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摘要 [目的]探索不同种植密度下半夏叶片气孔特性的变化。[方法]取5个不同种植密度下的半夏叶片，撕取其下表皮制片、显微观察，随机选取5个视野，记载气孔频度、气孔长轴和短轴。[结果]不同种植密度下半夏叶片气孔频度的差异不显著，其变化范围为80.48～92.09 个/mm2；而随着种植密度的增加，叶片气孔器的长轴和短轴长度均表现出“上升-平稳-上升”的变化趋势。当半夏块茎用量从1 875 kg/hm2增加至3 375 kg/hm2时，气孔器的长轴长度从41.943 0 μm增加至50.941 4 μm，短轴长度从25.739 3 μm增加至35.342 8 μm，且最高值和最低值差异极显著。[结论]种植密度对半夏叶片气孔器的大小影响较为明显。
关键词 半夏；种植密度；气孔器；气孔频度
中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）25-08554-02
Abstract [Objective] The research aimed to investigate the stomatal characteristics changes of Pinellia ternate leaves in different planting densities. [Method] To pick the leaves of Pinellia ternate under five different planting density， to tear lower epidermis of the leaves and to make the temporary slides. In microscopic observation， the selected randomly five views were used to record the stomatal frequency， long axis and short axis. [Result] The difference of stomatal frequency in leaves under different planting densities was not significant， its change range was from 80.48 to 92.09 per square millimeter. The “up-steady-up” change trends of major axis length and minor axis length of stomatal apparatus were appeared with the increase of planting density. The length axis length was increased from 41.943 0 μm to 50.941 4 μm， and minor axis length was increased from 25.739 3 μm to 35.342 8 μm with the tuber dosage was increased from 1 875 kg/hm2 to 3 375 kg/hm2， and the difference between maximum value and the minimum value was highly significant. [Conclusion] The influence that planting density in regard to the stomatal apparatus of Pinellia ternate leaves was significant.
Key words Pinellia ternata （Thunb.） Breit.； Planting density；Stomatal apparatus；Stomatal frequency
半夏[Pinellia ternata （Thunb.） Breit.]为天南星科多年生草本植物，以地下块茎入药，为常用中药之一。近年来，随着野生半夏资源的日益减少，人工种植已成为半夏药材的主要来源[1- 2]，对半夏种植技术的研究也不断深入[3-9]。在规模化生产上，半夏一般采用块茎繁殖，种植密度是影响其药材产量和品质的重要因素之一。气孔作为植物叶片的特化结构，是控制植物体内水分和气体与外界交换的主要通道，对植物的光合、呼吸和蒸腾等生理活动均具有重要调节作用，气孔器在研究植物的亲缘关系、系统进化与分类等方面具有积极意义，如张延龙等在对葡萄、苹果、梨和柑橘类植物的气孔特征研究后指出，气孔频度、大小和结构可以作为果树起源、进化、分类的重要指标[10-13]。另有研究表明，气孔性状或气孔参数（气孔频度、大小等）受大气中CO2浓度[14]、水分[15]、光照[16]和温度[17]等影响而发生变异。由于密度效应引起种群内个体对环境资源的竞争，所以不同密度种群内部的光照、CO2浓度和水分乃至微生物的种类、数量等均会有所改变，这可能导致气孔性状变化。该研究通过探讨密度效应对半夏叶片气孔性状的影响，揭示种植密度与气孔器变化规律间的内在联系，以期为半夏规范化人工种植中合理群体结构的构建提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
