水淹对三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)存活和恢复生长的影响

植物在水淹后的存活和恢复生长状况可以衡量其对水淹的耐受能力,为了解三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)的水淹耐受能力,研究了长期水淹条件下秋华柳植株的存活和恢复生长状况。实验设置了3个水淹深度:对照,水淹根部(植株置于水中,仅地下部分被淹没)和水淹2m(植株置于水中,顶部距水面2m),6个水淹时间:20d,40d,60d,90d,120d和180d。研究结果表明:(1)水淹对秋华柳植株存活率的影响较小。水淹根部处理的植株在水淹180d后,存活率仍为100%,水淹2m处理的植株在水淹120d后,存活率也为100%,直到180d后,存活率才下降为0。(2)水淹后,秋华柳植株仍然可以进行恢复生长,表现出很强的恢复生长能力,但因水淹处理的不同,其恢复生长存在差异。随着水淹时间的延长,秋华柳植株出水后到开始恢复生长之前所需的时间增加,但所有水淹处理的植株在水淹结束后一周内都可以开始恢复生长。在相同水淹时间处理下,水淹处理的秋华柳植株在恢复生长期间的相对生长速率都高于对照植株,水淹40d,60d,90d后,水淹2m的秋华柳植株分别比对照植株高57.8%,143.4%,130.4%。水淹结束时,秋华柳地上部分生物量随水淹深度的不同而不同,水淹根部处理的植株几乎与对照植株无显著差异,水淹2m处理的植株都低于对照植株。水淹结束后,不同处理的秋华柳植株生长2个月后的地上部分生物量与其在水淹结束时不同处理植株地上部分生物量的变化趋势相似。本研究表明,秋华柳在长时间的水淹后具有很高的存活率,并可以进行很好的恢复生长,表现出较强的水淹耐受能力,可以考虑将其应用于三峡库区消落区的植被构建。

长期水淹对秋华柳(Salixvariegata Franch)根部非结构性碳水化合物含量的影响

分析了不同水淹深度和水淹时间对秋华柳根部非结构性碳水化合物含量的影响.结果表明:水淹60-d后,秋华柳根生物量显著低于未淹对照组植株;水淹20-d时,全淹和半淹组植株可溶糖、淀粉和总糖含量与对照组差异不显著.水淹60-d后,可溶糖、总糖含量从少到多依次为全淹组,半淹组,对照组,不同水淹方式间淀粉含量差异不显著.

水淹对三峡库区两种岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)和野古草(Arundinella anomala Steud.)水下光合的影响

为了阐明水淹对三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)和野古草(Arundinella anomala Steud.)水下光合作用的影响,模拟三峡库区消落带水淹发生情况,考察了在不同水淹处理下秋华柳和野古草的水下光合。实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)和2m深度水淹(植株置于水中,植株顶部在水面下2m)2个不同的水淹深度和5、15、20、40d和60d等5个不同的水淹时间处理,采用Chlorolab-2液相氧电极(英国Hansatech公司生产)测定了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳和野古草的水下光合作用。实验结果表明:(1)水淹60d后,秋华柳和野古草的存活率均为100%,而典型的陆生植物香樟和马唐分别在水淹40d和15d后全部死亡。(2)在相同的水淹时间和水淹深度下,秋华柳和野古草的水下光合速率(放氧速率)显著高于典型的陆生植物(香樟(Cinnamomumcamphora(L.)Presl.)和马唐(Digitariasanguinalis(L.)Scop.))(3)在长期水淹的条件下,秋华柳和野古草仍具有水下光合的能力。在水淹60d后,水淹2m的秋华柳和野古草植株的水下放氧速率显著低于对照植株的水下放氧速率,但仍具有水下光合的能力,其水下光合速率分别为0.202μmol.m-.2s-1和0.139μmo.lm-.2s-1。同时,研究也表明在水淹40d和60d后,秋华柳表现出比野古草强的水下光合能力。研究表明,秋华柳和野古草在存活率和水下光合方面对长期水淹表现出良好的适应性,是可以用于三峡库区消落区植被构建的优良植物物种。

