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湿地植物是水陆交错地带生态系统的重要组成部分,在水体修复、维持生态系统平衡和生物多样性上具有重要的作用。毛苔草群落是三江平原地区沼泽植被的主要类型,分布广,面积大。毛苔草是群落的优势种,在一定程度上决定了湿地生态系统的结构和功能。本研究通过毛苔草自然群落的定位观测试验和人工模拟毛苔草对水文情势的生态适应的试验方法,采用形态、生理指标测定和生物显微制片等技术,探讨不同水文情势下毛苔草形态特征、生长发育规律、生理生态特性及适应机制和抗逆性潜能,对三江平原湿地环境变化、退化湿地的恢复及湿地资源的合理利用的研究具有理论与实践意义。
毛苔草的叶长、叶宽、叶面积、叶鞘长度、株高、茎粗等形态参数和百株地上生物干重,均随着水梯度增加呈单峰曲线变化,最大值发生在30 cm波动水位处。初级生产力也随水梯度增加毛苔草的变化呈单峰曲线,最大值出现在10 cm水位。毛苔草对干旱胁迫和淹水胁迫均具有较好的适应性,地上部分比地下部分对干旱胁迫的反应更敏感。种群生长最适宜的水分阈值是10~30 cm水位。
毛苔草的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率均随着水分波动状态和水分的梯度变化呈极显著或显著正相关。叶绿素含量与光合速率的季节变化动态趋势一致,0~40 cm淹水可以满足毛苔草叶绿素的合成和光合作用的进行,10~30 cm淹水(包括30 cm波动水位)最有利于光合生产。轻度的水分胁迫能够促进植物对水分的有效利用,是植物对干旱环境的一种适应特性。
通过在不同水分条件下毛苔草的SOD、POD、脯氨酸、MDA等生理指标在生长季监测分析发现,各项抗逆指标对干旱和过度淹水反应明显,说明毛苔草对干旱和过度淹水具有一定适应能力。其中脯氨酸和SOD对水分状况较为敏感,二者可作为毛苔草对水分敏感的生理生态因子。
毛苔草主要以营养繁殖为主,靠根茎上大量的不定芽形成分蘖株扩大种群数量。毛苔草分蘖芽对水分的适应能力很强,根及根状茎能忍受长期极度的干旱,土壤含水量为8~13%情况下持续70天以后复水,仍能发芽和生长。
毛苔草之所以具有优良的水分适应能力,与其本身的组织结构和生理机能密切相关。首先,通过显微结构和扫描结构观察表明,毛苔草的根茎、根、叶鞘和叶片都具有很明显的通气组织,所以能在长期淹水的情况下良好生存。叶脉中发达的韧皮部和维管束鞘,决定了毛苔草具有较高的光合效率。叶片即有旱生植物的结构特点——上表皮具有运动细胞,又具有水生植物的特点——叶肉细胞通气组织发达,从而使毛苔草在干旱和淹水情况下都能较好地存活并能完成其生长周期,即抗旱又耐涝。其次,模拟光辐射增强对光合速率的响应试验结果表明:毛苔草的光饱和点高,而光补偿点低,有利于最大限度地充分利用自然光能合成有机物质。这可能是毛苔草在江平原分布面积大,形成优势种群的主要原因之一。