利用人工氣候室研究林木植物的生長(zhǎng)物理特性
遷移到筑波的林業(yè)試驗(yàn)場(chǎng), 已建造了許多新的科研設(shè)備。人工氣候室就是其中之一, 人工氣候室的別名, 叫人工氣侯調(diào)節(jié)器或生物環(huán)境調(diào)節(jié)器, 是一種調(diào)節(jié)控制生物環(huán)境的設(shè)備, 人工氣候調(diào)節(jié)器主要研究對(duì)象是植物, 生物環(huán)境調(diào)節(jié)器研究各種生物為目的。林業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)的人工氣侯室, 能夠調(diào)節(jié)控制溫度、濕度、光三個(gè)重要因素, 是作為研究林木生長(zhǎng)規(guī)律的設(shè)備, 在筑波科研基地的環(huán)境保護(hù)研究所、農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、果樹(shù)科學(xué)研究所也建造了類似的科研設(shè)備。世界上如美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、瑞典、荷蘭、新西蘭等都建造了大型的人工氣候調(diào)節(jié)器, 林業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)的人工氣侯室同世界各國(guó)相比, 可以說(shuō)規(guī)模并不算大, 但從設(shè)計(jì)開(kāi)始, 就努力創(chuàng)造具有新的獨(dú)特的設(shè)備,下面我們一起跟著中國(guó)糧油儀器網(wǎng)的編輯看看利用人工氣候室研究林木植物的生長(zhǎng)物理特性。
人工氣侯室的設(shè)備作為栽培林木的光源, 有人工和自然兩種, 目前, 主要采用人工光源, 自然光源因一年四季日照長(zhǎng)短、太陽(yáng)高度不同, 以及天氣陰晴的變化、光照強(qiáng)度難以保證。為掌握人工光源和自然光源的不同, 把利用自然光源的溫室建成六個(gè)室, 所謂自然光源的溫室, 就是能夠渭節(jié)控制退度、濕度的玻璃溫室, 這種溫室一定要避免太陽(yáng)光以外的其他光源的影響, 如路燈、建筑物上的燈光, 要防止因延長(zhǎng)日照時(shí)間, 顯著的影響試驗(yàn)效果。在亡然興源約退室中, 有二個(gè)室是特殊類型的, 室內(nèi)高度七米, 并在吐慶里填進(jìn)了二米深的土壤, 能宜接裁位大粉, 特殊的自然光源室, 從世界上來(lái)著, 也是罕見(jiàn)的, 引人注目的,由上表看出: 在我圃東片試驗(yàn), 在幼蟲(chóng)剛孵化時(shí), 由于縮短了打藥周期, 受害率3腸. 在西片試驗(yàn), 在幼蟲(chóng)孵化呀, 由于噴藥周期較長(zhǎng), 受害率9腸. 可見(jiàn)抓住幼蟲(chóng)孵化期連續(xù)防治, 縮短噴藥周期是提高防治效果的關(guān)鍵措施。幼蟲(chóng)剛孵化后, 在及時(shí)防治的基礎(chǔ)上, 若仍有幼蟲(chóng)蛀入樹(shù)干時(shí), 可利用“內(nèi)吸傳導(dǎo)法”的原理進(jìn)行防治數(shù)果很好. 方法可采取將50腸久效磷在苗千涂環(huán)1—8 倍稀釋液，殺蟲(chóng)效果達(dá)90腸以上。另外用10倍稀釋液涂抹干瘤蟲(chóng)澳效果達(dá)95腸, 但后在蟲(chóng)孔處發(fā)現(xiàn)有千皮現(xiàn)象。蛹羽化成蟲(chóng)時(shí), 用9% 可濕性66合成毒泥, 殺蟲(chóng)效果很好。我國(guó)80年5月用毒泥堵塞蟲(chóng)孔, 干檢查大部死亡. 由于適時(shí)抓好綜合防治, 在一九八一年的樹(shù)苗中, 經(jīng)在全國(guó)多次檢查, 危害率降至。
