第一篇:植物病理学实验指导书
植物病理学实验大纲
实验部分
实验
一、植物病原学 (3学时)
实验目的:认识植物传染性病原物的主要类型及其形态特征、致病机制等,明确重要病原生物的主要分类鉴别特征及其致病特点,初步掌握不同类型病原生物的诊断和鉴定要点,学会识别诊断和防治不同类型病原物所引起病害的一般方法。
实验内容:植物病害的描述方法,包括的病害的病状和病症,病状类型主要有变色、坏死、萎蔫、腐烂、畸形等,病症主要有霉状物、点状物、粉状物等类型;非侵染型病害主要包括缺素、环境因素、药害等类型。
实验
二、植物病原真菌形态与分类 (3学时)
实验目的:认识病原物致病性因素及其变异,明确寄主抗病性的类型及其复杂性,初步掌握寄主─病原物相互关系的理论学说,学会用运所学理论分析解决生产上品种抗性丧失问题及其相应的对策。
实验内容:植物病害病原物的营养体形态特征、营养体的变态与组织,真菌繁殖方式:有性无性繁殖类型,以及繁殖体孢子类型;真菌分类概述;病原生物其他类型如:原核生物、病毒、线虫、寄生性种子植物等形态特征。
实验
三、植物病害循环与病程与防治 (3学时)
实验目的:认识病害循环和侵染过程,明确病害流行的时空动态、流行类型及影响因素,掌握病害预测预报的一般方法,为今后制订有效的防治病害对策提供理论依据。
实验内容:了解植物病害侵染植物原物侵染植物病发病的过程,影响病程的因素,以及植物病害循环的特点,越冬越夏场所,了解植物病害的防治方法,保护作用、治疗作用,并掌握病害防治的常用技术。
实验
四、小麦病害和杂谷病害(3学时)
实验目的:掌握小麦和杂谷主要病害的症状和病原菌形态。
实验内容:小麦三种锈病;小麦白粉病;小麦根腐病;小麦黄矮病;玉米大斑病;玉米小斑病;玉米丝黑穗;玉米病毒病等的症状标本和玻片标本。
实验
五、薯类和棉花病害(3学时)
实验目的:掌握薯类和棉花主要病害的症状和病原菌形态。
实验内容:马铃薯晚病病;马铃薯病毒病;马铃薯环腐病;棉花苗期病害;棉花枯萎病;棉花黄萎病的症状标本和玻片标本。
主要实验用书及参考书:
《普通植物病理学实验指导》,许志刚主编,中国农业出版社1997; 《农业植物病理学实验实习指导》, 李宏连主编,北京农业出版社2001 《植病研究方法》,方中达主编,中国农业出版社1996
第二篇:园林植物栽培养护学实验指导
实验一
园林植物的嫁接繁殖与后期养护
一.目的:掌握常用的几种嫁接方法。 二.内容:室内或圃地联系嫁接技术。
三.嫁接用品:修枝剪、枝条、嫁接刀、酒精棉球、绑缚材料和接蜡。 四.嫁接技术与方法
(一)砧木选择:选择生长健壮、无病虫害的苗木做砧木。
(二)接穗的选择和采集:选择生长发育健壮无病虫害,芽饱满的一年生枝条做接穗;夏季芽接的接穗采集时,要去掉叶片保留叶柄去掉梢头嫩枝部分,并注意保湿。
(三)嫁接方法:
1.枝接:多在春季树液开始流动,但是尚未萌动之前进行。
(1)劈接:用于根径粗2-3cm的砧木。
削接穗:接穗长5-10cm,带2-3个芽,削面在顶端芽的下端两侧,削面长3-5cm,削成基本相同的两个面。如果砧木比接穗粗,削成偏楔形,芽的正面厚背面薄;砧穗粗度相似,削成正楔形。削面一定要平滑。
砧木准备:先清除砧木周围的杂物,在距离地面2-3cm处剪断,在砧木上选择纹理通顺的地方做切口。从砧木中间劈开,劈口深3cm左右,要保持劈口的干净。
插接穗:撬开砧木切口,插入接穗,使砧穗的形成层对准,注意露白。用绑缚材料绑紧,不要触动接穗。
埋土:用湿土把嫁接部分埋起来。
(2)切接:适用于根径1-2cm的砧木。
削接穗:在接穗下芽的背面,斜削一刀,深达木质部的1/3,削面长2cm。在削面的背面斜切一个小切面,长0.8-1cm。
切砧木:在距地面2-3cm处剪断砧木,选皮厚纹理通顺处从横切口略带木质部垂直切下2cm左右。
