盐碱地8个北美海棠品种叶柄解剖结构的差异

李蕊，李珍，杨静慧，通信作者，刘艳军，王兴，张超

（1.天津农学院 园艺园林学院，天津 300384；2.天津市公路直属处，天津 300384；3.天狮学院，天津 301700）

目前，中国盐碱地面积约为1亿hm2，约占全球盐碱地面积的10%[1]。天津市盐渍化土地面积7 800 km2，约占天津市总土地面积65.8%，其中土壤含盐量大于0.2%的土地有4 700 km2，占总土地面积的39.3%[2]。可以通过盐碱地改良或筛选耐盐碱植物品种进行栽植利用这些土地。北美海棠因其品种多、适应性广、观赏性强等特点在我国园林景观中广为应用。选择耐盐性强的北美海棠品种可以扩大其应用范围。

品种筛选可以通过盐碱地上的植物生长[3]、发育[4]、生理生化变化[5]、解剖结构[6]等进行判断。其中通过叶片的解剖结构进行筛选是一条有效的途径[7]。因为植物叶片的结构与植株的水分蒸腾和叶片的保水性、叶片和茎的导管数量——水分的供应等有很大的关系[8]。通常叶片角质层厚、叶片厚、维管束多的耐旱性就强[9]。徐阳等[10]通过对川西高原苹果属植物叶片结构进行分析，认为植物角质层越厚，抗旱能力越强；沈广爽等[11]认为发达的表皮组织，对植物的耐旱性和耐盐性具有积极作用。武春霞等[12]通过对3种海棠的叶片解剖结构分析，比较出不同品种的耐旱性强弱。本试验通过北美海棠8个品种的叶柄解剖观察来比较其耐旱性和耐盐性，为北美海棠在盐碱地的利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试的北美海棠8个品种为‘冬红’‘舞美’‘亚当’‘喜洋洋’‘绚丽’‘凯尔斯’‘王族’‘红宝石’，均由天津市远大园林苗圃提供。北美海棠的幼苗于2011年早春购于山东日照，定植于天津市静海县静台路以南的远大苗圃基地。供试苗木定植株行距一致，株行距为2 m×4 m，株龄均为7年生植株。

试验地属于暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温为11.8 ℃，年平均降水量为566.7 mm，年平均日照时数为2 699 h。土壤为黏壤土，pH为8.02，含盐量为0.32%，肥力中等。在苗圃中选择生长较为一致的区域为样地，每个样地面积为20 m×20 m，重复6次。在每个样地中进行交叉选样，选取5株生长良好的植株为样株，重复6次。6个样地，共重复30株。

1.2 试验方法

叶柄导管个数的观测：选取各个品种叶柄的中间部位进行徒手切片，制成临时装片后，在Leica DM2000显微镜下观察，每个品种选随机选取10个叶柄，进行制片，随机观察3个视野，重复3次。数清导管个数。

叶柄的韧皮部厚度、木质部厚度、角质层厚度：均测量最厚区域。

叶柄解剖的相关指标用AutoCAD 2008软件进行测量，最后用隶属函数评价出北美海棠的抗旱性强弱。

1.3 隶属函数的计算方法

隶属函数值计算公式[13]：

式中X1为指标测定值，Xmax、Xmin为所有参试材料某一指标的最小值和最大值。

2 结果与分析

2.1 8个北美海棠品种叶柄角质层厚度的比较

由图1、图2可以看出，盐碱土上8个北美海棠品种叶柄角质层厚度差异很大，其中‘绚丽’叶柄的角质层最厚，为7.57 μm，极显著高于其他品种，是‘舞美’（5.12 μm）的1.479倍，‘红宝石’（5.30 μm）的1.427倍，‘喜洋洋’（5.31 μm）的1.427倍。其次是‘冬红’（6.83 μm），‘亚当’（6.74 μm）‘凯尔斯’（6.60 μm）‘王族’（6.38 μm）。四者之间表现为差异不显著，但是极显著高于‘喜洋洋’（5.60 μm）‘红宝石’（5.33 μm）‘舞美’（5.63 μm）3个品种，三者之间表现差异不显著。角质层可防止植株体内水分散失，和植物的抗旱耐盐性有着密不可分的联系，8个品种叶柄角质层厚度大小依次为‘绚丽’＞‘冬红’＞‘亚当’＞‘凯尔斯’＞‘王族’＞‘舞美’＞‘喜洋洋’＞‘红宝石’。

