遮阴对白三叶叶片解剖结构和光合特性的影响

第２３卷第３期　Ｖｏ１．２３　Ｎｏ．３　草　地　学　报　

ＡＣＴＡ　ＡＧＲＥＳＴＩＡ　ＳＩＮＩＣＡ　２０１５年　５月　

Ｍａｙ．　２０１５　

ｄｏｉ：１０．１１７３３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—０４３５．２０１５．０３．０３１　遮阴对白三叶叶片解剖结构和光合特性的影响　

杨文权　，褚继鹏。，寇建　村。，赵娇　，韩明玉。　（１．西北农林科技大学生命科学学院，陕西杨凌７１２１００；２．西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌７１２１００；　３．西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌７１２１００）　

摘要：为掌握果草复合系统中白三叶（Ｔｒｉｆｏｌｉｕｒｎ　ｒｓｐｅｎｓ）对苹果树（Ｍａｌｕｓ　ｐｕｍｉｌａ）遮阴的适应性机理，研究不遮　阴、遮阴５Ｏ　和遮阴７Ｏ　条件下白三叶叶片解剖结构和光合特性的变化。结果表明：随着苹果树遮阴程度的增　加，白三叶叶面积、上表皮细胞厚度、海绵组织厚度增加，其余解剖结构指标均减小，净光合速率（Ｐ　）降低；上表皮　厚度、海绵组织厚度与Ｐ　成显著负相关关系，与其他指标成显著正相关关系。说明遮阴使白三叶叶片结构改变，　光合速率降低。　关键词：苹果园；白三叶；遮阴；解剖结构；光合参数　中图分类号：￥５４１．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７－０４３５（２０１５）０３—０６５３—０４　

Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｓｈａｄｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｌｅａｖｅ　Ａｎａｔｏｍｉｃａｌ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｐｈ０ｔＯｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　０ｆ　Ｗｈｉｔｅ　Ｃｌｏｖｅｒ　

ＹＡＮＧ　Ｗｅｎ—ｑｕａｎ　，ＣＨＵ　ｊｉ—ｐｅｎｇ。，ＫＯＵ　Ｊｉａｎ—ｃｕｎ。，ＺＨＡｏ　Ｊｉａｏ　，ＨＡＮ　Ｍｉｎｇ—ｙｕ。　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｎｉｍａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ　３．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｌｅａｒｎ　ｔｈｅ　ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ｃｌｏｖｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｏｒｃｈａｒｄ　ａｎｄ　ｇｒａｓｓ，　ｔｈｅ　ａｎａｔｏｍｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ｃｌｏｖｅｒ　ｌｅａｖｅ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｎｏ—　ｓｈａｄｉｎｇ，５０　ｓｈａｄｉｎｇ　ａｎｄ　７０　ｓｈａｄｉｎｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｌｅａｆ　ａｒｅａ，ｕｐｐｅｒ　ｅｐｉ—　ｄｅｒｍｉｓ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｓｐｏｎｇｙ　ｔｉｓｓｕｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ｃｌｏｖｅｒ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｗｈｅｒｅａｓ　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｏｆ　ａｎａ—　ｔｏｍｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｐ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｏｆ　ｓｈａｄｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ａｐｐｌｅ　ｔｒｅｅ．Ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｅｐｉｄｅｒｍｉｓ　ｔｈｉｃｋ—　ｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｐｏｎｇｙ　ｔｉｓｓｕｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｗｅｒｅ　ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　Ｐ　，ｗｈｅｒｅａｓ　ｏｔｈｅｒ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｏｓｉ—　ｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　Ｐ　．Ｉｎ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｈａｄｉｎｇ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｔｈｅ　ａｎａｔｏｍｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ｃｌｏｖｅｒ　ｌｅａｖｅ　ａｎｄ　ｃａｕｓｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｒａｔｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ａｐｐｌｅ　ｏｒｃｈａｒｄ；Ｗｈｉｔｅ　ｃｌｏｖｅｒ；Ｓｈａｄｉｎｇ；Ａｎａｔｏｍｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　

