淹水对三峡库区几种植物的生理生态影响

自然界木本植物在某些情况下可能面对淹水带来的胁迫伤害，木本植物对淹水的生理生态响应及适应机制的研究，不仅可以从机理上解释河岸带和消落区树种分布的规律，对于大型水库消落区的治理也能起到理论依据的作用，因此，木本植物对淹水的生理生态响应及适应机制历来是植物生理生态研究领域的热点问题之一。 三峡水库蓄水造成库区部分陆地岛屿化，这将对岛屿优势植物带来深远影响。短柄枹栎(Quercus glandulifera)、栓皮栎(Quercus variabilis)、马尾松(Pinus massoniana)是这些岛屿上的三种优势树种。在岛屿形成初期，应用生理生态学手段，在7月和9月分别对其水势和叶绿素荧光进行了野外测定，从而为岛屿化对植物生理生态影响的研究和监测提供重要的本底数据。研究结果表明马尾松较其它两种植物更耐旱。水势和Fv/Fm在清晨高中午低，经过一个晚上可以基本恢复，因此就目前状况看岛上的三种优势植物均生长健康。但是库区蓄水后，在淹水胁迫下植物的生理生态过程将如何变化，还需要后期的连续观测。 枫杨（Pterocarya stenoptera）、池杉（Taxodium ascendens）和栓皮栎（Quercus variabilis）是三峡库区河岸带和库塘消落区常见的植物，对于河岸带和库塘消落区的水土保持和水源涵养具有十分重要的作用。通过设计模拟淹水实验，研究了这三种植物对淹水的生理生态响应及适应机制。淹水对枫杨和栓皮栎生理生态过程的早期影响是快速降低了二者的最大净光合速率、气孔导度、最大光化学量子效率（Fv/Fm）。但经过最初的下降后，枫杨的最大净光合速率、气孔导度和最大光化学量子效率逐渐恢复，而栓皮栎的则持续下降。在试验过程中，枫杨和池杉均产生了有利于吸收氧气的不定根和肥大的皮孔，而栓皮栎没有产生不定根。随淹水时间的增加枫杨的叶绿素含量与对照没有显著差异;而栓皮栎的叶绿素含量在第33天后大幅降低，Chla/Chlb的比值下降。淹水后第10天和70天测定的清晨水势，受淹栓皮栎比对照高，而受淹枫杨比对照低。淹水导致池杉和栓皮栎的根/茎/叶膜质过氧化状态均呈现动态变化。淹水处理的栓皮栎根的MDA含量低于对照而池杉的高于对照，比如：淹水24天后，栓皮栎根的丙二醛含量是对照的73％;而池杉是对照的111.5％。淹水处理第10天和第24天两个种的叶和茎MDA含量均高于对照但第50天则略低于对照。淹水导致池杉和栓皮栎两个种的根/茎/叶可溶性糖含量呈现动态变化。持续淹水导致栓皮栎叶片可溶性糖含量相比于对照先略下降后上升，茎可溶性糖含量显著上升而根可溶性含量先下降后上升。而池杉根/茎/叶可溶性糖含量对照和处理之间差异不显著。淹水导致栓皮栎的比叶重（Leaf dry mass per area）持续升高，池杉的与对照没有显著差异。淹水导致栓皮栎的根系活力持续下降，池杉则开始时下降后又升高，这可能与池杉在淹水过程中产生了有利于吸收氧气的不定根，而栓皮栎没有产生不定根有关。 以上生理生态的实验结果说明相对枫杨和池杉，栓皮栎应属于对淹水较敏感的树种。并得到以下一些结论：1）间接支持了“长期淹水导致不耐淹种（如栓皮栎）库量减小，进而导致光合速率下降的负反馈效应”假说;2）淹水对不耐淹种光合速率下降的影响至少包括气孔开度降低、光化学量子效率降低和库尺寸下降导致的光合速率下调的负反馈效应（长期）三个生理生态原因;3）淹水对水势的影响与树种相关;4）淹水并未导致不耐淹种（如栓皮栎）根膜质过氧化状态上升，而是导致其下降。导致其下降的主要原因是根系缺氧造成的;5）淹水胁迫初期耐淹种（如枫杨和池杉）和不耐淹种（栓皮栎）均出现部分生理生态过程的下调，持续时间大概在1－10天内。随后耐淹种生理过程逐渐恢复而不耐淹种在略为恢复1－2天后逐渐下降到较低水平。耐淹种恢复的关键原因可能是不定根和肥大的皮孔的出现。 令人意外的是70天的淹水过程并没有导致栓皮栎的死亡，这说明该树种对淹水具有一定的忍耐能力。因此，栓皮栎分布于河岸带和消落区较高海拔处并很少受到季节性淹水影响的生理生态原因可能还包括其他方面。淹水后可能要面对土壤透气性恢复带来的生理干旱胁迫可能对栓皮栎的生理过程造成影响。因此进一步研究淹水后恢复过程中三个种的生理生态过程对于深刻理解河岸带和消落区树种分布的生理生态原因无疑具有十分重要的理论意义。

