《河南农业大学学报》2019年第53卷第4期刊载了南京林业大学风景园林学院宋鹏、丁彦芬、朱贵珍、李涵和王亚楠的研究论文——“6种卫矛属植物叶片解剖结构与抗旱性评价”。该研究由国家林业和草原局“948”资助项目(2013-4-30)、江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY2015A063)资助。责任编辑曾庆东。
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卫矛属隶属于卫矛科,全球共有该属植物220余种,主要分布在热带、亚热带及温带地区,少数种类分布在寒温带。中国卫矛属植物资源非常丰富,拥有卫矛属植物100余种,主要分布在云南、四川和贵州等地。卫矛属植物树形端正,生长速度较快,耐修剪,对有害气体具有较强抗性,部分植株的叶花果具有良好观赏价值,是优良的园林绿化树种。作为中国大部分地区的乡土树种,目前,该属植物中开发应用较少,加强对卫矛属植物的开发应用具有重大意义。
干旱是限制植物分布和正常生长发育主要的环境因子之一。在缺少水分的环境下,植物叶片的外观形态和微观结构会发生相应的改变,因此,研究叶片形态的变化对选用合理的指标来评价植物的抗旱性有积极作用。目前,相关研究主要采用单一的平均隶属函数法进行评价,但该方法不能全面反映各项指标对抗旱性贡献的大小,综合运用主成分分析法则可以有效解决这一问题。
目前,关于卫矛属植物的研究主要集中在繁殖技术上,对其抗旱性的研究不多。虽然卫矛和欧洲卫矛在园林绿地中已有应用,但大果卫矛、矩叶卫矛、西南卫矛和疏花卫矛都处于野生状态,尚未人工引种栽植,因此,研究卫矛属植物的抗旱性对其栽培推广有一定的指导作用。
本研究以这6种卫矛属植物为试验材料,探究叶片的表皮和横切面结构的差异,并运用主成分分析法、隶属函数法和系统聚类法对抗旱性作出综合评价,以期为卫矛属植物的栽培推广、抗旱品种的筛选、降低管理成本及营建节水型植物景观提供科学依据。
试验材料为生长健康、长势一致的卫矛、欧洲卫矛、大果卫矛、矩叶卫矛、西南卫矛和疏花卫矛6种卫矛属植物的多年生苗。观察并测量气孔的长度和宽度;基于像素比值近似等于面积比值的原理,直接得到气孔面积;统计单位视野内气孔个数,计算气孔开度和气孔密度;直接从图中测量叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度;计算栅海比、叶片紧密度和叶片疏松度。根据以上13个指标数据进行主成分分析,并计算各自对应的隶属函数值和抗旱性度量值。
结果表明,6种卫矛属植物叶片的气孔均分布在下表皮,气孔特性在种与种之间存在显著差异。6种卫矛属植物叶片为异面叶,各项解剖结构在种与种之间存在显著差异。运用主成分分析法得出各项指标对抗旱性的贡献有所不同,从大到小依次为气孔面积>栅栏组织厚度>叶片厚度>气孔长度>上表皮厚度>气孔宽度>叶片疏松度>下表皮厚度>栅海比>叶片紧密度>气孔开度>海绵组织厚度>气孔密度。
运用隶属函数法,结合各指标所占权重,6种卫矛属植物的抗旱性从强到弱依次为卫矛>西南卫矛>疏花卫矛>欧洲卫矛>大果卫矛>矩叶卫矛。经聚类分析,将6种卫矛属植物分为3类:抗旱性强的有卫矛;抗旱性中的有西南卫矛和疏花卫矛;抗旱性弱的有欧洲卫矛、大果卫矛和矩叶卫矛。
通信作者:
丁彦芬,南京林业大学风景园林学院副教授,硕士生导师。主要从事园林植物栽培与生理、园林植物资源与应用研究。主持、参与国家级、省部级项目多项;发表学术论文百余篇;主编、参编著作4部。
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