全 文 ：
　 　 　 　 　 生 态 学 报
　 　 　 　 　 　 　 (SHENGTAI XUEBAO)
　 　 第 31 卷 第 5 期　 　 2011 年 3 月　 (半月刊)
目　 　 次
盐胁迫下 3 种滨海盐生植物的根系生长和分布 弋良朋,王祖伟 (1195)…………………………………………
蕙兰病株根部内生细菌种群变化 杨　 娜,杨　 波 (1203)…………………………………………………………
森林不同土壤层全氮空间变异特征 张振明,余新晓,王友生,等 (1213)…………………………………………
基于生态位模型的秦岭山系林麝生境预测 罗　 翀,徐卫华,周志翔,等 (1221)…………………………………
黑河胜山国家自然保护区红松和红皮云杉生长释放判定及解释 王晓春,赵玉芳 (1230)………………………
两种大型真菌菌丝体对重金属的耐受和富集特性 李维焕,于兰兰,程显好,等 (1240)…………………………
2005—2009 年浙江省不同土地类型上空对流层 NO2变化特征 程苗苗,江　 洪,陈　 健,等 (1249)…………
关帝山天然次生针叶林林隙径高比 符利勇,唐守正,刘应安 (1260)……………………………………………
鄱阳湖湿地水位变化的景观响应 谢冬明,郑　 鹏,邓红兵,等 (1269)……………………………………………
模拟氮沉降对华西雨屏区撑绿杂交竹凋落物分解的影响 涂利华,戴洪忠,胡庭兴,等 (1277)…………………
喷施芳香植物源营养液对梨树生长、果实品质及病害的影响 耿　 健,崔楠楠,张　 杰,等 (1285)……………
不同覆膜方式对旱砂田土壤水热效应及西瓜生长的影响 马忠明,杜少平,薛　 亮 (1295)……………………
干旱胁迫对玉米苗期叶片光合作用和保护酶的影响 张仁和,郑友军,马国胜,等 (1303)……………………
不同供水条件下冬小麦叶与非叶绿色器官光合日变化特征 张永平,张英华,王志敏 (1312)…………………
水分亏缺下紫花苜蓿和高粱根系水力学导度与水分利用效率的关系 李文娆 ,李小利,张岁岐,等 (1323)…
美洲森林群落 Beta多样性的纬度梯度性 陈圣宾,欧阳志云,郑　 华,等 (1334)………………………………
水体泥沙对菖蒲和石菖蒲生长发育的影响 李　 强,朱启红,丁武泉,等 (1341)…………………………………
蚯蚓在植物修复芘污染土壤中的作用 潘声旺,魏世强,袁　 馨,等 (1349)………………………………………
石榴园西花蓟马种群动态及其与气象因素的关系 刘　 凌,陈　 斌,李正跃,等 (1356)…………………………
黄山短尾猴食土行为 尹华宝,韩德民,谢继峰,等 (1364)…………………………………………………………
扎龙湿地昆虫群落结构及动态 马　 玲,顾　 伟,丁新华,等 (1371)………………………………………………
浙江双栉蝠蛾发生与土壤关系的层次递进判别分析 杜瑞卿,陈顺立,张征田,等 (1378)………………………
低温导致中华蜜蜂后翅翅脉的新变异 周冰峰,朱翔杰,李　 月 (1387)…………………………………………
双壳纲贝类 18S rRNA基因序列变异及系统发生 孟学平,申　 欣,程汉良,等 (1393)…………………………
基于物理模型实验的光倒刺鲃生态行为学研究 李卫明,陈求稳,黄应平 (1404)………………………………
中国铁路机车牵引能耗的生态足迹变化 何吉成 (1412)…………………………………………………………
城市承载力空间差异分析方法———以常州市为例 王　 丹,陈　 爽,高　 群,等 (1419)…………………………
水资源短缺的社会适应能力理论及实证———以黑河流域为例 程怀文,李玉文,徐中民 (1430)………………
寄主植物叶片物理性状对潜叶昆虫的影响 戴小华,朱朝东,徐家生,等 (1440)…………………………………
专论与综述
C4作物 FACE( free-air CO2 enrichment)研究进展 王云霞,杨连新,Remy Manderscheid,等 (1450)……………
研究简报
石灰石粉施用剂量对重庆酸雨区受害马尾松林细根生长的影响 李志勇,王彦辉,于澎涛,等 (1460)…………
女贞和珊瑚树叶片表面特征的 AFM观察 石　 辉,王会霞,李秧秧,刘　 肖 (1471)……………………………
期刊基本参数:CN 11-2031 / Q*1981*m*16*284*zh*P* ￥ 70． 00*1510*32*2011-03
生 态 学 报 2011,31(5):1341—1348
Acta Ecologica Sinica
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基金项目:国家自然科学基金项目(40873057); 重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJ081206); 重庆市科委自然科学基金计划资助项目
(CSTC,2009BB7255); 江苏省环境演变及生态建设重点实验室开放课题(JSKLEC200801); 重庆文理学院科研重点项目和引进人才启动资金项
目资助
收稿日期:2010鄄01鄄31; 摇 摇 修订日期:2011鄄01鄄16
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: lq1973_2002@ 163. com