半夏Pinellia ternata （Thunb.） Breit.，其块茎由贵州省赫章县半夏规范化种植基地提供。
1.2 试验设计
田间试验在赫章县国营平山林场进行。选择较为平整、质地疏松、土质均一且坡度≤15°的地块，播种前翻土整地，试验小区按长 × 宽 = 5.0 m × 1.2 m、高30 cm的规格开厢作畦。于3月中旬播种，选取大小基本一致的半夏块茎用50%多菌灵800倍液浸种30 min，按用种量安排5个不同种植密度，分别为1 875、2 250、2 625、3 000、3 375 kg/hm2。每个密度小区重复3次，并以等量农家肥作基肥。出苗后，进行中耕除草、培土等田间管理。 1.3 试验方法
于半夏倒苗前的旺长期，采用五点取样法在每个小区中随机抽样，每小区选取5株。用镊子撕取叶片下表皮，制作临时装片，于光学显微镜（400倍）下观察记载叶片的气孔特征。每个装片随机选取5个视野，计算气孔频度，并测量气孔的长轴和短轴。其中，气孔频度（个/mm2）= 视野中气孔数目/视野面积。
2 结果与分析
2.1 不同种植密度下半夏叶片气孔频度的变化
半夏叶片气孔器由2个肾形保卫细胞组成（图1），周边没有明显分化的副卫细胞，叶片表皮细胞形状为不规则多边形。当种植密度在1 875～3 375 kg/hm2时，叶片气孔频度变化为80.48～92.09个/mm2。就其变化趋势而言，随着种植密度的增大气孔频度也相应增加（图2），但不同密度下的气孔频度差异不显著（表1）。群体密度对半夏叶片气孔频度的影响较小，这可能与半夏的生长习性有关。
3 讨论
密度效应在生态学和栽培学上一直备受关注，不同种植密度对植物的影响主要来源于对阳光、空气和水分等空间资源的竞争。密度效应可改变植物群体内部的微环境，这种改变不仅引起植物在形态上的适应，也会导致生理上甚至微观结构上发生变化，并将最终影响其产量品质的形成。阮培均等研究表明种植密度对于半夏产量和总生物碱含量均有重要影响[18]。气孔作为植物与外界物质交流的重要门户，它对外界因素（CO2、光照等）变化比较敏感，甚至与植物的抗性有关[19]。张晓艳等对不同种植密度下春小麦的气孔性状研究发现，随着种植密度的增加气孔频度也相应增大，且气孔在叶片上的分布更趋于均匀[20]，这与该研究中气孔频度随种植密度的变化趋势基本一致。该试验结果中，不同种植密度下的气孔频度差异不显著，这可能与半夏的生物学特性有关，因为半夏属于弱草性植物，一年中一般有3次出苗和3次倒苗，倒苗不是半夏生长中的必然生理现象，而是抵御外界不良条件的一种暂时性休眠[21-22]，可能正是因为这种生理保护机制，使其地上部分处于一个相对稳定的生存空间范围内，从而削弱其气孔频度的差异性。另外，气孔性状也伴随着植株发育进程而呈现动态变化[23]，加之不同个体间的抽样偏差，可能对试验结果造成一定干扰。
参考文献
[1] 何道文，黄雪菊.半夏栽培生态学研究[J].中草药，2003，34（12）：81-83.
[2] SONG J B，ZHANG G T，GUO Q S.The comparative experiment on different Pinellia ternata[J].中草药，1997，28（3）：175-177.
[3] 卢立米.半夏施肥技术的试验探讨[J].中国中药杂志，1992，17（2）：142-143.
[4] 陈效杰.半夏优化栽培模式研究初报[J].甘肃农业科技，1998，4（4）：19-20.
[5] 龚成文.三种施肥在半夏上的肥效比较试验[J].甘肃农业科技，2000（5）：32-33.
[6] 崔晓星，魏英勤，刘鑫欣，等.“3414”设计研究氮磷钾施肥量对半夏产量及品质的影响[J].中国农学通报，2010，26（15）：257-261.
[7] 王海玲，王孝华，阮培均，等.半夏高产繁殖栽培技术研究[J].湖北农业科学，2013，52（5）：1073-1076，1080.
[8] 龚成文.半夏覆盖栽培技术研究[J].甘肃科技，2005，21（7）：178-179.
[9] 张小斌，王新军，唐养璇，等.商洛半夏块茎不同种植密度的对比试验研究[J].辽宁中医药大学学报，2007，9（3）：181-182.
[10] 张延龙，牛立新.中国葡萄属植物叶片气孔特性的研究[J].植物研究，1997，17（3）：315-319.
[11] 杨传友，史金生，村欣阁，等.苹果叶片气孔的研究[J].山东农业大学学报，1998，29（1）：8-14.
[12]李志英，梁艳荣，胡晓红.梨不同系统叶片气孔的密度、大小与起源地气象因子的关系[J].内蒙古农业科技，1994（5）：31-32.
[13] 李润唐，张映南，田大伦.柑橘类植物叶片的气孔研究[J].果树学报，2004，21（5）：419-424.
[14] WOODWARD F I.Stomatal numbers are sensitive to increases in CO2 from preindustrial level[J].Nature，1987，327（6123）：617-618.
[15] FRASER L H，GREENALL A，CARLYLE C，et al.Adaptive phenotypic plasticity of Pseudoroegneria spicata：response of stomatal density，leaf area and biomass to changes in water supply and increased temperature[J].Annals of Botany，2009，103（5）：769-775.
