不同生境下12属植物的气孔密度

不同生境下12属植物的气孔密度

孔是植物叶片的一个重要结构。另一方面，它决定了植物和外部世界之间的气体交换。另一方面，植物以丢失水的主要通道。通过打开孔，调节植物的气体交换率和水分蒸发率。孔在优化植物光合作用方面发挥着重要作用。有的学者曾对葡萄、甜樱桃、板栗、菠萝等单种植物的气孔密度进行过观察[2~4]。到目前为止,尚未见国内外有关系统研究同科异属及同属异种间植物气孔密度差异的相关报道。蔷薇科植物是植物界的大科之一,在我国约有55属(河北28属),分为草本、灌木或乔木,其中有相当一部分是农业植物(果树居多)。蔷薇科多数属的植物蕴含着丰富的药物资源,并具有养颜、护肤、美容的功效。这些都与我们的生活密切相关。本文对蔷薇科28属植物中的12属代表植物的叶片气孔密度进行了显微观察,目的在于研究其同科异属和同属异种植物间的气孔密度的差异,单个叶片不同位置气孔密度的差异及不同生境下的气孔密度的差异,以期为农业生产及深入研究气孔密度的专家学者提供一些理论依据,也可作为植物分类的一项辅助特征。1材料和方法1.1capt社区armeniaca,ndl材料主要取自河北科技师范学院(昌黎校区)农场试验田和校园内,部分材料取自河北昌黎碣石山。代表植物名称:蔷薇属RosaL(月季花R.chinensisJacq),珍珠梅属Sorbaria(Ser)(珍珠梅S.kirilowii),李属PrunusL(桃P.persicaBatsch,杏P.armeniacaL、榆叶梅P.trilobaLindl、樱桃P.pseudocerasusLi、欧李P.humilisBge、稠李P.padusL);白鹃梅属ExochordaLindl(白鹃梅E.racemose(Lindl)),梨属PyrusL(河北梨P.hopeiensisYü),苹果属MalusMill(苹果M.pumilaMill),山楂属CrataegusL(山楂C.pinnatifida),棣棠花属KerriaDC(棣棠花K.japonica(L.)DC),绣线菊属SpiraeaL(华北绣线菊S.ritschiana),草莓属FragariaL(草莓F.ananassaDuch),委陵菜属PotentillaL(委陵菜P.chinensisSer),悬钩子属RubusL(牛迭肚R.crataegifoliusBge)。1.2气孔密度测量将采集的新鲜植物叶片,用干净纱布擦去表面的灰尘,然后用印记法制片。具体做法为:分别取植株不同部位的健康叶片(植株的顶部、中部、底部)各5片,用透明指甲油涂抹于叶片上下表皮,待指甲油干后,再用透明胶带取下指甲油薄片,置于载玻片上,用麦克奥迪显微镜进行显微观察(放大倍数400×),观察5个视野内的气孔个数N,量出视野面积S,计算气孔密度P,即:P=(N×10×40)/S(S=πR2,其中R为所观察视野的半径),记录气孔密度,并求出5个视野气孔的平均值。2结果与分析2.1气孔密度及分布对蔷薇科12属代表植物叶片的气孔密度进行了显微观察。由表1得知,蔷薇科12属代表植物除了委陵菜属的委陵菜外,其余11属代表植物的上表皮均无气孔。12属植物下表皮的气孔密度从大到小排序为:绣线菊属(华北绣线菊)、苹果属(苹果)、珍珠梅属(珍珠梅)、悬购子属(牛迭肚)、草莓属(草莓)、白鹃梅属(白鹃梅)、李属(桃)、委陵菜属(委陵菜)、棣棠花属(棣棠花)、山楂属(山楂)、梨属(河北梨)、蔷薇属(月季花)。整个植株气孔密度除“牛迭肚”外,其余11种植物气孔密度从大到小排序都是植株尖端、植株中部、植株基部。2.2气孔密度排序对同属(李属)不同种(杏、桃、榆叶梅、樱桃、欧李、稠李等6种)植物的植株不同部位的气孔密度进行了显微观察。