水体泥沙对菖蒲和石菖蒲生长发育的影响
李摇 强1,2,*,朱启红1,丁武泉1,宋摇 力1,曹优明1,蒋山泉1,王国祥2,3
(1. 重庆文理学院化学与环境工程学院,重庆永川摇 402160;2.江苏省环境演变及生态建设重点实验室,江苏南京摇 210097;
3.南京师范大学地理科学学院,江苏南京摇 210097)
摘要:三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临高水位落差、反季节消落等环境因素的胁迫。 菖蒲和石菖蒲是
库区常见的两种湿生植物,探讨它们在泥沙水体中的生长发育,有利于为三峡库区消落带植被恢复的物种选择提供科学依据。
用粒径小于 100滋m 的泥沙分别配置浊度为 30、60 和 90NTU 的浑浊水体,8 月将菖蒲(Acorus calamus L. )和石菖蒲(Acorus
tatarinowii S. )植株分别种植于上述水体中,翌年 4 月统计植株的萌发数、叶长、叶宽、叶片数,利用水下饱和脉冲荧光仪
(DIVING鄄PAM)测定叶片的快速光响应曲线。 结果表明,各浊度组植株的萌发率与对照组相同,30NTU组石菖蒲和菖蒲的植株
数显著多于对照组,且石菖蒲的植株数随水体浊度增加呈增多趋势,而菖蒲的植株数呈相反趋势。 石菖蒲和菖蒲 30NTU 组植
株的叶长、叶宽以及总叶片数、总叶长均显著大于对照组;石菖蒲 60NTU组和 90NTU组植株的叶长、叶宽和总叶长显著小于对
照组(P<0. 05),而菖蒲 60NTU组的叶长、叶宽和叶片数显著大于对照组(P<0. 01),90NTU 组植株的叶长、叶宽和叶片数与对
照组无显著差异(P>0. 05),且菖蒲 60NTU组和 90NTU组植株的总叶片数和总叶长均显著低于对照组(P<0. 01)。 由快速光响
应曲线可知,在较高光强照射下各浊度组植株的光化学荧光淬灭系数( qP)、非光化学淬灭系数( qN)和相对电子传递速率
( rETR)均显著降低,但在低光下各浊度组植株的 qP、qN和 rETR均显著高于对照组,且菖蒲对低光的耐受范围大于石菖蒲。 因
而,菖蒲和石菖蒲均能长期生长于浅(0. 9m)的悬浮泥沙水体中,具有一定的耐淹能力。
关键词:泥沙;菖蒲;石菖蒲;生长发育;快速光响应曲线
Influence of silts on growth and development of Acorus calamus and Acorus
tatarinowii in turbid water
LI Qiang1,2,*, ZHU Qihong1, DING Wuquan1, SONG Li1, CAO Youming1, JIANG Shanquan1, WANG
Guoxiang2,3 摇
1 College of Chemistry and Environmental Engineering, Chongqing University of Arts and Sciences,Chongqing 402160,China
2 Jiangsu Key Laboratory of Environmental Change and Ecological Construction, Nanjing 210097, China
3 College of Geographical Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China
Abstract: 175m 145m 175m project is carried out to regulate water level under normal circumstances, which results in
periodic fluctuation of water level over 30m in the Three Gorges Reservoir. Different from most reservoirs, water level rose
in winter while dropped in summer in the Three Gorges Reservoir. So, besides the case of being submerged for a long time,
vegetations in the water鄄level鄄fluctuating zone suffered from two problems caused by those two factors described above. Both
Acorus calamus L. and and Acorus tatarinowii S. are common kinds of wetland species in the Three Gorges Reservoir, thus
the study on their growth and development in turbid waters would provide a scientific basis for selecting restoration species of
the water鄄level鄄fluctuating zone in the Three Gorges Reservoir. Seedlings of Acorus calamus L. and Acorus tatarinowii S.
