关键词： 疏花水柏枝   生长   形态-生物力学特性   平均流速   紊动特性  

摘要： 三峡库区地处峡谷山地,河流深切,地表破碎,水土流失严重,水土流失带来的入库泥沙威胁着三峡水库的安全运行。植物措施是修复三峡漫滩区域生境、抑制入库泥沙的关键措施。疏花水柏枝是三峡消落带特有的濒危植物,在三峡消落带进行疏花水柏枝的回归引种,既是疏花水柏枝种群恢复的必要举措,也是修复三峡消落带破碎生态环境的重要措施,目前在回归引种过程中对于其阻流拦沙作用的研究还非常有限。因此,本文采用空间换时间的策略选择1-2年(小苗)、3-4年(中苗)、5-7年(大苗)的疏花水柏枝为试验材料,分别在8月下旬(休眠期)、9月下旬(生长初期)、10月下旬(生长旺盛期)进行试验,分析其随着年内年际生长而出现的形态和生物力学特性变化及尾流区水流特性的相应变化,揭示疏花水柏枝与水流相互作用的机理,为三峡消落带修复提供理论基础。利用电子万能材料机测量疏花水柏枝的弯曲和拉伸性能,利用ADV流速仪和室内循环水槽测量疏花水柏枝尾流区的流速。这是首次分析疏花水柏枝生物力学特性,也是首次对疏花水柏枝尾流区水流特性进行分析。本文的主要结果概括如下:(1)疏花水柏枝年内动态生长(从休眠期到生长旺盛期)导致与水流发生相互作用的正面面积增加,生物力学特性中的抗弯能力增加,抗拉能力减弱。小苗生长初期和生长旺盛期正面面积分别是休眠期的1.2倍、2.4倍,生长旺盛期弯曲刚度是休眠期的22.3倍,休眠期拉伸杨氏模量为生长旺盛期的1.8倍。中苗生长初期和生长旺盛期正面面积分别是休眠期的2.8倍、5.6倍,生长旺盛期弯曲刚度为休眠期的10.7倍,而休眠期拉伸杨氏模量为生长旺盛期的2.0倍。大苗生长初期和生长旺盛期正面面积分别是休眠期的1.3倍、2.6倍。生长旺盛期弯曲刚度为休眠期的3.5倍,而休眠期的拉伸杨氏模量为生长旺盛期的1.5倍。(2)疏花水柏枝年内生长,抑制水流流速的作用增强,与周围水体的流速梯度增加,水体紊动交换增强。休眠期植物阻流面积较小,对尾流区流速的削减作用较小,进入生长初期后,阻流面积逐渐增加,对尾流区流速的削减作用逐步增强。在休眠期,尾流中湍动能的产生由床面摩擦和植物共同控制,进入生长旺盛期后植物后方低速水体与周围水体之间的流速梯度增加,尾流中湍动能产生由植物主导。