秸秆还田下不同水肥对玉米气孔形态特征及其分布格局的影响

为确定黄淮海平原地区秸秆还田下玉米生长所需的最佳水肥量,通过布设秸秆还田下的大田水肥试验,探究了灌水量和施肥量对不同生育期玉米的气孔形态特征及其空间分布格局的影响。研究结果显示:(1)拔节期和灌浆期玉米远轴面的气孔密度均明显高于近轴面的气孔密度,表明玉米叶片的远轴面与近轴面对灌水量和施肥量的响应并不一致。(2)玉米拔节期气孔宽度、气孔面积和气孔形状指数均明显大于灌浆期,表明气孔形态特征在玉米不同生育期对水肥的响应存在明显差异,且玉米拔节期气孔对水肥的响应比灌浆期更敏感。(3)在玉米拔节期,灌水量750 m^(3)/hm^(2)和施肥量750 kg/hm^(2) (W_(750)F_(750))处理下玉米叶片的气孔分布最为规则,而灌浆期玉米气孔在灌水量750 m^(3)/hm^(2)和施肥量600 kg/hm^(2) (W_(750)F_(600))时呈现最规则的分布格局。结果表明,秸秆还田条件下,最优灌水量(750 m^(3)/hm^(2))和施肥量(600 kg/hm^(2))处理的玉米气孔形态特征及其空间分布格局最有利于提高其气体交换效率,从而增加黄淮海平原玉米叶片的净光合速率和粮食产量。

高温对蓝莓叶片气孔特征和气体交换参数的影响

为探讨不同强度高温对南高丛蓝莓叶片气孔特征及其气体交换参数的影响,利用人工气候箱设置4个温度处理:对照(25℃)、轻度高温(30℃)、中度高温(35℃)和重度高温(40℃)对两年生南高丛蓝莓(Vaccinium corymbosum L.)幼苗(海岸、奥尼尔及蓝脊)进行为期90 d的光照培养实验。研究结果表明:高温增加海岸和蓝脊叶片的气孔密度,但对奥尼尔的气孔密度无影响。中度高温增大奥尼尔和蓝脊叶片气孔的长度、宽度和面积,但海岸的气孔长度比轻度高温减小23.5%(P<0.05)。高温使奥尼尔的气孔空间分布更加规则,而对海岸和蓝脊的影响不大。3个品种的叶片净光合反应速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均随高温强度先升高后降低,但其最大值随品种发生变化。研究结果表明,南高丛蓝莓具有调整气孔结构特征和优化气孔空间分布格局提高其气体交换效率的功能,但在品种间存在较大的差异,最终导致气体交换参数对高温产生不同的响应,尤其表现在抵抗极端高温能力方面。结果有助于从叶片气孔特征变化角度深入理解不同高温强度对南高丛蓝莓气体交换产生影响的潜在机理,为蓝莓耐高温胁迫选育及引种栽培工作提供理论支持。

高温对高丛越橘叶片气孔特征和气体交换参数的影响

【目的】探讨不同程度的高温对高丛越橘叶片气孔特征及其气体交换参数的影响。【方法】以6个高丛越橘(Vaccinium corymbosum L.)品种的2 a生幼苗为试验材料(南高丛品种‘奥尼尔’‘海岸’和‘蓝脊’;北高丛品种‘公爵’‘布里吉他’和‘蓝丰’),利用人工气候箱控制生长温度的条件下,共设置4个温度处理,即对照(25℃)、轻度增温(30℃)、中度增温(35℃)和重度增温(40℃),利用印迹取样法及空间分析技术研究了6个越橘品种叶片气孔的结构特征和空间分布格局。利用Li-6400便携式光合测定系统测定了叶片的气体交换参数。【结果】研究发现叶片的气孔密度、气孔结构及其空间分布格局对增温产生的响应在南高丛和北高丛越橘2个类群之间没有明显的特异性区别。然而,高丛越橘叶片气孔特征对高温的响应在不同品种间却存在着较大的差异。高温改变了‘海岸’‘蓝脊’‘布里吉他’和‘蓝丰’的气孔结构特征,但没有对‘奥尼尔’和‘公爵’产生影响;同时,高温导致‘奥尼尔’和‘布里吉他’叶片气孔的空间分布变得更加规则。另外,高温处理导致高丛越橘品种叶片的净光合反应速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈先升高后降低的趋势,但其最大值随着品种的不同而发生变化。【结论】高温条件下高丛越橘通过调整气孔结构特征和优化气孔的空间分布格局来进一步提高气体交换效率。然而,气孔结构和功能进行调整和优化的能力在品种间存在较大的差异,最终导致了各品种叶片气体交换参数对高温响应的不同,特别是在抵抗极端高温方面表现得尤为突出。