were planted in water with turbidity of 30NTU, 60NTU or 90NTU respectively in August, in which the turbidity of the water
was controlled by dispersing silt particles smaller than 100滋m in diameter. The effect of water turbidity on the growth (such
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as sprouting number, leaf length, leaf width, leaf number) in two species of Acorus was studied in next spring. The rapid
light responding curves of the leaves were determined in situ by a developed, submersible, pulse鄄amplitude modulated
(PAM) fluorometer, diving鄄PAM. Sprouting rates in groups with different treatment groups were observed to be the same as
those of the control group. In the water with turbidity of 30NTU, plants number of A. tatarinowii and A. calamus were
significantly more than that of the control. Additionally, plants number of A. tatarinowii showed a distinctive trend to
increase, but that of A. calamus exhibited the opposite trend. Moreover, leave length, leave width, total leaf number and
total leaf length of two species plants in 30NTU treatment group were more than those of the control. In the water with
turbidity of 60NTU and 90NTU, leave length, leave width and total leaf length of A. tatarinowii were remarkably lower than
those of the control(P<0. 05)). Furthermore, leaf length, leaf width and leaf number of A. calamus in 60NTU treatment
group were significantly higher than those of the control group (P<0. 01), whereas there was no significant difference (P>
0. 05) between 90 NTU treatment and the control. Meanwhile, the total leaf number and total leaf length of A. calamus in
60NTU and 90 NTU treatment groups were significantly lower than those of the control group (P<0. 01). Measurement of
the light responding curve in different treatment groups of two species of Acorus showed that photochemical fluorescence
quenching ( qP), non鄄photochemical quenching ( qN) and relative electron transport rate ( rETR) were remarkably
decreased under the higher light intensity while qP, qN and rETR were significantly higher under low light intensity than
those of the control. Moreover, the tolerance range of A. calamus under low light condition was larger than that of A.
tatarinowii. In summary, A. calamus and A. gramineus could grow in shallow silt waters (water depth is 0. 9 metre) for a
long time, endued with the ability of drowning resistance in turbid water.
Key Words: silt; Acorus calamus; Acorus tatarinowii; growth and development; rapid light responding curve
三峡水利枢纽工程在正常情况下的调度按 175m—145m—175m 水位方案运行,库区将会出现周期性的
水位涨落,水位落差达 30m,形成一个约 300km2的涨落区———消落带[1]。 水位升高过程中,水体环境变化剧
烈,适应于消落带的植被难以短期自然形成。 因而,对三峡库区消落带进行一定的人工修复和构建成为一种
必然的选择。 在库区蓄水期间,消落带的水湿生植物群落将不可避免的面临一段时间的沉水生活,水下光照
条件对其萌发、生长发育、繁殖的影响和其对低光、淹水的耐受能力,是构建这类群落时首先要考虑的问题之
一,也是人工配置水湿生植物群落时,选择种类及群落种类配置的科学基础。 但是,在富含泥沙的长江水体中
水下有效光强不仅会随着水深的增加显著降低,而且也受到水体泥沙的显著影响。 目前,水体泥沙对水湿生
