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1、第27卷第4期水生生物学报Vol.27,No.42003年7月ACTAHYDROBIOLOGICASINICAJuly,2003综述水生植物的气体交换与输导代谢成水平吴振斌夏宜(中国科学院水生生物研究所;淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072)REVIEWONGASEXCHANGEANDTRANSPORTATIONINMACROPHYTESCHENGShuiPing,WUZhenBinandXIAYiCheng(InstituteofHydrobiology,TheChineseAcademyofScie
2、nces;StateKeyLaboratoryofFreshwaterEcologyandBiotechnology,Wuhan430072)关键词:水生植物;气体交换与输导;环境因子;生态效应Keywords:Macrophyte;Gasexchangeandtransportation;Environmentalfactor;Ecologicaleffect中图分类号:Q89文献标识码:A文章编号:10003207(2003)040413005水生植物能够生长在长期淹水的缺氧底泥中,其根系输体中的植株部分能固定C
3、O2放出氧气,一部分氧气直接释放氧作用是其生存的关键因素之一。水生维管束植物有一个到空气或水中,一部分则供自身呼吸作用消耗,还有一部分用于气体交换和输导的通气组织,将氧气输送到地下器官供通过植物的通气组织向下输送到地下器官、经由根系向底泥植物呼吸作用,一部分氧气还通过根系向根区释放,维持根中释放,这是水生植物根系呼吸作用和维持根区氧化状态所[1,2]区氧化状态,起到脱毒作用。水生植物通气量的大小直必需的;夜间或植株地上部分枯死,光合作用无法进行时,大[3,4]气中的氧气也可以通过植物叶表面、茎杆等的孔隙进入植物接关系到植物生长的水深和根
4、系在底泥中的扩展程度。另外,通气组织还为其他气体如CO2、CH4等的传输提供通体内,供植株呼吸或输送释放到底泥维持根区的氧化状[5]态[2,7,8]。有报道,在莎草(Cyperuspapyrus)枝条与大气之间,道。国外学者对植物的气体交换与输导代谢作了较多的研究,包括对水生植物气体代谢的存在、类型、传输机制和影白天没有O2的交换;但夜间,O2由大气进入枝条的速率为[511]116mmolm-2s-1,从而保证了植物夜间呼吸需氧。而从枝响因素等做了不同程度的探讨。国内也有关于一些农[12,13]条向根系输送O-2-1作物和木本植物释
5、放N2O的报道。本文综述水生植物2的速率,白天为319mmolms,夜间则-2-1[14]气体交换与输导代谢的研究现状,为相关研究工作提供了借更高达427mmolms。Brix的研究表明枯死的芦苇鉴。(Phragmitesaustralis)枝条仍然是O2从大气扩散到地下部分[15]及根区的通道。萍蓬草(Nupharsp)亦通过对流作用快速1气体交换与输导代谢的类型[5]地自大气向根区输送O2。作者测定发现5种水生植物菖蒲本文主要涉及气体在植物体内的运动以及植物与外界(Acoruscalamus)、凤眼莲(Eichhorniac
6、rassipes)、慈菇(Sagitarria之间的气体交换等研究结果,包括气体在大气与植物体之间sagittifolia)、狭叶香蒲(Typhaangustifolia)和菰(Zizanialatifolia)的交换,在植物体内的传输,经由根系向底泥、土壤中的释等根尖区具有向厌氧介质释放氧气的作用,其相近根长根尖放,底泥土壤中微生物产生的气体通过植物体向大气释放,以区的氧气对外扩散速率大小依次为:香蒲、菰、菖蒲、慈菇和[16]及植物体本身产生的痕量气体的释放等。目前,气体交换与凤眼莲(表1)。输导代谢的研究主要集中在探讨气体运动机制,
7、O2和CO2的12CO2交换和传输途径,CH4、C2H6、N2O等痕量气体的释放等方面。随着O2自大气扩散到植物体内以及根系向底泥中释11O2放,水生植物呼吸作用产生的CO2沿着相反的方向自植物体水生植物具有光合放氧的作用。白天,暴露在空气或水向大气释放,底泥中微生物呼吸、降解作用产生的CO2则自收稿日期:20021205;修订日期:20030228基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2SW102);国家杰出青年基金(39925007);武汉市青年科技晨光计划(20005004044);国家973计
8、划(2002CB412300)作者简介:成水平(1969),男,湖南衡山人;副研究员,博士;主要从事环境生物学研究。Email:shpcheng@ihbaccn414水生生物学报
