根腔隙中的氧氣濃度

通過將25微米克拉克型氧電極（OX 25；Unisense，奧胡斯，丹麥）插入腔隙中，在研究的ROL根部的腔隙中測量氧氣濃度，測量位置沿根部長度均勻分布6-10個點。測量在另一個容納類似去氧溶液的腔室中進行，溫度與測定ROL時幾乎相同（3.8±0.4°C）。實驗期間，根部每隔1厘米附著在塑料網上，根部基部和腔隙暴露于大氣中。使用微操縱器以1微米的精度移動和定位微電極。電極在實驗溫度下，在實驗前后用大氣和氮氣進行校準，并且校準保持恒定。

根壁阻力

擴散系數用作根壁阻力的度量。假定根部呼吸不影響計算值，因為實驗在低溫下進行，呼吸速率相對于擴散非常低。根壁的擴散系數是根據ROL、腔隙氧氣濃度和根壁厚度的測量值計算的。使用根壁厚度和腔隙氧氣濃度隨距根尖距離的函數回歸來插值在精確測量ROL的點上的值。

為了計算根壁的擴散系數，首先根據方程計算溫度t時根壁表面的氧氣濃度（Ct,wl,mol O?m?3）：

Ct,wl=[O?f rr loge(re rr?1)]Dt,w?1公式1

（O?f(mol m?2s?1)是根表面的氧氣通量；Dt,w(10??m2s?1)是溫度t°C時水中的擴散系數；rr(m)是電極內根部的半徑；re(m)是電極的內半徑）。

然后，根據方程計算根壁的擴散系數（Dt,r,10?11m2s?1）：

Dt,r=[O?f rr-w loge(rr rr-w?1)]ΔO??1公式2

（O?f是ROL(mol m?2s?1)；rr-w(m)是根部半徑減去根壁厚度；rr(m)是根部半徑；ΔO??1是外根表面和內根表面氧氣濃度(mol O?cm?3)的差值）。計算是針對3.5°C（3.2和3.8°C的平均值，見前文）的氧氣擴散系數進行的。假定內根表面（液相）的氧氣濃度與在充滿氣體的腔隙中測量的氧氣飽和度相同。

根壁的擴散系數設定為等于水中的擴散，這與壁的高含水量一致，并假設無曲折度。

根系凈氧損失和呼吸作用

通過使用氧微電極追蹤密封的有機玻璃圓柱體（體積75毫升）中氧氣濃度的變化，測量整個根系向低氧水的凈氧損失。將植物通過腔室蓋上的孔安裝，將根部置于內部，葉子置于腔室外。然后用硅脂密封，確保葉子周圍的空氣和根部周圍的水分離。隨后切掉葉子，使腔隙暴露于大氣中。磁力攪拌器攪拌根室。在測量前，通過使用蠕動泵和氣密管從儲液器將去氧水泵入根室，將氧氣濃度降低到大氣飽和度的5-10%。在每個根系測量系列中，使用三個測量周期，中間穿插三個沖洗周期。根系凈氧損失通過腔室內氧氣濃度隨時間上升的速率進行線性回歸計算，并歸一化到根系表面積。在后續計算中使用三個測量值的平均值。測量在4.3±0.3°C下進行。對三個無鐵蝕斑和三個有鐵蝕斑的根系進行重復測量。

通過將切斷的根系完全浸沒并在黑暗中與大氣隔離置于根室內的充氣水中來測量根部的呼吸作用。然后記錄氧氣濃度的下降速率。呼吸速率以單位時間和干重（DW）表示，隨后通過應用測量的表面積與干重比率轉換為單位根系表面積。對兩個無鐵蝕斑和兩個有鐵蝕斑的根系進行重復測量。

根部和表面斑塊的鐵含量

通過菲啰啉方法測定根部的鐵含量，略有修改。將根部在105°C下干燥24小時，并在550°C下灰化。然后用含有羥銨氯化物的0.5 M HCl溶液從灰分中提取鐵。將樣品煮沸以將不溶性三價鐵轉化為可溶性二價鐵。稀釋樣品以使二價鐵濃度達到分析的最佳測量范圍（2-40μmol Fe2?l?1）。單個樣品的稀釋基于先前對類似根質量和鐵含量的測試，范圍從無稀釋到100倍稀釋。加入過量菲啰啉，并將樣品靜置15分鐘以形成鐵-菲啰啉有色絡合物。在分光光度計510 nm處測量吸光度，并根據類似處理的已知鐵含量標準品轉換為鐵含量。鐵濃度歸一化到根部表面積，并與整個根部的灰分重量進行比較。

根部解剖結構

通過測量保持在水中根部的長度和直徑來確定根部表面積。根部長度精確到毫米，直徑在解剖顯微鏡下以x92放大倍數沿根部每5毫米以10微米的精度測量。有鐵蝕斑的根系并未完全被斑塊覆蓋。因此，在測量這些根部的長度和厚度時，確定了有和無鐵蝕斑的表面積。

根壁厚度和孔隙度在10個與用于單根ROL測量的根部長度和厚度相似的根部上進行測量。沿每個根部長度制備大量手工橫切面，并在奧林巴斯DP-soft CVI中測量壁厚度和腔隙所占橫截面積的百分比，該軟件用于處理安裝在光學顯微鏡（奧林巴斯BX 41，放大倍數x40-100，取決于根直徑）上的奧林巴斯ColorView成像相機拍攝的數字圖像。僅使用切割過程中未變形的橫切面。使用三個有和三個無鐵蝕斑的根系的干重和根部表面積計算根部表面積與干重的比率。無鐵蝕斑根部的水分含量為干重的89±1%（n=15）。無斑塊根部的表面積為116±13平方米/千克根部干重，有鐵蝕斑的根部為91±14平方米/千克根部干重。

統計分析

使用Graph Pad Prism 4進行數據分析。顯著性水平低于0.05被認為顯著。當數據未通過方差齊性F檢驗時，對數據進行平方根轉換以滿足檢驗標準。數據以平均值±1標準差表示。