐复合胁迫显著降低了两物种的叶面积、总生物量、Pn、Tr、Gs,而根冠比、相对电导率、POD活性显著上升.与乌墨相比,水翁幼苗在水淹胁迫下能够形成不定根,具有较高的根系活力、光合作用效率、POD活性以及更小的膜损伤,耐水淹能力较强;而乌墨幼苗在盐、水淹-盐复合胁迫下相比水翁具有较高的叶面积、生物量、根系活力、Pn、Tr、Gs、超氧化物歧化酶、POD活性以及更低的丙二醛含量,耐盐能力较强.

选取秋华柳(Salix variegata)扦插苗为研究对象,通过设置0、0.5、2、10 mg/kg 4个镉胁迫浓度,研究了水淹条件下秋华柳根、枝、叶亚细胞中镉的分配特征.结果表明:(1)试验各处理组秋华柳存活率均为100％,表现出良好的镉和水淹耐受能力.(2)与对照相比,在水淹条件下,各处理组秋华柳根、枝和叶的细胞壁仍是镉最主要的富集部位.各处理组植株细胞壁中的镉含量显著高于其他组分,质体中镉含量次之,细胞核和线粒体组分中的镉含量始终处于较低水平.(3)水淹显著提高了秋华柳根细胞壁中的镉含量,显著降低了高浓度镉处理(10 mg/kg)下萌枝细胞壁中的镉含量,但对叶细胞壁中的镉含量没有显著影响.(4)水淹显著提高了秋华柳根细胞中质体中的镉含量,对萌枝、叶细胞质体中的镉含量没有显著影响.研究证明,水淹条件下,秋华柳根枝叶细胞壁仍然是镉积累富集的最主要部位,从而减少了重金属对植物细胞的伤害.秋华柳适用于三峡消落带镉污染区域的植物修复.

芦苇(Phragmitesaustralis)作为典型的根茎型多年生湿地植物,具有广泛的环境耐受性.该研究采用盆栽实验,采取裂区实验设计,水分处理为主区,包括淹水和干旱两个水平,铅(Pb)为副区,包括0、500、1500、3 000、4 500 mg.kg-1 5个水平,共10个处理,每个处理12个重复,研究淹水和干旱条件下Pb污染对芦苇生长、生物量分配及光合作用的影响,以期明确不同生境F芦苇适应或忍耐重金属污染而采取的策略,为芦苇应用于湿地恢复和污染修复提供理论依据.结果表明,在淹水处理中,Pb显著抑制地下芽形成和根茎生长,但对子株数没有影响;与母株相比子株具有高的日生长速率、光合速率和生物量(母株的3-7倍).在干旱环境中,Pb显著抑制根、地下芽和根茎生长,母株和子株生物量积累及光合作用,且这些指标均小于淹水处理的.无论在淹水还是干旱环境中,芦苇体内绝大部分Pb积累在根中,根茎和子株中Pb含量较少,被转运至母株中的Pb大约是子株的3倍.淹水条件下子株体内Pb含量小于干旱处理的.结果表明,干旱和Pb的协同作用显著抑制芦苇生长、生物量积累和光合作用,可能导致子株生产力和种群密度减小甚至种群衰退.但淹水芦苇能够采取相应的Pb分配策略减缓Pb污染对芦苇生长、生理和繁殖的负面影响,有利于芦苇种群的繁衍和稳定.