外源钙离子对红掌叶片气孔特征及气体交换参数的影响

以红掌叶片为试材,采用不同浓度Ca(NO_3)_2(0、2、4、6、8mmol·L^(-1))溶液对红掌进行2周的培养,对气孔密度、气孔解剖结构(气孔长度、宽度、周长、面积、形状指数和面积指数),气孔空间分布格局和叶片气体交换进行了测定,以探究外源Ca^(2+)对红掌叶片气孔特征及气体交换参数的影响。结果表明:当Ca^(2+)浓度为4mmol·L^(-1)时,气孔的周长达到最大值,且此时气孔变得最为扁长。另外,Ca^(2+)浓度的升高使得气孔的宽度增加约10%。当Ca^(2+)浓度为6mmol·L^(-1)时气孔密度最高,但气孔空间格局却最不规则。然而,该研究中设置的5个Ca^(2+)浓度均没有对气孔开口面积产生显著的影响(P<0.05)。另外,随着外源钙离子浓度的增加红掌的净光合反应速率(Pn)呈现出升高的趋势,但各处理间Pn差异不显著,且均低于对照组。此外,红掌叶片的蒸腾速率和气孔导度在不同外源钙离子处理下也没有发生显著的变化。说明外源钙处理对于红掌气孔特征和生理过程的影响非常有限,这可能是由于外源钙提高气孔密度有利于气体交换的正效应同减弱气孔分布格局规则性不利于气体交换的负相应相抵消,从而导致红掌的生理参数没有发生显著的变化。

不同光照条件对虎皮兰气孔特征及气体交换参数的影响

对虎皮兰(Sansevieria trifasciata Prain)进行不同遮阴处理(25%、50%、100%光照),研究不同光照条件对虎皮兰叶片气孔的结构特征、气孔空间分布格局、气体交换参数的影响。研究结果显示,随着光照度的减弱,气孔密度逐渐增加,在25%光照条件下的气孔密度显著高于100%光照。同时,25%光照时的气孔面积指数也显著高于50%、100%2个光照条件。而叶片气孔长度、气孔宽度、气孔周长、气孔面积、气孔形状指数在不同光照条件下的变化不显著。此外,不同光照处理间的净光合反应速率(P_n)差异不显著。随着光照度的减弱,叶片蒸腾速率(T_r)、胞间CO_2浓度(C_i)先增加后减小,而气孔导度(G_s)没有发生变化。虎皮兰叶片气孔的空间分布格局随着光照的减弱逐渐变得不规则。说明尽管低光条件有利于增加虎皮兰叶片上气孔的个数和面积,但同时却在空间水平上使气孔分布不均匀,导致虎皮兰的A_n和G_s并未产生显著的变化。研究结果不仅有利于深入理解光照对虎皮兰气孔特征和气体交换参数之间关系的影响机理,并为栽培实践过程中虎皮兰最适光照条件提供理论依据。