插接穗:将接穗长削面向里,插入砧木接口,使砧穗形成层对准,注意露白。然后绑紧,用湿土把嫁接部分埋起来。 2.芽接:在生长季节进行
削芽:在芽上0.3-0.4cm处横切一刀,刀口长0.8cm并深达木质部,再由芽下1cm处向上削,直削到横切口处即削成上宽下窄的盾形芽片。
切砧:在砧木迎风面距地面3-5cm处,横切一刀;长约1cm以切断砧木皮层为宜,再从横切口中间顺砧木向下垂直长约1-1.2cm的“T”形切口。
插芽片:从砧木“T”形切口中间挑开,插入芽片,使芽片上端与砧木横切口上边皮层靠紧,再把两片砧皮合起来包住芽片。
绑缚:从芽上绑起往下缠绕,芽和叶柄露在外面。
五.后期管理
1.挂牌
注明接穗品种、数量、贮藏情况、嫁接日期、方法等。 2.检查成活
枝接在20-30天左右进行检查,接穗上的芽已经萌发或仍保持新鲜;芽接7-15天左右进行检查,成活芽新鲜,芽下叶柄轻触即落,表明嫁接成活。 3.去袋和松绑
当枝接接穗成活,芽已长至4-5厘米时,将所套袋上方剪一小口,让幼芽适应外界环境,3-5天后去袋;芽接不宜松绑过早,避免接穗从接口处碰落或风吹折,松绑时以不影响砧木和接穗的生长分化,不形成缢痕为好。
4.断砧、抹芽和去蘖
芽接、靠接和腹接等不断砧的嫁接苗当接穗成活后要及时断砧,即剪去接口上部的砧木,以免影响接穗的生长;及时抹除嫁接苗砧木上经常长出的萌条和根蘖,减少与接穗争夺养分,保证接穗的正常生长,抹芽除蘖最好从萌条或蘖的基部剪除。
5.补接
嫁接不成活时要及时补接,如果嫁接时期已过,次年再补接。
六.讨论
1.影响嫁接成活的因素有哪些? 2.嫁接的注意事项有哪些?
实验二
园林植物的扦插繁殖与后期养护
一.目的:掌握扦插繁殖的过程和技术。
二.内容:采集插条、截制插穗、药剂处理、扦插、后期管理。 三.实验材料:
(一)插条:一年生发育充实、无病虫害的苗干或萌条、树种选择与实际结合。
(二)工具:修枝剪、扎绳、铁锨、卷尺等。 四.技术要点与工作步骤:
(一)插穗准备:
1.越冬埋藏的插穗:若下切口尚未愈合,可在扦插前一周取出,放在向阳的地方催根。
2.春季临时采条:要及时截制插穗。上切口在芽上1cm,下切口在芽或接下,切口要平滑,防止劈裂。针叶树木质化枝条长10-15cm,可以稍带一小段二年生枝条,要保持顶芽完整。
3.用药剂或清水浸泡催根。
(二)插条技术
育苗一定要疏松、平整。针叶树扦插要做床或做垄。 1.株行距:一般20×20cm。嫩枝扦插可密度稍大,但以叶片不相互遮挡为宜。 2.扦插:直插:按行距拉线,靠线按株距扦插,深度为留一芽或全部插入,切忌倒插;如果是嫩枝扦插,则按行距开沟,按株距放入插穗,覆土深度为保留一芽一叶;插后踏实,扒平,灌水。如果下切口有愈伤组织或根的,一定用后一种方法。
(三)薄膜覆盖:一般育苗先铺地膜,按规定株行距打孔扦插,扦插后假设拱形小暖棚。
五.后期管理
主要是湿度、光照、温度控制。
1.光照影响到插条生根的速度,在全光照喷雾条件下扦插可不用遮荫,如条件不允许,可根据植物的耐阴程度进行适当遮荫,按植物对光照的反应分区扦插,分区遮荫。
2.一般来说,硬枝扦插在春季芽未萌动、温度较温和时进行,有利于生根;除少数高温地区外,嫩枝扦插时的温度可通过选择扦插时期来调节,或采用喷雾降温、水帘风机降温。高温高湿极易引起植物发病,温度高,湿度过大,插条易生病腐烂;湿度过低,插条会干枯死亡。
3.因此,在调节喷雾时,首先要保证叶片湿润,不萎蔫,同时要特别注意检查基质的含水量。最简单的方法是用手抓一把基质,握紧,指缝不滴水,手松开后基质不散开或稍有裂缝,表明基质含水量适宜;如果握紧时指缝滴水,含水量过高,应控制喷雾;基质散开,含水量过低,应喷雾补水。不同植物对湿度的适应性不同.在扦插时,应根据植物对湿度的需求分区扦插。
六.讨论
1.影响扦插成活的因素有哪些? 2.扦插的注意事项有哪些?
