HB柚不同光照条件下气孔数量特征的研究

1、HB柚不同光照条件下气孔数量特征的研究论文导读:：是芸香科Rutaceae柑橘属CitrusL.植物。柚为常绿小乔木。引入树体生长对气孔数量特征变化的一个因素。论文关键词：芸香科，柑桔属，HB柚，气孔数量特征HB柚为常绿小乔木，是芸香科Rutaceae柑橘属Citrus L. 植物，为柚Citrus maxima(Burm.) Merr. D的人工培育品种；HB柚的拉丁学名【1】是Citrus maxima (Burm.) Merr.HBYou。HB柚是1990年华中农业大学从美国佛罗里达州引入、研究，通过选育试验，于2001年l1月通过湖北省农作物品种审定委员会审定并命名为HB柚【2】，它具

2、有明显的柚类形态特征，即单身复叶，翼叶较宽，子叶乳白色，总状花序或单花腋生，一般果径10cm以上，种子为单胚性【3】。HB柚为小乔木柑桔属，高5-8m，产量到达1 500 kg667m2，现在湖北宜昌、江西赣县和安远及湖南石门等有栽培【4】。气孔是植物表皮的一个特殊结构，由保卫细胞和它们间的孔口共同组成【5】，有些植物还有副卫细胞围绕着这一对保卫细胞而组成气孔复合体气孔器【5】。气孔是CO2 吸收和水分散失的通道，每年大约有4.4x1014 kgCO2 和3.2x1016 kg 水蒸气通过气孔转运，因此，气孔对地球上的碳氧平衡、水分平衡和植物的生命活动均起很大作用。另外，外界环境变化时，植物可

3、以通过改变气孔孔径大小，调节光合和蒸腾速率，以适应环境的变化，提高植物的产量和抗逆性。有关植物气孔专门研究的早期文献发表于1881年，主要了解气孔的形态学特征。近几年对气孔的研究主要集中在以下几个方面发表论文。关于气孔的显微结构特征，李润唐等应用电子显微镜观察了30个柑橘品种叶的气孔形态、大小等特征，但不包括HB柚。关于气孔的变化，蔡小东等研究了柑橘气孔性状及开张度日变化，认为气孔的开与关以及张开程度与光照有关。在气孔与产量的关系方面，华劲松等研究了遮光率与芸豆叶片气孔密度及单株产量的相关性，但没有揭示环境变化所起的作用和程度。HB柚是最近培育的新品种，作为一个新品种推广种植，首先必须让农户掌

4、握树体管理的技术，而这又与叶、枝密切相关，其中叶片气孔的数量特征通过影响光和作用和呼吸作用而影响到产量。因此柑桔属，引入树体生长对气孔数量特征变化的一个因素，研究叶片气孔形态、大小、密度及其与环境、树体生长等相互关系的规律，有利于正确评价气孔的实际应用价值，普及树体的田间管理技术，提果树高产量，而关于HB柚的这方面研究未见报道。本文主要结合树体生长好坏，探讨不同光照条件下叶片气孔形态以及大小以、气孔密度等数量特征与光照等环境因素的关系，找出其规律，为HB柚的栽培管理、提高产量和推广应用提供参考。1.取样与实验1.1取样取样地点选择赣县江口果树基地，果树年龄6年，地理位置是赣州市东部，东经114

5、59，北纬2541，海拔269米，地处中亚热带南部丘陵季风湿润气候区，气候温和，阳光充足，雨量充分，年均气温19.3，年均日照1092 小时，年均降雨量1076 毫米，无霜期298 天。按树体生长好坏，划分为生长差、生长好两种类型，生长好的类型为柑桔属，生长差类型为。生长好的类型特征是树势旺盛、叶片翠绿、枝叶浓密、无病虫害；生长差的类型特征是树势较差、枝叶稀疏，有些叶片稍带黄色，无病虫害。于上午810点，每个类型取5株，在树冠中部，对完全被其它叶片遮光的叶片(类型A)和完全照射阳光的叶片(类型B)各取10片，立即用FAA固定，以保持气孔张开状态，共有四个编号：A(生长好完全遮阴)，B(生长好-

