高水位条件下池杉根系的生态适应机制和膝根的呼吸特性

摘要

池杉(Taxodium ascendens)属于典型的耐水树种,掌握其根系对淹水环境的生态适应机制对于研究林木耐水机理十分重要.通过对江苏省里下河低湿地17年生池杉在高水位(6～10月淹水,全年平均地下水位-5 cm)、中水位(8～9月淹水,全年平均地下水位-18 cm)和低水位(常年不淹水,全年平均地下水位-41 cm)条件下的根系进行调查,结果表明,池杉在高水位条件下形成细长的气生根,气生根依附于树干北侧或潜伏于树干外表皮内侧和琢训氖髌し煜吨?中水位池杉能形成直径(7.9±2.2)cm、高(7.7±2.7)cm的膝根,每株立木拥有膝根数(5.8±1.7)个;低水位池杉也能形成膝根,但个体小、数量少.林木地下和地上生物量均呈现出明显的高水位<中水位<低水位的趋势,但是地下/地上生物量的比值却呈相反趋势,表明池杉耐水性虽然很强,长期处于较高水位时生长会明显受抑,尤其是地上生物量生长受抑更显著.高、中和低水位池杉的地径/胸径之比分别是2.66±0.11、2.08±0.10和1.75±0.08,说明水位较高的环境能促进树干基部的相对粗生长.长期淹水导致地下根的容重降低,但是气生根和膝根的容重却明显大于地下根.高、中水位池杉细根的Fe和Mn浓度显著高于低水位,其中Fe的浓度相差10倍以上,但是叶的Fe、Mn浓度在不同水位之间没有显著差异.膝根的呼吸具有明显的季节差异,8月和9月平均每个膝根的呼吸速率为2.1～2.5 mgCO2·h-1,6月和11月为0.7～0.9 mgCO2·h-1,3月为0.4 mgCO2·h-1;膝根吸收O2的摩尔数是释放CO2摩尔数的4.6倍,说明膝根吸收的O2除了供自身呼吸,大部分是提供给地下根利用.池杉之所以具有较强的耐水性,与其在缺氧环境中能形成气生根和膝根、树干基部膨大和根系容重降低等有利于改善根系通气条件的生态适应机制密切相关.