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水竹(Phyllostachys heteroclada)是禾本科、竹亚科、刚竹属竹种,广泛分布于湖南、浙江等地。水竹生长快、适应性强,笋味鲜美,竹材纤维柔韧性好,是优良的笋材两用竹种,具有很高的经济效益,相关研究也多围绕其丰产培育技术开展。而从水竹适生区看,该竹种在河沟两岸甚至长期水淹的洼地均长势良好,生态价值高,但对其水淹胁迫的适应特征与响应机制尚不清楚。本文通过人工模拟胁迫梯度,系统研究了水淹条件下水竹的适应性及生理生态响应特征,对揭示水竹抗水湿规律、拓展其生态利用领域具有很高的理论与实践意义。主要研究结果如下:1.水淹胁迫下水竹叶片光合气孔交换参数、光响应曲线、叶片资源利用效率和光合色素含量等光合生理指标研究发现,水淹胁迫下水竹叶片的光合生理响应呈现如下特征。(1)叶片净光合速率、蒸腾速率以及气孔导度随胁迫程度加深短时间内逐渐下降,胞间CO2浓度和叶面饱和水气压亏缺上升。水淹引起的次生胁迫使根系产生的信号物质向上运输至叶片造成气孔导度下降,影响了光合速率和蒸腾速率,叶片光合速率和气孔导度的下降致使胞间CO2浓度升高。(2)叶片净光合速率和最大净光合速率随胁迫时间的延长而降低,叶片光响应曲线斜率表观量子效率变化范围为0.032—0.049,同一时间节点胁迫组光补偿点升高,光饱和点降低,说明水淹胁迫下水竹叶片的光合能力有所减弱。水竹叶片水分利用效率随胁迫程度的加深而升高,表观光能利用效率和表观CO2利用率随胁迫程度加深呈下降趋势。叶片的总叶绿素、类胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b均随胁迫程度的加深含量下降,Chla/Chlb和Chl/Car的比值在1.99—3.37和3.79—5.38变化范围内变化。2.水淹胁迫下水竹根系H+流速,叶片和根系抗氧化酶活性变化、内源激素含量以及渗透调节物质含量等响应指标研究发现,水淹胁迫下水竹叶片和根系生理生化响应特征如下。(1)水竹一级根对H+外排,二级根吸收。一级根胁迫24 h时对H+外排最明显,随胁迫时间延长外排现象逐渐下降,二级根与一级根对H+的外排吸收现象基本一致。根系受水淹胁迫进行无氧厌氧呼吸致使H+外排现象加剧,随胁迫时间延长通过自身调节适应胁迫逐渐使得H+外排现象回落,表现出水竹极强的耐水淹胁迫能力。(2)水竹叶片和根系中的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性整体随胁迫程度增强而上升,MDA含量在各胁迫强度及时间节点下整体差异未达显著水平(P>0.05),因此在为时15天的胁迫处理下未造成水竹体内活性氧清除失衡。脱落酸含量上升,水竹通过调节自身ABA含量来提高抗逆性。赤霉素和生长素含量随胁迫时间延长逐渐降低。(3)叶片和根系的可溶性蛋白含量随胁迫时间的延长呈上升趋势,淀粉和可溶性糖含量随时间延长逐渐下降,淹水胁迫短时间内影响了水竹体内营养物质和碳水化合物等渗透调节物质的含量。3.水淹胁迫下水竹根、枝、秆和叶等主要营养器官的养分元素含量与变化研究发现,水淹胁迫下水竹各营养器官养分元素响应特征如下。(1)植株根、枝、秆和叶C含量随胁迫时间的延长呈下降趋势。胁迫下叶片对N和P的吸收增强,竹枝N含量有所升高,竹秆和根系N含量则逐渐下降,竹枝、竹秆和根系P含量均呈下降趋势,4个器官中叶片整体N和P含量最高,竹秆最低。(2)胁迫处理下叶片及竹枝C:N比值呈下降趋势,竹秆及根系C:N比值上升。叶片C:P比值逐渐下降,P的有效性与C:P比值呈负相关,叶片C:P随胁迫程度的增强而降低也说明水淹胁迫下水竹叶片P元素的有效性提高。叶片N:P比值小于14,生长受N元素控制,根系N:P比值介于14—16之间生长受N和P元素的共同调控。(3)水淹胁迫下水竹叶片和根系对Ca、Fe和Mg的吸收显著增强,竹枝和竹秆的Ca、Fe和Mg三种元素含量在一定范围内波动,受胁迫影响没有叶片和根系明显。总之,水淹胁迫对水竹各项生理生化指标产生了一定影响,但水竹通过酶活激素等自身内部调节,较好地适应淹水生境,各项指标仍在正常的范围值之内,各处理组水竹在胁迫试验结束时仍状态良好,保持正常生长趋势,此结果为将水竹作为河湖湿地等生态环境修复材料提供了一定的实践指导意义。