景观植物抗涝研究:水涝逆境下树木根系发黑、叶片变黄脱落 - PenJing8

景观植物抗涝研究:水涝逆境下树木根系发黑、叶片变黄脱落

2023-11-19 张峰玲3
核心提示:本文探讨了水涝环境对树木外观形态的三个主要影响:1. 根系:由于缺氧导致无氧呼吸增强,产生有害物质,使根系颜色发黑、根长变短,易受病原体攻击;2. 叶片:水涝抑制蒸腾作用,导致新叶数量少、面积小、叶色变黄,持续水涝还会引发叶片脱落;3. 茎:树木会通过茎节间缩短、茎部伸长(恢复与大气的接触)、茎皮孔变大(增强气体交换)以及地下茎生成来适应缺氧状态。这些变化是树木为维持基础生命活动而产生的应对机制。

水涝对树木外观形态的影响

摘要

水涝环境会对树木的生长产生诸多不利影响,根据相关研究表明,树木在水涝环境中生命活动会发生改变,树木生长变得缓慢,由于树种、水涝时长、季节等程度的差异,树木的根、茎、叶等不同部分的外观形态会发生一定的变化。

3.1 根系

树根是树木吸收养分的重要组织,对树干、树枝、树叶的生长发育有着重要的影响。水涝逆境对树木产生影响始于根系,因为水涝环境中树根表面可利用氧气明显下降,只有当土壤空气含氧量在5%以上,根才能健康生长[16]。水涝环境下树根无氧呼吸明显增强,无氧呼吸产生酒精、乳酸、丙酮酸等有害物质,会使得树根细胞中蛋白质变性,导致树根颜色发黑、根长变短[4],此时树根更易受疫霉等病原体的攻击。树根质量、强度的下降致使树木在接下来的生长期内容易发生断裂倒伏。3.2叶片树叶是树木

图示:水涝对树木外观形态的3个影响
图示:水涝对树木外观形态的3个影响

3.2 叶片

树叶是树木进行光合作用和蒸腾作用的主要场所,土壤中水分过多会对树叶产生不利影响。树木在水涝环境下,树木新长出的叶片数量较少、面积减小,树叶气孔部分关闭,蒸腾作用受到抑制,叶色变黄,如果水涝持续时间长,水位上升,则叶片变黄比例加大,甚至会发生叶片脱落[17]。例如,崔雪[18]以2年生桑树(MorusalbaLinn)为对象,在室内模拟水淹,结果发现深度水淹会使得桑树叶变黄和枯萎,甚至脱落腐烂。

TANG等[19]研究了桦树(BetulaplatyphyllaSuk)的幼苗在水淹胁迫下的变化,发现桦树叶片逐渐衰老,水涝既抑制了淹水前形成的叶片生长,也抑制了新叶片的形成,并导致老叶脱落,叶片大量脱落和叶面积急剧减小可能和根的生长受抑制有关。

3.3 茎

树木在水涝环境下,树木茎的结构会发生变化,主要表现在茎节间缩短、茎部伸长、茎皮孔变大和地下茎生成[20]。植物在水涝胁迫下,植物茎节间缩短可以降低植物能量消耗的负担,保留更多的有机物维持基础生命活动。茎部伸长可以恢复叶片与水面以上大气的接触,这大大提高了氧气向内扩散和光合作用的速度,VoesenekL等[21]研究表明,植物茎的快速伸长主要和植物激素乙烯、生长素、赤霉素和脱落酸有关。

茎部皮孔变大能增强植物在水中的活力,例如喜树(Camp-tothecaacuminataDecne)在轻度水涝胁迫下,喜树茎在水面以下部位出现较多的皮孔,这是植物交换气体的通道,喜树以此来获得更多的氧气[22],同样地,地下茎的伸长也有利于树木适应缺氧状态[23]。

水涝对树木外观形态的影响常见问题(FAQ)

水涝环境对树木根系的主要影响是什么?
水涝环境下根系可利用氧气明显下降,无氧呼吸增强,产生有害物质,导致树根颜色发黑、根长变短,并使其更易受到病原体的攻击。
水涝对树木叶片形态和功能有哪些具体影响?
新叶片数量减少、面积减小,气孔部分关闭导致蒸腾作用受抑制,叶色变黄,持续水涝可能导致叶片大量脱落和枯萎。
树木的茎在水涝胁迫下会发生哪些结构性变化来适应环境?
茎的结构变化主要包括茎节间缩短(降低能量消耗)、茎部伸长(恢复与大气接触获取氧气)以及茎皮孔变大和地下茎生成(增强气体交换和适应缺氧)。
树根在水涝环境下颜色发黑的原因是什么?
根系在缺氧环境下无氧呼吸明显增强,产生酒精、乳酸、丙酮酸等有害物质,导致树根细胞中蛋白质变性,从而使根部颜色发黑。
 
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