点源污染对三峡库区陆生植物群落的影响

三峡库区一些污染严重的工业企业是当地主要的点源污染源，对周围植物群落产生了巨大危害，而植物是生态系统赖以存在的基础，它的生长发育直接影响到生态系统的结构及其正常功能的实现。本研究按照与点源污染源的距离为梯度，通过在三峡库区兴山县白沙河磷化工厂周围布设了32个植物群落固定样地，并以点源污染无法影响到的植物群落为对照，进行样地的野外群落学调查;在每个样地取不同种植物叶片100克左右和样地0~20cm土壤500克，以石灰滤纸法同步进行大气氟化物的取样。样品带回室内应用氟离子选择电极法，测定大气氟化物含量、植物叶片氟的累积量和土壤水溶性氟的含量。同时在野外调查时使用PAM2100叶绿素荧光仪测定植物最大光化学效率即Fv/Fm的值。通过野外调查试验和相关的室内分析，研究了（1）：点源污染对三峡库区陆生植物群落组成和物种多样性的影响;（2）：点源污染中的主要污染物对植物及土壤环境的影响;（3）：不同物种叶片最大光化学效率Fv/Fm对污染胁迫响应的差异。结果如下： 点源污染对植物群落物种丰富度以及Pielou均匀度指数均有不同程度的影响，对于群落结构相对简单的马尾松林和柏木林的不利影响更为显著。相对于污染区来说，对照区中物种重要值的集中程度有所下降。许多物种的重要值在污染区与对照区有明显的变化。马尾松（Pinus massoniana）、檵木（Loropetalum chinense ）、铁仔（Myrsine africana）、卷柏（Selaginella tamariscina ）等对照区重要值较污染区为高，黄檀（Dalbergia hupeana ）、菱叶海桐（Pittosporum truncatum）、君迁子（Diospyros lotus）等污染区的重要值较对照区为高。群落中有些物种比如柏木（Cupressus funebris）的天然更新也受到污染的影响。 污染区土壤pH值大多低于对照区，但是与离污染源距离的相关性不强。污染区有些物种比如马尾松、柏木等叶片中的全氟含量与大气中氟化物的含量和土壤水溶性氟含量明显正相关。但是另外有些物种氟的累积量受点源污染的影响不显著，比如菱叶海桐、翅柃（Eurya alata）等在污染严重的样地内生存状况仍然很好。 在距离点源污染近的样地内，大多数物种的最大光化学效率Fv/Fm的值显著下降。栓皮栎（Quercus variabilis）、马尾松和柏木等的Fv/Fm值与距污染源的距离呈明显的正相关，都是随着离污染源越来越近而逐渐降低。根据污染区相对对照区Fv/Fm值下降幅度的不同，把植物划分为三种类型：对污染敏感型如柏木、铁仔、檵木等，中等敏感型如油桐（Vernicia fordii）、香叶树（Lindera communis）和不敏感型如山胡椒（Lindera glauca）和 蝴蝶花（Iris japonica）等。