从休眠期到生长旺盛期,随着植物生长,尾流中湍动能在数值上增加。年内生长对水流主导流态的影响不大,对于淹没状态的疏花水柏枝,在混合层扫射流态主导下使得泥沙等物质易于沉积在植物下游床面。通过能谱分析发现植物年内季节性生长,尾流主导频率对应的能量增加,即水流波动增强,漩涡运动增加,水体紊动增加。(3)疏花水柏枝年际生长后主茎数量、茎直径、正面面积都随之增加,抗弯能力和抗拉能力也随着年际生长而增加。小苗只萌生一根主茎,中苗和大苗分蘖后呈现为多茎状,茎直径也随着年际生长增加明显,小苗平均直径约为1.36 cm,中苗平均直径为2.26 cm,大苗平均直径为4.60 cm。大苗的正面面积分别是中苗和小苗的2.6倍和14.3倍。植物年际生物力学特性主要受直径变化的控制,大苗能承受的最大弯曲力是中苗和小苗的3.0倍和3.7倍,大苗的断裂拉伸力分别是中苗和小苗的5.0倍和8.9倍。(4)疏花水柏枝年际生长能进一步抑制水流流速,增加水体紊动交换。小苗对流速的削减作用最小,对比中苗和大苗对流速的影响发现中苗能够在有限的区域内更大程度的削减水流流速,而大苗能够在更大区域内影响水流流速。苗龄较小时,植物单独对水流产生影响,随着苗龄增加,两株植物引起的侧向偏转水流相互融合,可能会在两株植物之间形成冲刷区。小苗对尾流区中湍动能产生的影响最小,中苗尾流区中形成了更大的流速梯度,加上中苗在试验条件下轻微的摆动,中苗在有限区域内的湍动能在数值上大于大苗和小苗,但是大苗由于有更大的正面面积,在更大范围内影响着湍动能的产生。三种苗龄疏花水柏枝在下层水体中都呈现为喷射流态占主导地位,有利于下层泥沙等物质随水流一起向下游床面输移。能谱分析表明主导频率对应的能量峰值中苗>大苗>小苗,即中苗尾流中漩涡运动最剧烈。(5)弯曲刚度和正面面积的年内动态增加共同促进植物斑块的阻流拦沙作用。从休眠期到生长旺盛期,疏花水柏枝正面面积呈指数趋势增加。进入生长旺盛期后,植物弯曲刚度增加,导致植物在生长旺盛期承受比休眠期更大的拖曳力后,弯曲程度依然与休眠期一致,弯曲刚度的动态增长使得植物能在更大的水深范围内阻流拦沙,同时沉积的泥沙颗粒及携带的营养物质能够进一步促进植物的生长发育。