人工光源是由水銀燈、日光燈、簡(jiǎn)易燈組成的, 光照強(qiáng)度達(dá)5 萬(wàn)個(gè)勒克斯, 其他國(guó)家的人工光源, 主要采用簡(jiǎn)易燈, 光照強(qiáng)度僅1萬(wàn)個(gè)勒克斯, 并且光譜中不含有長(zhǎng)波紅光. 所以有些植物形態(tài)發(fā)生變異, 為解決這個(gè)問(wèn)題, 很多國(guó)家采用鎢絲燈和碘氣燈, 補(bǔ)增長(zhǎng)波紅光, 不過(guò)即使這樣, 植物形態(tài)的變異也比自然界容易發(fā)生. 目前, 世界各國(guó)都在研制高功效的光源問(wèn)題。外國(guó)主要利用依亮線照明為主體的復(fù)( 多) 鹵素光燈, 沒(méi)有研制利用光分子照明的日光燈。現(xiàn)在世界上許多國(guó)家研制成功的高功效光源, 多數(shù)感到光波區(qū)間窄, 很不理想。但林業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)研制成功的光源, 不存在上述問(wèn)題, 林木能正常的生長(zhǎng)發(fā)育。最近, 在筑波科研基地, 利用現(xiàn)有設(shè)備, 對(duì)人工光源進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn), 其結(jié)果表明, 林業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)的光源體系是最好的林業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)除備有一般人工光源外, 還裝備了窄波段的單色光源裝置, 這種裝置是利用四盞五千瓦的氨氣燈, 通過(guò)金屬濾光器獲單色光源, 可以發(fā)生四種單色光, 既可單獨(dú)使用, 又可混合使用。
利用人工智能氣候室這種裝置, 就可能觀察林木對(duì)各種波長(zhǎng)光的反應(yīng). 目前,只有林業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)和農(nóng)研所具有這種設(shè)備。此外, 林業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)還有為研究林木對(duì)光反應(yīng), 而能夠改變光質(zhì)的調(diào)光裝置和由濾光膠片構(gòu)成的大型濾光器等.我們之所以把能夠改變光照條件的裝置, 重點(diǎn)的裝備起來(lái), 是因?yàn)檎J(rèn)識(shí)到了, 林內(nèi)光照條件是非常重要的因素, 特別是林內(nèi)天然更新時(shí), 更新成敗, 往往受光照條件的制約. 陽(yáng)光通過(guò)林冠不但改變了光量, 而且改變了光質(zhì)。因葉片吸收了紅光, 在林內(nèi)散射光中, 幾乎不存在紅色光. 但青綠藍(lán)色光及波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光, 能夠通過(guò)林冠, 所以林內(nèi)散射光中, 青綠藍(lán)色光, 長(zhǎng)波紅光數(shù)量增多了, 為此測(cè)定了林內(nèi)散射光的波長(zhǎng)分布。這是典型的林內(nèi)散射光所具有的波長(zhǎng)特性。如此的光照條件, 看到林木的生理反應(yīng), 有種種變化, 影響了林木生長(zhǎng). 所以光照條件與林木的生理活動(dòng)是密切的, 是非常重要的問(wèn)題。
利用人工氣侯室的目的參觀人工氣侯室的人們認(rèn)為, 這似乎是一種想像的園藝栽培設(shè)備, 并質(zhì)問(wèn)道: 林業(yè)生產(chǎn)是否打算在溫室里進(jìn)行。實(shí)際上林業(yè)生產(chǎn)不可能像栽培黃瓜那樣, 在溫室里進(jìn)行生產(chǎn)。為了何種目的建造這種技術(shù)設(shè)備呢? ” 我們利用人工氣候室的目的, 不是在溫室里進(jìn)行林木生產(chǎn), 而是給林木創(chuàng)造特殊的環(huán)境條件作為觀察林木生長(zhǎng)反應(yīng)和林木生長(zhǎng)規(guī)律, 掌握林木生物學(xué)特性的特殊設(shè)備。利用溫室以創(chuàng)造在自然界不存在的特殊環(huán)境條件, 很多來(lái)參觀的學(xué)者又問(wèn)道: “在自然中不存在的特殊環(huán)境條件下進(jìn)行試驗(yàn)有何意義呢? 就是創(chuàng)造類似自然環(huán)境的環(huán)境條件, 林木生長(zhǎng)情況, 也只能和自然界中生長(zhǎng)情況一祥, 其結(jié)果, 往往找不到分析林木生長(zhǎng)規(guī)律的頭緒來(lái), 掌握不了林木生長(zhǎng)規(guī)律。而利用組培培養(yǎng)室可以給林木一種特殊的環(huán)境條件, 分析不同處理下的生長(zhǎng)狀況, 基于這樣的理由常常可以創(chuàng)造夜間溫度比白天溫度高的和另外的特殊環(huán)境條件。