秸秆还田下灌水及施肥对冬小麦气孔特征的影响

为了研究秸秆还田下作物的最佳水肥量,通过布设大田试验在秸秆还田下调控冬小麦灌水时期、施肥时期的灌水量和施肥量,探讨秸秆还田下灌水及施肥对冬小麦叶片气孔形态特征及其空间分布格局的影响。研究结果表明:①在相同灌水时期增加灌水量能导致拔节期的近轴面气孔面积的增加,且远轴面气孔宽度及气孔形状指数增加,远轴面气孔周长减小;然而,减小灌水量将造成拔节期近轴面气孔密度和远轴面气孔形状指数的增加,在生长后期适当延长灌水时间可以降低近轴面的气孔密度。②在生长初期(拔节期+抽穗期)减少施肥量将导致拔节期叶片近轴面气孔密度和面积的增加;然而,增加施肥量却造成生长后期(灌浆期+成熟期)远轴面气孔面积和宽度的增加。③在越冬期施肥较多、拔节期施肥较少的处理下,冬小麦叶片气孔的空间分布格局更加规则。研究结果有助于探索秸秆还田下冬小麦的最佳灌水和施肥措施,为提升黄淮海平原农业水资源短缺区的作物水分利用效率和粮食产量提供数据支撑和理论依据。

Developmental Mechanism and Distribution Pattern of Stomatal Clusters in Begonia peltatifolia

The function of stomata in plants is controlling gas exchange and modulating water balance. The distribution pattern of stomata in most vascular plants follows a certain regulation with at least one normal epidermal cell between two stomata. However, some plants restricted in several genera of vascular plants have stomatal clusters in which more than one stoma is adjacently arranged with no epidermal cells among them. The developmental process of stomatal clusters in plants, especially in non-mutant (wild type) vascular plants, has rarely been documented, and very few studies concerning the distribution pattern of stomatal clusters on leaf epidermis have been carried out. We reported the developmental mechanism and distribution pattern of stomatal clusters in Begonia peltatifolia Li native to China. The results indicated that the clustered arrangement of meristemoids at the juvenile stage of the leaf development contributed greatly to the pattern of stomatal clusters. Additionally, satellite meristemoids derived from subsidiary cells around the mature stomata also had an impact on the development as well as the pattern of stomatal clusters. Regarding stomatal cluster and singly occurring stoma both as a stomatal unit, we found that the stomatal unit density (i.e., number of stomatal unit per area) increased gradually from the middle part to the edge and the apex of the leaf, while stomatal unit size (i.e., number of stomata per stomatal unit) decreased. The possible reason of this pattern was discussed.

不同温度对3种北高丛蓝莓气孔特征和气体交换参数的影响

为探讨不同温度对北高丛蓝莓品种叶片气孔特征及其气体交换参数的影响机理,以2年生北高丛蓝莓(Vaccinium corymbosum L.)‘蓝丰’、‘公爵’和‘布里吉塔’幼苗为试验材料,利用人工气候箱设置4个温度处理,即对照(25℃)、轻度高温(30℃)、中度高温(35℃)和重度高温(40℃),研究不同温度对北高丛蓝莓叶片气孔的结构和功能、空间分布格局及气体交换的影响。结果显示,高温显著提高‘布里吉塔’叶片的气孔密度,但却没有改变‘公爵’和‘蓝丰’叶片的气孔密度。同时,中度高温增加‘蓝丰’和‘布里吉塔’叶片气孔的长度、宽度和面积,但是对‘公爵’叶片气孔开度的影响不大;且高温导致‘布里吉塔’气孔在叶片上的空间分布变得比对照更加规则,而对‘公爵’和‘蓝丰’2个品种的影响却很有限。此外,不同强度的温度处理导致3个北高丛蓝莓品种叶片的净光合反应速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率均呈现先升高后降低的趋势,但其最大值随着品种的不同而发生变化。高温条件下北高丛蓝莓主要通过增加气孔的宽度和规则化气孔的空间分布提高光合效率。然而,不同蓝莓品种对叶片气孔结构和功能进行调整和优化的能力存在一定的差异,最终导致蓝莓叶片气体交换对增温的响应存在种间差异。