Growth responses and accumulation of soluble sugars in Inga marginata Wild. (Fabaceae) subjected to flooding under contrasting light conditions

Abstract

Flood events in riparian forests of southern Brazil, can be characterized as unpredictable and of low magnitude with an average duration of less than 15 days. Inga marginata is an evergreen tree which grows in Southeast South America on a wide range of environments, including riparian forests. In this paper, the interactive effects of the light environment and soil flooding on morphological parameters of I. marginata were examined. Seedlings were acclimated in two contrasting light conditions: sun or shade for 30 days. Sun and shade plants were subjected to soil flooding for two periods; five or 15 days. After 5 days, the interaction between flooding and light did not affect growth, chlorophyll content and dry mass or the root-shoot ratio. After 15 days, flooded plants from the sunny treatment had a lower shoot dry mass compared to control sun plants and flooded plants from the shaded treatment. Moreover, the higher dry mass observed for shade plants compared to sun plants, following flooding, can also be directly associated with a higher content of soluble sugars. Shade plants of I. marginata showed a greater acclimation to soil waterlogging. This acclimation appears to be associated with a larger accumulation of soluble sugars compared to non-flooded plants. The responses observed on the shade plants appear to be decisive to indicate the use of I. marginata in degraded areas.Keywords: waterlogging, acclimation, plant dry mass, reforestation, riparian forests. Respostas de crescimento e acúmulo de açúcares solúveis em Inga marginataWilld. (Fabaceae) submetida ao alagamento e sob condições contrastantes de luminosidade ResumoAs inundações em florestas ripárias do Sul do Brasil, podem ser caracterizadas como imprevisíveis e de baixa magnitude com uma duração média de menos de 15 dias. Inga marginata é uma árvore que cresce no sudeste da América do Sul em uma grande variedade de ambientes, incluindo matas ciliares. Neste trabalho, os efeitos combinados da luminosidade e do e alagamento do solo nos parâmetros morfológicos de I. marginata foram examinados. As plântulas foram aclimatadas em duas condições contrastantes de luminosidade: sol e sombra por 30 dias. Plantas de sol e sombra foram submetidas ao alagamento do solo por dois períodos; cinco ou 15 dias. Após 5 dias, a interação entre a inundação e luminosidade não afetou o crescimento, teor de clorofila e massa seca e a razão raiz-parte aérea. Após 15 dias, plantas de sol sob inundação apresentaram menor massa seca na parte aérea em relação as plantas controle de sol e as plantas alagadas de sombra. Além disso, a maior massa seca observada nas plantas de sombra em comparação com plantas de sol, sob inundação, pode ser diretamente associado com um maior teor de açúcares solúveis. Plantas de sombra de I. marginata mostraram uma maior aclimatação ao encharcamento do solo. Esta aclimatação parece estar associada com um maior acúmulo de açúcares solúveis em comparação com as plantas não-inundadas. As respostas observadas nas plantas de sombra parecem ser det...

Light environment influences the flood tolerance in Cordia americana (L.) Gottschling & J.S.Mill.

“…Considering the distribution of C. americana in understory of subtropical riverine forests, the initial hypothesis of this study was that shade-acclimatized plants present greater flooding tolerance than plants growing under high irradiance, similar to what was observed for Inga marginata (Bender et al 2017) that as well as C. americana is an early secondary species in ecological sucession (Villagra et al 2013a). Despite the occurrence of C. americana in rarely flooding areas (Budke et al 2010), the results of this study indicated that C. americana tolerates short (10 days) and long periods of flooding (30 days) and that tolerance was not directly associated with light environment, as observed by Bender et al (2017) for Inga marginata, where the shade plants presented a temporal pattern of soluble sugars accumulation for the flooding tolerance. However,…”

“…This study simulated a two factors combination, water and light, which is known to affect the structure, composition and dynamic of plant communities of riverine forests (Giehl and Jarenkow 2008, Bender et al 2017, Wittmann et al 2017 and our results showed the high light plasticity of the studied species. Considering the distribution of C. americana in understory of subtropical riverine forests, the initial hypothesis of this study was that shade-acclimatized plants present greater flooding tolerance than plants growing under high irradiance, similar to what was observed for Inga marginata (Bender et al 2017) that as well as C. americana is an early secondary species in ecological sucession (Villagra et al 2013a).…”

Respostas morfológicas ao alagamento em espécies arbóreas de florestas ribeirinhas subtropicais brasileiras

“…Por outro lado, a espécie I. vera, que também apresenta ocorrência em áreas frequentemente inundáveis (Budke et al 2010), apresentou maior tolerância a inundação total em relação às outras espécies, não apresentando diferenças nos parâmetros avaliados nos diferentes tratamentos hídricos. Tal resposta pode estar relacionada ao acúmulo de açúcares solúveis em condições de alagamento, conforme observado por Bender et al (2017) em I. marginata, o que, neste caso, seria importante para sustentar o metabolismo da planta durante o período de alagamento. A espécie E. involucrata, assim como I. vera, pode ser considerada tolerante a períodos de inundação total, visto que não foram observadas diferenças entre os tratamentos durante 15 dias de inundação.…”

“…A abscisão foliar e a redução do crescimento da raiz merecem destaque, sugerindo um efeito direto da redução da difusão de gases nos processos metabólicos da parte aérea e raiz. Já a estratégia de I. vera e E. involucrata para tolerar períodos de alagamento parece envolver mecanismos de ajustes bioquímicos para manutenção do crescimento (Bender et al 2017, Samojeden et al 2018.…”

“…Trabalhos desenvolvidos em florestas ribeirinhas subtropicais têm mostrado que a frequência e intensidade de inundações são variáveis preditoras da distribuição de espécies arbóreas (Budke et al 2007(Budke et al , 2008, sendo utilizada como um critério para classificar a ocorrência das espécies de acordo com o gradiente de inundações (Budke et al 2010). Projetos de restauração de florestas ribeirinhas devem considerar o uso de espécies que ocorrem nessas áreas, bem como as respostas morfofisiológicas a condições ambientais características destes ambientes (Binotto et al 2016, Bender et al 2017. As espécies selecionadas para este estudo apresentam padrões de ocorrência contrastante em florestas ribeirinhas do Sul do Brasil (Budke et al 2010).…”