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        植物生長發(fā)育有效積溫測定的實驗探究

        2017-07-21 18:15侯東敏朱萬龍
        綠色科技 2017年12期
        關(guān)鍵詞:生長發(fā)育溫度植物

        侯東敏++朱萬龍

        摘要:為了讓學(xué)生掌握植物生長發(fā)育各階段有效積溫測定的方法,進一步加深對溫度與植物關(guān)系的認(rèn)識。詳細(xì)闡述了植物生長發(fā)育有效積溫測定的實驗過程:將大豆種子和玉米種子植入三角瓶中分別置于不同溫度下培養(yǎng),觀察記錄種子的發(fā)育狀態(tài)和時間,由于在不同溫度下種子的發(fā)育狀態(tài)和時間不同,可根據(jù)觀察和記錄的結(jié)果計算其有效積溫。實驗原理和結(jié)果可為蔬菜和花卉等作物的大棚栽培和移植提供科學(xué)的理論依據(jù),也可激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)知識學(xué)習(xí)和應(yīng)用的興趣。

        關(guān)鍵詞:有效積溫;植物;生長發(fā)育;溫度

        中圖分類號:Q945

        文獻標(biāo)識碼:A文章編號:16749944(2017)12014703

        1引言

        溫度是主要的環(huán)境因子之一,對動植物的生長發(fā)育起著十分重要的作用[1]。溫度與生物生長發(fā)育的關(guān)系,比較集中地反映在溫度對植物和變溫動物(特別是昆蟲)發(fā)育速率的影響上。植物在生長發(fā)育過程中,必須從環(huán)境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發(fā)育,而且植物各個發(fā)育階段所需的總熱量是一個常數(shù),可表示為公式[1]:

        NT=K(1)

        式(1)中,N為發(fā)育歷期,即生長發(fā)育所需時間;T為發(fā)育期間的平均溫度;K為有效積溫。昆蟲和其他變溫動物也符合這一公式,但它們的發(fā)育都是從某一溫度開始,而不是從零度開始,生物開始發(fā)育的溫度稱為發(fā)育起點溫度。則上述公式可改寫為[1]:

        N(T-C)=K(2)

        式(2)中,C為發(fā)育起點溫度(生物學(xué)零度)。有效積溫K和生物學(xué)零度C的計算最簡單的方法:在兩種實驗溫度(T1和T2)下,分別觀察和記錄兩個相應(yīng)的發(fā)育時間(N1和N2)值。根據(jù)上面的公式:

        因為 K1=N1(T1-C)

        K2=N2(T2-C)

        K1=K2

        所以 C=(N2T2-N1T1)/(N2-N1)

        將C代入有效積溫公式即可求出K。根據(jù)此原理,可以計算出不同植物的K值。

        2材料和方法

        2.1實驗器材及材料

        實驗器材:光照培養(yǎng)箱、高壓滅菌鍋、三角瓶、紗布、鑷子、小燒杯等。

        實驗材料:玉米種子、大豆種子,經(jīng)滅菌后的泥炭土。

        2.2實驗步驟

        (1)催芽。選取適量飽滿的種子在常溫下用濕紗布包裹好,溫水浸泡1 d,倒掉水,25 ℃恒溫培養(yǎng),注意保持紗布濕潤、透氣,露出芝麻粒大小的芽,便可播種。

        (2)播種。向三角瓶中加入適量滅過菌的泥炭土,用鑷子播深1~2 cm,將露芽的種子播種在三角瓶中,覆上一薄層泥炭土,澆透水,然后分別放入20 ℃和25 ℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(圖1)。