植物的影响主要集中在沉水植物方面[2鄄3]。 菖蒲(Acorus calamus L. )和石菖蒲(Acorus tatarinowii S. )是两种
常见的生长于长江流域的菖蒲属(Acorus)植物,主要生长于河岸、溪边,为多年生挺水型草本植物[4]。 其地下
具有储藏物质丰富的根状茎,对不利环境的适应能力较强[5鄄6]。 本文选择这两种菖蒲属植株为材料,研究在
浑浊泥沙水体中菖蒲的萌发、生长和光合荧光特性,为三峡库区水生植被恢复的物种选择提供科学依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 材料
菖蒲(Acorus calamus L. )多年水生草本植物,根状茎横走,粗状,稍扁,直径 0. 5—2cm;叶基生,叶片剑状
线形,中肋明显,两侧均隆起。 石菖蒲(Acorus tatarinowii S. )根状茎横走,多分枝;叶剑状条形,两列状密生于
短茎上,全缘,先端渐尖,有光泽,不具中肋[4]。
将三峡库区采集的菖蒲(A. calamus L. )和石菖蒲(A. tatarinowii S. )种植于盆(20cm伊15cm伊12cm)中,每
盆 5 株;自然光照下生长 2 周,实验开始时植株叶长分别为(49. 5依7. 2)cm、(35. 9依8. 7)cm。
1. 2摇 浑浊泥沙水体的制备
实验泥沙采自长江朱沱段,用孔径 100滋m筛网水洗过滤掉 100滋m以上的泥沙,滤液静止 2 h 后,选上层
悬浮液作为实验用的浑浊泥沙水体。 悬浮泥沙主要为粒径 1—1. 5滋m的泥沙,约占 45% ;其次为 50—100滋m、
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2. 5—5滋m和 25—50滋m粒径的泥沙,分别占 21% 、15%和 10% 。 使用 2100鄄P 浊度仪定时监测水体浊度,以
调配实验水体的浊度[2]。
1. 3摇 实验体系的构建
实验体系由浑水发生池(0. 38 m伊0. 25 m伊0. 45 m)、植物实验系统(覫0. 59 m伊0. 9 m)和管道组成。 浑水
发生池搅拌后的悬浮泥沙溶液经管道流入各植物系统,分别调节各管道的水流速度,使各植物系统的水体浊
度分别约为 30NTU、60NTU和 90NTU,以不含泥沙的水体为对照。 实验期间,每 2h 监测一次植物系统中的水
体浊度,调节各管道水流速度以稳定水体浊度。 每个植物系统底部各放入 1 盆菖蒲植株和石菖蒲植株,每个
浊度 3 组重复。
1. 4摇 浑浊泥沙水体中植株的萌发和生长发育
实验从 2008 年 8 月 10 日开始,浑浊水体中的植株完全淹没于水深 0. 9m的水体中。 翌年 2 月中旬植株
逐渐开始萌发,至 4 月 11 日时统计植株数、各株的叶片数、叶长和叶宽,计算各盆植株的萌发率、总叶片数和
总叶长,并测定植株最长叶片的快速光响应曲线。
1. 5摇 叶片快速光响应曲线的测定
用水下叶绿素荧光仪(DIVING鄄PAM)测定叶片的快速光响应曲线。 测定于早晨 7:00—8:00 进行,水面
光照强度为(27 依 1) 滋mol·m-2s-1。 各实验组选择 3 株植株的最长叶片测定快速光响应曲线[3]。 分别绘出相
对光合电子传递速率( rETR)、光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(qN)与光强的快速光响应曲线[7]。
qP = (Fm忆-F t) / (Fm忆-Fo);qN=(Fm-F忆m) / (Fm-Fo);rETR=0. 84伊0. 5伊PAR伊(Fm忆-F t) / Fm忆[8]。
1. 6摇 数据分析
采用 SPSS软件对实验数据进行处理和分析。 水体浊度对菖蒲和石菖蒲的萌发和生长发育的影响采用单
因素方差分析完成(one鄄way ANOVA)。 用 LSD 法判断各浊度组植株萌发和生长发育的的差异显著性,用独
立样本 t测试(Independent鄄Samples T test)检验各浊度组植株与对照组植株间的萌发、生长发育差异。 文中的
图表由 Microsoft Excel软件制作完成。
2摇 结果与分析
图 1摇 不同浊度下石菖蒲和菖蒲的植株数
摇 Fig. 1 摇 Plant number of A. tatarinowii and A. calamus in
different turbid waters
同一品种中不同大小写字母分别表示差异达 1%和 5%显著水平
2. 1摇 各水体中菖蒲和石菖蒲的萌发率和植株数差异
翌年 2 月,2 种植株的根状茎均逐渐开始萌发形成
新株,至 4 月时萌发率均为 100% 。 表明在完全淹水条
件下 2 种植株的萌发率未受到显著影响。
但是,水体浊度对菖蒲和石菖蒲萌发植株数的影响
存在显著差异。 由图 1 可知,在低浊度(30NTU)条件下
菖蒲的植株形成显著受到促进,在高浊度(60NTU 和
90NTU)条件下受到显著的抑制。 而各浊度组石菖蒲植
株的形成均受到促进,特别是在 60NTU 水体中促进显
著;随着水体浊度的进一步增大,在 90NTU水体中植株
形成的促进作用显著降低。 在对照组和 30NTU组中石
菖蒲的植株数显著少于菖蒲,但在高浊度(60NTU 和
90NTU)组中前者的植株数显著多于后者。
2. 2摇 各水体中菖蒲和石菖蒲的生长发育差异
(1)叶长和叶宽的变化摇 选择各实验盆中株高最高
的 5株植株,以其最长叶片的叶长、叶宽作图。 由图 2 可知,石菖蒲 30NTU 组的叶长和叶宽显著高于对照,而
60NTU组和 90NTU组的叶长和叶宽显著低于对照(P <0. 05)。 在 30NTU和 60NTU水体中菖蒲的叶长和叶宽显
著被促进,经 LSD检验,30NTU组和 60NTU组叶片长无显著差异(P>0. 05),但显著高于 90NTU组(P<0. 01)。
3431摇 5 期 摇 摇 摇 李强摇 等:水体泥沙对菖蒲和石菖蒲生长发育的影响 摇
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图 2摇 不同浊度下石菖蒲和菖蒲的叶长、叶宽、叶长 /叶宽、叶片数、总叶长和总叶片数的变化
Fig. 2摇 Changes of leaf length, leaf width, ratio of leaf length and leaf width, leaf number of plant, total leaf length, and total leaf number
of A. tatarinowii and A. calamus in different turbid waters
(2)叶长 /叶宽比(L / W)的变化摇 以最长叶片的叶长、叶宽之比作图。 由图 2 可知,30NTU组石菖蒲的 L /