6、完全光照)；A(生长差完全遮阴)，B(生长差完全光照)。带回实验室做气孔制片。以被其它叶片完全遮荫取样能反映实际情况，比人工遮荫真实、可靠。1.2 实验先取FAA固定的叶片，分别放在与FAA固定编号相同的培养皿中，用蒸馏水冲洗1-2次。然后采用碱煮法制片，即待5%Na2co3 (碳酸钠)溶液煮沸后，将洗净的叶片投入沸液中煮30-40min.，捞出置于相应编号的培养皿中，换清水3次，立即用镊子撕剥叶的上、下表皮，染色、制片、拍摄，共做切片80片，效果较好。测定：采用电脑生物显微镜XSP-12CE拍照，然后使用CF-2000C软件测量气孔的长轴长度、最宽处宽度、气孔密度等数量指标。根据前面气孔的定

7、义，测量气孔大小的范围包括孔口和保卫细胞在内(即气孔)；气孔密度为单位面积上的气孔个数发表论文。采用dps7.0软件分析。2. 结果与分析2.1 HB柚气孔形态特征气孔是由保卫细胞和它们间的孔口共同组成的【5】柑桔属，如果副卫细胞存在，副卫细胞及气孔又共同组成气孔器(气孔复合体)。HB柚叶片的上表皮几乎没有气孔分布；气孔主要分布在叶片下表皮。气孔类型为冠列型，即气孔周围有4个以上排列较整齐的细胞围绕气孔(图版1)。2.2 气孔大小数量特征在所制作的80块切片中，分别四种类型：A，B；A，B，在显微镜下对气孔拍照和测量，每种类型随机测量的样本300个(在同一个气孔上测量长度和宽度，分别作为长度样

8、本和宽度样本)，应用dps7.0软件进行气孔数量特征在不同光照条件下差异性t检验，得到根本统计量(表1)。气孔平均长19.87，宽16.48。表1 HB柚生长差的树体气孔长度H与宽度W的根本统计量 单位：微米Table 1 Basic statistics of length and widthof stomata of HB Youtrees being in bad growth Unit: 处理因素 factors 光照条件 light 样本数N samples 均值 mean 标准差 Standard deviation 均值的标准误 Standard error of mean 取样

9、编号 No. 树体生长差的气孔长H length of stoma 全光照 full surface of leaf in light 300 19.8265 3.73430 0.21596 B 全遮荫 in complete shadow 300 19.6292 2.66393 0.15406 A 树体生长差的气孔宽W width of stoma 全光照full surface of leaf in light 300 17.2434 10.18867 0.58824 B 全遮荫 in complete shadow 300 15.8316 2.51503 0.14545 A 通过进一步的

10、独立样本t检验，得到t检验结果(表2)。由表2可知，对于处理因素树体生长差的气孔长H;，齐性检验的概率=0.000值0.05(显著性水平)，因此两个总体的方差有显著差异。t检验中，Sig.(双侧)=0.4570.05(显著性水平)，因此认为光照对HB柚生长差的树体上叶片气孔长度没有明显的影响。对望天树Shorea chinensis等7 种植物气孔的研究得到类似的结果，即光照强气孔长度没有明显的变化 (表2)。对于处理因素树体生长差的气孔宽W;，由于齐性检验的概率=0.0030.05(显著性水平)，即两个总体的方差有显著差异。t检验中，Sig.(双侧)=0.0200.05(显著性水平)。因此认