我国是世界上第一大苹果生产国，栽培面积和　产量分别占世界总面积和总产量的４１．Ｏ９　和　４２．８８　，其中，黄土高原地区是我国苹果４大优势　产区中种植面积最大的产区，２００８年，该区苹果栽　培面积和产量分别占全国总面积和总产量的４８．０　和３８．９％，成为黄土高原地区农村经济的支柱产　业＿１］。但是，由于该地区果园土壤肥力退化严重，生　态条件不断恶化，极大地限制了苹果产量的提高与　品质的优化［２］。近几年兴起的果园种草模式可以降　低果园土壤蒸发，改善土壤物理性状，促进培肥，减　少劳动强度，节约成本，提高果实产量和品质，是黄　土高原地区苹果园健康和可持续发展的新兴果园管　理模式　引。　白三叶（Ｔｒｉｆｏｌｉｕｒｎ　ｒｅｐｅｎｓ）由于植株较矮，分　枝性好，有良好的蓄水保墒作用；同时，其根系较浅，　避免了与果树竞争水肥，尤其是根瘤菌固氮作用优　势明显．力口之生育期长、适应性广、抗逆性强等优点，　成为了黄土高原苹果园最适宜的草种，已在该区苹　

收稿日期：２０１４—０５—０４；修回日期：２０１４一１０—１３　基金项目：国家自然科学基金项目（３１３０２０２７）；国家苹果产业技术体系项目（ＣＡＲ孓２８）；陕西省科技厅重大项目（２０１１ＫＴＺＢ０２—０２）；现代　农业产业技术体系建设专项资金（ＣＡＲＳ－３５２４０）；西北农林科技大学博士科研启动基金项目（２０１３ＢＳＪＪ０７０）资助　作者简介：杨文权（１９７５一），男，陕西扶风人，博士，讲师，主要从事植物和微生物多样性方面的教学和科研工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｅｎｑｕａｎ０５＠ｓｉｎａ．　ｃｏｒｎ；＊通讯作者Ａｕｔｈｏｒ　ｆｏｒ　ｃ０ｒｒｅｓｐ０ｎｄｅｎｃｅ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｈａｎｍ￣ｒ＠ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ｅｎ　６５４　草　地　学　报　第２３卷　果园大面积推广种植［３］。　目前，对苹果园生草的研究主要集中在草种选　择、种草对果园水肥和产量的影响等方面Ｌ１　］，但是，　在白三叶和苹果树所形成的果草复合系统中，白三　叶长期处于苹果树的遮阴条件下，光照不足，却生长　良好，对苹果树遮阴表现出来很好的适应性。关于　遮阴对白三叶影响的研究仅限于草地系统或模拟遮　阴试验，集中在混播草地中其他牧草遮荫对白三叶　形态建成、生长速率、营养物质组成等方面的影响，　而对于林草结合系统中光照环境对白三叶解剖结构　的影响尚未见报道［４　］。但掌握白三叶在果园中对　遮阴的适应机理对于科学地管理苹果园、高效利用　白三叶和维持果草复合系统的稳定性具有重要意　义。为此，本试验对处于苹果树行间不同遮阴条件　下的白三叶叶片解剖结构和光合特性进行研究，揭　示白三叶对苹果树遮阴的适应机理，为果草种植模　式的应用推广提供科学依据。　１材料与方法　１．１试验地概况　试验地位于陕西杨凌国际合作科技园一现代农　业创新园的苹果试验基地，基地海拔５２５　ｉｎ，年均日　照时数２１５０　ｈ，年平均气温１２～１４℃，极端最高气　温３９￣４０℃，极端最低气温一１５～一２１℃，年平均　降水量６２１．６　ｍｍ，属暖温带半湿润气候。试验地　土壤为黑垆土。　１．２试验处理　苹果园建于２００９年春，果树行距４　ｍ，株距２　ＩＴｌ，　品种为“长富２号”（Ｎａｇａｆｕ　２），行间种白三叶，播量４　ｇ・Ｉｎ＿。，宽度为１　１ＴＩ，于２００９年３月底播种。　试验以生长在苹果园边缘无遮阴的白三叶为对　照（ＣＫ），用泰玛斯ＴＭ２０１Ｌ手持照度计于９：００，　１２：Ｏｏ和１６：００在果树行间生长白三叶的地方寻找　遮阴点，连续观测数日，将不同时间测得的较接近的　光强，取平均值，作为遮阴处理的光照强度。处理Ｉ：　种草行近中间的白三叶，光照强度约为对照的５０　，　即５Ｏ　的遮阴处理；处理Ⅱ：种革行边缘靠近苹果树　的白三叶，光照强度约为对照的３Ｏ　，即７０　的遮阴　处理。　１．３测定指标与方法　１．３．１　叶面积与气孔密度　２０１３年６月，用叶面　积仪测定叶面积；用涂抹无色指甲油的方法　］，测定　气孔密度。　１．３．２　叶片解剖结构　ＦＡＡ固定，番红一固绿对　染，常规石蜡切片。观测叶片厚度、上表皮厚度、栅　栏和海绵组织厚度、栅栏组织细胞长度及宽度。按　下式计算叶片组织结构紧密度（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｌｏｓｅｌｙ　ｄｅｇｒｅｅｓ，ＣＴＲ）和疏松度（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｌｏｏｓｅ　ｄｅｇｒｅｅｓ，　ＳＲ）：ＣＴＲ（　）一（栅栏组织厚度／叶片厚度）×　１００　，ＳＲ（　）一（海绵组织厚度／叶片厚度）×　１００　。　１．３．３光合参数２０１３年６月，选择晴朗无风的天　气，上午１０：０Ｏ—ｌ１：Ｏ０时，用Ｌｂ６４００便携式光合　仪，测定不同遮荫条件下的白三叶光合速率（ｎｅｔ　ｐｈｏ—　ｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｒａｔｅ，Ｐ　）、蒸腾速率（ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ，　Ｔｒ）、胞间Ｃ０２浓度（ｉｎｔｅｒｃｅｌｌｕｌａｒ　Ｃ０２　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，　Ｃｉ）和气孔导度（ｓｔｏｍａｔａｌ　ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ，Ｇ。）。　

