三峡库区消落带水桦(Betula nigra)周期性水淹后的生理与结构响应

[目的]探究消落带植物水桦(Betula nigra)水淹后的生理响应,为消落带进行植物修复提供重要依据。[方法]以三峡库区消落带万州段溪口乡示范带为试验地点,对比172 m高程、经历1~5次周期性水淹的水桦其生长指标、生理指标及解剖结构。[结果]水桦苗在消落区栽植后,周期性水淹5次后与对照相比株高有增加趋势,胸径没有差异;水淹2次后叶片含水量和对照组差异不显著;水淹3次后叶片叶绿素含量与对照差异不显著;水淹1~2次后,水桦叶片中可溶性蛋白含量都比对照要高,水淹3次后与对照差异不显著,根系中是水淹4次后与对照差异不显著;水淹1次和2次后叶片和根系中丙二醛含量与对照相比都显著增加,水淹3次后无差异;水淹1次后叶片中SOD比对照增加,水淹2次后差异不显著,根系中是水淹3次后差异不显著;解剖结构表明水淹后叶片上表皮增厚,栅栏组织发达,排列紧密,经历4~5次水淹后,叶片海绵组织细胞间隙增大,形成较大的气孔窝,叶片维管束的木质部与韧皮部之间出现了一些较大空隙的溶生型组织。[结论]万州区消落带172 m高程栽植的水桦在间歇性半水淹的条件下产生了较为明显的补偿效应,在水淹3次后已经具备了较好的适应能力,这为水桦在消落区更低高程环境下生存以及苗木的选育提供基础数据。

引种植物水桦与乡土植物桑树对三峡库区消落带水淹的响应

【目的】对桑树与引种植物水桦在三峡库区消落带的生长及光合特性进行比较,探讨这2种木本植物对三峡库区消落带周期性水淹生境的适应性,为消落带植被重建适用树种选择提供理论依据。【方法】在重庆市万州区典型消落带170、175 m 2个高程的台地种植2年生桑树、水桦实生苗,之后自然生长,于每年4月上旬调查其存活率。供试种调查存活率后,于上述台地旁种植2年生桑树、水桦实生苗,2年后于4月上旬春季出露期、7月中旬夏季干旱期、9月底秋季淹水前期测定其生长量(株高、地径、冠幅)、光合特性(叶绿素、叶绿素荧光动力参数及气体交换参数)。【结果】170 m高程桑树、水桦的存活率显著低于175 m高程,而2个高程水桦存活率均大于桑树,其中170 m高程差异显著;170 m高程水桦的生长量均大于桑树,其中株高差异显著。春季出露期(SEP),170 m高程桑树叶片的叶绿素含量高于175 m高程,Pn、Gs、Tr、Ci、WUE无明显差异;夏季干旱期(SDP),桑树和水桦170 m高程叶绿素含量及Pn、Gs、Tr、Ci均大于175 m高程,其中桑树的Ci、Tr差异显著、水桦的Tr差异显著;秋季水淹前期(PFP),170 m高程水桦的叶绿素含量显著大于桑树,Pn、WUE与175 m高程无明显差异。SEP期,170 m高程桑树的qP、ETR、ΦPSⅡ大于175 m高程;PFP期,水桦在2个高程的ΦPSⅡ、ETR、qP基本与SDP期一致,170 m高程qN大于175 m高程。【结论】乡土树种桑树能通过出露后快速恢复叶片PSⅡ光反应系统的能力,提高光电子的传递速率,增加叶绿素含量而增强光合作用,积累更多有机物恢复生长来适应三峡库区冬季水淹的胁迫;引种植物水桦则通过延长光合作用时间,在桑树进入休眠期后仍保持较高的光能转化效率,积累更多的有机物以应对冬季水淹的过度消耗。桑树和水桦均能在一定程度上适应三峡库区消落带特殊的生境,引种植物水桦较本地树种桑树对于三峡库区消落带生境表现出更强的适应能力,可以考虑用于三峡库区消落带的植被恢复。

模拟三峡库区消落带水淹对3类土壤中桑树和水桦生长的影响

【目的】筛选出能适应长时间水淹的植物并明确其耐淹机理。【方法】以三峡库区2年生乡土树种桑树(Morus alba)和引进树种水桦(Betula nigra)为研究对象,结合库区水位运行规律和紫色土、水稻土、黄壤3种主要的土壤类型,通过盆栽模拟水淹试验,设置常规供水组和水淹组2个处理组,研究库区秋冬季长时间(时长90d)水淹对桑树与水桦生长特性和光合生理的影响。【结果】水淹胁迫显著影响了桑树和水桦的生长及生物量积累(P<0.05),在90d水淹试验结束后,桑树与水桦茎基部均产生了一定数量的不定根,且在紫色土和水稻土上的存活率均达到100%,在黄壤上的存活率分别为85%和80%;其地上部与地下部生物量积累总体受到显著抑制,两树种的根冠比也显著降低(P<0.05);桑树与水桦的总根长、根总表面积、根系活力等形态指标在水淹胁迫下均有不同程度下降,而根平均直径呈增大趋势。3种土壤上桑树和水桦的光合作用在水淹胁迫下发生显著变化,Pn显著降低,Gs、Ci、Tr较对照组均有不同程度下降,但Ls高于对照组。3种土壤上桑树和水桦的叶绿素a和叶绿素b含量显著下降,但叶绿素a/b值较对照组有一定程度增大,更接近于3∶1。水淹结束后,3种土壤上水淹组桑树和水桦的Fv/Fm与对照相比虽有一定程度下降,但仍保持在较高水平,其qP、ETR、ΦPSⅡ变化趋势与Fv/Fm相同,均呈现下降趋势,而其qN呈现升高趋势。【结论】在长达90d水淹的情况下,紫色土、水稻土、黄壤3种土壤上,桑树和水桦各生长指标及光合指标均保持在较高水平,表明桑树和水桦对长期水淹具有良好的适应性,可以作为三峡库区消落带植被恢复重建的适生树种。