实验三
园林大树移植与后期养护
一. 目的:掌握大树移植过程和技术。
二. 内容:大树选择、种植穴的开挖、起苗、包装与运输、定植、后期养护。 三. 实验材料:
(一)直径在10cm左右的树形优美根系发达的大树。
(二)工具:修枝剪、草绳、铁锨、卷尺、运输及起吊工具等。
四. 技术要点与工作步骤:
(一)大树选择:
按设计要求的规格选生长良好、姿态优美、适宜移栽的树木。选中后挂牌,标明树种规格,调查大树周围环境。
(二)栽植穴的开挖:
一般的栽植穴按照0.8*0.8*0.6的规格开挖,或者根据土球的大小,每边比土球略大20cm开挖。
(三)起苗:按照胸径的7-10倍确定土球的直径,深度视植物的根系性质而定,一般土球高度为其直径的2/3,深根性树木土球则深一些。
(四)包装与运输:视土球大小选用不同的包装方法和材料,也选用不同的运输方法。对于大的树木一般采用木箱移植法,对于15-20cm较易成活的树木一般采用软包装法,对于10cm左右的树木用简易包装法。运输中主要防止失水和和擦伤,要视其运输的远近,进行必要的保护。
(五)定植:在挖好的栽植穴底部,加入基肥后用土堆10-20cm的小土堆,把树放入其中,使树身直立。填土,每填10-20cm后夯实一次,操作时注意保护土球。栽植后,土球表面与地面相平。
五.后期管理
(一)保墒
大树移植后视树木生长需要和气候变化采取相应的保墒措施,及时中耕或封堰。在高温干热时,应对树干、树冠及周围环境喷雾,早晚各1次,达到湿润即可。宜在树盘部铺薄膜。久雨或暴雨时造成积水,必须立即开沟排水,积水时间不得超过24h。树盘内应保持土壤疏松。
(二)抹芽
大树移植后应多留芽,抹芽分3~5次完成。抹芽应在新芽木质化以前进行。留芽应根据树木生长势及今后树冠发展要求进行,应多留高位壮芽。对有些留枝过长,枝梢萌芽力弱的,应从有壮芽的部位短截。对切口上萌生的丛生芽必须及时抹稀,树冠部位萌发芽较好的,树干部位的萌芽应全部抹除;树冠部位无萌发芽时,树干部位必须留可供发展树冠的壮芽。常绿阔叶树除丛生枝、病虫枝、内膛过弱的枝外,应第二年修剪时进行抹芽。带冠落叶树大量落叶应及时疏剪抹芽。
(三)其他管理
移栽后的第一年不宜施肥,第二年根据生长势和土壤状况施农家肥或专用肥料。特殊季节大树移栽时要进行树冠喷雾,加遮荫网。落叶树移植后注意修剪,去蘖、定芽。大树移栽后及时进行病虫害的防治,树木截口要涂保护剂,选用环保型、低毒、高效、无公害的药剂,宜采用生物制剂或天敌防治病虫害。大树移植宜采用输液、喷施生根剂、蒸腾抑制剂等技术。越冬应采取防风、防寒措施。落叶乔木应进行培土、主干密实缠绕草绳或包裹防寒布;常绿树应在大树的西北方向距树500mm处架设风障,风障高度超过树高300 mm以上。土壤封冻前浇足防寒保墒越冬水。春季应浇足解冻水,制定新一年的养护管理措施。
六.讨论
1.影响大树移植成活的因素有哪些? 2.大树移植的注意事项有哪些?