１．４数据处理　试验数据用Ｅｘｃｅｌ　２００３进行初步处理，用　ＳＰＳＳ　１２．０软件进行ｏｎｅ—ｗａｙ　ＡＮＯＶＡ方差分析。　

２结果与分析　２．１　苹果树遮阴对白三叶叶面积与气孔密度的影响　由表１可知，随着遮阴程度的增加，自三叶叶面　积增加，下表皮的气孔密度逐渐下降。对照与处理　问差异显著（Ｐ＜０．０５），但２遮阴处理间均无显著　差异。　

２．２苹果树遮阴对白三叶叶片解剖结构的影响　由表１可知，苹果园中种植的白三叶的叶片厚　度、栅栏组织厚度、栅栏细胞的长度、栅栏细胞宽　度、栅栏细胞长宽比、栅栏组织海绵组织长宽比均　随着果树遮阴强度增加而变小。对照与２个遮阴　处理间，除５Ｏ　遮阴的白三叶栅栏组织细胞宽度　与对照差异不显著外，其余各指标差异均达极显　著水平（Ｐ＜０．０１）；而２个不同遮阴处理的白三　叶，除栅栏细胞长宽比无显著差异外，叶片厚度、　栅栏组织厚度、栅栏细胞的长度、栅栏细胞宽度、　栅栏组织海绵组织长宽比均存在极显著差异（Ｐ＜　０．０１）。　随着遮阴强度的增加，上表皮厚度、海绵组织厚　度、叶片结构疏松度逐渐增加，叶片结构紧密度　减小。