HB柚不同光照條件下氣孔數(shù)量特征的研究

1、HB柚不同光照條件下氣孔數(shù)量特征的研究論文導(dǎo)讀:：是蕓香科Rutaceae柑橘屬CitrusL.植物。柚為常綠小喬木。引入樹體生長對氣孔數(shù)量特征變化的一個(gè)因素。論文關(guān)鍵詞：蕓香科，柑桔屬，HB柚，氣孔數(shù)量特征HB柚為常綠小喬木，是蕓香科Rutaceae柑橘屬Citrus L. 植物，為柚Citrus maxima(Burm.) Merr. D的人工培育品種；HB柚的拉丁學(xué)名【1】是Citrus maxima (Burm.) Merr.HBYou。HB柚是1990年華中農(nóng)業(yè)大學(xué)從美國佛羅里達(dá)州引入、研究，通過選育試驗(yàn)，于2001年l1月通過湖北省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定并命名為HB柚【2】，它具

2、有明顯的柚類形態(tài)特征，即單身復(fù)葉，翼葉較寬，子葉乳白色，總狀花序或單花腋生，一般果徑10cm以上，種子為單胚性【3】。HB柚為小喬木柑桔屬，高5-8m，產(chǎn)量到達(dá)1 500 kg667m2，現(xiàn)在湖北宜昌、江西贛縣和安遠(yuǎn)及湖南石門等有栽培【4】。氣孔是植物表皮的一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)，由保衛(wèi)細(xì)胞和它們間的孔口共同組成【5】，有些植物還有副衛(wèi)細(xì)胞圍繞著這一對保衛(wèi)細(xì)胞而組成氣孔復(fù)合體氣孔器【5】。氣孔是CO2 吸收和水分散失的通道，每年大約有4.4x1014 kgCO2 和3.2x1016 kg 水蒸氣通過氣孔轉(zhuǎn)運(yùn)，因此，氣孔對地球上的碳氧平衡、水分平衡和植物的生命活動(dòng)均起很大作用。另外，外界環(huán)境變化時(shí)，植物可

3、以通過改變氣孔孔徑大小，調(diào)節(jié)光合和蒸騰速率，以適應(yīng)環(huán)境的變化，提高植物的產(chǎn)量和抗逆性。有關(guān)植物氣孔專門研究的早期文獻(xiàn)發(fā)表于1881年，主要了解氣孔的形態(tài)學(xué)特征。近幾年對氣孔的研究主要集中在以下幾個(gè)方面發(fā)表論文。關(guān)于氣孔的顯微結(jié)構(gòu)特征，李潤唐等應(yīng)用電子顯微鏡觀察了30個(gè)柑橘品種葉的氣孔形態(tài)、大小等特征，但不包括HB柚。關(guān)于氣孔的變化，蔡小東等研究了柑橘氣孔性狀及開張度日變化，認(rèn)為氣孔的開與關(guān)以及張開程度與光照有關(guān)。在氣孔與產(chǎn)量的關(guān)系方面，華勁松等研究了遮光率與蕓豆葉片氣孔密度及單株產(chǎn)量的相關(guān)性，但沒有揭示環(huán)境變化所起的作用和程度。HB柚是最近培育的新品種，作為一個(gè)新品種推廣種植，首先必須讓農(nóng)戶掌

4、握樹體管理的技術(shù)，而這又與葉、枝密切相關(guān)，其中葉片氣孔的數(shù)量特征通過影響光和作用和呼吸作用而影響到產(chǎn)量。因此柑桔屬，引入樹體生長對氣孔數(shù)量特征變化的一個(gè)因素，研究葉片氣孔形態(tài)、大小、密度及其與環(huán)境、樹體生長等相互關(guān)系的規(guī)律，有利于正確評價(jià)氣孔的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，普及樹體的田間管理技術(shù)，提果樹高產(chǎn)量，而關(guān)于HB柚的這方面研究未見報(bào)道。本文主要結(jié)合樹體生長好壞，探討不同光照條件下葉片氣孔形態(tài)以及大小以、氣孔密度等數(shù)量特征與光照等環(huán)境因素的關(guān)系，找出其規(guī)律，為HB柚的栽培管理、提高產(chǎn)量和推廣應(yīng)用提供參考。1.取樣與實(shí)驗(yàn)1.1取樣取樣地點(diǎn)選擇贛縣江口果樹基地，果樹年齡6年，地理位置是贛州市東部，東經(jīng)114