11、为光照对HB柚生长差的树体上叶片气孔宽度有明显的影响。表1说明，在叶片完全被其它叶片遮荫的情况下，气孔的宽度较小；而完全光照的条件下柑桔属，气孔宽度较大。表2 HB柚生长差的树体气孔长度H与宽度W的t检验结果Table 2 T test of length and width of stomata of HB Youtrees being in bad growth 处理因素 factors 假设条件 hypothesis 方差齐性检验Levene test 均值方程的t检验 t test of equation of mean F Sig. t df Sig.(双侧) 均值差值mean di

12、fference 树体生长差的气孔长H length of stoma 假设方差相等 equal variances assumed 16.948 0.000 0.744 596 0.457 0.19736 假设方差不相等 unequal variances assumed 0.744 538.911 0.457 0.19736 树体生长差的气孔宽W width of stoma 假设方差相等 equal variances assumed 8.885 0.003 2.326 597 .020 1.41179 假设方差不相等 unequal variances assumed 2.330 33

13、5.419 .020 1.41179 按树体生长较好的两种光照条件(完全光照和完全遮荫)，随机拍摄和测量气孔长度和宽度，进行两种光照条件下气孔长度和宽度的差异性t检验，得到根本统计量(表3)。由表1和表3比拟可得：树体生长差与生长好的气孔长度都表现为完全光照的叶片气孔长H全遮荫的气孔长H；气孔宽度的变化正好相反，即生长较差的树体全光照的叶片气孔宽度W全遮荫的气孔宽度W，而生长好的树体那么表现为全光照的叶片气孔宽度W全遮荫的气孔宽度W，但这些作用不显著(表4)发表论文。表3 HB柚生长好的树体叶片气孔长度H与宽度W的根本统计量 单位：微米Table 3 Basicstatistics of le

14、ngth and width of stomata of HB Youtrees being in good growthUnit: 处理因素 factors 光照条件 light 样本数N samples 均值 mean 标准差 Standard deviation 均值的标准误 Standard error of mean 取样编号 No. 树体生长好的气孔长H length of stoma 全光照full surface of leaf in light 300 20.0248 3.03401 0.17517 B 全遮荫 in complete shadow 300 19.7661 3

15、.47667 0.24584 A 树体生长好的气孔宽W width of stoma 全光照full surface of leaf in light 300 15.8664 2.71299 0.15663 B 全遮荫 in complete shadow 300 16.1036 3.25161 0.22992 A 由表4可知，对于处理因素树体生长好的气孔长H;，齐性检验的概率=0.424值0.05(显著性水平)，因此两个总体的方差没有显著差异。t检验中，Sig.(双侧)=0.3790.05(显著性水平)，因此认为光照对HB柚生长好的树体叶片气孔长度H没有明显的影响。同理，处理因素树体生长好的

16、气孔长W;，Sig.(双侧)=0.3950.05(显著性水平)，因此认为光照对HB柚生长好的树体叶片气孔宽度W也没有明显的影响。表4 HB柚生长好的树体气孔长度H与宽度W不同光照下的t检验结果Table 4 T test of length and width of stomata of HB Youtrees being in good growth 处理因素 factors 假设条件 hypothesis 方差齐性检验Levene test 均值方程的t检验 t test of equation of mean F Sig. t df Sig.(双侧) 均值差值mean differenc

17、e 树体生长好的气孔长H length of stoma 假设方差相等equal variances assumed 0.640 0.424 0.881 498 0.379 0.25868 假设方差不相等 unequal variances assumed 0.857 386.122 0.392 0.25868 树体生长好的气孔宽W width of stoma 假设方差相等equal variances assumed 6.681 0.010 -0.884 498 0.377 -0.23715 假设方差不相等unequal variances assumed -0.852 373.090 0

