何 宇 雷永杰

（長春大學(xué)旅游學(xué)院，吉林 長春130000）

根系是植物隱藏在地下的部分，是植物重要營養(yǎng)器官。它具有吸收運(yùn)輸水分和養(yǎng)分、固定植株、合成和儲藏營養(yǎng)物質(zhì)等功能，健康的根系可以保障植物維持正常生命活動。土壤是植物的基礎(chǔ)條件，土壤中的有機(jī)化學(xué)元素和生物因子對植物根系的生長發(fā)育有重要的作用。且根據(jù)植物運(yùn)動的原理，來研究已固定在土壤中的植物在半密封空間的運(yùn)動情況，從而掌握植物根系的運(yùn)動特征，達(dá)到控制改變生態(tài)瓶內(nèi)植物景觀的造型層次的目標(biāo)。

高等植物的運(yùn)動可分為向性運(yùn)動（tropic movement) 和 感 性 運(yùn) 動（nastic movement)。其中向性運(yùn)動是由光、重力等外界條件刺激從而產(chǎn)生的，它運(yùn)動方向取決于外界的刺激方式；而感性運(yùn)動是由外界刺激（如光暗轉(zhuǎn)變、觸摸等）或內(nèi)部時(shí)間機(jī)制而引發(fā)的，外界刺激方向不能決定運(yùn)動的方向。而植物根系的運(yùn)動生長具有以下特性：

向重力性：

向重力性（gravitropism）是植物對環(huán)境的反應(yīng)之一,包括莖的正向重力性和根的正向重力性。用不同的方法對不同物種進(jìn)行生理學(xué)和細(xì)胞學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)植物器官的向重力反應(yīng)可分為三個(gè)時(shí)期:重力感知、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和向重力性反應(yīng)。重力感知由平衡細(xì)胞中造粉體的沉積來完成,多種信號分子,如Ca～(2+)、鈣調(diào)素、三磷酸纖維醇和pH 值等與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān),但信號從平衡細(xì)胞轉(zhuǎn)向外圍細(xì)胞的模式仍不太清楚, 反應(yīng)器官上下組織的不均勻生長直接導(dǎo)致彎曲反應(yīng)的發(fā)生。生長素在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和彎曲反應(yīng)中起著重要的作用, 細(xì)胞骨架在向重力性反應(yīng)的整個(gè)過程中都起作用。向重力反應(yīng)與光照、溫度及觸摸等外界環(huán)境緊密相關(guān)。目前，關(guān)于向重力生長的理論假說主要有三種：Cholodny-Went 學(xué)說、平衡石學(xué)說和雙叉理論。且實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞內(nèi)外離子對植物向重力性具有一定影響，尤其是鈣離子：經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)證實(shí)，在感受重力刺激及向重力彎曲生長的過程中鈣都起到重要作用，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)正是由于重力引起的鈣在根尖的極性運(yùn)輸才造成了根的向重力彎曲生長。

向化性：

向化性（chemotropism)是指植物化學(xué)物質(zhì)分布不均勻引起的生長向性反應(yīng)。根系是植物對養(yǎng)分最敏感的部分。當(dāng)土壤養(yǎng)分發(fā)生變化時(shí)，根系會最先發(fā)生反應(yīng)，并產(chǎn)生一系列適應(yīng)性變化。L.Sanchez-Calderon 等對擬南芥根系生長發(fā)育研究表明，調(diào)控?cái)M南芥主根生長最主要的營養(yǎng)元素是磷，其次為鉀，而硫、鐵和氮的影響不顯著。植物根的生長的向化性具體表現(xiàn)為根在土壤中總是朝著肥料多的地方生長，即深層施肥就是它的目的的一種，就是為了使作物的根向土壤深層生長，以吸收更多的肥料。同時(shí)，根的向水性(hydrotropism)也是一種向化性，例如，當(dāng)土壤干燥或者水分分布不均時(shí)，根總是自主趨向潮濕的地方生長；而在干旱土壤中的根系總是向土壤深處伸展，其原因也是土壤深處的含水量較表土高，這也是干旱地區(qū)植株根系發(fā)達(dá)且深入土壤的向水性體現(xiàn)。

掌握根系運(yùn)動的特性和影響因素，進(jìn)行人為控制改變，掌握刺激程度，從而達(dá)到預(yù)想的結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本次實(shí)驗(yàn)主要選取生活中常見的觀賞植物，例如：網(wǎng)紋草、破銅錢草、蓬萊松等，主要對其根系運(yùn)動進(jìn)行研究。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 半封閉環(huán)境設(shè)計(jì)。選取體積適宜、方便操作的景觀瓶，為植物生長營造半封閉的環(huán)境，并放在封閉的實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

1.2.2 植物的處理方法。將實(shí)驗(yàn)用到的植物都分株成小份，然后用不同的適度體積大小的土體小塊將它們合種，組成簡易的植物組合，且通過土體小塊大小來決定植物數(shù)量的豐富程度以及用其來限制植物根莖的生長，設(shè)置多組，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，設(shè)置不同土塊大小分組，每組十個(gè),見表1。

表1 土塊大小測量

1.2.3 軌道設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)合適的軌道，承載不同的土體小塊，可以在營造的密閉空間內(nèi)移動景觀。

1.2.4 具體實(shí)施。根據(jù)植物運(yùn)動的原理分析，找到影響植物根系運(yùn)動的影響因素，人為改變營造環(huán)境刺激，通過前后對照和變量控制，觀察植物組合生長改變情況，即根系運(yùn)動現(xiàn)象。具體變量如表2。

表2 不同變量下植物組合生長狀態(tài)的改變情況

2 結(jié)果與分析

2.1 植物生長的分析

通過移動景觀和給予植物不同的外界刺激發(fā)現(xiàn)，植物會自主地選擇傾向?qū)ψ陨砩L有利的條件。比如：在光照強(qiáng)度高的地方比光照較弱甚至沒有光照的地方，擁有更多的植物生長；水分充足的地方比水分匱乏的地方生有更多的植物根系；肥料豐富的地方比肥料短缺的地方有更多的植物生長；同樣鈣離子濃度和氧氣濃度豐富處比短缺處要有更多的植物。

2.2 實(shí)驗(yàn)觀察總結(jié)

通過實(shí)驗(yàn)開始前和實(shí)驗(yàn)開始后的植物生長現(xiàn)象對比，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)歷了以上給定的環(huán)境刺激之后，生長了一定時(shí)間的植物和初始時(shí)的生長位置和現(xiàn)象發(fā)生了移動和改變，甚至改變了起初時(shí)的生長層次。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

研究半密封空間植物根系運(yùn)動特征發(fā)現(xiàn)，與預(yù)期結(jié)果相符，植物根系能夠吸收營養(yǎng)長勢良好，而且根據(jù)外界環(huán)境的改變或者人為因素刺激，植物的生長發(fā)生改變。即所營造的景觀可根據(jù)人們的意愿改變造型，達(dá)到移動的狀態(tài)?！耙簧鷳B(tài)瓶”創(chuàng)意移動景觀生態(tài)瓶中的植株群可在生態(tài)瓶中進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)人的心情和審美需求，例如調(diào)整植物光照及其營養(yǎng)成分等因素的選擇，可改變植物造型、層次，不僅保證了觀賞景物的美觀，也實(shí)現(xiàn)了微景觀生態(tài)瓶真正與人的心靈碰撞和情感上的溝通。