光强对苗期大豆叶片水力导度及叶脉性状的影响

【目的】探究光强对苗期大豆叶片水力导度、光合特性和叶水势的影响,分析叶脉性状对不同生长光强的适应机制,为提高大豆光能利用提供理论支撑。【方法】选用强耐荫型的大豆品种南豆12和弱耐荫型的大豆品种桂夏7为试验材料,在人工气候室进行盆栽试验,设置高光强((424.47±12.32)µmol·m^(-2)·s^(-1),HL)、中光强((162.52±20.31)µmol·m^(-2)·s^(-1),ML)和低光强((93.93±9.87)µmol·m^(-2)·s^(-1),LL)处理。在处理20 d后研究不同生长光强对苗期大豆叶片水力导度、光合参数、叶片水势及叶脉性状的影响。【结果】相对于高光强处理,低光强处理下南豆12和桂夏7的叶片水力导度显著降低,南豆12的叶片水力导度在3个处理下均显著高于桂夏7。与高光强处理相比,在中、低光强处理下南豆12的叶片水力导度分别降低7.56%和21.24%,气孔导度分别降低43.96%和58.89%,净光合速率分别降低29.44%和46.49%。同样,桂夏7的叶片水力导度分别降低42.16%和23.71%,气孔导度分别降低54.55%和45.79%,净光合速率分别降低37.03%和42.06%。南豆12和桂夏7的叶片水势在处理间均无显著差异。大豆的叶片水力导度与气孔导度在3个光强处理下均达到极显著正相关(P<0.01),随着光强的降低,叶片水力导度与净光合速率呈显著正相关(P<0.05),与气孔导度呈极显著正相关(P<0.01)。对于叶脉结构,与高光强相比,中、低光强处理下两个大豆品种的小叶脉密度以及主叶脉和小叶脉的木质部导管面积均显著降低,且南豆12的小叶脉密度和主叶脉木质部导管面积在中、低光强处理下均显著高于桂夏7。南豆12的主叶脉密度在处理间无显著变化,桂夏7的主叶脉密度在中、低光强处理下较高光强显著降低11.4%和15.0%。光强降低显著增长了叶脉到气孔的距离。南豆12在中、低光强处理下叶脉到气孔的距离较高光强增长21.33%和60.01%,桂夏7叶脉到气孔的距离增长31.50%和53.59%。相关性分析表明,大豆叶片水力导度与小叶脉密度、主叶脉和小叶脉的木质部导管面积呈显著正相关(P<0.05),与叶脉到气孔的距离呈极显著负相关(P<0.01)。【结论】光强会通过调控大豆叶脉结构影响叶片水力导度,弱光降低大豆叶片水力导度,但叶片水力导度和气孔导度保持协调,维持叶片水分供需平衡。弱光下具有较高的叶脉密度能够缩短水分运输的距离,保证较好的叶片水分供应能力,从而有利于CO_(2)的扩散和光合作用,这是耐荫型大豆适应弱光环境的又一策略。

地下水埋深对胡杨(Populus euphratica)叶片形态结构和水力导度的影响

植物光合器官形态解剖结构对叶片水力导度(Kleaf)有一定指示作用。对塔里木河下游4个地下水埋深下胡杨(Populus euphratica)叶片形态解剖结构和叶片最大水力导度(Kleaf-max)分析结果显示:(1)胡杨叶片具有明显的旱生结构特点。叶片较厚,等叶面,复表皮,栅栏组织发达,排列紧密,叶肉细胞中含有两种结晶体——棱晶和簇晶,叶脉密集,气孔下陷。(2)随着地下水埋深的增大,胡杨叶片厚度(LT)、表层厚度(ET)、栅栏组织厚度(PT)、栅海比(栅栏组织厚度/海绵组织厚度,PT/ST)、叶脉密度(LVD)、主脉导管直径(MVD)、气孔密度(SD)、Kleaf-max都出现显著增加趋势,气孔面积(SA)则呈显著减小趋势,表明胡杨叶片在受到水分胁迫下通过改变形态解剖结构和水分传输效率来适应干旱。(3)胡杨叶片Kleaf-max值与LT、ET、PT、PT/ST、LVD、MVD、SD有着极显著的正相关关系(P<0.01),与SA存在极显著的负相关关系(P<0.01),这表明胡杨叶片具有的形态解剖结构特征,是其叶片水力传导能力变化的基础。

成熟马占相思水力导度对水分利用和光合响应的季节性差异

通过测定成熟马占相思叶片的水势、气孔导度、蒸腾速率(Tr)、叶面积指数、边材面积等参数,研究了湿季(5月)和干季(11月)叶片的水力导度(Kl)、水分和光合特性的关系.结果表明:高大植株(平均树高20m、胸径0.26m)的边材面积与叶面积的比率(Asp/Acl)比较小植株(平均树高14.5m、胸径0.19m)高8.5%,前者的木质部水分通量大于后者,以支持冠层叶片的水分利用.对木质部易损曲线进行分析,Kl降低50%时,湿、干季的叶片水势(Ψl)分别为-1.41和-1.55MPa,且干季的木质部空穴化的易损性高于湿季.湿、干季的Kl峰值分别为5.5和4.5mmol·m-2·s-1·MPa-1,最大蒸腾速率(Trmax)分别为3.6和1.8mmol·m-2·s-1,且湿季的Kl和Trmax明显大于干季.一天中Kl和Tr的多次波动反映了木质部空穴化和修复的往复循环,叶片气孔在Kl降低超过50%或Ψl达到-1.6MPa时关闭,气孔导度在K1达到50%前仍保持较高水平.干季的水力导度与光合速率的相关性较湿季明显.季节更迭导致叶片水力导度损失是Tr和CO2交换下降的原因.

叶片水力性状研究进展

叶片水力性状表征了叶片为适应外在环境而形成的水分传输方面的生存策略。叶片水力性状会限制整个植株的水分传输,并影响植物的气体交换及其对干旱的响应,因此关于叶片水力性状的研究已成为植物水分关系领域的研究热点之一。本文概括了叶片水力性状的基本指标(包括叶片整体水力导度(Kleaf)、叶片木质部水力导度(Kxylem)、叶片木质部外水力导度(Kout-xylem)等)和叶片水力导度的5种主要测量方法;总结了叶脉网络结构和环境因素对叶片水力性状的影响、叶片水力性状与叶片功能指标(气孔导度、叶片水势、叶片最大光合速率)的匹配与权衡关系,以及叶片水力性状与植物抗旱性关系的最新研究进展;对今后叶片水力性状的研究提出了两点建议:1)将叶片水力性状与气体交换和叶解剖结构等相结合,构建叶片碳-水耦合模型,揭示叶片应对外界环境变化而采取的生态策略,以及植物的水-碳投资机理;2)开展植株各部分(根-茎-叶)间水分传输的交互作用研究,筛选出水力系统高效安全的物种。