灰化苔草对不同水位环境的生理适应性

水位是影响湿地植物生长发育和繁殖的重要因素,为明确不同水位环境对灰化苔草(Carex cinerascens)生理特性的影响,采用室内盆栽法,设置上升、下降与稳定3种水环境类型,各设置8 cm(0.2cm/d)、16cm(0.4 cm/d)、24 cm (0.6 cm/d)、32 cm (0.8 cm/d)、40 cm (1.0 cm/d)、48 cm (1.2 cm/d)、56 cm (1.4 cm/d)7个试验处理,以0 cm水位为对照,试验时间持续40 d。分析了不同水位条件下灰化苔草抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、丙二醛含量和超氧阴离子产生速率等指标。研究结果表明:1)稳定水位中,8、16 cm淹水深度下,超氧阴离子产生速率、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性与对照组之间差异显著。48、56 cm的淹水条件下,抗氧化酶活性与渗透调节物质先增后减、丙二醛与超氧阴离子产生速率持续增加;2)水位上升条件下,在0.2、0.4 cm/d变化强度下,20—30 d后丙二醛含量与超氧阴离子产生速率无显著变化。1.0 cm/d为灰化苔草生理调节耐受极限,当变化强度大于1.0 cm/d时、各生理指标与变化强度小于1.0 cm/d变化明显异常;3)水位下降条件下,受初始水位高度的影响。丙二醛含量在1.2、1.4 cm/d变化强度下呈现高-低-高的变化趋势,其余试验指标表现为先升后降的变化趋势,并且随着变化强度的增加、各生理指标变化的差异越来越大、由升高转向降低的时间节点不断延后。可见,淹水环境会破坏灰化苔草细胞内环境的稳态,相比稳定水位,灰化苔草的抗氧化与渗透调节系统能够更快的适应水位变化环境,并且短时间、低强度的水位变化一定程度能促进灰化苔草的生理代谢。

不同土壤含水量下南荻幼苗的生理生态特征实验研究

为了研究不同土壤含水量条件下南荻(Triarrhena lutarioriparia)幼苗的生理生态特征,在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区中采集南荻根状茎和土壤,在鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室植物阳光房内,育苗并培养,待南荻萌发后,将其移植到装有土壤的培养盆中,土壤含水量分别设置为5%、10%、20%、30%、40%和45%(培养盆中的水面刚好没过土壤表面);于2017年3月10日~4月28日,共进行了50 d实验;在实验的第25天和第50天,分别测定了南荻幼苗叶片的抗氧化酶活性、丙二醛含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和南荻幼苗的根系活力。研究结果表明,在实验的第25天,随着土壤含水量的增加,南荻幼苗叶片的超氧化物歧化酶活性总体上在降低,过氧化物酶和过氧化氢酶活性呈单峰型变化,丙二醛和脯氨酸含量逐渐减小,可溶性蛋白含量波动变化;在实验的第50天,随着土壤含水量的增加,南荻幼苗叶片的超氧化物歧化酶活性呈单峰型变化,过氧化物酶活性呈单谷型变化,过氧化氢酶活性升高,丙二醛含量波动变化,可溶性蛋白和脯氨酸含量都比第25天的大;在各种土壤含水量条件下,第50天南荻幼苗的根系活力都比第25天的低很多,且在土壤含水量为40%的条件下,其根系活力最低,为0.19 mg/(g·h)。与土壤含水量为5%、10%、40%和45%的条件相比,土壤含水量为20%~30%的条件更有利于南荻幼苗的生长发育。

水位变化及退水恢复对藜蒿生长和生理的影响

植物在周期性变化的水位中存活和退水后的恢复状况体现了其对水淹的适应能力。为深入了解鄱阳湖典型湿地植物藜蒿(Artemisia selengensis)对水淹胁迫的耐受能力,研究了藜蒿植株对3种水环境处理下及退水恢复后形态特征、生理指标的响应。实验采用双套盆法,共设置上升、下降和稳定3种处理。上升水位组:设置6个水位,水位均从0 cm开始每日增加高度,处理强度分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 cm·d^(-1),即50 d后水位分别为5、10、15、20、25、30 cm;下降水位组:设置6个水位,水位分别从5、10、15、20、25、30 cm开始每日降低高度,处理强度同上升水位组,即50 d后水位均为0 cm;稳定水位组:设置6个水位,分别为5、10、15、20、25、30 cm,试验期间水位保持恒定。另外,设置水位0 cm(即培养盆中水刚好没过土壤表面)的对照组。水位波动处理时间50 d和退水恢复时间10 d,共60 d。结果表明:(1)3种水位环境类型中,当水位低于15 cm时,株高增幅、叶片数呈逐渐上升趋势;当水位高于15 cm时,株高增幅呈降低趋势、叶片数有所减少,其中上升水位中处理强度为0.1~0.3 cm·d^(-1)的株高、叶片数明显优于对照组。(2)上升水位中,处理强度0.3 cm·d^(-1)为藜蒿水淹耐受范围,当处理强度小于0.3 cm·d^(-1)时,抗氧化酶活性变化与大于0.3 cm·d^(-1)存在明显差异;下降水位由于受到初始水位影响,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性在10~20 d时活性达到最大;稳定水位中,淹水深度为10、15 cm,抗氧化酶活性均不断增加。超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性随水淹时长推移和胁迫强度的增加不断下降,而过氧化物酶活性不断增大。(3)3种水位环境类型中,超氧阴离子产生速率和丙二醛含量在低强度胁迫中与对照组无显著性差异(P>0.05),且试验前期与抗氧化酶活性变化显著相关;高强度处理组的超氧阴离子产生速率和丙二醛含量随着淹水深度与试验时间增加而增加,且显著高于对照组。(4)退水后,低强度处理组各项指标均能迅速恢复,且与对照组无明显差异(P>0.05);高强度处理组各项指标恢复缓慢或不能完全恢复。因此,藜蒿适合在短时间内、低强度水位变化的环境下作为生态修复和重建的主要植物。