湿地植物であるPhalaris arundinaceaは、産卵期に窒素とリンを蓄積することが明らかになった

A wetland plant, Phalaris arundinacea, accumulates nitrogen and phosphorus during senescence.

• Xunbing Huang
• Shutong Lei
• Guanqun Wang
• Bo Zeng

抄録

芽枯れによる二次汚染は、北部湿地の水質浄化に湿地植物を適用することを複雑にしている難問である。Phalaris arundinaceaは、明らかに衰退期、つまり産卵期を迎える多年草であり、中国北部の水質浄化用に選定されることが多いが、産卵期の窒素（N）やリン（P）の蓄積を介した二次汚染リスクを低減できるかどうかは不明であった。この問題を調べるために、2016年の冬期に約半分の葉が枯れてしまったコンテナ栽培の植物を用いて実験を行った。実験観察と解析は、枯れ始めてから0、2、4、6、8週間以内に行った。その結果，4～6 週目に葉枯れが継続し，8～10 週目にはシュートの死滅が見られた。しかし，1 株の植物のフレッシュバイオマスおよび N, P 蓄積量には有意な差は認められなかった。また，根のバイオマス，根の体積当たり重量，総窒素含量は有意に増加したが，総窒素含量は葉が枯れても安定していた。イオン輸送に重要な酵素であるH-ATPaseは葉が枯れた後に減少した。しかし，根の体積あたりの吸収面で評価される根の活性は安定しており，細根長（直径1mm以下）の割合は枯死時に有意に増加した。以上のことから，根の活性と形態から，P. arundinaceaは枯死時にNとPを蓄積することが可能であり，北部湿地の水質浄化に適した植物であると考えられる。

Secondary pollution resulting from shoot death is a difficult problem that complicated the application of wetland plants for water purification in northern wetlands. Phalaris arundinacea, a perennial herb with an obviously declining stage, or senescence, is a species that is often selected for water purification in Northern China; however, whether it reduces the secondary pollution risk via nitrogen (N) and phosphorus (P) accumulation during senescence or not remains unclear. To investigate this question, an experiment was conducted with containerized plants during the winter of 2016, after roughly half the leaves on the plants had withered. The experimental observations and analyses were conducted within 0, 2, 4, 6, and 8 weeks of the initiation of senescence. Results revealed that leaves continued to wither and shoot death occurred during weeks 4 to 6 and 8 to 10, respectively. However, no significant differences occurred in fresh biomass or in N and P accumulations of a single plant during senescence. The root biomass, root weight per volume, and total N content increased significantly, while total P content remained stable when leaves withered, respectively. H-ATPase, a key enzyme for ion transportation, decreased after the leaves withered. However, root activity, evaluated by absorption surface per root volume, remained stable, and percentage of fine root length (diameter < 1 mm) increased significantly during senescence. In conclusion, the root activity and morphology enables P. arundinacea to accumulate N and P during senescence, which makes it a good choice for water purification in northern wetlands.