秋华柳和枫杨幼苗对镉的积累和耐受性

以秋华柳和枫杨当年实生幼苗为研究对象,采用向土壤添加外源镉(CdCl.22.5H2O)的形式设置了0(对照组)、10、20、50、100 mg/kg 5个处理,研究了镉胁迫下秋华柳和枫杨幼苗的生长、生物量变化和根茎叶镉含量,并评价了两树种的耐性指数(Ti)、转移系数(Tf)和生物富集系数(BCF)。结果表明:(1)在镉含量为10 mg/kg时,秋华柳和枫杨幼苗基于生长和生物量参数的耐性指数(Ti)分别为91.72和91.62,与对照组相比无显著变化,其余各组(20、50、100 mg/kg)则显著低于对照植株(P<0.05);(2)土壤镉浓度小于20mg/kg时,秋华柳植株茎、叶镉积累量分别高达61.73 mg/kg、163.04 mg/kg,根镉积累量为91.05mg/kg;枫杨植株茎、叶镉积累量最高分别为7.9 mg/kg、5.25 mg/kg,仅为秋华柳茎、叶的12.8%和3.2%,根镉积累量高达190.68 mg/kg;(3)除对照外,秋华柳幼苗各部分镉含量为叶>根>茎,转移系数(Tf)介于0.789—1.513之间,枫杨幼苗各部分镉含量为根>茎>叶,转移系数(Tf)介于0.037—0.044之间,远远小于秋华柳Tf;(4)秋华柳和枫杨幼苗在土壤镉浓度为10mg/kg时具有很高的生长适应性和耐性,秋华柳根吸收的镉向地上部分转移能力、地上部分积累镉的能力都远远大于枫杨,生物富集系数(BCF)进一步证实了这一特性。研究证明,秋华柳植株具有很高的镉耐性、镉转移能力及地上部分积累镉的能力,适合于镉污染严重区域的植物修复。

水培条件下秋华柳对重金属Cd的富集特性及光合响应

采用水培试验的方法,研究了不同Cd胁迫浓度〔ρ(Cd2+)分别为0、1、5、10和20 mg/L〕下秋华柳的生长、光合耐性及其对Cd的富集特性和转移能力.结果表明:①随着Cd胁迫浓度的升高,秋华柳生长所受到的抑制程度有所增加.除20 mg/L处理组外,其余各处理组的耐性指数(TI)均大于70,表现出较高的耐性.②低Cd胁迫浓度(1 mg/L)下秋华柳具有较好的光合耐性,当Cd胁迫浓度达到20 mg/L时,秋华柳的光合系统才受到明显影响.③秋华柳对外源Cd的富集能力较强,随着Cd胁迫浓度的升高,秋华柳所积累的Cd显著增加且主要积累于根部,表现为叶<茎<根.当Cd胁迫浓度小于5 mg/L时,秋华柳根部吸收的Cd向地上部分转移的效果较好.试验显示,秋华柳对于较低Cd胁迫浓度(≤10 mg/L)具有较好的耐受性和富集能力,可用于三峡库区消落带表层土壤Cd污染严重区域进行植物修复.

冬季水淹对秋华柳的开花物候及繁殖分配的影响

开花物候及繁殖分配是植物适应环境的重要因素,为了解长期冬季水淹对三峡库区耐淹物种秋华柳(Salix variegata Franch.)繁殖的影响,研究了长期冬季水淹条件下秋华柳的开花物候和繁殖分配情况。实验在2006年11月份设置了如下处理:对照,完全水淹(植株置于水中,顶部距水面2m)30,60,90,120d和150d。结果表明:(1)对照及各水淹处理的秋华柳花期都较长,在7-11月份持续开花,个体开花进程(开花振幅曲线)呈单峰曲线。(2)冬季水淹对秋华柳群体及个体的开花物候有显著影响。水淹时间越长,始花期越晚,花期持续时间越短(P<0.05)。(3)长期冬季水淹下,秋华柳显著降低了繁殖分配比例和全株生物量及单株花序数(P<0.05)。(4)开花物候指数与繁殖分配的相关分析表明:始花时间越晚的个体,花期持续时间越短。花期持续时间越短的个体花序数越少,致使繁殖分配越小。总的来说,冬季水淹下,秋华柳通过推迟开花日期、缩短花期持续时间使繁殖分配比例降低,将更多的资源分配到生存力上,是秋华柳对长期冬季水淹的一种适应。同时,在长期冬季水淹后,秋华柳仍保持一定的开花繁殖能力,是其在应用于三峡水库消落区植被构建后产生后代延续种群的前提条件。