由表2得知,6种代表植物的气孔密度从大到小排序为:榆叶梅、桃、杏、樱桃、稠李、欧李,分别为(225.67±20.05)个/mm2、(219.79±24.02)个/mm2、(190.84±25.70)个/mm2、(181.16±22.55)个/mm2、(175.36±20.83)个/mm2、(147.874±23.36)个/mm2;整个植株部位的气孔密度大小排序为植株顶部、植株中部、植株基部。2.3气孔密度大小排序对蔷薇科6属(珍珠梅属、蔷薇属、山楂属、白鹃梅属、棣棠花属、李属)9种代表植物单个叶片下表皮不同部位的气孔密度/mm2进行了显微观察。由表3得知,蔷薇科6属9种代表植物,其中珍珠梅属(珍珠梅)、蔷薇属(月季花)、山楂属(山楂)、白鹃梅属(白鹃梅)、李属(杏、桃)等5属7种代表植物的单个叶片的气孔密度大小排序是叶片基部、叶片中部、叶片顶部;而棣棠花属(棣棠花)和李属(樱桃、榆叶梅)2属3种代表植物的单个叶片的气孔密度大小排序是叶片基部、叶片顶部、叶片中部。2.4不同的植物叶片气孔密度,主要生长在不同的4采集观察同种植物(杏、梨、山楂、委陵菜)在不同环境下(校园内的试验田和河北昌黎碣石山)生长的气孔密度。由表4得知,同一种植物生长在不同环境下的气孔密度差异很大,生长在碣石山的4种植物(杏、河北梨、山楂、委陵菜)叶片气孔密度平均为(176.44±17.22)个/mm2,生长在校园试验田中的4种植物(杏、河北梨、山楂、委陵菜)叶片气孔密度平均为(162.84±9.60)个/mm2,两种环境下生长的植物气孔密度相差(13.60±7.62)个/mm2。另外生长在河北昌黎碣石山的杏、河北梨、山楂、委陵菜4种植物叶片气孔密度是基部和中部气孔密度大,而生长在水肥条件好的情况下叶片的气孔密度最大部位是尖端。3气孔密度分布情况所观察的蔷薇科12属(12种)代表植物除了委陵菜属的委陵菜外,其余11属(11种)代表植物的上表皮气孔密度均为零。委陵菜属的委陵菜上表皮有气孔,说明委陵菜属的委陵菜与其他属植物的亲缘关系较远,再加上委陵菜属于1年生草本植物,其余11种植物均为木本植物。从观察的12种代表植物气孔密度来看,说明蔷薇科多数植物比较抗旱,原因是叶片上表皮没有气孔,可以避免强烈的日照,减少呼吸和蒸腾,降低水分的散失,起到自我保护的作用。蔷薇科同属不同种植物的气孔密度差异不明显。所观察的6种同属植物(杏、桃、榆叶梅、樱桃、稠李、欧李)上表皮均无气孔,下表皮分别为(190.84±25.70)个/mm2、(219.79±24.02)个/mm2、(225.67±20.05)个/mm2、(181.16±22.55)个/mm2、(147.87±23.36)个/mm2、(175.36±20.83)个/mm2,说明同属植物气孔密度差异不明显,亲缘关系较近。蔷薇科12属代表植物的整个植株气孔密度除“牛迭肚”外,其余11种植物都是植株尖端大,植株中部居中,植株基部小。分析其主要原因是植株尖端光照和通风条件好,气孔分化快;同种植物在正常情况下,单个叶片的气孔密度大小排序为:叶片基部、叶片中部、叶片上部。观察结果证明,环境对气孔密度的大小具有一定的影响。生长在河北昌黎碣石山的4种植物(杏、河北梨、山楂、委陵菜)叶片气孔密度平均为(176.91±17.22)个/mm2,生长在校园试验田中的4种植物(杏、河北梨、山楂、委陵菜)叶片气孔密度平均为(85.78±9.53)个/mm2,两种环境下生长的植物气孔密度相差(91.13±7.69)个/mm2。这种现象的出现是因为生长在试验田中的植物定期进行施肥、浇水,叶片面积增大,单位面积内气孔密度小;而生长在碣石山的植物,肥料和水分都不充足,造成它们叶片面积小,气孔数目增多。在正常情况下,气孔密度越大越好。原因是气孔数目多,蒸腾速度快,有利于水分和矿质元素的运输。从光合角度讲,气孔密度大的,单位时间内吸收CO2量多,同化CO2大,光合速度快,形成有机物多,有利于植物的抗旱。同时,观察结果还表明:生长在干旱