18、.395 -0.23715 对2个因素(生长因素和光照因素)的各水平(A1、A2，B1、B2)所做切片(80片)随机拍摄和测量气孔密度，每个处理水平得到80个样本，共计320个样本，然后进行两因素有重复方差分析，根本统计量列表5。从表5可以看出：生长好的树体叶片气孔密度A2生长差的树体气孔密度A1；其次，完全光照的叶片气孔密度B1完全遮荫B2，说明光照可促进气孔密度增加，枝叶重叠会降低气孔密度。平均密度为399.73个m m2。表5. HB柚气孔密度根本统计量 单位：气孔个数/mm2Table 5 Basic statisticsof density of stomata of HBYoutr

19、ees Unit: numbers of stomata/mm2 处理因素 factors 均值 mean 标准差 Standard deviation 各处理组合均值 Mean among combining factors A1(生长差in bad growth) 375.2502 69.3034 A1B1 425.0902 A2(生长好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(完全遮荫in complete shadow )

20、 400.5854 70.4623 A2B2 444.3692 方差分析(表6)进一步提供了各因素及水平之间作用大小的相关信息。由于取样明显划分为树体为生长好、差和叶片完全光照、完全遮荫四种类型，即因素生长;的各水平与因素光照;的各水平各自构成一个总体柑桔属，因此表6是固定模型下的统计分析。表6说明，A因素、B因素都表现为显著的差异，而AxB相互作用没有明显影响(=0.30020.05(显著性水平)。换句话说，树体生长好坏与光照条件都对叶片的气孔密度产生显著的影响，而这两个因素的相互作用不明显。但这两个因素及其各水平对气孔密度的影响程度有所不同(表7)。表6 HB柚子气孔密度方差分析Table

21、 6 Analysis varianceof density of stomata of HBYoutrees 变异来源source of variation 平方和Sum of squares 自由度 df 均方值mean F值F value 值 value A因素间 A factor 102879.8 1 101537.5 25.9515 0 B因素间 B factor 65290.88 1 63317.97 16.9395 0.0001 AxB 4803.908 1 4826.356 1.2305 0.3002 误差 error 465241 119 4135.667 总变异summar

22、y variation 645784.9 126 由各因素对气孔密度影响的多重比拟(表7)可知，仅AB各个组合间的A2B2对气孔密度有显著的影响，即树体生长好与遮荫对气孔密度的影响显著。A2B2是生长好的树体上完全遮荫的叶片气孔密度，基于表5， A2A1，即生长好的树体叶片气孔密度大于生长差的气孔密度。由于同一个果园自然条件和人工管理措施相同，因此树体的生长好坏与该个体的遗传根底有关，说明气孔密度在一定程度上又与遗传有关。其次，B2是完全遮荫的叶片，表5中B2B1，而且表7中反映了B2显著影响到气孔密度，因此光照与气孔密度有密切的关系，光照增强那么气孔密度增大，相关研究也得到类似的结果，如生长

23、在高光强下的7 种植物都增加了它们的气孔密度;。但对于生长差的树体，由于树势较差、枝叶稀疏，冠内光照较强，即使一片叶片被其它叶片完全遮住，也因树冠稀疏而接受较多气孔密度比生长好的树体小(表5中A1B1、A1B2)发表论文。因此柑桔属，光照对气孔密度的影响是复杂的，它与树体生长有一定的关系，生长好、树冠浓密，光照增强那么气孔密度较大；生长差、树冠稀疏，光照增强那么气孔密度较小。表7 各因素对气孔密度影响的多重比拟Table 7 Multiplecomparison of density of stomata based on different statistics factors 比拟工程 i

24、tems 处理factors 均值mean 5%显著水平sig. 备注for others A因素间多重比拟 Multiple comparison of A factor A2 441.5244 a 无显著差异 No difference A1 392.0525 b B因素间多重比拟 Multiple comparison of B factor B1 448.5027 a 无显著差异 No difference B2 406.6491 b A1中各个组合间多重比拟 Multiple comparison of A1 factor 1 423.4815 a 无显著差异 No differen