5、59，北緯2541，海拔269米，地處中亞熱帶南部丘陵季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，氣候溫和，陽光充足，雨量充分，年均氣溫19.3，年均日照1092 小時(shí)，年均降雨量1076 毫米，無霜期298 天。按樹體生長好壞，劃分為生長差、生長好兩種類型，生長好的類型為柑桔屬，生長差類型為。生長好的類型特征是樹勢旺盛、葉片翠綠、枝葉濃密、無病蟲害；生長差的類型特征是樹勢較差、枝葉稀疏，有些葉片稍帶黃色，無病蟲害。于上午810點(diǎn)，每個(gè)類型取5株，在樹冠中部，對完全被其它葉片遮光的葉片(類型A)和完全照射陽光的葉片(類型B)各取10片，立即用FAA固定，以保持氣孔張開狀態(tài)，共有四個(gè)編號：A(生長好完全遮陰)，B(生長好-

6、完全光照)；A(生長差完全遮陰)，B(生長差完全光照)。帶回實(shí)驗(yàn)室做氣孔制片。以被其它葉片完全遮蔭取樣能反映實(shí)際情況，比人工遮蔭真實(shí)、可靠。1.2 實(shí)驗(yàn)先取FAA固定的葉片，分別放在與FAA固定編號相同的培養(yǎng)皿中，用蒸餾水沖洗1-2次。然后采用堿煮法制片，即待5%Na2co3 (碳酸鈉)溶液煮沸后，將洗凈的葉片投入沸液中煮30-40min.，撈出置于相應(yīng)編號的培養(yǎng)皿中，換清水3次，立即用鑷子撕剝?nèi)~的上、下表皮，染色、制片、拍攝，共做切片80片，效果較好。測定：采用電腦生物顯微鏡XSP-12CE拍照，然后使用CF-2000C軟件測量氣孔的長軸長度、最寬處寬度、氣孔密度等數(shù)量指標(biāo)。根據(jù)前面氣孔的定

7、義，測量氣孔大小的范圍包括孔口和保衛(wèi)細(xì)胞在內(nèi)(即氣孔)；氣孔密度為單位面積上的氣孔個(gè)數(shù)發(fā)表論文。采用dps7.0軟件分析。2. 結(jié)果與分析2.1 HB柚氣孔形態(tài)特征氣孔是由保衛(wèi)細(xì)胞和它們間的孔口共同組成的【5】柑桔屬，如果副衛(wèi)細(xì)胞存在，副衛(wèi)細(xì)胞及氣孔又共同組成氣孔器(氣孔復(fù)合體)。HB柚葉片的上表皮幾乎沒有氣孔分布；氣孔主要分布在葉片下表皮。氣孔類型為冠列型，即氣孔周圍有4個(gè)以上排列較整齊的細(xì)胞圍繞氣孔(圖版1)。2.2 氣孔大小數(shù)量特征在所制作的80塊切片中，分別四種類型：A，B；A，B，在顯微鏡下對氣孔拍照和測量，每種類型隨機(jī)測量的樣本300個(gè)(在同一個(gè)氣孔上測量長度和寬度，分別作為長度樣

8、本和寬度樣本)，應(yīng)用dps7.0軟件進(jìn)行氣孔數(shù)量特征在不同光照條件下差異性t檢驗(yàn)，得到根本統(tǒng)計(jì)量(表1)。氣孔平均長19.87，寬16.48。表1 HB柚生長差的樹體氣孔長度H與寬度W的根本統(tǒng)計(jì)量 單位：微米Table 1 Basic statistics of length and widthof stomata of HB Youtrees being in bad growth Unit: 處理因素 factors 光照條件 light 樣本數(shù)N samples 均值 mean 標(biāo)準(zhǔn)差 Standard deviation 均值的標(biāo)準(zhǔn)誤 Standard error of mean 取樣