图1 8个北美海棠品种叶柄角质层厚度的比较

图2 解剖显微镜下8个北美海棠品种角质层厚度（200×）

2.2 8个北美海棠品种叶柄韧皮部厚度的比较

由图3可以看出，盐碱地8个北美海棠品种叶柄韧皮部厚度差异显著。其中‘亚当’（426.05 μm）最大，‘冬红’（422.25 μm）稍低于‘亚当’，极显著高于其他6个品种，‘亚当’韧皮部的厚度是‘红宝石’（312.47 μm）的1.363倍，是‘舞美’（318.15 μm）的1.339倍，‘冬红’叶柄韧皮部的厚度是‘红宝石’的1.351倍，是‘舞美’的1.327倍。‘凯尔斯’（389.46 μm）的韧皮部厚度仅次于‘冬红’和‘亚当’，显著高于其他5个品种。‘绚丽’‘喜洋洋’‘王族’三者的韧皮部厚度为349.28～369.87 μm，三者中‘绚丽’和‘王族’表现为差异极显著，‘喜洋洋’和两者差异不显著。‘红宝石’‘舞美’之间差异不显著，两者极显著低于其他品种。

图3 8个北美海棠品种叶柄韧皮部厚度的比较

2.3 8个北美海棠品种叶柄木质部厚度的比较

由图4可以看出，盐碱地8个北美海棠品种叶柄木质部厚度差异极为显著。其中木质部厚度最大的为‘亚当’（416.28 μm），其次为‘绚丽’（402.89 μm），‘亚当’极显著高于其他6个品种，‘绚丽’极显著高于除‘凯尔斯’外的其他5个品种，‘亚当’是‘红宝石’（267.00 μm）的1.559倍，‘舞美’（305.83 μm）的1.361倍，‘冬红’（327.19 μm）的1.265倍，‘王族’（335.15 μm）的1.246倍。‘凯尔斯’的木质部厚度为（394.42 μm），极显著高于其他5个品种，‘喜洋洋’（365.48 μm）的木质部厚度居中，极显著高于‘王族’‘冬红’‘舞美’和‘红宝石’4个品种，‘王族’和‘冬红’两者之间表现为差异不显著，但显著高于‘舞美’和‘红宝石’。‘舞美’木质部厚度较低，‘红宝石’的最低。

图4 8个北美海棠品种叶柄木质部部厚度的比较

2.4 8个北美海棠品种叶柄导管个数的比较

由图5可以看出，‘冬红’木质部导管数最多，为（415.10个），极显著高于其他7个品种，是‘舞美’（33.45个）的1.245倍，‘红宝石’（335.65个）的1.237倍，‘王族’（334.15个）的1.222倍，‘喜洋洋’（340.20个）的1.22倍。其次为‘绚丽’和‘凯尔斯’，木质部导管数分别为383.50个和378.25个，两者之间表现为差异不显著，但极显著高于其他5个品种，‘亚当’木质部的导管数居中，为369.50个，极显著高于其他4个品种。‘舞美’（335.24个）‘喜洋洋’（333.50个）‘王族’（332.15个）‘红宝石’（331.20）四者木质部导管数较小，且表现为差异不显著。

图5 8个北美海棠品种木质部导管数的比较

导管是植物疏导组织的重要组成部分，是运输水和无机盐的通道，在盐碱和干旱环境中导管尤为重要，仅从导管数来看，不同北美海棠耐盐性依次为‘冬红’＞‘绚丽’＞‘凯尔斯’＞‘亚当’＞‘舞美’＞‘喜洋洋’＞‘王族’＞‘红宝石’。

2.5 8个北美海棠品种叶柄解剖特性的综合分析

表1为盐碱土上8个北美海棠品种叶柄解剖特性的隶属函数分析。由于叶柄角质层厚度、叶柄木质部和韧皮部厚度、木质部导管数与耐盐性呈正相关，因此采用（1）式计算。各指标均赋予100%的权重（即1份的权重）。从综合指标来看，8个北美海棠品种叶片解剖特性存在显著差异，以耐盐性将其分为四类：第一类为‘亚当’‘绚丽’‘冬红’；第二类为‘凯尔斯’，第三类为‘喜洋洋’‘王族’；第四类为‘舞美’‘红宝石’。

表1 8个北美海棠品种叶柄解剖特性的综合分析

4 讨论与结论

本试验显示，不同北美海棠品种间的叶柄解剖结构有显著的差异。这与唐文煜等[14]在银杏上研究结果一致。植物的叶片解剖结构对植物的耐旱性和耐盐性起较大的作用。叶柄因其面积较小，影响相对较小。但是，叶柄中导管的数量影响着水分运输[15]，影响着叶片的生长和代谢。从这方面看，4项指标中导管数对其耐旱性或耐盐性影响更大。导管数最多的是‘冬红’，其次是‘绚丽’。这2个品种耐旱和耐盐性应最高。因此，可以考虑用叶柄中的导管数多少来判断植物的耐旱耐盐性。

从综合隶属函数来看，8个北美海棠品种叶柄解剖特性存在显著差异，可以将耐盐性其分为四类：第一类为‘亚当’‘绚丽’‘冬红’，其耐盐性最强；第二类为‘凯尔斯’，第三类为‘喜洋洋’‘王族’；第四类为‘舞美’、‘红宝石’。