叶片是植物进行光合作用的主要场所,也是整株植物的水力瓶颈,直接影响植物的基本行为和功能。叶性状与植物的光合作用、呼吸作用、蒸腾作用都有直接或间接的相关性,影响着植物体与外界环境的物质交换能力,但同时也受到叶片蒸腾结构(如叶脉系统等)的影响。叶脉作为叶片中的维管束组织和木质部组分,是叶片的重要运输通道,承担着水分、养分和光合产物等传输的作用,很大程度上影响了整个叶片的水分供应以及叶脉系统对叶片的支撑效率,与叶片的光合速率、碳获取以及水分效率输导等有着密切关系。植物叶片在进行光合作用的同时不可避免的向周围大气丧失水分,主要是通过叶脉性状、气孔特征在光合作用过程中使叶片结构的变化和组合来实现叶片水分平衡。较多学者分别对叶性状、叶脉网络系统、植物光合生理特征及植物的水分平衡等问题进行了研究,但将叶性状、叶脉网络性状和光合特性结合起来对植株叶片生理特性的综合研究分析和认识还不是很深刻,鉴于此,在兰州北山西北师范大学绿化基地,以坡向为梯度,各坡向选取30个样本数,选取刺槐采用标准化主轴估计方法(SMA),分析刺槐(Robinia pseudoacacia L.)叶脉密度与叶大小的关系,叶脉性状与气孔密度的关系及叶脉对叶片水分平衡的影响,以系统阐述植物的资源异质性的分配机制。结果显示:(1)随着坡向由南坡向东、西坡到北坡的转变,刺槐林群落的光合有效辐射呈逐渐减小的趋势,群落的郁闭度、平均高度和土壤含水量呈现逐渐增大的趋势。(2)刺槐叶片的叶面积、叶片含水量、中脉直径由南坡向东、西坡和北坡转变呈增大的趋势,叶干质量、比叶重、叶脉密度、气孔密度均呈递减的趋势。(3)随坡向由南坡向东坡、西坡和北坡转变,刺槐的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)呈逐渐减少的趋势。(4)不同坡向刺槐叶脉密度与叶面积、叶干质量、气孔密度存在显著差异(p<0.05),在南坡和北坡刺槐叶脉密度与叶面积均呈极显著负相关(p<0.01),在东坡和西坡呈显著异速负相关(p<0.05),南、东、西坡的斜率均大于1表明叶脉密度的增加速度大于单叶面积的增大速度,北坡的斜率小于1表明单叶面积的增大速度大于叶脉密度的增大速度。刺槐叶脉密度与叶干质量在南坡呈著正相关(p<0.05),在北坡、东坡和西坡无显著相关性(p>0.05),回归斜率为0.16,接近等速生长。刺槐叶脉密度和气孔密度均呈显著正相关关系(p<0.05),但在南、北坡存在极显著正相关关系(p<0.01),刺槐叶脉密度与气孔密度在东坡和西坡呈显著正相关关系(p<0.05),随叶脉密度的增加,气孔密度随之增加,气孔密度的生长速率显著小于叶脉密度的增长速度,且在不同坡向生境两者呈协同变异关系。(5)不同坡向刺槐叶脉密度与叶含水量、水分利用效率存在显著差异性(p<0.05),兰州北山刺槐叶脉密度与叶含水量、水分利用效率在南坡呈著负相关(p<0.05),在北坡、东坡和西坡无显著相关性(p>0.05),叶脉密度与叶含水量、水分利用效率在南坡呈现显著的异速生长关系,回归斜率显著小于1,表明叶脉密度的增长速度大于叶片含水量、水分利用效率的增加速度。在4个坡向上,兰州北山刺槐中脉直径与水分利用效率均无显著相关性(p>0.05)。植物叶性状之间的关系及对叶片水分平衡的影响受坡向控制,坡向下不同光合资源的组合,对叶片大小、叶片厚度、叶脉性状、气孔性状和叶片水分含量、水分利用率产生不同的影响,通过叶片各性状之间的相互协作、相互制约的关系来调控植物适应性和促进光合收益。不同的植物由于叶片生物学特性的差异,导致其必然采取各自不同的适合自身生长的最优生长模式,这也是植物生态位分化和补偿的需求和必然结果。