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三峡库区建成后生态环境问题日益突显,有研究表明选择适生植物对受损的生态系统进行植被修复是非常有效的治理途径,但三峡库区人地矛盾突出,消落带土地资源生态友好型利用才是缓解人地矛盾的有效手段,也是未来生态环境保护的发展趋势。因此,兼具生态价值和经济价值的适生树种被认为是库区消落带植被修复的最佳树种。桑树(Morus alba L.)以其对恶劣自然环境的超强适应性和突出的生态功能,以及高经济价值而受到广泛的关注。本研究首先开展消落带生态环境问题及可利用土地资源调查,然后以乡土树种桑树作为库区消落带植被恢复树种为例,从桑树的经济价值和生态价值入手,分析消落带土地生态友好型利用的必要性和可行性。在此基础上,结合前人研究,开展桑树水淹胁迫及丰水炼苗实验研究,探讨库区两种土壤类型条件下桑树对反季节水淹胁迫的适应机理及提高桑树抗逆性的方法,进一步证明库区消落带土地生态友好型利用的可行性,以期为库区生态环境保护和社会经济可持续发展提供科学依据。主要研究内容和结果如下: (1)消落带生态环境问题及可利用土地资源调查研究认为,在三峡库区170~175m松软堆积型消落带种植桑树进行植被恢复具有可行性,一方面,能很好地发挥桑树预期的生态价值,有效缓解库区典型的水土流失和面源污染问题,其涵养水源、减少泥沙淤积与减缓面源污染的生态价值分别达1.06×106元、1.13×105元和4.42×106元;另一方面,通过对桑树资源进行综合开发,利用桑叶饲养家蚕、饲养家畜家禽、制作保健茶的年收益分别达1.32×108元、1.39×108元和1.95×108元,利用桑枝生产食用菌、制作地板、造纸的年收益分别达1.23×108元、2.28×108元和7.67×107元。这一举措能够实现消落带土地资源的生态友好型利用,不但保护和修护了生态环境,还有利于库区农民增收致富,助力精准扶贫,缓解人地矛盾,避免或有效减少消落带土地农用化现象,协调库区生态保护与地方经济发展这一矛盾,最终实现库区生态、经济和社会的可持续发展。 (2)模拟三峡库区170~175m高程区消落带淹水时间,利用库区两种土壤类型(紫色土和石灰土)种植桑树,并对桑树进行110d不同梯度的水淹胁迫处理(设置对照组、根淹组、深淹组和全淹组4个处理组),表明:1)各水淹处理组桑树的株高均低于对照组,但差异不显著(P>0.05);同时,根淹组桑树的地径高于其他处理组,差异显著(P<0.05),有不定根和特化皮孔生成。2)各处理组桑树的总根长、总表面积、根体积和根尖数的大小均随着水淹胁迫强度的增强而减小,其中深淹组和全淹组差异不显著(P>0.05)。3)各水淹处理组桑树根系活力显著低于对照组(P<0.05),且全淹组<深淹组<根淹组,差异显著(P<0.05);其中紫色土条件下全淹组桑树的根系活力依然维持在较高水平。4)在紫色土条件下,各水淹处理组桑树的SOD、POD、CAT活性随着水淹时间的延长呈不断上升的趋势;在石灰土条件下,深淹组和全淹组桑树的SOD、POD、CAT活性在水淹胁迫后期均出现不同程度的下降。5)在紫色土条件下,根淹组和深淹组桑树的MDA含量与对照相差不大;石灰土条件下各水淹处理组桑树的MDA含量均显著高于对照,且上升幅度更大。6)深淹组和全淹组桑树的可溶性糖含量整体呈不断下降的趋势,其中紫色土条件下的根淹组桑树可溶性糖含量呈不断增加的趋势。7)在紫色土条件下,根淹组桑树的可溶性蛋白含量与对照无显著差异,而在深淹组和全淹组中,其可溶性蛋白含量随着胁迫强度的加强而不断增加;在石灰土条件下,深淹组和全淹组桑树的可溶性蛋白含量在水淹胁迫后期出现了不同程度的下降。可见,在两种土壤类型条件下,各水淹处理组桑树的生长及生理指标会随着水淹胁迫程度的增强而发生相应的变化以适应水淹环境,并且紫色土条件下桑树耐水淹能力要优于石灰土条件下种植的桑树。 (3)在两种土壤类型(紫色土和石灰土)下种植桑树,并设置对照组(CK)和丰水锻炼组(WH)对其幼苗进行30d不同程度的水分锻炼,然后再将两种土壤类型条件下各实验组桑树进行统一的水分胁迫处理30d,表明:1)WH组桑树的叶面积、株高、冠幅、总根长、总表面积、根尖数均高于CK组,差异显著(P<0.05)。2)WH组桑树的根系活力、Chla、Chlb、Chls含量明显高于CK组,而各实验组Chla/Chlb差异不显著(P>0.05),比值均接近于3。3)在两种土壤类型下,WH组桑树的Fv/Fm、Fv’/Fm’、ETR和ΦPSII均高于CCK组,除紫色土桑树的Fv/Fm无明显差异外,其余差异显著(P<0.05),且WH组桑树的NPQ显著低于CK组。4)在两种土壤类型下,WH组桑树的SOD、POD、CAT、可溶性蛋白和可溶性糖含量均高于CK组,MDA含量显著低于CK组(P<0.05)。5)本实验中,紫色土条件下各实验组桑树的生长及生理指标均优于石灰土。可见在两种土壤类型条件下,苗期经过丰水锻炼的桑树较未进行过锻炼的桑树其适应水淹环境的能力更强,特别是在紫色土条件下,桑树在遭受水分胁迫时表现出更强的抗逆性。