三峡水库建成后,水库消落区内有些地段最长会遭受近半年时间的完全水淹,很少有植物能够生存,进而给库区消落区造成水土流失、环境污染等一系列问题,这是三峡水利工程建设带来的最严重的生态问题之一,采取在消落区内人工构建植被是保护三峡库区消落区生态环境的重要措施之一。在人工植被构建过程中,选择适应水淹环境的植物物种并明确其水淹耐受机理十分重要,是解决三峡库区消落区问题迫切所需的。水淹会导致植株供氧不足,光合生产受阻,从而引起植株营养储备消耗加剧,总生物量降低,从而严重影响植株的存活、生长和恢复生长。而不同的植株会采取不同的耐受策略来应对水淹胁迫,植株可以通过生理、解剖和形态等水平的适应性变化以缓解水淹胁迫带来的危害。本研究选择了几种陆生植物,模拟成库后消落区内长时间的夏季和冬季完全水淹,从存活率、水下生长和出水后的恢复生长,探讨这几种植物的水淹耐受能力和可能的耐受机制。本实验选取了几种常见的三峡库区岸生植物(地瓜藤、荻、牛鞭草、狗牙根和空心莲子草)以及几种在湿地生态修复中广泛应用的植物物种(香根草、菖蒲),2006年4月从嘉陵江北碚段采集地瓜藤、荻、牛鞭草、狗牙根和空心莲子草当年生的、生长旺盛且大小均匀一致的幼苗,从苗圃园购置香根草、菖蒲的幼苗,移栽到花盆中,给予全日照,并进行浇水、除草等常规管理。分别于2006年7月和2007年2月进行实验,实验设置两个处理:对照及完全水淹(植株底部距水面2.5m),完全水淹处理包括30d、60d、90d、120d、150d和180d六个水淹时间水平。测定各植株的存活率、地上部分生长、各部分生物量和出水后的恢复生长速率。通过对香根草、菖蒲和空心莲子草在夏季水淹条件下的生长和存活率的研究发现:三种植物在经受长时间的完全水淹后有较高的存活率,180d全淹处理后,香根草、菖蒲和空心莲子草的存活率分别为87.5%、100%和50%。(2)这三种植物有不同的水下生长能力。全淹条件下,香根草生长缓慢,几乎没有产生新的叶片,总叶长也没有显著变化;菖蒲能够持续产生较对照植株更为细长的叶片,空心莲子草只在水淹初期(30d内)能够快速伸长地上部分的枝条,并迅速产生新叶片,但随水淹时间的延长,总枝条长及总叶片数没有再显著增加。(3)与对照植株相比,全淹处理抑制了三种植物总生物量的增加,但对三种植物的地上、地下部分生物量抑制程度不同。全淹条件下,香根草的地上部分和地下部分生物量与水淹0d水平(水淹处理开始前一天,下同)相比无显著变化,根冠比高于对照植株;菖蒲的地上部分生物量随水淹时间延长而降低,但却高于对照植株,地下部分生物量始终低于水淹0d水平,根冠比低于对照植株;空心莲子草的地上部分生物量与水淹0d水平相比无显著差异,但地下部分生物量与水淹0d水平相比大幅降低,根冠比低于对照植株。结果表明,这三种植物都有很强的水淹耐受能力,可应用于三峡库区消落区植被的构建。同时,我们也发现植物对长期完全水淹的耐受能力很大程度上与植株在水下的生长情况及植株的营养储备水平相关,剧烈的水下生长会消耗大量的营养储备,进而造成植株存活率降低。植株在全淹条件下有限的生长能力及丰富的营养储备可能是耐淹物种的重要特征。通过对四种三峡库区岸生植物地瓜藤、荻、牛鞭草和狗牙根在夏季水淹条件下的存活率、生物量变化和恢复生长的研究发现:(1)分布于距江面高程较高的河岸段的地瓜藤植株,在全淹30d后就全部死亡;分布在中高程河岸段的荻在全淹150d和180d后全部死亡;可以分布于低高程河岸段的牛鞭草和狗牙根,淹没180d后存活率分别为90%和100%。(2)全淹抑制了荻、牛鞭草和狗牙根的生长,总生物量增量显著低于对照植株。与水淹0d相比,全淹处理植株的地上部分生物量显著降低,荻在全淹60d和120d后,地下部分生物量显著降低,但牛鞭草和狗牙根的地下部分生物量与水淹0d水平相比无显著差异。(3)水淹处理结束后,存活的荻、牛鞭草和狗牙根植株都能很好地进行恢复生长。在恢复生长过程中,全淹30d、60d和90d后,荻、牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率与对照植株无显著差异,全淹120d、150d和180d后,牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率显著高于对照植株。全淹处理的荻、牛鞭草和狗牙根植株的总叶片数相对生长速率始终显著高于对照植株,遭受长期完全水淹后,植株在有限的营养储备条件下,快速产生叶片以迅速积聚光合产物可能是植物更为优化的恢复生长方式。冬季水淹条件下,通过对地瓜藤、荻、牛鞭草、狗牙根、菖蒲和空心莲子草的存活率、水下生长和恢复生长研究发现:(1)地瓜藤在水淹30d后全部死亡,荻、牛鞭草、狗牙根、菖蒲和空心莲子草在全淹6个月后存活率为62.5%、100%、100%、100%和100%。(2)全淹抑制了荻、牛鞭草和狗牙根的地上部分生长及各部分生物量的增加,菖蒲和空心莲子草的地上部分可以在水下快速生长,但地下部分生物量显著下降。(3)荻、牛鞭草、狗牙根、菖蒲和空心莲子草在水淹处理后均能迅速开始恢复生长,且其相对生长速率不低于对照植株,荻和空心莲子草在水淹后叶片数量的相对生长速率显著高于对照植株。实验表明,在冬季较低气温的条件下,除了地瓜藤无法耐受长时间水淹,荻、牛鞭草、狗牙根、菖蒲和空心莲子草都能在长时间完全水淹处理后保持较高的存活率,且能很好地进行恢复生长,是应用于三峡库区消落区植被构建的良好备选物种。通过研究可以看出,除了地瓜藤以外,尽管各植物物种采取了不同的水淹耐受策略,我们所选择的几种植物都是有很强的水淹耐受能力的,且植株在冬季水淹条件下的耐受能力要优于夏季水淹,这些物种是有可能成为三峡库区消落区植被构建的备选物种的。