在人工氣候室里的科研成果林木試驗(yàn)場(chǎng)的各科研小組, 利用氣侯室的設(shè)備, 從事著科學(xué)研究, 隨著科研的不斷深入, 我們逐步的掌握了樹(shù)木的生物學(xué)特性。通過(guò)種子發(fā)芽試驗(yàn), 我們看到有60 腸的樹(shù)種, 種子發(fā)芽需要光, 但實(shí)際中林地內(nèi)的光照條件下, 給予種子發(fā)芽, 以如何影響是不清楚的, 直到最近, 對(duì)林內(nèi)散射光進(jìn)行了測(cè)驗(yàn), 結(jié)果表明, 林內(nèi)散射光中, 幾乎沒(méi)有促進(jìn)種子發(fā)芽的紅光, 而抑制種子發(fā)芽的長(zhǎng)波紅光的確相當(dāng)多。利用氣侯室的條件和設(shè)備, 創(chuàng)造類似林內(nèi)光照條件的環(huán)境, 進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn),看到相當(dāng)多的樹(shù)種的種子發(fā)芽受到抑制。事實(shí)上散射光抑制了先鋒樹(shù)種, 如: 白樺、赤楊、愉樹(shù)等種子的發(fā)芽陽(yáng)性針葉樹(shù)種: 松樹(shù)、柳杉等也被抑制。從生理學(xué)的觀點(diǎn)看, 種子發(fā)芽即使稍微的反應(yīng), 也是很復(fù)雜的, 要區(qū)別開(kāi), 對(duì)發(fā)芽需要紅光的林木種子, 長(zhǎng)波紅光是抑制種子發(fā)芽的物質(zhì), 藍(lán)色光是促進(jìn)種子發(fā)芽的物質(zhì)。不過(guò), 光對(duì)種子發(fā)芽的作用, 隨溫度的變化而不同. 今后要把藍(lán)色光、長(zhǎng)波紅光對(duì)各種林木種子發(fā)芽的作用, 當(dāng)成一個(gè)課題進(jìn)行研究, 這個(gè)課題不同于理論基礎(chǔ)的研究,林內(nèi)散射光抑制各種種子的發(fā)芽, 從天然更新的角度來(lái)講, 是個(gè)非常重要的問(wèn)題, 在林內(nèi)天然更新時(shí), 不僅考慮幼苗的成活問(wèn)題, 而且要把林內(nèi)光照的光量、光質(zhì)對(duì)種子發(fā)芽的影響, 必須當(dāng)成影響天然更新的條件加以考慮苗木生長(zhǎng)與光，如前所述, 光合效率高的紅色光, 在林內(nèi)散射光中, 數(shù)量很少, 除影響光合作用外, 而且, 紅光、長(zhǎng)波紅光對(duì)林術(shù)形態(tài)的生長(zhǎng)也發(fā)生影響,大家知道, 長(zhǎng)波紅光能促使節(jié)間伸長(zhǎng), 松樹(shù)、白樺、柳杉、樟樹(shù)‘ 柞樹(shù)等, 在林內(nèi)徒長(zhǎng)現(xiàn)象明顯. 樺木類的樹(shù)種, 如果在除去長(zhǎng)波紅光, 只有藍(lán)色光的光照條件下, 節(jié)間即不會(huì)伸長(zhǎng)。這種自然現(xiàn)象是因?yàn)槌チ碎L(zhǎng)波紅光, 由藍(lán)色光引起的嗎? 目前還不十分清楚, 不過(guò), 樹(shù)種不同對(duì)藍(lán)色光的反應(yīng)也不一樣, 關(guān)于藍(lán)色光的作用, 還有很多不清楚的地方. 如日本扁柏等耐蔭樹(shù)種, 在藍(lán)色光照條件下適應(yīng)性如何, 還待今后深入研究。知道林內(nèi)散針尤的特性, 對(duì)林木生長(zhǎng)影響很大, 在浪室里由于光源不同,林木生長(zhǎng)也有顯著的差異。
外國(guó)溫室的光源, 多采用簡(jiǎn)易燈, 所存在的問(wèn)題, 前面已經(jīng)闡述了, 高興的是, 我國(guó)溫室里的七源, 采用近似大陽(yáng)尤的日光燈和B o C 燈, 這些光源, 具有不戊的皮長(zhǎng), 日光燈兮有較多的紅光和長(zhǎng)波紅尤,燈籃色尤多, 以這二種光照條件下進(jìn)行試驗(yàn), 林木在日尤燈光照條件下明顯的走長(zhǎng), 在B o C 汀光照條件下抑制節(jié)間伸長(zhǎng)。另外, 在亮線為主的復(fù)( 多) 鹵素光燈光照條件下, 林木葉片變小, 葉內(nèi)花色素增加, 葉片帶紅色, 由于光源的不同, 林木的形態(tài)及主長(zhǎng)情兄也出現(xiàn)了差異。目前, 光照強(qiáng)度大的人工光源較少, 林木在強(qiáng)光照條件下約生理反應(yīng),沒(méi)有開(kāi)始著手研究, 但是, 隨著溫室技術(shù)設(shè)備的不聽(tīng)完善, 關(guān)于光強(qiáng)對(duì)林術(shù)主理方面的反應(yīng), 特別是藍(lán)色光和長(zhǎng)波紅光對(duì)林木的作用, 是能夠逐漸被揭示清楚的。