关键词： 疏花水柏枝   群落结构   有性繁殖   种子库   空间异质性  

摘要： 疏花水柏枝(Myricaria laxiflora)是柽柳科水柏枝属的多年生灌木,由于三峡大坝的修建而失去原库区所有生境地,成为濒危物种。三峡大坝的修建使下游的水位消涨发生变化,并使生境地出现夏季水淹时间提前、秋季出露时间推迟的变化。本文以枝江关洲岛疏花水柏枝残存种群为研究对象,研究疏花水柏枝群落结构、正常气候盛花期和盛果期的开花结果性状、风传播和土壤种子库的种子数量、异常气候植株叶片数及存活数、异常气候盛花期和盛果期开花结果性状沿消涨梯度的变化,以揭示残存种群有性繁殖的空间异质性。同时通过分析残存种群有性繁殖的空间变化与环境因子的关系,研讨其对疏花水柏枝残存种群有性繁殖的影响。结果如下:(1)疏花水柏枝残存种群生境地疏花水柏枝分布数量、冠幅和基径在不同消涨梯度呈现空间异质性。其中,下部消涨带分布疏花水柏枝数量较高于上部消涨带和中部消涨带;上部消涨带II级、IV级植株的冠幅和基径均较高于中部消涨带和下部消涨带。植物群落的草本层沿消涨梯度呈现空间异质性,下部消涨带的草本植物物种数较高于上部消涨带和中部消涨带。不同消涨梯度的土壤理化性质呈现空间异质性。随消涨梯度的上升,全氮、全磷的含量增加,粘粒含量也逐渐增加,但土壤p H、有机质在不同消涨梯度之间无显著性差异。疏花水柏枝的高度、基径、冠幅与每株开花数、每株结果数之间均存在极显著性相关;与土壤全氮、全磷之间均存在极显著性相关。(2)不同消涨梯度疏花水柏枝残存种群的有性繁殖存在空间异质性。上部消涨带残存种群的有性繁殖较好于中部消涨带和下部消涨带。上部消涨带盛花期的每株花枝数、每枝开花数、每株开花数和盛果期每株果枝数、每枝结果数、每株结果数、每果种子数、种子发芽率比中部消涨带的分别高66.09%、50.14%、98.63%和60.17%、25.26%、88.05%、6.96%、30.69%;比下部消涨带的分别高79.50%、283.33%、461.05%和97.39%、82.45%、208.31%、19.12%、45.91%。进一步相关性分析表明,每株开花数、每株结果数、每果种子数、种子发芽率均与海拔梯度以及由之引起花果期出露时期、土壤含水量和温度之间存在极显著相关性。因此,大坝对河流水位消涨节律调节所引起的下游生境地生态环境的变化,会对残存种群的有性繁殖产生影响。(3)疏花水柏枝的风传播和土壤种子库的种子密度在不同消涨带存在一定的空间异质性。上部消涨带风传播和土壤种子库疏花水柏枝的种子密度均较高于中部消涨带和下部消涨带。疏花水柏枝植物群落土壤种子库中草本植物种子的密度在不同消涨带也存在一定的空间异质性。下部消涨带土壤种子库的草本植物种子密度较高于上部消涨带、中部消涨带。风传播疏花水柏枝密度与每株开花之间存在极显著相关,与每株结果数之间存在显著相关。土壤种子库疏花水柏枝密度与每株开花数、每株结果数之间均存在极显著相关。(4)异常气候对疏花水柏枝种群植株的生长和开花结果都有显著影响。在盛花期,疏花水柏枝异常气候期的平均每株花枝数、平均每枝开花数、平均每株开花数比正常气候期的分别减少了27.56%、69.12%、75.26%;在盛果期,疏花水柏枝异常气候期的平均每株果枝数、平均每枝结果数、平均每株结果数、平均每果种子数、平均种子发芽率比正常气候期的分别减少了17.88%、55.25%、62.25%、1.15%、1.61%。。但在异常气候作用下,不同消涨梯度疏花水柏枝植株的生长仍呈现一定的空间异质性。上部消涨带、中部消涨带的植株存活率较高于下部消涨带;上部消涨带叶片数、叶片减少率均较高于中部消涨带、下部消涨带。异常气候不同消涨梯度疏花水柏枝残存种群的有性繁殖也存在空间异质性。上部消涨带的每株花枝数、每枝开花数、每株开花数比中部消涨带的分别高50.12%、78.73%、161.12%,比下部消涨带的分别高88.11%、121.20%、318.03%;上部消涨带的每株果枝数、每枝结果数、每株结果数、每果种子数、种子发芽率分别比中部消涨带的分别高45.07%、25.32%、63.63%、13.44%、20.60%;比下部消涨带的分别高79.57%、78.93%、199.44%、24.84%、48.56%。进一步相关性分析表明,每株开花数、每株结果数、每果种子数、种子发芽率均与海拔梯度以及由之引起花果期出露时期、土壤含水量和温度存在显著相关性。因此异常气候条件下,大坝对下游水位调节对残存种群有性繁殖所产生的影响更为严重。

