結果

根部解剖結構

圖1無鐵蝕斑的Lobelia dortmanna根橫截面，位置分別為距根尖(a)30毫米、(b)13毫米和(c)3毫米處。組織孔隙度從根尖附近的約15%向根尖后30毫米處增加至約60%。比例尺：100微米。

圖2 10條Lobelia dortmanna根的孔隙度隨距根尖距離的變化，以氣隙所占橫截面積的百分比表示。

所檢查根部的腔隙發育良好（圖1和圖2）。孔隙度在根部上部較高且相當恒定（約占橫截面積的60%），直到距根尖20毫米處，而孔隙度向尖端迅速下降。

根壁厚度（y,mm）隨根部半徑（x,mm）的增加而增加，遵循回歸線：y=0.10x+0.018，斜率與零顯著不同（P<0.0001,r2=0.77）。該方程用于在計算根壁擴散系數時估計根壁厚度。

用于ROL測量的無鐵蝕斑根部長度為62±1毫米，比長度為57±2毫米的有鐵蝕斑根部略粗。直徑（y,mm）作為距根尖距離（x,mm）的函數向根部基部增加，遵循回歸線：無鐵蝕斑根部y=0.0078x+0.31(r2=0.93)，有鐵蝕斑根部y=0.0075x+0.25(r2=0.92)。

徑向氧損失

L.dortmanna根部全長均發生徑向氧損失。對于無鐵蝕斑的根部，歸一化到根部表面積的ROL向尖端增加，而有鐵蝕斑的根部沿根部具有較低且可變的速率（圖3a）。由于根部向基部變粗，每厘米根長的ROL在基部區域最高，并向尖端降低（圖3b）。有鐵蝕斑的單根ROL顯著低于（約兩倍）無鐵蝕斑的單根（t檢驗，P<0.01，表1）。整個根系的ROL略高于單根測量中的相應值，但不顯著（表1）。

圖3使用根套筒電極沿三條有（實心圓）或無（空心圓）鐵蝕斑的Lobelia dortmanna根長度測量的徑向氧損失（ROL）。其中一個根的最基部某點（實心方塊）在其余部分完全覆蓋鐵蝕斑的情況下無鐵蝕斑。(a)中速率以nmol O?m?2根表面積s?1表示，(b)中以nmol O?m?1根長度s?1表示，均為距根尖距離的函數。測量期間，根浸沒在去氧瓊脂中，且根腔隙基部暴露于大氣。

根部呼吸作用

根部呼吸作用與ROL相比很低，并且有鐵蝕斑根部（2.5±1.3μmol O?kg?1根部干重s?1）和無鐵蝕斑根部（1.8±0.4）之間的呼吸作用差異不顯著。按單位表面積表示的根部呼吸作用在有（23±12 nmol O?m?2根部表面積s?1）或無（29±7 nmol O?m?2根部表面積s?1）鐵蝕斑的根部之間無顯著差異。呼吸速率僅占測量到的有和無鐵蝕斑根部ROL的5.0%和3.4%。

腔隙中的氧氣濃度

圖4三條有（實心圓）和無（空心圓）鐵蝕斑的Lobelia dortmanna根腔隙中的氧氣濃度隨距根尖距離的變化。氧氣濃度通過微電極內部測量。測量期間，根浸沒在去氧瓊脂中，且根腔隙基部暴露于大氣。

當根部浸沒在去氧溶液中時，根腔隙中的氧氣濃度向尖端線性下降（圖4）。有鐵蝕斑的根部根腔隙中的氧氣濃度高于無鐵蝕斑的根部。腔隙中氧氣濃度（kPa）作為距根尖距離（mm）函數的回歸系數顯示，無鐵蝕斑根部回歸線的平均斜率為0.077±0.004 kPa mm?1，有鐵蝕斑根部為0.050±0.0097 kPa mm?1（t檢驗，P<0.01）。

穿過根壁的擴散

圖5三條有（實心圓）和無（空心圓）鐵蝕斑的Lobelia dortmanna根壁擴散系數（Drw）沿根長度的變化。其中一個根的最基部某點（實心方塊）在其余部分完全覆蓋鐵蝕斑的情況下無鐵蝕斑。水平虛線表示3.5°C時氧氣在水中的擴散系數。

當存在鐵蝕斑時（7.8±0.2x10?11m2s?1），穿過根壁的擴散系數比無斑塊時（68±20x10?11m2s?1）低八倍以上（t檢驗，P&lt;0.0001，表1，圖5）。沿根部長度的根壁擴散系數顯示無鐵蝕斑根部有不同的模式，而有鐵蝕斑根部具有均勻的低擴散系數。一個根部在上部1厘米沒有可見斑塊，但其余部分完全被鐵蝕斑覆蓋，其基部此部分的擴散系數與在無鐵蝕斑根部進一步測得的擴散系數相似，這進一步支持了鐵蝕斑是造成擴散系數差異的原因的觀點（圖5）。

鐵、其他礦物質和氧氣損失

圖6鐵蝕斑完全覆蓋Lobelia dortmanna根尖（左）和部分根表面（右）。比例尺：300微米。

高鐵含量的根部表面有光滑的微紅色斑塊（圖6）。斑塊似乎位于外表皮層上或內，并且沒有明顯增加根部的直徑。

無可見鐵蝕斑根部單位表面積的鐵含量比有斑塊根部低350倍（表1）。有鐵蝕斑根系的鐵含量低于有鐵蝕斑單根的鐵含量。這是因為整個根系上只有50-80%的表面積被斑塊覆蓋，可能是由于沉積物的異質性。

無鐵蝕斑根部的灰分含量平均為干重的8±2%，而有鐵蝕斑根部為干重的40±8%。鐵僅占無鐵蝕斑根部灰分含量的0.6±0.4%，而在有斑塊根部中占32±11%。

根部的ROL與根部的鐵含量密切相關，單根和整個根系的ROL隨著鐵含量的增加而顯著下降（Pearson相關系數，P&lt;0.01；圖7）。單根和整個根系的測量值落在同一條線上，這意味著對單根的詳細測量反映了整個根系的行為和量級。

圖7來自六個完整根系（實心圓）和六個單根（空心圓）的Lobelia dortmanna根表面徑向氧損失（ROL）與鐵膜（Fe-plaque）量的關系（n=1）。