9、編號 No. 樹體生長差的氣孔長H length of stoma 全光照 full surface of leaf in light 300 19.8265 3.73430 0.21596 B 全遮蔭 in complete shadow 300 19.6292 2.66393 0.15406 A 樹體生長差的氣孔寬W width of stoma 全光照full surface of leaf in light 300 17.2434 10.18867 0.58824 B 全遮蔭 in complete shadow 300 15.8316 2.51503 0.14545 A 通過進(jìn)一步的

10、獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，得到t檢驗(yàn)結(jié)果(表2)。由表2可知，對于處理因素樹體生長差的氣孔長H;，齊性檢驗(yàn)的概率=0.000值0.05(顯著性水平)，因此兩個(gè)總體的方差有顯著差異。t檢驗(yàn)中，Sig.(雙側(cè))=0.4570.05(顯著性水平)，因此認(rèn)為光照對HB柚生長差的樹體上葉片氣孔長度沒有明顯的影響。對望天樹Shorea chinensis等7 種植物氣孔的研究得到類似的結(jié)果，即光照強(qiáng)氣孔長度沒有明顯的變化 (表2)。對于處理因素樹體生長差的氣孔寬W;，由于齊性檢驗(yàn)的概率=0.0030.05(顯著性水平)，即兩個(gè)總體的方差有顯著差異。t檢驗(yàn)中，Sig.(雙側(cè))=0.0200.05(顯著性水平)。因此認(rèn)

11、為光照對HB柚生長差的樹體上葉片氣孔寬度有明顯的影響。表1說明，在葉片完全被其它葉片遮蔭的情況下，氣孔的寬度較?。欢耆庹盏臈l件下柑桔屬，氣孔寬度較大。表2 HB柚生長差的樹體氣孔長度H與寬度W的t檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 T test of length and width of stomata of HB Youtrees being in bad growth 處理因素 factors 假設(shè)條件 hypothesis 方差齊性檢驗(yàn)Levene test 均值方程的t檢驗(yàn) t test of equation of mean F Sig. t df Sig.(雙側(cè)) 均值差值mean di

12、fference 樹體生長差的氣孔長H length of stoma 假設(shè)方差相等 equal variances assumed 16.948 0.000 0.744 596 0.457 0.19736 假設(shè)方差不相等 unequal variances assumed 0.744 538.911 0.457 0.19736 樹體生長差的氣孔寬W width of stoma 假設(shè)方差相等 equal variances assumed 8.885 0.003 2.326 597 .020 1.41179 假設(shè)方差不相等 unequal variances assumed 2.330 33

13、5.419 .020 1.41179 按樹體生長較好的兩種光照條件(完全光照和完全遮蔭)，隨機(jī)拍攝和測量氣孔長度和寬度，進(jìn)行兩種光照條件下氣孔長度和寬度的差異性t檢驗(yàn)，得到根本統(tǒng)計(jì)量(表3)。由表1和表3比擬可得：樹體生長差與生長好的氣孔長度都表現(xiàn)為完全光照的葉片氣孔長H全遮蔭的氣孔長H；氣孔寬度的變化正好相反，即生長較差的樹體全光照的葉片氣孔寬度W全遮蔭的氣孔寬度W，而生長好的樹體那么表現(xiàn)為全光照的葉片氣孔寬度W全遮蔭的氣孔寬度W，但這些作用不顯著(表4)發(fā)表論文。表3 HB柚生長好的樹體葉片氣孔長度H與寬度W的根本統(tǒng)計(jì)量 單位：微米Table 3 Basicstatistics of le

14、ngth and width of stomata of HB Youtrees being in good growthUnit: 處理因素 factors 光照條件 light 樣本數(shù)N samples 均值 mean 標(biāo)準(zhǔn)差 Standard deviation 均值的標(biāo)準(zhǔn)誤 Standard error of mean 取樣編號 No. 樹體生長好的氣孔長H length of stoma 全光照full surface of leaf in light 300 20.0248 3.03401 0.17517 B 全遮蔭 in complete shadow 300 19.7661 3