[16] REDDY K R，ROBANA R R，HODGES H F，et al.Interactions of CO2 enrichment and temperature on cotton growth and leaf characteristics[J].Environmental and Experimental Botany，1998，39（2）：117-129.
[17] FRIEND A D，WOODWARD F I.Evolutionary and ecophysiological responses of mountain plants to the growing season environment[J].Advances in Ecological Research，1990，20：59-124.
[18] 阮培均，董恩省，梅艳，等.栽培密度和施肥对半夏产量与总生物碱影响的研究[J].中国农学通报，2010，26（15）：190-194.
[19] 钟克友，唐湘如，胡飞，等.水稻剑叶气孔性状与孕穗期耐冷性的关系研究[J].西北植物学报，2010，30（1）：98-103.
[20] 张晓艳，杨惠敏，侯宗东，等.土壤水分和种植密度对春小麦叶片气孔的影响[J].植物生态学报，2003，27（1）：133-136.
[21] 张明，李泉森，金仕勇.半夏人造土栽培及生长习性研究[J].中药材，1998，21（9）：433-436.
[22] 张明，钟国跃，马开森，等.半夏倒苗原因的试验观察研究[J].中国中药杂志，2004，29（3）：85-86.
[23] 尹秀玲，王金霞，段志青，等.小麦气孔密度及日变化规律研究[J].中国农学通报，2006，22（5）：237-242.
关键词 半夏；种植密度；气孔器；气孔频度
中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）25-08554-02
Abstract [Objective] The research aimed to investigate the stomatal characteristics changes of Pinellia ternate leaves in different planting densities. [Method] To pick the leaves of Pinellia ternate under five different planting density， to tear lower epidermis of the leaves and to make the temporary slides. In microscopic observation， the selected randomly five views were used to record the stomatal frequency， long axis and short axis. [Result] The difference of stomatal frequency in leaves under different planting densities was not significant， its change range was from 80.48 to 92.09 per square millimeter. The “up-steady-up” change trends of major axis length and minor axis length of stomatal apparatus were appeared with the increase of planting density. The length axis length was increased from 41.943 0 μm to 50.941 4 μm， and minor axis length was increased from 25.739 3 μm to 35.342 8 μm with the tuber dosage was increased from 1 875 kg/hm2 to 3 375 kg/hm2， and the difference between maximum value and the minimum value was highly significant. [Conclusion] The influence that planting density in regard to the stomatal apparatus of Pinellia ternate leaves was significant.
Key words Pinellia ternata （Thunb.） Breit.； Planting density；Stomatal apparatus；Stomatal frequency
半夏[Pinellia ternata （Thunb.） Breit.]为天南星科多年生草本植物，以地下块茎入药，为常用中药之一。近年来，随着野生半夏资源的日益减少，人工种植已成为半夏药材的主要来源[1- 2]，对半夏种植技术的研究也不断深入[3-9]。在规模化生产上，半夏一般采用块茎繁殖，种植密度是影响其药材产量和品质的重要因素之一。气孔作为植物叶片的特化结构，是控制植物体内水分和气体与外界交换的主要通道，对植物的光合、呼吸和蒸腾等生理活动均具有重要调节作用，气孔器在研究植物的亲缘关系、系统进化与分类等方面具有积极意义，如张延龙等在对葡萄、苹果、梨和柑橘类植物的气孔特征研究后指出，气孔频度、大小和结构可以作为果树起源、进化、分类的重要指标[10-13]。另有研究表明，气孔性状或气孔参数（气孔频度、大小等）受大气中CO2浓度[14]、水分[15]、光照[16]和温度[17]等影响而发生变异。由于密度效应引起种群内个体对环境资源的竞争，所以不同密度种群内部的光照、CO2浓度和水分乃至微生物的种类、数量等均会有所改变，这可能导致气孔性状变化。该研究通过探讨密度效应对半夏叶片气孔性状的影响，揭示种植密度与气孔器变化规律间的内在联系，以期为半夏规范化人工种植中合理群体结构的构建提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