盐生植物是盐沼有机碳储存的“临时库”,也是土壤有机碳累积的主要来源,其碳储量大小对盐沼生态系统“碳汇”功能的发挥十分重要.以长江口潮滩本地种芦苇(Phragmites australis)和海三棱藤草(Scirpus mariqueter),及入侵种互花米草(Spartina alterniflora)为研究对象,采用单因素盆栽实验,模拟分析淹水盐度(0、5、10、15、25和35)、淹水深度(0、10、20、40、60cm和80cm)和淹水频率(每天、每3天、每7天、每10天和每15天)变化对各盐生植物地上、地下和总体碳储量大小的影响.研究结果表明,随着淹水盐度增加,芦苇、互花米草和海三棱藤草地上部分与总体碳储量均显著降低.土壤盐度可分别解释其地上部分碳储量变异的47.2％、66.5％和72.7％,与总体碳储量变异的34.7％、45.0％和62.0％.随着淹水深度增加,芦苇地上部分、总体碳储量和海三棱蔗草地上部分碳储量均显著降低,其变异的68.6％、28.5％和71.1％可由淹水深度变化(10-80cm)解释.互花米草在80cm淹水深度下仍有较高的地上部分碳储量和总体碳储量.3种盐生植物碳储量对淹水频率变化的响应差异均不显著,所有处理地下部分碳储量差异也未达到显著水平.总体而言,互花米草对水盐胁迫的耐受性要强于本地种芦苇和海三棱蔗草.尽管互花米草和芦苇具有相对较高的碳储量,但水盐胁迫对其碳储量的显著抑制作用不容忽视.海三棱蔗草碳储量本就不高,输入土壤的有机碳量较为有限,海平面上升及盐水入侵等逆境胁迫会使其对盐沼“碳汇”贡献更加微弱.

为探明淹水胁迫对乡土风箱果和引种紫叶风箱果叶片光合特性的影响,为风箱果属植物的推广种植提供技术支持,利用双套盆法研究了淹水胁迫对乡土风箱果和引种紫叶风箱果叶片光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:淹水15d时2种风箱果叶片的净光合速率(Pn)均显著降低,并且伴随着气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的降低,即淹水胁迫导致的2种风箱果叶片光合能力降低均与气孔因素的限制有关;淹水胁迫下紫叶风箱果叶片的光合抑制主要为气孔因素,而乡土风箱果则为气孔和非气孔因素的共同限制;叶绿素荧光技术分析发现,淹水15 d时紫叶风箱果叶片PSⅡ反应中心活性没有受到明显的影响,主要与非光化学淬灭(NPQ)的增加降低了过剩光能(1-qP)/NPQ有关,而乡土风箱果在淹水胁迫下的PSⅡ反应中心光化学活性明显降低;淹水胁迫明显提高了紫叶风箱果叶片PSⅡ供体侧放氧复合体(OEC)的活性,而对其受体侧电子传递的影响较小;淹水胁迫显著抑制了风箱果叶片PSⅡ受体侧QA向QB的电子传递能力,但不能确定淹水胁迫对风箱果PSⅡ供体侧OEC活性的影响;淹水15 d时风箱果叶片标准化O-K曲线上L点的相对可变荧光VL明显高于紫叶风箱果,即淹水胁迫下风箱果叶片的类囊体膜降解程度明显大于紫叶风箱果;紫叶风箱果较风箱果具有较强的耐淹水能力,在城市低洼易积水地区应选择紫叶风箱果推广种植.

水淹时长是影响湿地植物分布的重要因素.在水情不断变化的背景下,鄱阳湖洲滩湿地植物种群和群落的变化规律还不清楚.为了探究淹水时长对鄱阳湖洲滩3种优势植物生长和繁殖的影响,并预测在水文发生剧烈变化后,3种优势植物分布的趋势,采用控制实验模拟了不同水淹时长(0、60、90、120、150 d和180 d)下鄱阳湖湿地3种优势植物(灰化薹草(Carex cinerascens)、南荻(Miscanthus lutarioriparius)和虉草(Phalaris arundinacea))的生长和繁殖情况.研究结果表明:1)南荻在水淹超过120 d后,存活率开始降低,水淹到达180 d完全死亡.而灰化薹草和虉草在淹水180 d后仍全部存活.表明南荻耐淹水的能力弱于其他两种植物.2)水淹显著降低灰化薹草的总生物量,并且总生物量随水淹时长的增加而逐渐降低.而短时间(小于150 d)的水淹没有对虉草总生物量产生显著影响.3)退水初期,灰化薹草的恢复生长趋向于地上部分,而虉草表现为地下和地下部分同步生长.该研究结果可以为预测水文情势变化下鄱阳湖湿地植物种群和群落的动态变化提供依据.