15、.47667 0.24584 A 樹體生長好的氣孔寬W width of stoma 全光照full surface of leaf in light 300 15.8664 2.71299 0.15663 B 全遮蔭 in complete shadow 300 16.1036 3.25161 0.22992 A 由表4可知，對于處理因素樹體生長好的氣孔長H;，齊性檢驗(yàn)的概率=0.424值0.05(顯著性水平)，因此兩個(gè)總體的方差沒有顯著差異。t檢驗(yàn)中，Sig.(雙側(cè))=0.3790.05(顯著性水平)，因此認(rèn)為光照對HB柚生長好的樹體葉片氣孔長度H沒有明顯的影響。同理，處理因素樹體生長好的

16、氣孔長W;，Sig.(雙側(cè))=0.3950.05(顯著性水平)，因此認(rèn)為光照對HB柚生長好的樹體葉片氣孔寬度W也沒有明顯的影響。表4 HB柚生長好的樹體氣孔長度H與寬度W不同光照下的t檢驗(yàn)結(jié)果Table 4 T test of length and width of stomata of HB Youtrees being in good growth 處理因素 factors 假設(shè)條件 hypothesis 方差齊性檢驗(yàn)Levene test 均值方程的t檢驗(yàn) t test of equation of mean F Sig. t df Sig.(雙側(cè)) 均值差值mean differenc

17、e 樹體生長好的氣孔長H length of stoma 假設(shè)方差相等equal variances assumed 0.640 0.424 0.881 498 0.379 0.25868 假設(shè)方差不相等 unequal variances assumed 0.857 386.122 0.392 0.25868 樹體生長好的氣孔寬W width of stoma 假設(shè)方差相等equal variances assumed 6.681 0.010 -0.884 498 0.377 -0.23715 假設(shè)方差不相等unequal variances assumed -0.852 373.090 0

18、.395 -0.23715 對2個(gè)因素(生長因素和光照因素)的各水平(A1、A2，B1、B2)所做切片(80片)隨機(jī)拍攝和測量氣孔密度，每個(gè)處理水平得到80個(gè)樣本，共計(jì)320個(gè)樣本，然后進(jìn)行兩因素有重復(fù)方差分析，根本統(tǒng)計(jì)量列表5。從表5可以看出：生長好的樹體葉片氣孔密度A2生長差的樹體氣孔密度A1；其次，完全光照的葉片氣孔密度B1完全遮蔭B2，說明光照可促進(jìn)氣孔密度增加，枝葉重疊會(huì)降低氣孔密度。平均密度為399.73個(gè)m m2。表5. HB柚氣孔密度根本統(tǒng)計(jì)量 單位：氣孔個(gè)數(shù)/mm2Table 5 Basic statisticsof density of stomata of HBYoutr

19、ees Unit: numbers of stomata/mm2 處理因素 factors 均值 mean 標(biāo)準(zhǔn)差 Standard deviation 各處理組合均值 Mean among combining factors A1(生長差in bad growth) 375.2502 69.3034 A1B1 425.0902 A2(生長好in good growth) 460.0109 71.2463 A2B1 479.9517 B1(完全光照in complete light) 455.2918 68.694 A1B2 361.83 B2(完全遮蔭in complete shadow )

20、 400.5854 70.4623 A2B2 444.3692 方差分析(表6)進(jìn)一步提供了各因素及水平之間作用大小的相關(guān)信息。由于取樣明顯劃分為樹體為生長好、差和葉片完全光照、完全遮蔭四種類型，即因素生長;的各水平與因素光照;的各水平各自構(gòu)成一個(gè)總體柑桔屬，因此表6是固定模型下的統(tǒng)計(jì)分析。表6說明，A因素、B因素都表現(xiàn)為顯著的差異，而AxB相互作用沒有明顯影響(=0.30020.05(顯著性水平)。換句話說，樹體生長好壞與光照條件都對葉片的氣孔密度產(chǎn)生顯著的影響，而這兩個(gè)因素的相互作用不明顯。但這兩個(gè)因素及其各水平對氣孔密度的影響程度有所不同(表7)。表6 HB柚子氣孔密度方差分析Table

