时间：2022-08-16 10:25:46
摘要：为优选适用于三峡库区消落带的植株，研究了180d无光、全淹解除后，双穗雀稗生长发育和光合荧光特性的恢复情况。实验统计了植株叶长、茎长、茎宽，并利用饱和脉冲荧光仪（JUNIOR-PAM）测定了植株的快速光响应曲线。结果表明：在无光、全淹180d和退水恢复60d的过程中，双穗雀稗的存活率接近100%。经过180d无光、全淹处理，双穗雀稗的叶长、茎长明显升高，茎宽、最大光化学效率（(Fv/Fm)明显下降，分别为对照植株的160%、122%、59%、94%。在退水恢复生长过程中，双穗雀稗的叶长、茎长、茎宽、光化学效率逐渐接近对照植株，分别在恢复40d、60d、30d、30d后与对照植株一致。由快速光响应曲线可知，恢复初期，双穗雀稗在较高的光照条件下，qP（光化学猝灭系数）和qN（非光化学猝灭系数）值均低于对照组，而在低光照条件下，植株的qP值高于对照组，qN值低于对照组。研究表明，双穗雀稗是一种耐淹植物，可在三峡库区消落带种植。
关键词：双穗雀稗；淹水；生长发育；光合作用
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
三峡工程是世界上最大的水利工程，最高坝高181m，大坝全长2309m。根据三峡水库的运行调度方案，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]。消落带某些区域的淹没时间可长达6个月，由于水位高，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。生长在三峡库区的双穗雀稗对淹水具有一定的耐受能力[2]，目前有关双穗雀稗的研究主要集中在其对高浓度污水的净化作用[3]，对长期水淹生境的适应能力以及对重金属污染的净化作用。但就长期无光、全淹对双穗雀稗恢复生长影响的研究尚少见。本文以双穗雀稗为研究对象，研究长期无光、全淹对双穗雀稗恢复生长过程中的生长发育和光合荧光特性的影响，为库区水生生态系统恢复和构建技术提供有力的支持。
1 材料与方法
1.1 材料
双穗雀稗：又名红拌根草、过江龙、游草、游水筋，属禾本科多年生杂草。性喜湿，主要以根茎和匍匐茎繁殖，种子也能作远途传播。匍匐茎实心，茎节处均能生根，每个芽都可以长成新枝，繁殖竞争力极强，蔓延甚速。
选取生长状况相似的双穗稗草种植于盆（20cm × 15cm × 12cm)中，每盆15株，在自然光照下生长2周，作为实验材料。
1.2 遮光系统的构建
实验系统由遮光棚、植物淹水装置（Ø 0.59 m × 0.9 m）和通气装置构成。遮光棚包括支架、遮光膜和遮阳网，棚内完全黑暗；植物淹水装置放置于遮光棚内，种植植物的盆置于淹水装置底部，蓄满水；通气装置由增氧泵、导管和定时装置组成，调整定时装置定期为淹水装置充氧。
1.3 实验设计
随机选取6盆植物，分为对照组与实验组，每组3盆。将实验组的3盆植物分别浸没在3个塑料桶（高0.9m，直径0.59m）内 ，进行完全水淹培养，对照组则在自然条件下生长。从2011年10月初将实验组植物放入桶内进行180d无光、水淹处理，到2012年4月初从桶内取出植物，进行与对照组的一样管理。待其长出新芽后每10天对植物进行叶长、茎长和茎宽的统计，并测定植株的快速光响应曲线。
1.4 叶片快速光响应曲线、PSⅡ最大光化学效率的测定
用饱和脉冲荧光仪（JUNIOR-PAM）测定叶片的快速光响应曲线。测定于早晨7:00进行。各实验组选择3株植株的最长叶片测定快速光响应曲线[4]。分别绘出非光化学淬灭系数(qN)、光化学淬灭系数(qP)与光强的快速光响应曲线[5]。并测定出植株PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)。非光化学淬灭系数qN=(Fm-Fm') / (Fm-Fo)；光化学淬灭系数qP=(Fm'-Ft) / (Fm'- Fo')[6]；PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm。
1.5 数据分析
用统计分析软件SPSS11.5进行实验数据的处理和分析。用Duncan多重比较(Duncan’smultiple range test)来判断不同水淹时间水平之间植株生长发育的差异显著性,用独立样本t测试(Independentt test)检验同一水淹时间处理下全淹处理植株与对照植株之间生长发育的差异。文中的图表由MicrosoftExcel软件制作完成。
2 结果与分析
2.1双穗雀稗的存活率
经过180d的无光、全淹处理，以及在60d的恢复过程中，双穗雀稗的存活率为100%，对无光、全淹有很强的耐受能力。
2.2 淹水解除后双穗雀稗生长发育的变化
2.2.1叶长的变化
由图1可知，经过180d的无光、全淹处理，双穗雀稗的叶长高于对照组，为对照组的160%，两者差异显著。在退水恢复生长过程中，双穗雀稗的叶长先缓慢下降，再逐渐增加，恢复20d后叶长为对照植株的66%，两者差异显著，恢复40d后与对照组基本相同，差异不显著。
图1 退水后双穗雀稗平均叶长
2.2.2茎长的变化
由图2可知，经过180d的无光、全淹处理，双穗雀稗的茎长高于对照组，为对照组的122%，两者差异不显著。在退水恢复生长过程中，双穗雀稗的茎长先下降再缓慢上升，在恢复60d内实验组与对照组无显著差异，仅在恢复20d后，实验植株出现了大幅的下降，为恢复10d后实验植株的46%，随后生长趋势与对照组基本一致，恢复60d后与对照组一致，差异不显著。
图2 退水后双穗雀稗平均茎节长
2.2.3茎宽的变化
由图3可知，经过180d的无光、全淹处理，双穗雀稗的茎宽小于对照组，为对照组植株的59%，两者差异显著。在退水恢复生长过程中，双穗雀稗的茎宽逐渐增大，恢复20d后为对照植株的55%，两者差异显著，恢复30d后与对照组基本相同，差异不显著。
图3 退水后双穗雀稗平均茎宽
2.3淹水解除后双穗雀稗光合荧光特性的变化
2.3.1双穗雀稗PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)的变化
PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）反映了PSⅡ反应中心内禀光能转换效率，体现了植物的潜在最大光合能力。由图4可知，经过180d的无光、全淹处理，双穗雀稗的Fv/Fm值低于对照组，两者差异显著。在退水恢复生长过程中，双穗雀稗的Fv/Fm值先下降再上升，恢复10d后植株的Fv/Fm值出现了显著下降，仅为0.68，两者差异显著，恢复30d后Fv/Fm值达到0.7502，与对照组基本一致，两者差异不显著。
图4 退水后双穗雀稗最大光化学效率
2.3.2双穗雀稗的光强- qP 曲线
光化学猝灭系数(qP) 反映了 PS Ⅱ反应中心的开放程度，是PS Ⅱ天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的份额，qP越高PS Ⅱ反应中心开放的程度越大。由图5可知，随着光强的增加，实验组与对照组的qP值迅速下降。恢复0d后，实验组植株在第1个到第4个光化光照射下的qP值略高于对照组，表明在低光照条件下实验组植株PS Ⅱ反应中心的开放程度大于对照组，但随着光强的增加植株PS Ⅱ反应中心的开放程度低于对照组，恢复60d后，实验组qP值低于对照组，两者差异不显著。