关键词： 疏花水柏枝   通气组织   质外体屏障结构   内皮层   木质化皮层和皮下层   厚的乳状角质层  

摘要： 疏花水柏枝(Myricaria laxiflora)是一种濒危植物,狭长地分布在我国长江三峡河岸区域。三峡大坝建成后,疏花水柏枝的原生境丧失。疏花水柏枝在夏季洪水泛滥期间处于休眠状态,秋冬季洪水退去后便迅速进入生长状态。利用光学显微镜和荧光显微镜研究疏花水柏枝适应水淹和陆生环境的解剖学和组织化学特征,以阐明疏花水柏枝与三峡河岸环境的联系。本研究主要内容和结果如下:(1)疏花水柏枝粗不定根的解剖结构:疏花水柏枝粗不定根具初生结构和次生结构。初生结构具原生木质部,后生木质部,内皮层,通道细胞,皮层,通气组织,皮下层和表皮。内皮层具凯氏带且几乎完全栓质化,具少量通道细胞;皮层具4-5层细胞,且具不规则的溶生型通气组织;皮层和皮下层细胞壁木质化增厚;表皮仍然完好。次生结构具初生木质部,次生木质部,维管形成层,木栓层,内皮层,通道细胞,皮层,树皮。维管形成层向内发育形成次生木质部;木栓形成层向外发育形成木栓层。木栓层栓质化形成树皮,皮层会随着树皮的形成而脱落。(2)疏花水柏枝细不定根的解剖结构:细不定根具初生结构和次生结构。初生结构具原生木质部,后生木质部,内皮层,通道细胞,皮层,皮下层和表皮。中柱具二原型原生木质部;内皮层具凯氏带且栓质化,具通道细胞;皮层具1-2层细胞,具细胞间隙;皮层和皮下层细胞壁木质化增厚;表皮,皮层和皮下层会脱落。次生结构具初生木质部和木栓层。中柱仅具初生木质部,木栓层栓质化。(3)疏花水柏枝茎的解剖结构:疏花水柏枝的茎具初生结构和次生结构。初生结构具髓,初生木质部,韧皮纤维,皮层,叶绿体,表皮和角质层;次生结构具髓,次生木质部,维管形成层,韧皮纤维,皮层,叶绿体,木栓层,表皮和角质层。幼嫩的茎具木质化纤维层,厚角质层和皮层,或者具叶绿体和小的通气组织,或者具一层木栓层细胞;成熟茎在茎中部具显著的次生木质部,皮层细胞再分裂形成栓质化木栓层,且具厚的树皮。(4)疏花水柏枝叶的解剖结构:疏花水柏枝的叶由上向下的解剖结构为乳状角质层,上表皮,气孔,栅栏组织,通气组织,海绵组织,栅栏组织,下表皮,乳状角质层。叶具旱生植物的典型特征,如小叶,双层栅栏组织,凹陷气孔、透明的表皮边缘和厚的乳状角质层,这表明疏花水柏枝适应于干旱环境。(5)疏花水柏枝质外体屏障结构:疏花水柏枝的质外体屏障结构由不定根初生结构中具凯氏带且栓质化的内皮层、木质化的皮层和皮下层,次生结构中栓质化的木栓层;幼嫩的茎中木质化的纤维层和厚角质层、成熟的茎中栓质化木栓层;和叶中厚的乳状角质层组成。质外体屏障结构和根、叶中的通气组织,使得疏花水柏枝既适应于夏季洪水淹没的环境,又适应于秋冬季洪水退去干旱的环境,因此,疏花水柏枝具有两栖植物的典型特征。(6)疏花水柏枝总体的根、茎和叶的解剖结构:疏花水柏枝具粗不定根,细不定根,茎和叶。粗不定根初生结构的皮层有4到5层细胞;次生结构中,皮层随树皮脱落。细不定根初生结构中皮层具1到2层细胞,次生结构仅具木栓层。粗不定根和细不定根具二原型、三原型和四原型中柱,具分化的原生木质部和后生木质部、皮层、内皮层、皮下层和表皮。皮层和皮下层细胞壁均木质化增厚。根皮层中存在通气组织。疏花水柏枝的茎具木栓层和表皮,以及皮层内部环绕着中心维管柱的木质化韧皮纤维层。叶具双层栅栏组织、凹陷的气孔、具乳状突起的角质层和透明的表皮边缘。综上所述,疏花水柏枝根、茎和叶中的质外体屏障结构和通气组织,使得该植物能更好地适应于三峡河岸环境,这种适应性特征可能有助于解释该植物尽管在夏季休眠,但仍能茁壮成长,并能在春季、秋季和冬季不同的陆地环境中生长的现象。