W值与对照组无显著差异,高浊度水体(逸60NTU)降低了石菖蒲的 L / W值(P<0. 01);而各浊度组菖蒲的 L /
W值均被显著增加(P<0. 01)。
(3)单株叶片数变化摇 以各实验盆中植株的叶片数作图。 由图 2 可知,水体浊度对石菖蒲单株叶片数的
促进作用显著小于菖蒲。 石菖蒲 30NTU组和 60NTU组的叶片数与对照组无显著差异,而 90NTU组叶片数显
著低于对照组(P <0. 05)。 对于菖蒲来说,各浊度组植株的叶片数均高于对照组,且 60NTU组的叶片数显著
高于其他浊度组和对照组(P<0. 01)。
(4)总叶片数的变化摇 以各实验盆中植株的总叶片数作图。 由图 2 可知,各浊度组石菖蒲的总叶片数显
著增加,但高浊度组(60NTU和 90NTU)与对照组比较则总叶片数显著减少。 而菖蒲的总叶片数仅在 30NTU
组显著增加,其 60NTU组和 90NTU组的总叶片数均显著低于对照组(P<0. 01)。
(5)总叶长的变化摇 以各实验盆中植株的总叶片长作图。 由图 2 可知,30NTU组石菖蒲和菖蒲的总叶长
均显著大于对照组(P<0. 01),而高浊度组(60NTU和 90NTU)石菖蒲和菖蒲的总叶长均显著小于对照组(P<
0郾 01)。
2. 3摇 悬浮泥沙水体中叶片的光合荧光特性
光强鄄qP曲线:光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(qN)描绘了能量耗散途径的相对影响。 qP 是
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PS域天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的份额,较低的 qP 反映 PS域中开放的反应中心比例和参与
CO2固定的电子减少。 由图 3 可知,石菖蒲和菖蒲的 qP值随光照强度的增加呈降低趋势。 各浊度组 qP 值的
降低幅度显著小于对照组,而在第 1 个光化光照射下各浊度组植株的 qP值显著大于对照,表明在低光下各浊
度组叶片反应中心开放的比例大于对照,而随光强的增加叶片反应中心开放的比例显著低于对照,参与 CO2
固定的电子数显著降低。
图 3摇 不同浊度下石菖蒲和菖蒲叶片的光化学淬灭系数随光合有效辐射的变化
Fig. 3 摇 Photochemical quenching as a function of photosynthetical active radiation of A. tatarinowii and A. calamus in different
turbid waters
光强鄄qN曲线的影响:非光化学淬灭系数(qN)反映的是天线色素吸收的光能不能用于电子传递而以热的
形式耗散掉的光能部分,而热耗散是植物保护 PS域 的重要机制。 由图 4 可知,石菖蒲和菖蒲的 qN随光照强
度的增加呈迅速的增加趋势,热耗散量增加。 与对照组比较,各浊度组的热耗散量均显著降低,且随着水体浊
度增加植株的热耗散能力呈显著降低趋势。 表明各浊度组石菖蒲和菖蒲植株热耗散的光能减少。
图 4摇 不同浊度下石菖蒲和菖蒲叶片的非光化学淬灭系数随光合有效辐射的变化
Fig. 4摇 Non鄄photochemical quenching as a function of photosynthetical active radiation of A. tatarinowii and A. calamus in different
turbid waters
光强鄄rETR曲线的影响:PS域的相对光合电子传递速率( rETR)是反映实际光强下的表观电子传递效率。
rETR用于度量光化学反应导致碳固定的电子传递情况。 由图 5 可知,随光强的增加,rETR 呈线型的升高,随
后达稳定阶段,光合作用受限。 与对照组比较,各浊度组植株的光合能力均显著降低。 各浊度组石菖蒲的饱
和光强约为 176滋mol m-2s-1,低于对照组的饱和光强(248滋mol m-2s-1);各浊度组间的 rETRmax无显著差异(P>
5431摇 5 期 摇 摇 摇 李强摇 等:水体泥沙对菖蒲和石菖蒲生长发育的影响 摇
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0. 05),但各浊度组的 rETRmax显著低于对照组(P<0. 01)。
随着水体浊度的增加,菖蒲植株的光合能力呈显著降低趋势。 对照组植株的饱和光强约为 342滋mol m-2
s-1,显著高于各浊度组的 176滋mol m-2 s-1;且对照组植株的 rETRmax也显著高于各浊度组, 30NTU 组、60 NTU
组和 90 NTU组植株的 rETRmax分别为对照组的 58. 1% 、48. 2%和 32. 0% ,差异达极显著水平(P<0. 01)。
此外,由图 5 还可知,在低光化光(第 1 个光化光)照射下石菖蒲和菖蒲的 rETR 均显著高于对照,表明 2
种植株在低光下的光合能力增强。
图 5摇 不同浊度下石菖蒲和菖蒲叶片的相对电子传递速率随光合有效辐射的变化
Fig. 5摇 Relative electron transport rate as a function of photosynthetical active radiation of A. tatarinowii and A. calamus in different
turbid waters
3摇 讨论
三峡水库建成后,库区不同区域消落区的淹水时间(逸145m)最长的 250d,最短(逸170m)约为 90d[9]。
消落区植物的存活率是判断其水淹耐受能力的重要指标和可分布范围的重要标准[10]。 曹昀等[6]将菖蒲根状
茎切成 2—3cm小段后种植于不同水深梯度,其萌发率在 90d 内随水深梯度呈下降趋势;而王海峰等[5]将菖
蒲(Acorus calamus)成熟植株种植于完全淹水环境,其存活率在 180d后仍达 100% ,均能萌发。 本文将菖蒲和
石菖蒲两种植株完全淹没于不同浊度的浑浊泥沙水体中,8 个月后其萌发率也均为 100% ,表明这两种菖蒲属
植株具有一定的耐淹能力。
在淹水条件下,氧气供应减少,加速了厌氧呼吸,乙醇、乙醛等对植物有害物不断积累,从而导致不耐淹植
物产生淹水伤害[11];而耐淹植物可通过形态和生理的变化来适应淹水环境,有的植物可以加速枝条和叶片的
伸长生长[12鄄13],而有的植物则减缓生长[14鄄16]。 生长于浑浊泥沙水体中的石菖蒲和菖蒲面临淹水和低光的逆
境。 本文研究表明,在这种环境压力下菖蒲和石菖蒲的外部形态和光合生理特征均发生了显著的变化,对逆
