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脉冲电场作用对植物释放负离子与气孔特征的关系

吴仁烨, 孙缘芬, 郑金贵, 邓传远, 叶大鹏, 王晴水

植物学报 2017, 52 (6): 744-755. DOI: 10.11983/CBB16242

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植物在自然状态下释放负离子的能力很弱, 施加脉冲电场可激发其释放能力。在密闭的玻璃箱中, 研究紫背竹芋(Stromanthe sanguinea)、绒叶肖竹芋(Calathea zebrina)和朱顶红(Hippeastrum rutilum)在常态、脉冲电场和光照刺激下释放负离子的浓度, 并观察叶片气孔特征, 结果表明: (1) 不同参数脉冲电场对植物释放负离子的能力影响不同, 每种植物均具有高效释放负离子的最佳脉冲电场, 紫背竹芋为A₃B₃C₃(A₃, U=1.5×10⁴V; B₃, T=1.5 s; C₃, τ =65 ms); 绒叶肖竹芋为A₃B₄C₁(A₃, U=1.5×10⁴ V; B₄, T=2.0 s; C₁, τ =5 ms); 朱顶红为A₄B₄C₁(A₄, U=2.0×10⁴ V; B₄, T=2.0 s; C₁, τ =5 ms)。(2) 植物体上所储存的电压越大, 其释放负离子的能力越强。(3) 脉冲电场作用时, 植物释放负离子的能力与光照度呈正相关; 无电场刺激时两者差异不显著(P>0.05)。(4) 植物释放负离子的能力与叶片气孔特征关系密切, 脉冲电场作用下叶片气孔的开合度和气孔密度越大, 其释放能力越强。

Plants	Treat- ment	Length (μm)	Width (μm)	Length/ width	Perimeter	Area (μm²)	Stomatal density (·mm^-2)	Negative air ions concentration (ion·cm^-3)
P4	CK	9.7±2.47 b	1.58±0.49 b	6.84±3.26 a	21.2±4.92 b	11.98±4.64 b	250.88±31.25 a	80±2 b
	S	16.09±2.81a	2.64±0.84 ab	6.89±3.11 a	35.19±5.52 a	33.01±11.27 a	223.16±45.6 b	1740800±195562 a
P6	CK	12.79±2.96 b	1.38±0.4 b	9.93±3.42 a	27.16±6 b	14±5.47 b	84.28±21.45 a	83±3 a
	S	19.87±2.84 a	4.27±1 a	4.94±1.49 b	44.62±5.85 a	66.77±18.54 a	87.48±19.28 a	284±29 a
P7	CK	28.07±4.77 b	3.84±0.41 a	7.38±1.43 ab	60.52±9.58 b	84.77±17.88 b	51.14±4.66 a	72±2 b
	S	33.75±2.6 a	3.45±0.78 a	10.46±3.62 a	71.43±5.56 a	91.93±23.81 a	54.22±4.06 a	338156±36967 a

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表7 最佳参数脉冲电场刺激下植物气孔数量特征和释放负离子的浓度(平均值±标准差)

正文中引用本图/表的段落

紫背竹芋在最佳脉冲电场作用下, 其气孔形态由常态下的紧闭变为开启状态(图3A, B)。与对照相比, 电场作用下的叶片气孔长度增加了65.9%, 宽度增加了67.1%, 均差异显著(P<0.05); 气孔周长比对照组增加了66.0%, 面积增大了175.5%, 且差异显著(P<0.05); 而气孔密度比对照组降低了11.0%, 释放负离子的能力为对照组的21 760.0倍, 具显著性差异(P<0.05) (表7)。

最佳脉冲电场作用下, 绒叶肖竹芋的气孔形态与对照的变化较为一致, 开合度呈增大趋势(图3C, D)。叶表皮气孔的长度与对照相比增加了55.4%, 宽度增加了209.4%, 且两者均差异显著(P<0.05); 气孔面积为对照组的3.8倍(表7; 图3C, D), 气孔密度在电场刺激前后无显著差异(P>0.05), 释放负离子的浓度均值为对照组的3.4倍, 两者差异不显著(P>0.05)。朱顶红的气孔形态与对照组相比开张状态明显(图3E, F),叶表皮气孔的长度增加了20.2%, 差异显著(P<0.05); 叶片气孔宽度比对照组缩小了10.2%; 气孔面积增加了8.4%, 且差异显著(P<0.05); 释放负离子的能力是对照组的4 696.6倍, 两者呈显著性差异(P<0.05)。

表7

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