半夏Pinellia ternata （Thunb.） Breit.，其块茎由贵州省赫章县半夏规范化种植基地提供。
1.2 试验设计
田间试验在赫章县国营平山林场进行。选择较为平整、质地疏松、土质均一且坡度≤15°的地块，播种前翻土整地，试验小区按长 × 宽 = 5.0 m × 1.2 m、高30 cm的规格开厢作畦。于3月中旬播种，选取大小基本一致的半夏块茎用50%多菌灵800倍液浸种30 min，按用种量安排5个不同种植密度，分别为1 875、2 250、2 625、3 000、3 375 kg/hm2。每个密度小区重复3次，并以等量农家肥作基肥。出苗后，进行中耕除草、培土等田间管理。 1.3 试验方法
于半夏倒苗前的旺长期，采用五点取样法在每个小区中随机抽样，每小区选取5株。用镊子撕取叶片下表皮，制作临时装片，于光学显微镜（400倍）下观察记载叶片的气孔特征。每个装片随机选取5个视野，计算气孔频度，并测量气孔的长轴和短轴。其中，气孔频度（个/mm2）= 视野中气孔数目/视野面积。
2 结果与分析
2.1 不同种植密度下半夏叶片气孔频度的变化
半夏叶片气孔器由2个肾形保卫细胞组成（图1），周边没有明显分化的副卫细胞，叶片表皮细胞形状为不规则多边形。当种植密度在1 875～3 375 kg/hm2时，叶片气孔频度变化为80.48～92.09个/mm2。就其变化趋势而言，随着种植密度的增大气孔频度也相应增加（图2），但不同密度下的气孔频度差异不显著（表1）。群体密度对半夏叶片气孔频度的影响较小，这可能与半夏的生长习性有关。
3 讨论
密度效应在生态学和栽培学上一直备受关注，不同种植密度对植物的影响主要来源于对阳光、空气和水分等空间资源的竞争。密度效应可改变植物群体内部的微环境，这种改变不仅引起植物在形态上的适应，也会导致生理上甚至微观结构上发生变化，并将最终影响其产量品质的形成。阮培均等研究表明种植密度对于半夏产量和总生物碱含量均有重要影响[18]。气孔作为植物与外界物质交流的重要门户，它对外界因素（CO2、光照等）变化比较敏感，甚至与植物的抗性有关[19]。张晓艳等对不同种植密度下春小麦的气孔性状研究发现，随着种植密度的增加气孔频度也相应增大，且气孔在叶片上的分布更趋于均匀[20]，这与该研究中气孔频度随种植密度的变化趋势基本一致。该试验结果中，不同种植密度下的气孔频度差异不显著，这可能与半夏的生物学特性有关，因为半夏属于弱草性植物，一年中一般有3次出苗和3次倒苗，倒苗不是半夏生长中的必然生理现象，而是抵御外界不良条件的一种暂时性休眠[21-22]，可能正是因为这种生理保护机制，使其地上部分处于一个相对稳定的生存空间范围内，从而削弱其气孔频度的差异性。另外，气孔性状也伴随着植株发育进程而呈现动态变化[23]，加之不同个体间的抽样偏差，可能对试验结果造成一定干扰。
参考文献
[1] 何道文，黄雪菊.半夏栽培生态学研究[J].中草药，2003，34（12）：81-83.
[2] SONG J B，ZHANG G T，GUO Q S.The comparative experiment on different Pinellia ternata[J].中草药，1997，28（3）：175-177.
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[7] 王海玲，王孝华，阮培均，等.半夏高产繁殖栽培技术研究[J].湖北农业科学，2013，52（5）：1073-1076，1080.
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[10] 张延龙，牛立新.中国葡萄属植物叶片气孔特性的研究[J].植物研究，1997，17（3）：315-319.
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[16] REDDY K R，ROBANA R R，HODGES H F，et al.Interactions of CO2 enrichment and temperature on cotton growth and leaf characteristics[J].Environmental and Experimental Botany，1998，39（2）：117-129.
[17] FRIEND A D，WOODWARD F I.Evolutionary and ecophysiological responses of mountain plants to the growing season environment[J].Advances in Ecological Research，1990，20：59-124.
[18] 阮培均，董恩省，梅艳，等.栽培密度和施肥对半夏产量与总生物碱影响的研究[J].中国农学通报，2010，26（15）：190-194.
[19] 钟克友，唐湘如，胡飞，等.水稻剑叶气孔性状与孕穗期耐冷性的关系研究[J].西北植物学报，2010，30（1）：98-103.
[20] 张晓艳，杨惠敏，侯宗东，等.土壤水分和种植密度对春小麦叶片气孔的影响[J].植物生态学报，2003，27（1）：133-136.
[21] 张明，李泉森，金仕勇.半夏人造土栽培及生长习性研究[J].中药材，1998，21（9）：433-436.
[22] 张明，钟国跃，马开森，等.半夏倒苗原因的试验观察研究[J].中国中药杂志，2004，29（3）：85-86.
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