21、 6 Analysis varianceof density of stomata of HBYoutrees 變異來源source of variation 平方和Sum of squares 自由度 df 均方值mean F值F value 值 value A因素間 A factor 102879.8 1 101537.5 25.9515 0 B因素間 B factor 65290.88 1 63317.97 16.9395 0.0001 AxB 4803.908 1 4826.356 1.2305 0.3002 誤差 error 465241 119 4135.667 總變異summar

22、y variation 645784.9 126 由各因素對氣孔密度影響的多重比擬(表7)可知，僅AB各個(gè)組合間的A2B2對氣孔密度有顯著的影響，即樹體生長好與遮蔭對氣孔密度的影響顯著。A2B2是生長好的樹體上完全遮蔭的葉片氣孔密度，基于表5， A2A1，即生長好的樹體葉片氣孔密度大于生長差的氣孔密度。由于同一個(gè)果園自然條件和人工管理措施相同，因此樹體的生長好壞與該個(gè)體的遺傳根底有關(guān)，說明氣孔密度在一定程度上又與遺傳有關(guān)。其次，B2是完全遮蔭的葉片，表5中B2B1，而且表7中反映了B2顯著影響到氣孔密度，因此光照與氣孔密度有密切的關(guān)系，光照增強(qiáng)那么氣孔密度增大，相關(guān)研究也得到類似的結(jié)果，如生長

23、在高光強(qiáng)下的7 種植物都增加了它們的氣孔密度;。但對于生長差的樹體，由于樹勢較差、枝葉稀疏，冠內(nèi)光照較強(qiáng)，即使一片葉片被其它葉片完全遮住，也因樹冠稀疏而接受較多氣孔密度比生長好的樹體小(表5中A1B1、A1B2)發(fā)表論文。因此柑桔屬，光照對氣孔密度的影響是復(fù)雜的，它與樹體生長有一定的關(guān)系，生長好、樹冠濃密，光照增強(qiáng)那么氣孔密度較大；生長差、樹冠稀疏，光照增強(qiáng)那么氣孔密度較小。表7 各因素對氣孔密度影響的多重比擬Table 7 Multiplecomparison of density of stomata based on different statistics factors 比擬工程 i

24、tems 處理factors 均值mean 5%顯著水平sig. 備注for others A因素間多重比擬 Multiple comparison of A factor A2 441.5244 a 無顯著差異 No difference A1 392.0525 b B因素間多重比擬 Multiple comparison of B factor B1 448.5027 a 無顯著差異 No difference B2 406.6491 b A1中各個(gè)組合間多重比擬 Multiple comparison of A1 factor 1 423.4815 a 無顯著差異 No differen

25、ce 2 362.8638 b A2中各個(gè)組合間多重比擬 Multiple comparison of A2 factor 1 479.9517 a 無顯著差異 No difference 2 415.4335 b B1中各個(gè)組合間多重比擬 Multiple comparison of B1 factor 2 472.8082 a 無顯著差異 No difference 1 413.0251 b B2中各個(gè)組合間多重比擬 Multiple comparison of B2 factor 2 443.5424 a 無顯著差異 No difference 1 346.323 b AB各個(gè)組合間多重

26、比擬 Multiple comparison of AB factor 3 479.9517 a 無顯著差異 No difference 4 442.3024 ab 有顯著差異(A2與B2) Dominant difference 1 425.8945 b 無顯著差異No difference 2 346.323 c 無顯著差異No difference 2.3 氣孔數(shù)量特征變化與培育管理氣孔的形態(tài)主要受遺傳控制，而氣孔大小和密度主要受環(huán)境的影響，僅在一定程度上受遺傳的控制。氣孔數(shù)量特征在不同光照條件下發(fā)生顯著的變化或差異，這是植物為適應(yīng)變化的環(huán)境而表現(xiàn)出來的高度可塑性，是植物克服環(huán)境異質(zhì)性而

