河岸带优势植物羊蹄对去叶胁迫的生理生态响应特征

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为探究河岸带湿地乡土植物羊蹄在人工去叶胁迫下的形态学和生理变化规律及其响应特征,并为修复受去叶胁迫严重破坏的河岸带湿地植被生态系统提供可行性依据,以鄱阳湖-乐安河河岸带优势物种羊蹄(Rumex japonicus)为材料,采用盆栽实验,人工去叶模拟去叶胁迫,测定在周期性连续去叶条件、A、N两种不同去叶模式、3种不同去叶强度下羊蹄的形态学以及光合色素、叶绿素荧光、光合参数、抗氧化酶活性等指标,并分析各指标随时间的变化趋势及对比关系。结果表明:1.在按照叶面积进行不同强度去叶处理的A去叶模式下,羊蹄的叶片数目、植株高度、生物量、主根长等指标相较于按照叶片数目进行不同强度去叶处理的N去叶模式均有显著增加,但增加幅度随去叶强度和处理时间的增加而减弱。在A去叶模式下,25%和50%的去叶强度处理下羊蹄植株高度、根长均高于对照组;25%的去叶强度处理下羊蹄叶片数目、生物量高于对照组;75%的去叶强度下羊蹄所有生长指标均低于对照组,除生物量外,其余生长指标与对照组差距不显著。N去叶模式下,羊蹄各生长指标均低于对照组,其中25%的去叶处理组与对照组差距不显著,去叶前期其生长指标高于对照组,但随后的时间其生长指标均低于对照组;N去叶模式显著降低羊蹄生物量。A去叶模式促进了羊蹄的生长,促进效果随去叶强度的增加而减弱;N去叶模式下羊蹄生长状态受到抑制,抑制效果随去叶强度的增加而显著化。2.羊蹄叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、总叶绿素含量(Chlt)呈现双波峰的变化趋势,第2周、第6周羊蹄叶绿素含量均高于前后相邻处理时期的叶绿素含量。N去叶模式下,羊蹄叶绿素含量均低于对照组,差异随去叶强度的增强而显著化;A去叶模式下,25%和50%的去叶强度处理组叶绿素含量均显著高于对照组,75%的去叶强度处理组低于对照组。羊蹄叶绿素含量指标相关性指数分析表明N去叶模式与羊蹄叶绿素含量呈显著性负相关,A去叶模式与羊蹄叶绿素含量的相关性不显著。羊蹄初始荧光(Fo)基本呈抛物线型的下降趋势,但不同去叶强度达到最大值的时间有较大差异,N去叶模式下,25%、50%去叶处理组在第4周达到最大值,75%去叶处理组在第2周达到最大值;A去叶模式下,各去叶处理组达到最大值的时间与N处理组相反。羊蹄的最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、潜在活性(Fo/Fv)、最大量子产率(QYmax)、稳态下有效量子产率(Fv/Fmlss)、稳态下非光化学猝灭系数(NPQlss)在去叶胁迫下均增加,25%去叶强度的N去叶处理组上述各指标低于25%去叶强度A去叶处理组,其他去叶强度的对比关系与25%强度相反。去叶增加了羊蹄叶绿素荧光参数,25%强度去叶胁迫下N去叶模式叶绿素荧光参数高于A去叶模式,50%、75%强度去叶胁迫下两种去叶模式的对比关系则相反。去叶增加了羊蹄的净光合速率(Pn),N去叶模式去叶处理组的Pn值高于A去叶模式。3.羊蹄叶片中SOD酶活性呈现逐渐升高的趋势,在25%与50%去叶强度下,N去叶模式羊蹄SOD值均高于A去叶模式;75%去叶强度下,结果却相反。A去叶模式下,所有强度的去叶处理组羊蹄POD酶以及CAT酶活性均大于N去叶模式去叶处理组,但两者的变化趋势不同。75%去叶强度下羊蹄CAT酶活性均低于其他去叶强度,CAT酶活性呈现抛物线式变化趋势。去叶胁迫增加了羊蹄的抗氧化酶活性,但效果随去叶强度的增强而减弱,羊蹄抗氧化酶保护系统对A去叶模式抗性强于N去叶模式。以上研究结果显示,羊蹄在A去叶模式下表现出良好的生长适应机制和抗氧化酶活性,在N去叶模式下表现出更强的光合作用,羊蹄对两种去叶胁迫均有较好的适应性,可以作为修复鄱阳湖-乐安河河岸带湿地生态系统的备选乡土物种。
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