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三种红树植物对潮水淹浸与水体盐度适应能力的研究

廖宝文  
【摘要】: 由于长期不合理的开发和乱砍滥伐,我国红树林面积急剧减少,林分质量和防护效能不断下降。为了促进红树林恢复与发展,亟需加强红树林人工营造工作。而大量造林实践表明,淹水时间和海水盐度是红树林造林成功与否的主要限制因子。开展红树植物对淹水时间及对盐度耐受程度的研究,将为今后的红树林造林的立地选择提供理论依据和技术支撑。本研究于2005-2009年,建立室内潮汐模拟湿地系统,以红树林常见造林树种尖瓣海莲(Bruguiera sexangula(Lour.) Poir. var. rhynchopetala Ko)、秋茄(Kandelia candel (L.) Druce)和白骨壤(Avicennia marina Vierh)为研究对象,人工控制不同淹水时间(即2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24 h·d~(-1))和水体盐度(即0、5、10、15、20、25、30、35、40‰),通过分析比较幼苗生长与生理生化指标、矿质元素含量等的变化,对比分析3种红树植物对潮水淹浸与盐度的适应能力。主要研究结果如下: (1)尖瓣海莲幼苗在淹浸时间超过14 h·d~(-1)后尖瓣海莲幼苗部分死亡,超过16 h·d~(-1)后其胚轴发芽率下降,淹浸24 h·d~(-1)苗木全部死亡;随淹浸时间的延长,叶片叶绿素含量、根系活力和硝酸还原酶活性先升后降,而游离脯氨酸含量、丙二醛含量和相对电导率则先降后升,并在12 h·d~(-1)处出现骤变分界点。尖瓣海莲的单株总生物量在淹浸6 h·d~(-1)处理下最大,当淹浸时间超过12 h·d~(-1)后,总生物量骤降。综合分析各项指标后得出:在水体盐度为10的处理下,尖瓣海莲幼苗的最适淹浸时间为6~8 h·d~(-1),临界淹浸值为12 h·d~(-1)。 (2)淹水逆境对秋茄幼苗生长有显著影响,具体表现如下:秋茄幼苗的总生物量、茎及根干重均在淹浸12 h·d~(-1)的处理最大,当淹水超过16 h·d~(-1)后,秋茄幼苗总生物量骤降;淹水逆境对秋茄幼苗叶片的月均增长量影响最大,淹水2 h·d~(-1)的比淹水24 h·d~(-1)的增加了80%;随淹浸时间的延长,秋茄幼苗的叶绿素含量、过氧化物酶活性和根系活力先升后降,而SOD、游离脯氨酸、丙二醛和相对电导率则先降后升,并在淹水16 h·d~(-1)处理下出现骤变分界点。综合分析以上指标,结合适应度分析得出:在水体盐度为10的处理下,秋茄幼苗的最适淹水时间为8~12 h·d~(-1),临界值为16 h·d~(-1)。 (3)随淹水时间的延长,白骨壤幼苗的月均苗高、地茎及叶片数增量均呈先増后减趋势,在8~12 h·d~(-1)的淹水处理下保持较高数值,淹水时间≥16 h·d~(-1)后,生长变弱;随着淹水时间的延长,苗木生物量先増后减,在10 h·d~(-1)的淹水处理下值最大,当淹水时间≥16 h·d~(-1)后,生物量显著下降;通过对不同时间淹水处理下白骨壤小苗的单株叶干重、单株茎干重、单株根干重、总生物量、月均苗高增量、月均地茎增量、叶面积、净光合速率、叶绿素总量和根活力等10项生长信息指标的主成分分析,在水体盐度为10的处理下,白骨壤苗在淹水16 h·d~(-1)下均能正常生长,在淹水8~12h·d~(-1)下较适宜生长,当淹水时间超过16 h·d~(-1)后生长受到明显抑制,即临界值为16h·d~(-1)。 (4)水体盐度梯度对尖瓣海莲苗影响的实验表明,随着盐度的升高,尖瓣海莲幼苗叶片内的SOD活性、游离脯氨酸含量、丙二醛含量及质膜透性均呈先减小后增大趋势;幼苗的生长量、各器官生物量及总生物量均呈现“高抑低促”的现象;盐度为5的处理下,幼苗生长最旺盛,盐度超过25后生长受抑制,盐度为5的总生物量比盐度为40的大25倍;主成分综合分析表明,尖瓣海莲幼苗适合生长的盐度为25以下,盐度5最适生长,当盐度超过25后,生长明显受抑。 (5)水体盐度梯度对秋茄的实验表明,随着盐度的升高,秋茄幼苗的叶片SOD活性、游离脯氨酸含量、丙二醛含量及质膜透性均不断增大;秋茄幼苗的生长量、生物量、净光合速率、根系活力、叶片叶绿素含量均以盐度为5的处理最大,盐度高于10后,则随着盐度的升高而数值下降。秋茄幼苗的最适生长盐度为5,在盐度10~30处理下,随着盐度的升高,秋茄幼苗生长逐渐减慢;在淡水和盐度30的处理下,秋茄幼苗生长明显受抑。 (6)以尖瓣海莲幼苗为对象,研究了不同淹水时间(4、8和12 h·d~(-1))和不同水体盐度(5、15、25)的组合下的交互作用。结果表明,淹水与盐度各自对尖瓣海莲幼苗的绝大多数生长指标(叶片数除外)均有显著影响,但两者的交互作用不显著,仅对叶片宽度有显著影响。10项生长信息指标的主成分分析结果表明:在淹水4~8h h·d~(-1)和盐度5~15的组合处理下,较适合尖瓣海莲幼苗生长。 (7)以秋茄幼苗为对象,研究了淹水时间(4、8和12 h·d~(-1) )与水体盐度(5、15、25)组合下的交互作用。结果表明,淹水与盐度对秋茄幼苗的绝大多数生长指标均有不同程度的影响,但两者的交互作用影响不显著,仅对主根条数有显著作用。主成分分析结果显示:在淹水12h.d~(-1)与盐度5的组合处理下,秋茄苗生长最好。(8)测定了以上实验幼苗的元素含量,包括N、P、K、Ca、Cl、Mg、Na、Al、Fe、Mn、B等,结果表明:淹水和盐度对尖瓣海莲、秋茄和白骨壤幼苗各器官矿质元素均有影响,其中以叶片的元素含量变化最明显。在淹水试验中,秋茄幼苗叶片内元素Ca、Cl、Na、Fe、B含量随淹水时间的延长而显著上升,K却是较有规律的随着淹水时间的延长而减少,Al、Zn和Cu元素随淹水时间的延长呈现先降低再上升的趋势。尖瓣海莲幼苗叶片中元素N、Mg、Al、P和Fe含量随着淹水时间的延长而上升,且Mg、Al和Fe含量在淹水时间超过12h.d~(-1)后明显上升。白骨壤小苗叶片中P、Ca、Al、Fe、Mn、Ni和B元素均为有规律的随着淹浸时间的延长而上升,元素K较有规律的随着淹水时间的延长而减少,Zn含量随淹水时间的延长先升后降。在潮水盐度实验中,秋茄幼苗叶片中元素Na、Cl和Cu随盐度梯度增加呈增长,但元素K、Ca、Mg和Zn随着盐度的增加而减少;根部的P、Na、Cl、Fe和Mn随盐度增大而增大,但元素K和Ca随着盐度的增加而减少。 (9)从植株矿质元素的分析结果可知:秋茄、尖瓣海莲和白骨壤幼苗在长时间的淹水胁迫下,植株缺氧处于还原状态使一些离子的溶解度降低,导致Fe、Al等金属元素的含量过高而逐渐中毒,可能是造成这3种红树植物幼苗在长时间淹水胁迫下生长不良或死亡的主要原因。秋茄幼苗在高盐度胁迫下体内Na、Cl含量过高和K、Ca、Mg、Zn含量的下降影响了幼苗的生理平衡,引起幼苗根部的Fe、Mn等金属离子毒害的产生,可能是秋茄幼苗在过高盐度胁迫下生长不良或死亡的主要原因。


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