外源乙烯和α-萘乙酸对三峡库区岸生植物野古草和秋华柳茎通气组织形成的影响

为了探究乙烯和α-萘乙酸(α-NAA)是否是水淹环境条件下植物体内通气组织形成的直接原因,对三峡库区岸生植物野古草(Arundinella anomala)和秋华柳(Salix variegata)在无水淹环境条件下施加乙烯利和α-NAA后茎中通气组织的形成情况进行了研究。实验分3种处理:单独用乙烯利溶液处理(浓度分别为0、250和500 mg·L-1)、单独用α-NAA溶液处理(浓度分别为0、50和100 mg·L-1)和二者混合处理(250 mg·L-1乙烯利溶液+50 mg·L-1α-NAA溶液)。处理5 d后,采用切片法制备其茎中部横切面切片,用E80i Nikon显微镜进行观察,并运用ACT-2U和SimplePCI软件分析野古草和秋华柳茎中通气组织的形成情况。结果显示:在这3种处理条件下,野古草和秋华柳茎中通气组织形成均有明显增强,并且较高浓度的乙烯利溶液促使茎通气组织形成更多,施加的α-NAA浓度越高,形成通气组织的能力越强;混合溶液处理与单独施加250 mg·L-1乙烯利或单独施加50 mg·L-1α-NAA的处理相比,对通气组织形成的增强效应无明显差异。研究表明,在水淹条件下植物体内通气组织的发生与乙烯和生长素含量的增加有直接关系。

水淹对野古草和秋华柳不定根形成的影响

在不同水淹缺氧环境条件下,对三峡库区岸生植物野古草和秋华柳不定根的形成情况进行研究。结果表明:(1)在连续水淹条件下,野古草不定根的生成早于秋华柳植株;(2)随着连续底淹时间的增加,秋华柳不定根生长有增加的现象,但增长量不显著;(3)连续底淹30 d前,野古草植株不定根的生长量随水淹时间的增加而不断增长;30 d后,不定根量开始减少;(4)不同的水淹方式下,野古草植株不定根的生长情况不同,水淹10 d时,底淹和全淹的野古草不定根生长量无明显差异;水淹20 d后,底淹的野古草不定根生长量都明显高于全淹环境中的野古草;(5)全淹环境中的秋华柳植株几乎无不定根的生成,只在全淹60 d后一两株秋华柳植株有不定根生长现象。可见不同的水淹时间和水淹方式对秋华柳和野古草不定根的形成有着不同程度的影响。

水淹对三峡库区秋华柳抗性生理的影响

为探明三峡库区岸生植物秋华柳(Salix varegata Franch)的水淹耐受机理,以1年生秋华柳实生苗叶片为实验材料,测定了处理时间分别为3、9、15和30 d时未水淹对照植株和水淹2 m植株的超氧阴离子和丙二醛(MDA)的含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性。结果显示:水淹过程中,1)水淹2 m植株超氧阴离子含量显著上升,但在水淹9 d之前与对照相比无显著差异;2)水淹2 m植株SOD和POD活性显著上升,分别在水淹15、30 d时达到最大值,两者均与超氧阴离子含量呈显著正相关;3)水淹2 m植株MDA含量均高于对照,并在水淹15、30 d时差异显著,但不同水淹持续时间差异不显著。研究结果暗示出秋华柳通过提高酶活性来降低活性氧对细胞膜的伤害以适应水淹胁迫。

