河岸带是陆地生态系统和河流生态系统的生态过渡区,它是陆地生态系统与河流生态系统进行物质、能量、信息交换的一个重要过渡带。由于降雨、洪汛以及水库调度等原因,栖息于河岸带的植物常常会遭受水淹的干扰,甚至被完全淹没。三峡水库建成后,由于水库的周期性蓄水,库区水位在145-175 m之间波动,导致河岸带大面积植物被完全淹没,原有植被因为不耐受水淹而大量消亡,形成了大面积的库岸消落区。前期研究发现,“逃避”策略和“静默”策略是植物应对水淹胁迫时采取的两种常见的耐淹策略。“逃避”策略是指植株会通过纵向的伸长生长来促进植物出露水面,逃离水淹逆境。与此相反植物在选择“静默”策略时,则会减缓生长、减少资源投入和消耗,以忍耐的方式度过水淹逆境。如果水淹深度浅,植物通过伸长生长可以很容易地“逃避”出水面而脱离水淹逆境;但是,如果水淹深度很深,植物想要通过伸长生长出露水面就很困难,以至于消耗了大量的资源在伸长生长上最终还没有长出水面。因此,在水淹深度很深的情况下,比较稳妥的方式是减缓生长,尽量减少消耗以“静默”的方式等待水淹结束。植物通过感知不同的水淹深度来选择不同的耐淹策略,会在很大程度上提高其在水下的存活率。当植物处于不同水淹深度的环境因子是不同的,其差异主要体现在光照、溶氧和水压三个环境因子上。水中的光照、溶氧会随着水淹深度的增加急剧降低;水压会则随着水淹深度的加深逐渐增大。本研究的目的是明确水中环境因子光照、溶氧和水压是否是耐淹物种选择耐淹策略的主要环境信号,为进一步探索耐淹植物的水淹耐受机理奠定理论基础。实验选取三峡库区常见的耐淹物种喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,将三个环境因子分为两个水平:光照(有光照L+、无光照L-),水压(高水压Wp+、低水压Wp-),溶氧(高溶氧Do+、低溶氧Do-),进行全因子实验设计,一共设置8种完全水淹实验处理和1种非水淹对照处理。实验结果如下:(1)水环境中的环境因子光照、溶氧对喜旱莲子草存活存在巨大影响。在有光水淹环境下,喜旱莲子草可以通过光合作用产生碳水化合物来维持生命活动,在无光水淹处理L-Do+Wp-处理下,喜旱莲子草仅出现叶片掉落,主茎生长良好无死亡现象。所以短时间内的光照缺失并不会导致水淹植物的死亡,光照是影响喜旱莲子草叶片的形态变化的主要环境因子。相比之下,水中的溶氧含量则是决定喜旱莲子草在水下存活的关键环境因子,水中溶氧含量过低会导致水淹植物体结构的腐烂死亡,在低溶氧含量水淹处理L+Do-Wp-下,喜旱莲子草水淹后完整植株的比率为66.7%。(2)水环境中溶氧、水压和光照三个环境因子对水淹后喜旱莲子草碳水化合物含量产生影响。在有光条件下喜旱莲子草能进行光合作用产生碳水化合物来缓解水下的能力危机。而溶氧含量的多少则决定植物的呼吸方式,以至于会影响碳水化合物的利用效率,高溶氧会促进喜旱莲子草主茎的伸长生长,剧烈的生长会消耗大量的碳水化合物。高溶氧水淹处理L+Do+Wp-下,喜旱莲子草水淹后淀粉含量显著小于低溶氧水淹处理L+Do-Wp-。高水压会抑制处于深水淹环境中喜旱莲子草主茎的生长,高水压水淹处理L+Do+Wp+主茎伸长量仅是低水压水淹处理L+Do+Wp-主茎伸长量的34%,主茎缓慢的生长可以减少资源的消耗,从而延长其在水下的存活时间。(3)在水淹环境下,喜旱莲子草主茎的伸长生长是受到光照、溶氧和水压三个环境因子的综合影响。其中,喜旱莲子草主要是通过感知水下高溶氧含量来选择“逃避”策略,高溶氧会引发喜旱莲子草主茎的伸长生长,进而表现出“逃避”策略的特点。而高水压会则会压制喜旱莲子草主茎的剧烈伸长,减缓生长以减少资源消耗,表现出“静默”策略的特点。