关键词： 疏花水柏枝   种群更新   植株生长   大型水利水电工程   物种保护  

摘要： 疏花水柏枝(Myricaria laxiflora)因三峡工程修建失去了其在三峡库区的全部生境地而成为了濒危物种,现仅在三峡大坝和向家坝下游长江干流的河滩地有少量的种群幸存。目前残存种群存在幼苗稀缺、更新障碍的严重问题。受三峡—葛洲坝梯级电站人工调节和河流的影响,残存生境地的水位消涨节律和土壤水分含量出现了明显的变化:水位在秋季消退进程加快,在冬季枯水期水位严重下降,并由此导致土壤地下水位和含水量的下降。本文通过研究疏花水柏枝残存种群种子库活力、种子萌发及幼苗生长、恢复生长阶段的光合生理、枝叶功能性状及其异速生长关系等生态学特性及其与水生态环境的关系,并结合残存种群生境地的水文变化规律,分析了水生态环境变化对残存种群更新和植株生长的影响,以揭示水生态环境的变化对该物种残存种群更新和植株生长的影响机制。结果显示:(1)种子库种子活力随着储藏时间的延长而显著下降,储藏15天时种子的萌发率只有10.9%,比储藏0天的萌发率低79.8%。土壤含水量对种子库持久性有着显著的影响,种子库的种子活力随着土壤含水量的增加而降低。土壤水分0%处理水平的萌发率比10%处理水平高105.3%。(2)土壤地下水位对种子萌发和幼苗生长有显著影响,比较适宜疏花水柏枝种子萌发和幼苗生长的土壤地下水位为-10cm至-15cm,种子萌发率、幼苗存活率和幼苗的地上、地下生物量等均在土壤地下水位为-10cm或-15cm的处理水平时最高。其中土壤水位-10cm处理水平的种子萌发率分别比0cm和-20cm高16.8%和166.7%,幼苗存活率分别高14.1%和9.2%,地上生物量分别高116.7%和82.0%。而主根长则以-15cm处理水平最高,比最小值(0cm处理水平)高49.8%。(3)疏花水柏枝残存种群植株的光合生理活动在水淹过后的生长恢复阶段有一个快速增长的过程,其后逐步下降。消涨梯度对残存种群的光合生理活动也有显著影响,分布于高海拔的植株的光合生理活动显著高于分布于中、低海拔的植株。残存种群植株光合色素含量在生长恢复阶段以及整个生长期的变化与植株光合生理活动的变化呈相同的变化趋势。相关性分析表明,植株的大多数光合生理参数和植株光合色素含量与长江水位的变动、出露时间、植株分布的海拔梯度等存在着显著相关性。(4)疏花水柏枝的枝叶功能性状随生长恢复时间呈不同的变化格局,最长二级枝长度随生长时间的延长先快速增加后趋于平缓,株高、二级枝数和枝叶含水量均为随着恢复生长时间的延长呈先增加后降低的规律,但在各恢复生长时间中均无显著差异。受人工调节水位涨落格局的作用,枝叶性状在消涨梯度间具有明显的差异。相关性分析表明,枝叶的生长状况与生境地水位消涨梯度和由水位消涨格局改变引起的土壤含水量及起始恢复生长时间存在十分显著的相关性。(5)植株枝叶数量和枝叶体积在恢复生长的前30天处于快速生长阶段,枝叶的形成与发育是该阶段植株生长与投资的重点。其后枝叶数量的增加逐渐减慢,枝叶体积仍保持稳定增长,与枝叶重量呈等速生长关系。植株的投资策略随恢复生长的进程由“快收益”向“慢收益”转变。枝叶的生长关系在不同消涨梯度间有着明显差异。植株的投资策略随着消涨梯度的降低投资重点由枝叶体积和枝叶含水量转变为叶片数,由“慢收益”转变为“快收益”。综上所述,疏花水柏枝种子库的持久性和种子萌发与幼苗生长与地下水位密切相关,残存种群植株的光合生理、幼苗构件形成和生长关系与长江水位消涨显著相关。大型水利水电工程对河流的调节改变了疏花水柏枝残存种群生境地水位消涨格局和土壤含水量,并因此而影响到该物种残存种群的种群更新和植株生长。

关键词： 疏花水柏枝   幼苗生长   地下水位   种群更新   物种保护  

摘要： 通过模拟不同地下水位的方法,对疏花水柏枝(Myricaria laxiflora (Franch.) P. Y. Zhang et Y. ***)一年生幼苗在不同条件下地上与地下部生物量及构件的变化进行测定,分析幼苗生长对地下水位变化的响应。结果显示:随着地下水位的降低,疏花水柏枝幼苗的生长特征指标均呈先增加后减少的趋势,其中地上、地下部分生物量的最高值分别为0.0438、0.0100 g,最低值分别为0.0177、0.0026 g。幼苗地上部生物量在-10 cm处理水平最高;地下部生物量在-15 cm处理水平最高。幼苗直径、根表面积、株高、主根长度、根体积、一级枝数、二级枝数等指标也分别在-10 cm或-15 cm处理水平达到最高值。疏花水柏枝幼苗主要构件的生长与地下水位的变化存在显著相关性。主成分分析结果表明,幼苗的地下部分更容易受到土壤地下水位变化的影响,幼苗性状症候群随地下水位的变化而发生移动,说明该物种幼苗在不同地下水位时的生长投资策略具有较大差异。

