杉科植物枝/根木质部水分运输功能、机械强度与解剖结构的关系

[目的]研究湿润地区杉科Taxodiaceae北美红杉Sequoia sempervirens、落羽杉Taxodium distichum、池杉T.distichum var. imbricatum木质部水分运输、解剖结构和机械强度的定量关系,探讨木质部解剖结构与功能在器官和物种水平的权衡.[方法]以浙江省天目山北美红杉、落羽杉、池杉为研究对象,用空气注入法测量3种植物枝/根的比导率(Ks)和栓塞抗性(P50),测量管胞壁厚度(Tt)、纹孔膜面积(Apm)、纹孔口面积(Apa)、纹孔膜直径(Pd)、纹孔口直径(Ad)、水力直径(Dh)、管胞密度(Nt)、纹孔开口比(Rap)、纹孔密度(Npm)等指标与水分运输有关的解剖结构,以及木质部密度(Dw)、厚度跨度比(Ttob)等与机械强度相关的指标,同时分析了水力功能与结构的关系.[结果]3种植物根的输水效率高于枝,栓塞抗性低于枝;北美红杉枝和根、落羽杉根以及池杉枝和根的Ks与P50均为正相关,落羽杉枝的Ks与P50有微弱的负相关,差异不显著(R2=0.03,P=0.35),因此,3种植物在种内水平上没有效率-安全权衡;在跨物种间,Ks与P50存在权衡,遵循指数为?2.23的负幂函数关系(R2=0.91,P<0.001);北美红杉枝的Ks与Dw(R2=0.37,P<0.01)、Ks与Ttob (R2=0.20,P<0.01)、P50与Ttob(R2=0.20,P<0.01)均有显著的负相关关系.[结论]3种植物枝与根的木质部安全性和效率均较低,在种内水平上没有效率-安全权衡,这是因为3种植物对高安全性和高效率的结构需求不同,即效率-安全权衡的结构基础并不存在.