今后, 把這些理論知識(shí),應(yīng)用到生產(chǎn)中, 提高苗木的木質(zhì)化程度, 防止日灼, 促進(jìn)時(shí)蔭樹(shù)種生長(zhǎng)等方面，林木生長(zhǎng)與日照長(zhǎng)短把柳衫栽植在7米高的玻璃溫室里, 柳衫能全年正常生長(zhǎng), 栽植后第二年生長(zhǎng)量顯著增加, 年高生長(zhǎng)量達(dá)4米, 這種現(xiàn)象, 是生長(zhǎng)在適宜的環(huán)境條件下發(fā)生的。同樣的道理, 柳杉如果生長(zhǎng)在適宜的自然溫度環(huán)境條件下, 即是在短日的冬天, 也能繼續(xù)生長(zhǎng), 柳衫在溫暖的印度、巴西等地, 生長(zhǎng);刃決。正如上述，速生是柳衫的特注,但是白樺等落葉闊葉樹(shù)種, 玻瑞溫室里, 一到秋天就停止生長(zhǎng), 受短刁巨的影響, 形成冬華而落葉, 導(dǎo)致休泯, 假若進(jìn)行短時(shí)間照射處理, 也出現(xiàn)同牛約沐況現(xiàn)象, 如果給予弱光長(zhǎng)時(shí)間照射, 樹(shù)木能繼續(xù)生長(zhǎng), 夜間給予短時(shí)的弱尤照射, 樹(shù)術(shù)絕續(xù)生長(zhǎng)的效果比補(bǔ)光處理更明顯,這種長(zhǎng)日照引起的反應(yīng), 對(duì)系產(chǎn)北方和高山的樹(shù)種這種反應(yīng)更靈敏, 北方的針葉樹(shù), 如冷衫、魚(yú)鱗松等也有同樣的現(xiàn)象。但是, 有些樹(shù)種在強(qiáng)度無(wú)照條件下,假若不經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間照襯, 是不生長(zhǎng)的, 而有些樹(shù)種只要在弱光照條件下, 就能繼續(xù)生長(zhǎng)。另外, 南方樹(shù)種, 如龍腦香料、濕地松、小術(shù)東貢, 豆科刃熱帶樹(shù)種, 日照長(zhǎng)短不影響生長(zhǎng), 這種樹(shù)種形成冬芽, 柳杉就具有之種現(xiàn)象, 近似南萬(wàn)樹(shù)仲的特性。林木經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間短日照處理, 在誘導(dǎo)休眠的同時(shí), 提高了林木的抗寒匡, 從而樹(shù)種的分布界限等, 就可以根據(jù)這樣的生理現(xiàn)象加以說(shuō)明了。
林木生長(zhǎng)與溫度：關(guān)于林木生長(zhǎng)與溫度之間的關(guān)系, 至今還是些模朔不清均知識(shí), 但是, 利用人工氣候室的各種設(shè)備進(jìn)行林木栽培試驗(yàn)時(shí), 看到了各種各祥約有趣約一些現(xiàn)泉, 如龍惱香料婆羅雙屬的林木種子, 在環(huán)境中, 能長(zhǎng)期生存, 但苗子化不討低溫, 把婆羅雙屬的苗子栽植在:遇度每變化:苗木生長(zhǎng)清毛~龍有顯著的不同,以下的環(huán)境中, 苗木受凍害而枯蕪, 生存的臨界溫度是如此的明顯, 在馬來(lái)半島, 龍腦香料的樹(shù)木垂直分布在海拔1800米左右, 海拔高于1800米, 氣溫下降到15攝氏度, 龍腦香料生存臨界溫度, 同在溫室里的試驗(yàn)結(jié)果是一致的。對(duì)溫帶樹(shù)種來(lái)講, 在溫度15攝氏度的環(huán)境條件下, 不可能發(fā)生凍害, 但生長(zhǎng)極慢, 其他植物也有類似的現(xiàn)象, 據(jù)說(shuō), 水稻在溫度15攝氏度的環(huán)境條件下, 不能授粉, 不過(guò)低溫對(duì)樹(shù)木生長(zhǎng)發(fā)育來(lái)講也是必需的條件, 為打破林木種子和芽的休眠狀態(tài), 必須進(jìn)行低溫層積處理. 溫度只有在低于15攝氏度以下, 才有效果, 白此可知, 特定的溫度條件, 就能引起特殊的反應(yīng)。