境采用了不同的适应策略。 首先,在低浊度(30NTU)水体中菖蒲和石菖蒲的植株数显著增加,且植株的最长
叶片的叶长和叶宽显著增长,其总叶片数和总叶片长也显著增大,从而实现了其扩大生境、获得有利光照条
件、增大接收光面积的目的。 其次,在高浊度(60NTU 和 90NTU)条件下,菖蒲和石菖蒲对逆境的适应策略出
现了显著的差异。 石菖蒲 60NTU组和 90NTU组的植株数显著大于 30NTU组和对照组,且总叶片数显著大于
对照组,而最长叶片的叶长、叶宽和总叶长均显著低于 30NTU 组和对照组,表明在高浊度条件下石菖蒲主要
通过新株萌发和新叶产生以实现其扩大种群生境和增大光吸收面积,避免逆境伤害的目的。 而对于菖蒲来
说,在 60NTU和 90NTU水体中其新株的萌发均受到了显著抑制,且总叶片数和总叶长均显著低于 30NTU 组
和对照组;此外,60NTU组植株最长叶片的叶长、叶宽与 30NTU 组无显著差异,显著大于对照组,且其叶片数
显著大于 30NTU组和对照组;而 90NTU组植株最长叶片的叶长、叶宽和植株的叶片数与对照组无显著差异,
6431 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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表明菖蒲在高浊度水体中主要通过单株叶长、叶宽和叶片数的增加以获得有利于个体生长发育的光照条件和
光吸收面积,以避免逆境伤害。
在淹水条件下,水下光照和二氧化碳不足,植物的光合作用受阻[17]。 曹昀等[6]的研究表明,长时间(54—
86d)完全淹水(水深 100—120cm)对菖蒲幼苗光合系统 PS域有显著影响。 植物对弱光的适应性是以消耗更
多结构物质用于扩大光能接收面积,增加光系统组分的含量,降低其原初光能转化效率等方式获得[18]。 本文
研究表明,菖蒲和石菖蒲长期完全淹水生长于浑浊泥沙水体中,其光合荧光特征发生了显著的改变。 由快速
光合曲线可知,在低光(第 1 个光化光)照射下菖蒲和石菖蒲各浊度组叶片的 qP值均高于对照组,而 qN值低
于对照组,叶片吸收的能量更多的参与了光化学反应,电子传递速率增大,合成了更多的光合产物。 表明在低
光条件下石菖蒲和菖蒲各浊度组植株能更有效的利用吸收的光能,合成生长所需的物质。 随着光照强度的增
加菖蒲和石菖蒲的 qP值显著低于对照组,且随水体浊度的增加 qP 值呈降低趋势,各浊度组叶片吸收的能量
参与光化学反应的比例减少,光化学淬灭的能量显著降低;同时,各浊度组的 qN 值显著低于对照组,随水体
浊度增加 qN值呈降低趋势,以热的形式耗散掉的能量也显著减少,表明在较高光照条件下各浊度组叶片吸
收的能量不能通过光化学淬灭和非光化学淬灭的形式有效的耗散掉。 因此,长时间淹没于悬浮泥沙水体中的
石菖蒲和菖蒲植株,如曝露于较高的光照条件下其叶片易发生光抑制,受到光伤害。
进一步比较菖蒲和石菖蒲在低光下的光合能力可知,在第 1 个光化光照射下石菖蒲各浊度组植株的 qP
值和 rETR显著大于对照,能合成更多的光合产物;在第 2 个光化光照射下,除 30NTU 组外其余浊度组的 qP
值和 rETR均显著低于对照,光合产物合成减少。 而菖蒲 30NTU 组、60NTU 组和 90 NTU 组植株的 qP 值和
rETR分别在第 1 至第 3、第 1 至第 2 和第 1 个光化光照射下显著大于对照,表明在悬浮泥沙水体中菖蒲比石
菖蒲能更有效的利用所吸收的光能,合成生长所需的物质。 这可能也是菖蒲完全淹水生长于高浊度(60NTU
和 90NTU)水体逆境下采用优先促进单株叶片发育策略的原因。
三峡地区生物多样性丰富,植物种类约 3064 种[19]。 但适合 30m 以内消落区高度的岸坡植物并不多见。
目前,三峡库区仅发现两种植物(中华蚊母和疏花水柏)可能可作为消落区的绿化植物[20]。 此外,香根草也
可能成为消落区绿化植物的一种选择[21]。 但是,库区消落区植被的构建不可能仅依靠两三种的植物,否则由
于群落植被物种多样性低,生态系统脆弱,群落结构易受到破坏。 其实,由于库区水位的调节特点、不同消落
区的坡度和消落区位于库区不同的位置等因素,在消落区自然形成或人工构建较为稳定的植被群落是可能
的。 消落区周年干湿交替变化的特点可能会使部分水生和湿生植物能够完成萌发、生长发育和繁殖;在某些
消落区,将有可能会形成一些适宜于这种水位变化的自然植被群落,从而在消落区形成适应库区水位变化特
点的群落演替。 当然,由于库区周年水位变化大,干扰剧烈,这种群落自然形成的过程可能会很缓慢,那么,通
过对湿生资源的调查和群落动态研究,人为引种一些适宜于这种水位变化特点的植物,优化群落的配置,并通
过一些工程技术,构建较为稳定的生态群落也是可能的。 本文研究表明,两种菖蒲均具有一定的耐淹能力,可
以作为库区消落区引种物种的一个选择。 当然,要成功实现这两种植物的自然演替还有许多问题要解决,如
植株露水后高光对叶片光合机构的影响机制,低水位期间土壤水分缺失对植株生长发育的影响等。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 5 March,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Root system characters in growth and distribution among three littoral halophytes YI Liangpeng, WANG Zuwei (1195)………………
Population dynamics of endophytic bacteria isolated from the roots of infected Cymbidium faberi YANG Na, YANG Bo (1203)………
Spatial variability of forest soil total nitrogen of different soil layers
ZHANG Zhenming, YU Xinxiao, WANG Yousheng, et al (1213)
……………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Habitat prediction for forest musk deer (Moschus berezovskii) in Qinling mountain range based on niche model
LUO Chong,XU Weihua, ZHOU Zhixiang, et al (1221)
………………………
……………………………………………………………………………