        (3)觀察記錄。每天定時觀察生長情況并注意補充澆水,第一片真葉充分展開后,記錄所用的天數(shù)和培養(yǎng)的溫度。

        3實驗結(jié)果

        每天觀察的原始數(shù)據(jù)記錄情況見表1和表2。實驗結(jié)果統(tǒng)計見表3。實驗計算結(jié)果見表4。

        4討論

        溫度是生命活動的基本條件之一。植物只有在一定的溫度范圍內(nèi)才能生長,在一般情況下,低于0 ℃時,高等植物不能生長;高于0 ℃時,隨著溫度的升高,生長逐漸加快,一直到20~30 ℃之間,生長最快;繼續(xù)增高溫度生長就會逐漸減緩,甚至停止生長[2]。因此,可以將植物生長的溫度劃分為植物生長的最低溫度、最適溫

        度和最高溫度3個基本點[2]。植物生長的最適溫度,一般是指生長最快的溫度。但是,在這個溫度下由于生長過快物質(zhì)消耗太多,反而生長比較弱。植物在比最適溫度略低的條件下能生長健壯,這時的溫度稱為生長協(xié)調(diào)最適溫度[2]。植物在恒定溫度下的生長速度要比低溫條件下的慢,說明正常生長需要日溫較高和夜溫較低的周期性變化。這是由于較高溫度有利于植物進行光合作用,較低溫度有利于呼吸消耗,因而在光線充足的情況下,溫差大有利于提高產(chǎn)量。植物對晝夜溫度周期性變化的反映,稱為生長的溫周期現(xiàn)象[2]。在溫室栽培中,注意夜間降溫的作用,這是溫周期現(xiàn)象的實踐利用。

        實驗中,大豆和玉米均表現(xiàn)為初期生長緩慢,是因為植株幼小,合成的物質(zhì)少;自真葉長出后,因為綠葉面積逐漸增大,光合作用隨之增強,從而能制造出大量的有機物質(zhì),使干物質(zhì)急劇增加,生長加快[3,4]。就這一點而言在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中是可以利用的,由于植物生長是不可逆的,例如,如果要促進植株或者器官的生長,就必須在植株或者器官生長最快的時期到來之前,及時采取農(nóng)業(yè)措施,加以促進或者抑制,達到控制植株或者器官生長的目的。

        通過本次研究性學(xué)習(xí),學(xué)生自主完成了一項完整的實驗,總結(jié)如下。

        (1)成功之處。對整個實驗的流程及操作方法掌握的比較清晰;掌握了植物生長發(fā)育各階段有效積溫測定的方法,并進一步加深了對溫度與植物關(guān)系的認(rèn)識;在實驗的觀察、測量、記錄和整理數(shù)據(jù)的過程中,大家分工明確,責(zé)任分明,培養(yǎng)了團結(jié)協(xié)作的合作意識。

        (2)不足之處。對實驗中涉及到的一些概念不是很清楚;小組組員輪流觀察和記錄,因此導(dǎo)致誤差增大。

        (3)改進措施。選種的時候必須保證所選用的種子僅有芝麻粒大小的芽,播種時注意不要把芽和根種反;種子播種后,須保持土壤濕潤,但不要用水淹起來,以保證種子能夠良好生長;每天定時觀察植物生長狀況,觀察記錄的人員應(yīng)該固定,并認(rèn)真做好相應(yīng)的觀察記錄,盡量減少觀察帶來的誤差;培養(yǎng)過程中要保持恒溫,盡量確保真葉在沒充分展開前不能斷掉;提高閱讀科研文獻的能力,擴展知識面;培養(yǎng)科學(xué)精神和合作意識。

        參考文獻:

        [1]

        牛翠娟,婁安如,孫儒泳,等. 基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)[M]. 2版. 北京:高等教育出版社,2007:6~33.

        [2]姜漢橋,段昌群,楊樹華,等. 植物生態(tài)學(xué)[M]. 2版. 北京:高等教育出版社,2010:267~270.

        [3]付必謙,張峰,高瑞如. 生態(tài)學(xué)實驗原理與方法[M]. 北京:科學(xué)出版社, 2006:275~284.

        [4]方炎明. 植物學(xué)[M]. 北京:中國林業(yè)出版社,2006:112~168.

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