25、ce 2 362.8638 b A2中各个组合间多重比拟 Multiple comparison of A2 factor 1 479.9517 a 无显著差异 No difference 2 415.4335 b B1中各个组合间多重比拟 Multiple comparison of B1 factor 2 472.8082 a 无显著差异 No difference 1 413.0251 b B2中各个组合间多重比拟 Multiple comparison of B2 factor 2 443.5424 a 无显著差异 No difference 1 346.323 b AB各个组合间多重

26、比拟 Multiple comparison of AB factor 3 479.9517 a 无显著差异 No difference 4 442.3024 ab 有显著差异(A2与B2) Dominant difference 1 425.8945 b 无显著差异No difference 2 346.323 c 无显著差异No difference 2.3 气孔数量特征变化与培育管理气孔的形态主要受遗传控制，而气孔大小和密度主要受环境的影响，仅在一定程度上受遗传的控制。气孔数量特征在不同光照条件下发生显著的变化或差异，这是植物为适应变化的环境而表现出来的高度可塑性，是植物克服环境异质性而

27、提高生存能力的重要途径。依据前面的分析，光照对生长差的树体气孔宽度W的影响显著，以及处理组合A2B2 对气孔密度影响显著。但是，这些显著的影响是好;还是坏;，亦即对产量是否有联系，是实施树形管理、提高产量的关键，这个问题涉及生长与光照两个因素。通过调查(生长好与生长差各取样30株)，得到产量与生长的关系图1。从图1可知，同一个果园、同一批果苗(年龄、产地相同)、相同的管理措施，但产量相差甚大，生长好的树体产果36Kg/株，生长差的产量仅4Kg/株。这既有遗传原因，也有环境与管理的原因，通过改善环境与科学管理可以弥补遗传的缺乏，到达丰产的目的。对于生长差的树体，树势差(平均地径9.2cm柑桔属，

28、平均树高2.5m，冠径3.1m)、枝叶稀疏，光照增多，气孔宽度增大，气孔密度较小。显然，气孔作为水分蒸腾和CO2的通道，为平衡树体水分运动而发生形态的变化，即气孔宽度增加，有利于水分蒸腾散发、抵抗灼热等不良环境；而密度减少，又有利于保持体内水分，促进生长。在这种矛盾运动中，水分蒸腾散发、抵抗灼热是矛盾的主要方面，这就意味着树体内水分用于促进生长和生殖的水分必然减少，从而导致产量不高。因此，要提高生长差的树体的产量，应从两方面进行：一是加强肥、水管理，促进树体生长，为丰产奠定根底；二是在不同的生长、发育阶段实施不同的树形管理技术，通过抹芽放梢、合理修剪等技术，增加枝叶密度，促使树冠结构合理、枝叶

29、疏密得当，实现气孔蒸腾作用与光和作用的水分平衡，提高产量。对生长好的树体，由表7可知柑桔属，A2B2对气孔密度有显著的影响，即树体生长好与遮荫对气孔密度的影响显著，但这并不说明生长好、遮阴(枝叶浓密)的树体产量高，而是对生长好的树体而言，枝叶浓密会显著的影响叶片的气孔密度，这可能间接地影响产量。基于果树栽培学的理论分析，枝叶过于浓茂，产量会减低。由此可知，表7中A2B2对气孔密度有显著的影响，意味着对生长好、枝叶茂密的树体，应防止枝叶过度，通过科学的培育管理，采取合理的树体修剪技术，保持合理的树冠结构和枝叶的疏密度，有利于HB柚持续高产。图1 HB柚生长与果实产量的关系Fig. 1 the relationship betweengrowth and yield of fruits3. 结论(1) 光照对HB柚生长差的树体叶片气孔长度没有明显的影响，而对气孔宽度有明显的影响，即完全光照的条件下，气孔宽度较大发表论文。气孔平均长19.87，宽16.48。(2) 光照对HB柚生长好的树体叶片气孔长度H、气孔宽度W没有明显的影响。(