Growth release determination and interpretation of Korean pine and Koyama spruce in Shengshan National Nature Reserve, Hei-
longjiang Province, China WANG Xiaochun, ZHAO Yufang (1230)………………………………………………………………
Growth tolerance and accumulation characteristics of the mycelia of two macrofungi species to heavy metals
LI Weihuan, YU Lanlan, CHENG Xianhao, et al (1240)
…………………………
…………………………………………………………………………
Characters of the OMI NO2 column densities over different ecosystems in Zhejiang Province during 2005—2009
CHENG Miaomiao, JIANG Hong, CHEN Jian, et al (1249)
……………………
………………………………………………………………………
The forest gap diameter height ratio in a secondary coniferous forest of Guan Di Mountain
FU Liyong,TANG Shouzheng, LIU Yingan (1260)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Landscape responses to changes in water levels at Poyang Lake wetlands
XIE Dongming, ZHENG Peng, DENG Hongbing, et al (1269)
………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Effect of simulated nitrogen deposition on litter decomposition in a Bambusa pervariabilis × Dendrocala mopsi plantation, Rainy
Area of West China TU Lihua, DAI Hongzhong, HU Tingxing, et al (1277)……………………………………………………
Effect of aromatic plant-derived nutrient solution on the growth, fruit quality and disease prevention of pear trees
GENG Jian, CUI Nannan, ZHANG Jie, et al (1285)
……………………
………………………………………………………………………………
Influences of different plastic film mulches on temperature and moisture of soil and growth of watermelon in gravel-mulched land
MA Zhongming, DU Shaoping, XUE Liang (1295)
……
…………………………………………………………………………………
Effects of drought stress on photosynthetic traits and protective enzyme activity in maize seeding
ZHANG Renhe, ZHENG Youjun, MA Guosheng, et al (1303)
………………………………………
……………………………………………………………………
Photosynthetic diurnal variation characteristics of leaf and non-leaf organs in winter wheat under different irrigation regimes
ZHANG Yongping, ZHANG Yinghua, WANG Zhimin (1312)
…………
………………………………………………………………………
The root system hydraulic conductivity and water use efficiency of alfalfa and sorghum under water deficit
LI Wenrao,LI Xiaoli,ZHANG Suiqi,et al (1323)
……………………………
……………………………………………………………………………………
Latitudinal gradient in beta diversity of forest communities in America
CHEN Shengbin, OUYANG Zhiyun,ZHENG Hua, et al (1334)
…………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Influence of silts on growth and development of Acorus calamus and Acorus tatarinowii in turbid water
LI Qiang, ZHU Qihong, DING Wuquan, et al (1341)
………………………………
……………………………………………………………………………
Roles of earthworm in phytoremediation of pyrene contaminated soil PAN Shengwang, WEI Shiqiang,YUAN Xin,et al (1349)………
Population dynamics of Frankliniella occidentalis (Thysanoptera:Thripidae) along with analysis on the meteorological factors
influencing the population in pomegranate orchards LIU Ling, CHEN Bin, LI Zhengyue, et al (1356)…………………………