马尾松人工林针叶养分动态与养分迁移机制

养分再吸收是植物保存养分的重要机制之一,对植物的生长、竞争和适应性等产生重要影响。国外对养分再吸收的研究集中于比较不同生活型或不同立地条件对养分再吸收的影响，且多为静态研究，而通过动态研究能较全面的认识植物养分再吸收特征。马尾松是我国南方主要造林树种之一，国内对马尾松林养分循环的研究主要集中于养分分布和养分外循环，而对养分内循环的认识还十分有限。本文以马尾松为研究对象，分析了马尾松的养分动态和养分回特征，并在试验研究和文献资料检索的基础上对养分再吸收的机制进行了讨论，结果表明： 1)10年生马尾松不同器官N、P、K含量表现为：叶＞果＞根＞枝；枝的P、K养分再吸收效率和叶无显著差异，但N的再吸收效率叶＞枝，由于枝的养分含量占全树养分含量较大比重，因此营林过程中利用自然整枝将有利于提高林分养分利用效率；成熟叶N、P养分含量随针叶衰老逐渐下降，落叶前后比叶质量平均下降20.5%，物质回收突出，反映了马尾松养分利用效率高；养分再吸收效率生长期比较稳定，落叶期达到最大值；根系和土壤养分在8月均有一低谷，这可能与该时期马尾松生长旺盛，养分需求较多有关；养分再吸收效率与土壤、根系、叶片养分之间缺乏相关性，马尾松新叶生长获得养分的两条途径(养分回收和根系吸收)没有表现出此消彼涨的现象，这可能与根系养分含量变化较小，还不足以通过统计分析表现出来有关。 2)由于针叶凋落前存在物质回收，3个林龄(10、23、45龄)马尾松针叶凋落后的平均质量、长度和单位长度质量分别下降了15.9%、4.6%和13.9%；不同林龄马尾松单叶N、P、K平均50%以上被回收，养分再吸收效率和转移度均随林龄先增后减，与生长规律密切相关，这是因为23龄马尾松生长旺盛，养分需求比较多，导致养分再吸收效率和转移度比其它林组高；各林龄阶段P转移度都较高，可能与该地区土壤P缺乏有关。以单位质量养分含量和单位长度养分含量所计算的养分再吸收效率偏低，但不显著，因此，对于类似于马尾松的针叶树种，在研究养分再吸收效率时，可以应用易于操作的基于质量浓度的养分再吸收效率。 3)通过绿叶N/P所反映的N、P养分的相对限制性影响了植物对N、P的利用特征，并以马尾松和樟子松为例证实了这种关系的存在；常绿植物和落叶植物随N的限制性增强，N的再吸收效率、转移度、利用效率随之升高，反之亦然；常绿植物随P的限制越强，P的再吸收效率反而降低，反之亦然，这可能与常绿植物P含量低有关；常绿植物P的再吸收水平和利用效率与P的限制性没有关系；落叶植物随P限制性增强，P的再吸收水平和利用效率随之升高，反之亦然，但P的限制性与P的再吸收效率没有关系；N/P与N和P利用特征的关系对于指导适地适树有实际意义，在土壤N含量比较低的立地，选择N/P高的植物，将有利于提高N的养分利用效率，反之，在P含量比较低的立地，选择N/P高的植物将有利于提高P的利用效率。

生态恢复后的千烟洲植物群落种类组成及结构特征

Qianyanzhou(QYZ) Ecological Station established in 1983 with an area of 204 hm~2 is affiliated to the Chinese Ecosystem Research Network.Before 1982,herbs had been dominant,sparsely dotted with shrubs.After 20-year restoration of the vegetation,the vegetation showed significant changes in both forest coverage and species diversity.Forest coverage had increased to 93.3% in 1999 from 0.4% in 1982.The vegetation could be broadly classified into two groups: artificial forest,accounting for the most percent,and natural secondary forest.These two groups could be subdivided into 12 types.Based on the 2003 field work,The authors studied plant community composition and vertical structure.The results were as follows: 1) On the study plots were there about 150 species,of which 100,49,and 47 grew in arbor layer and shrub layer and herb layer,respectively.Of 12 community types,the amount of species in shrub layer was larger than that of other two layers.As to the species richness in the different community types,Liquidambar formosana community showed the highest and Imperata cylindrical var.major community the least.The amount of species in arbor layer of artificial forest was smaller than those of natural Pinus massoniana forest,but no difference in understory.2) Loropetalum chinense,Quercus fabric and Vaccinium bracteatum were dominant shrub species with a wide distribution.Three ferns Woodwardia japonica、Dryopteris atrata and Dicrannepteris dichotoma were dominant herb species.Lianas were sparse,but Milletlia reticulata were found in all forest types.3) Up to now some natural regeneration species,such as Eurya muricata、Quercus fabri、Vaccinium bracteatum、Rhus chinensis、Adinandra bockiana,had grown in the arbor layer of artificial forests.Some herb species,such as Arundinella setosa、Miscanthus floridulus、Isachne globosa、Scirpus triqueter,which were dominant ones in the herb layer before the restoration of vegetation,disappeared now.4) The vertical structure of natural Pinus massoniana community and Liquidambar formosana community showed more complex comparing with artificial forests.For the artificial forests,the conifer and broad-leaves mixed forest had a more complex structure.In both natural Pinus(massoniana) community and Liquidambar formosana community,it was dominated by individuals with height of 3～4 m,while 10～12 m in the artificial forests.