水淹对野古草和秋华柳幼苗茎通气组织形成的影响

[目的]研究在不同连续水淹时间和水淹深度处理下,野古草和秋华柳幼苗茎通气组织的形成和变化。[方法]采用徒手切片法制备野古草和秋华柳幼苗茎基部横切面切片,用E80i Nikon显微镜进行观察并运用ACT-2U和SimplePCI软件分析水淹处理后野古草和秋华柳幼苗茎中通气组织大小。[结果]水淹2 d后,全淹野古草幼苗茎中通气组织与对照、底淹相比有明显的增大趋势。水淹30 d后,底淹和全淹野古草幼苗的茎通气组织与对照无明显差异。水淹15 d后,底淹和全淹野古草幼苗茎通气组织明显大于对照。水淹5、10、15和30 d后,底淹秋华柳幼苗茎通气组织明显大于对照和全淹幼苗。[结论]水淹促进了野古草和秋华柳幼苗茎中通气组织的形成。

两种外源有机酸对土壤Cd形态及秋华柳Cd积累的影响

秋华柳(Salix variegate Franch.)因具有良好的重金属耐受和积累能力,常被作为重金属污染土壤修复工程物种.通过盆栽模拟试验,分析了不同浓度外源草酸和酒石酸处理下土壤Cd形态的变化和秋华柳Cd含量的积累特征,以探究外源有机酸在Cd污染土壤植物修复中的应用潜力.结果表明:添加外源酒石酸可显著降低土壤非有效性Cd含量,增加土壤中以可交换态Cd为主的有效性Cd含量,促进了秋华柳对Cd的积累,同时也显著提升了植株的富集系数,其中添加5 mmol kg酒石酸的处理效果最佳.与CK相比,添加5 mmol kg外源酒石酸可显著增加秋华柳根、茎和叶中的Cd积累量,地上、地下部分和全株的Cd积累量分别提升了62.2%、75.9%和78.4%,地上和地下部分富集系数分别提升了173.0%和178.8%.添加外源草酸对土壤有效性Cd含量没有显著影响,秋华柳根、茎和叶的Cd含量和积累量无明显提升.研究显示,添加较低浓度的酒石酸更有利于增加土壤中可交换态Cd含量和有效性Cd含量,促进秋华柳对土壤中Cd的吸收和积累,增强秋华柳对Cd污染土壤的修复能力,可应用于Cd污染土壤的植物修复.

秋华柳抗氧化酶系统对镉胁迫的响应

采用水培方式,研究了秋华柳在不同的镉(Cd)质量浓度梯度:0 mg/L(CK),2 mg/L(T1),10 mg/L(T2),20mg/L(T3),50mg/L(T4)下的氧化胁迫程度及其叶片抗氧化酶系统对Cd胁迫的响应特征.结果表明:1)秋华柳叶片MDA质量分数与Cd胁迫质量浓度呈显著正相关关系,胁迫12d后MDA质量分数极显著增加,表明植物生理功能早期出现暂时性修复后细胞膜损伤程度显著增加.2)不同质量浓度和时间的Cd胁迫下,植物抗氧化酶活性表现出不同的变化规律,不同酶活性存在不同的阈值.3)SOD和CAT酶活性随着Cd处理时间的延长和质量浓度的增加均呈先上升后下降的趋势,与对照相比始终保持着高活性状态;在氧化胁迫前期,APX酶具有较高的酶活性,在Cd解毒前期中起主要作用;随着Cd胁迫程度的增加,GR酶活性升高,与Cd胁迫质量浓度呈极显著正相关关系.4)秋华柳叶片中POD酶活性与Cd处理质量浓度间无统计学意义.5)在耐受Cd的阈值内,秋华柳叶片抗氧化酶系统通过活性变化的协同作用,共同应对Cd胁迫.表明秋华柳抗氧化酶系统对Cd既具有解毒功能,也是Cd毒性的作用位点.