Geophagy of Macaca Thibetana at Mt. Huangshan, China YIN Huabao,HAN Demin,XIE Jifeng,et al (1364)………………………
The structure and dynamic of insect community in Zhalong Wetland MA Ling, GU Wei, DING Xinhua,et al (1371)………………
Analysis of layer progressive discriminant relationsbetween the occurrence of Bipectilus zhejiangensis and soil
DU Ruiqing,CHEN Shunli, ZHANG Zhengtian,et al (1378)
…………………………
………………………………………………………………………
New mutations in hind wing vein of Apis cerana cerana (Hymenoptera: Apidae) induced by lower developmental temperature
ZHOU Bingfeng, ZHU Xiangjie, LI Yue (1387)
………
……………………………………………………………………………………
18S rRNA gene variation and phylogenetic analysis among 6 orders of Bivalvia class
MENG Xueping, SHEN Xin, CHENG Hanliang,et al (1393)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Laboratory study on ethology of Spinibarbus hollandi LI Weiming, CHEN Qiuwen,HUANG Yingping (1404)…………………………
Dynamic change in ecological footprint of energy consumption for traction of locomotives in China HE Jicheng (1412)………………
Approach to spatial differences analysis of urban carrying capacity:a case study of Changzhou City
WANG Dan, CHEN Shuang, GAO Qun, et al (1419)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Social adaptive capacity for water resource scarcity in human systems and case study on its measuring
CHENG Huaiwen, LI Yuwen, XU Zhongmin (1430)
………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of physical leaf features of host plants on leaf-mining insects DAI Xiaohua,ZHU Chaodong, XU Jiasheng, et al (1440)……
Review and Monograph
Progresses of free-air CO2 enrichment (FACE) researches on C4 crops: a review
WANG Yunxia, YANG Lianxin, Remy Manderscheid,et al (1450)
………………………………………………………
………………………………………………………………
Scientific Note
Influence of limestone powder doses on fine root growth of seriously damaged forests of Pinus massoniana in the acid rain
region of Chongqing, China LI Zhiyong, WANG Yanhui, YU Pengtao, et al (1460)……………………………………………
Leaf surface microstructure of Ligustrum lucidum and Viburnum odoratissimum observed by Atomic force microscopy (AFM)
SHI Hui, WANG Huixia, LI Yangyang, LIU Xiao (1471)
…………
…………………………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊★
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊 Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊 Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
　 ★《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1． 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
　 　 编辑部主任: 孔红梅　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 执行编辑: 刘天星　 段　 靖
生　 态　 学　 报
(SHENGTAI　 XUEBAO)
(半月刊　 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷　 第 5 期　 (2011 年 3 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
　
(Semimonthly,Started in 1981)
　
Vol． 31　 No． 5　 2011
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