不同基质配比对河桦“热杜拉”扦插生根的影响

[目的]筛选适合河桦“热杜拉”扦插基质配方。[方法]选用泥炭、珍珠岩和椰糠作为基质,按不同比例混合,研究不同配比对河桦插条生根率、生根数、总根长及平均根长的影响。[结果]不同基质配比对插条生根率、生根数、根总长及平均根长的影响存在显著差异,50%泥炭+20%珍珠岩+30%椰糠配比插条生根率为85.07%,生根数为8.14条,插条根总长为15.99 cm,平均根长为2.01 cm。[结论]50%泥炭+20%珍珠岩+30%椰糠配比可作为河桦“热杜拉”扦插基质。

不同IBA浓度对河桦“热杜拉”扦插生根的影响

[目的]筛选适合河桦“热杜拉”扦插的IBA浓度。[方法]研究不同IBA浓度对河桦插条生根率、平均根长、根总长以及插条生根数的影响。[结果]IBA处理均显著提高了插条生根率、平均根长、根总长以及插条生根数,其中,3 000 mg/kg IBA处理插条生根率为94.53%,生根数为10.15条,总根长为18.70 cm,平均根长为1.92 cm,可用于河桦“热杜拉”扦插繁殖的插条生根。[结论]河桦“热杜拉”扦插生根的IBA浓度为3 000 mg/kg。

美国黑桦、欧洲桤木和川桤木对重金属Cu胁迫的响应研究

为了研究美国黑桦、欧洲桤木和川桤木3种植株对Cu胁迫的响应以及3个树种间的耐Cu性差异。通过盆栽试验的方法研究不同浓度Cu处理下的3种植株的生长、抗氧化酶系统的变化以及Cu积累特征。研究结果表明:(1)高浓度Cu(≥1 mmol/L)处理显著降低3种植株的株高、地茎生长量以及生物量,抑制植株的生长;(2)随Cu胁迫时间的延长,幼苗叶片SOD、POD、CAT活性均呈先升高后下降的趋势,欧洲桤木中3种酶活性更强,且酶活性持续时间最长;(3)川桤木和欧洲桤木根、茎、叶Cu积累量均随处理浓度的升高而增加,美国黑桦根、茎Cu积累量随处理浓度升高而增加,而叶片Cu积累量随处理浓度升高而减少。高浓度Cu处理对3种植株的生长都有显著的抑制作用,3种植株的都表现出对Cu离子的根部富集特征。欧洲桤木整体耐Cu能力最强,美国黑桦在Cu浓度较低时有较强的耐Cu能力,川桤木对Cu胁迫相对比较敏感。

河桦扦插繁育试验

以5年生河桦实生幼树的枝条作试验材料,研究了在自动喷雾条件下不同插穗类型、不同浓度生根粉处理对插穗生根率及生根时间的影响。结果表明,带踵主枝的生根率最高,与其他类型插穗均存在极显著差异;用100、150、200mg·L-1浓度ABT 1号溶液处理的插穗生根率无显著差异,而与50mg·L-1浓度及清水处理的插穗生根率均存在极显著差异;随着ABT溶液浓度增加,所需的生根天数减少,用200mg·L-1 ABT 1号溶液处理的插穗生根所需时间最短,为25d。

引种植物水桦在三峡库区消落带的种子萌发及生长特性

【目的】观察研究水桦(Betula nigra)种子在三峡库区消落带的萌发及生长特性,为科学评价引种植物水桦在三峡库区消落带的适应性奠定基础。【方法】在重庆市万州区壤渡镇、开州区澎溪河湿地自然保护区、忠县石宝寨镇、奉节县竹衣河等地高程为170,175,178m的消落带区域分两次播种水桦种子,研究不同土壤类型、高程对种子累计萌芽率、存活率的影响,调查水桦株高、地径、冠幅、开花结实情况并测定水桦光合参数。【结果】1)在不同的土壤条件下种子萌芽力不同。2)种子萌发后当年存活率较高,但淹水出陆后全部死亡。3)两年生水桦种植在消落带在高程170,175m处2年后始花,但开花结实数少,果实不能自然萌发;种植4年后两处水桦的株高分别为6.22,6.95 m,两者差异具有统计学意义(p<0.01)。4)消落带春季出陆后,在170 m高程处的水桦净光合速率日均值逐渐增强,至秋季蓄水前期达23.10μmol·m-2·s-1;在高程175m处的水桦净光合速率日均值为14.64μmol·m-2·s-1;两者差异具有统计学意义(p<0.05)。【结论】水桦在消落带的种群个体数量不能自然增长,初步判断该物种不具有生态入侵性;冬季淹水时间长短对水桦生长有明显影响,但水桦可通过增强光合能力来适度补偿长时间淹水的影响,以达到适应三峡库区消落带这一特殊生境的目的。