关键词： 疏花水柏枝   淹水胁迫   多酚   抗氧化  

摘要： 疏花水柏枝（Myricaria laxiflora）特异分布于三峡消涨带地区，对涝害具有较强的适应性，能耐受因低氧导致的氧化胁迫。本研究应用福林酚试剂法分析了自然淹水前后疏花水柏枝不同组织部位多酚类物质的含量，并用体外活性检测和体内评价相结合的方法，比较了淹水胁迫前后的抗氧化能力差异。结果表明疏花水柏枝多酚含量丰富，而且其提取物具有较强的抗氧化能力，对大肠杆菌的氧化损伤具有明显的保护作用；淹水后多酚含量、总抗氧化能力、体内抗氧化活性均显著低于淹水前的各组织，特别以叶片部位下降幅度最大。分析表明，自然淹水胁迫前后疏花水柏枝的多酚含量、体外抗氧化活性、体内抗氧化保护三者之间存在一定的相关性，表明多酚类物质作为疏花水柏枝抗氧化活性的主要物质之一，参与了其对淹水胁迫的生态适应。

关键词： 土壤地下水位   疏花水柏枝   种子萌发   幼苗生长   濒危物种  

摘要： 目的:土壤地下水位与土壤含水量是影响河岸带植物种群更新的关键因素。疏花水柏枝因三峡工程修建失去了库区所有的生境而成为了一种濒危物种。方法:本文通过模拟不同土壤地下水位,测定了疏花水柏枝种子萌发和幼苗生长对土壤地下水位的响应,以揭示疏花水柏枝残留种群的更新机制。结果:结果表明,土壤地下水位对种子的萌发有着显著影响。种子萌发率随着土壤地下水位的下降而不断增加,?10 cm土壤水位的种子萌发率比0 cm土壤水位高201.8%。土壤地下水位还对幼苗的存活与生长有着显著影响。出苗率、植株鲜重和幼苗长度都随着地下水位的降低而显著增加,?10 cm土壤水位的出苗率、植株鲜重和幼苗长度分别比0 cm土壤水位高108.5%,158.5%和140.7%。结论:综上所述,土壤地下水位对疏花水柏枝的种子萌发和幼苗生长都有着显著影响,进而对种群的更新产生影响。

关键词： 疏花水柏枝   扦插   繁殖  

摘要： 疏花水柏枝是三峡大坝蓄水后唯一被全部淹没的库区特有植物,需要经过迁地保护提供物种生存繁衍的场所。试验采取不同激素种类、植物激素浓度对比扦插试验,结果表明:采用河沙∶珍珠岩∶塘泥∶泥碳土1∶1∶1∶1比例的扦插基质,配置IBA 100倍液、400倍液、200倍液处理,生根率均达到96%以上,苗木长势较好。

关键词： 疏花水柏枝   濒危物种   宜宾市   四川   长江沿线   灭绝物种   固土护岸   生态环境  

摘要： 近日,在宜宾市江安县桐梓镇双江村长江河滩,发现了一大片极度濒危灭绝物种——疏花水柏枝。经初步统计,被发现的疏花水柏枝有3万多株,是全国目前发现规模最大、数量最多的疏花水柏枝种群。疏花水柏枝的根系发达,对河滩水位涨落带能起到固土护岸和绿化的作用,对恢复长江生态环境和提升长江沿线两岸风貌有着积极意义。疏花水柏枝需要在鹅卵石和沙混合条件下,

关键词： 物种   川江   江安县   种群  

摘要： 四川I江安县桐梓镇双江村长江河滩近日发现了一大片极度濒危灭绝物种——疏花水柏枝，初步统计有3万多株。据悉，这是全国目前发现规模最大、数量最多的疏花水柏枝种群。它有一个神奇的功能，可在水下“闭气”四五月不死。