27、提高生存能力的重要途徑。依據(jù)前面的分析，光照對生長差的樹體氣孔寬度W的影響顯著，以及處理組合A2B2 對氣孔密度影響顯著。但是，這些顯著的影響是好;還是壞;，亦即對產(chǎn)量是否有聯(lián)系，是實(shí)施樹形管理、提高產(chǎn)量的關(guān)鍵，這個(gè)問題涉及生長與光照兩個(gè)因素。通過調(diào)查(生長好與生長差各取樣30株)，得到產(chǎn)量與生長的關(guān)系圖1。從圖1可知，同一個(gè)果園、同一批果苗(年齡、產(chǎn)地相同)、相同的管理措施，但產(chǎn)量相差甚大，生長好的樹體產(chǎn)果36Kg/株，生長差的產(chǎn)量僅4Kg/株。這既有遺傳原因，也有環(huán)境與管理的原因，通過改善環(huán)境與科學(xué)管理可以彌補(bǔ)遺傳的缺乏，到達(dá)豐產(chǎn)的目的。對于生長差的樹體，樹勢差(平均地徑9.2cm柑桔屬，

28、平均樹高2.5m，冠徑3.1m)、枝葉稀疏，光照增多，氣孔寬度增大，氣孔密度較小。顯然，氣孔作為水分蒸騰和CO2的通道，為平衡樹體水分運(yùn)動(dòng)而發(fā)生形態(tài)的變化，即氣孔寬度增加，有利于水分蒸騰散發(fā)、抵抗灼熱等不良環(huán)境；而密度減少，又有利于保持體內(nèi)水分，促進(jìn)生長。在這種矛盾運(yùn)動(dòng)中，水分蒸騰散發(fā)、抵抗灼熱是矛盾的主要方面，這就意味著樹體內(nèi)水分用于促進(jìn)生長和生殖的水分必然減少，從而導(dǎo)致產(chǎn)量不高。因此，要提高生長差的樹體的產(chǎn)量，應(yīng)從兩方面進(jìn)行：一是加強(qiáng)肥、水管理，促進(jìn)樹體生長，為豐產(chǎn)奠定根底；二是在不同的生長、發(fā)育階段實(shí)施不同的樹形管理技術(shù)，通過抹芽放梢、合理修剪等技術(shù)，增加枝葉密度，促使樹冠結(jié)構(gòu)合理、枝葉

29、疏密得當(dāng)，實(shí)現(xiàn)氣孔蒸騰作用與光和作用的水分平衡，提高產(chǎn)量。對生長好的樹體，由表7可知柑桔屬，A2B2對氣孔密度有顯著的影響，即樹體生長好與遮蔭對氣孔密度的影響顯著，但這并不說明生長好、遮陰(枝葉濃密)的樹體產(chǎn)量高，而是對生長好的樹體而言，枝葉濃密會(huì)顯著的影響葉片的氣孔密度，這可能間接地影響產(chǎn)量?；诠麡湓耘鄬W(xué)的理論分析，枝葉過于濃茂，產(chǎn)量會(huì)減低。由此可知，表7中A2B2對氣孔密度有顯著的影響，意味著對生長好、枝葉茂密的樹體，應(yīng)防止枝葉過度，通過科學(xué)的培育管理，采取合理的樹體修剪技術(shù)，保持合理的樹冠結(jié)構(gòu)和枝葉的疏密度，有利于HB柚持續(xù)高產(chǎn)。圖1 HB柚生長與果實(shí)產(chǎn)量的關(guān)系Fig. 1 the relationship betweengrowth and yield of fruits3. 結(jié)論(1) 光照對HB柚生長差的樹體葉片氣孔長度沒有明顯的影響，而對氣孔寬度有明顯的影響，即完全光照的條件下，氣孔寬度較大發(fā)表論文。氣孔平均長19.87，寬16.48。(2) 光照對HB柚生長好的樹體葉片氣孔長度H、氣孔寬度W沒有明顯的影響。(