不同淹水条件下鄱阳湖典型沉水植物的响应研究

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鄱阳湖作为我国最大的淡水湖,湿地植被在人类活动及气候变化的影响下,退化趋势逐渐增强,生物多样性减少,导致生态系统功能衰退。尤其近年来,极端水位频发,致使沉水植物破坏严重甚至死亡。为了研究鄱阳湖不同淹水条件下沉水植物的生长过程及适生机理,论文以鄱阳湖湿地优势沉水植物苦草和轮叶黑藻为研究对象,收集近50年鄱阳湖水文数据,分别设置苦草组、轮叶黑藻组以及苦草和轮叶黑藻混合组在水深为1.5 m、2.5 m、3.0 m、6.0 m、7.0 m、5.5 m进行对照实验,采用生态模拟和室外栽培等方法重点分析汛期对苦草、轮叶黑藻幼苗生长的影响。通过测定其生长指标、抗氧化酶指标以及探讨不同淹水条件下鄱阳湖典型湿地植物对沉水植物叶绿素荧光参数的影响。阐明不同水文时期鄱阳湖典型湿地苦草、轮叶黑藻对水文等因子的响应过程与适生机理。研究成果对维护新时期、极端水文背景下鄱阳湖湿地植物多样性具有重要意义。主要结果如下:(1)从生长形态指标方面来看,不同淹水条件对沉水植物的株高、生物量、根长及分株数)存在显著差异(P<0.05),随着水深的增加其值先增加后降低,在生长阶段,株高、生物量、根长和分株数在6月达到最大值,9月达到最小值。同种植物在不同淹水条件存在显著性差异;(2)从光合色素指标方面来看,各色素含量随水深呈先增加后降低的趋势,最大值出现在5月,最小值出现在9月。黑藻的各色素含量高于苦草;(3)从抗氧化酶指标等方面来看,SOD酶活性和POD酶活性随着水深的增加而降低,MDA含量则相反,与生长指标和光合色素指标结果一致;各指标相关性表明:水深与叶绿素a+b、叶绿素a/b、类胡萝卜素和POD在P<0.01水平上呈显著负相关,与MDA在P<0.05水平上呈显著正相关。各指标之间存在不同程度的相关性;(4)从叶绿素荧光参数看来,最大量子产量Fv/Fm,各处理组随水深的增加其值逐渐减小。除对照组和水深在1.5 m处的单黑外,其余各组均小于0.8,表明植物受到了外界的胁迫,导致PSII反应中心遭到不同程度的损伤。其光合作用速率逐渐衰退。黑藻的Fv/Fm显著高于苦草,表明在PSII反应中心内黑藻转换效率高于苦草;有效量子产量Y(II)和光化学淬灭系数qP增长趋势与最大量子产量Fv/Fm相一致,随着水深的增加逐渐减小。非光化学淬灭系数qN和NPQ与最大量子产量Fv/Fm相反,随着水深的增加,其值逐渐增大;(5)从光合响应曲线可以看出,随着PAR的不断增大,苦草和黑藻的rETR均快速增加而又缓慢下降。PAR为295μmol·m-2·s-1时,rETR达到饱和。光合效率黑藻高于苦草,说明黑藻耐强光能力优于苦草;叶绿素荧光参数各指标相关性表明:水深与Fv/Fm、Y(II)、qP和rETR在P<0.01水平上呈显著负相关,与NPQ在P<0.01水平上显著正相关,与就单苦、混苦和单黑qN在P<0.01水平上呈显著正相关,混黑qN在P<0.05水平上呈显著正相关。各指标之间存在不同程度的相关性。(6)从混种结果来看,由于种内竞争引起而非种间竞争的结果,苦草和黑藻存在明显的竞争关系,黑藻的植株高度优于苦草,达到苦草冠层的光照低于黑藻,当二者同时存在时,黑藻遮挡了达到苦草冠层的光照,从而抑制苦草的生长。黑藻的竞争能力强于苦草。即黑藻优于苦草。从不同种植模式来看,单独种植优于混合种植。结合竞争关系,即单黑>混黑>单苦>混苦。
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