实验四
园林植物的修剪
一. 目的:掌握园林植物修剪的基本方法。 二. 内容:休眠期修剪,生长期修剪。 三. 实验材料:
(一)各类园林植物。
(二)工具:修枝剪。
四. 技术要点与工作步骤:
(一)休眠期修剪:
园林植物的休眠期修剪方法主要分为三种,可以概括为截、疏、除蘖。
1.截又称短截,即把枝条的一部分剪去。其主要目的是刺激侧芽萌发,抽生新梢,增加枝条数量,多发叶多开花。根据短剪的程度可分为以下几种:
轻短截:轻剪枝条的顶梢(剪去枝条全长的1/5—1/4),主要用于花果类树木强壮枝修剪。此种修剪方法在枝条在去掉顶梢后,刺激其下部多数半饱满芽的萌发,分散枝条养分,使来年园林观赏花果树类的枝条能产生更多中短枝,易形成花芽。
中短截:剪到枝条中部或中上部饱满芽处(剪枝条长度1/3—1/2),主要用于某些弱枝复壮以及各种树木培养骨干枝和延长枝。
重短截:剪去枝条全长的2/3—3/4。此种修剪方法刺激作用大,主要用于弱树、老树、老弱枝的更新复壮。
极重短截:在树条基条基部留1—2个瘪芽,其余全部剪去。园林中紫薇常采用此方法。
回缩:是将多年生的枝条剪去一部分。因树木多年生长,离枝顶远,基部易光腿,为了降低顶端优势位置,促多年生枝条基部更新复壮,常采用回缩修剪方法。
2.疏又称疏剪或疏删。将枝条自分生处剪去,疏剪可以调节枝条均匀分布,加大空间,改善通风透光条件,有利于树冠内部枝条生长发育,有利于花芽分化。疏剪的对象主要是病虫枝、干枯枝、过密的交*枝等。
3.除蘖,除去树木主干基部及伤口附近当年长出的嫩枝或根部长出的根蘖。避免这些枝条和根蘖,有碍树形,分散树体养分。
(二)生长期修剪:
生长期修剪一般包括:摘心调节养分、剪除枯枝、密生枝、徒长枝,改善树冠通风透光条件
五.注意事项
在园林植物修剪中 要注意以下几个问题:
1.修剪枝条的剪口要平滑,与剪口芽成45度角的斜面,从剪口的对侧下剪,斜面上方与剪口芽尖相平,斜面最低部分和芽基相平、这样剪口伤面小,容易愈合,芽萌发后生长快。疏枝的剪口,于分枝点处剪去,与干平,不留残桩。丛生灌木疏枝与地面相平。剪口芽的方向、质量,决定新梢生长方向和枝条的生长方向。选择剪口芽的方向应从树冠内枝条的分布状况和期望新枝长势的强弱考虑,需向外扩张树冠时,剪口芽应留在枝条外侧,如欲填补内膛空虚,剪口芽方向应朝内,对生长过旺的枝条,为抑制枝条它生长,以弱芽当剪口芽,扶弱枝时选饱满的壮芽。
2.在对较大的树枝和树干修剪时,可采用分步作业法。先在离要求锯口上方20厘米处,从枝条下方向上锯一切口,深度为枝干粗度的一半,从上方将枝干锯断,留下一条残桩,然后从锯口处锯除残桩,可避免枝干壁裂。
3.在锯除较大的枝干,造成伤口面较大,常因雨淋或病菌侵入而腐烂。因此在锯除树木枝干时,锯口一定要平整,用20%的硫酸铜溶液来消毒,最后涂上保护剂(保护蜡、调和漆等)。起防腐防干和促进愈合的作用。
4.落叶树和常绿树的修剪时期应有区别。冬季落叶树停止生长,这时修剪养分损失少,伤口愈合快。而常绿树虽冬季为其休眠期,但剪去枝叶有冻害的危险。由于常绿树木的根与枝叶终年活动,新陈代谢不止,故叶内养分不完全用于贮藏,剪去枝叶时,其中养分损失,影响树木生长。常绿树修剪时期一般在冬季已过的晚春。
5.在修剪中工具应保持锋利,上树机械和折梯,使用前应检查各个部件是否灵活,有无松动,防止事故的发生。上树操作系好安全绳。在高压线附近作业时,要特别注意安全,避免触电,必要时请供电部门配合。行道树修剪时,有专人维护现场,以防锯落大枝砸伤过往行人和车辆。
六.讨论
1.修剪对植物造成影响的原理是什么? 2.怎样才能做好园林植物的修剪?
实验五
园林植物栽培现状调查
一. 目的:掌握园林植物调查的基本方法,了解当地各种园林植物的生长情况。
二. 内容:调查附近公园或道路园林绿化情况,调查园林植物栽培方法以及生长情况。
三. 实验材料:
各类园林植物。
四. 技术要点与工作步骤:
主要通过走访调查和实地勘测的方法对当地园林绿化情况、栽培方法、生长情况进行详细的调查,为当地的园林植物配置起到指导性作用。
五.注意事项
主要是要注意调查过程中的人身安全。在调查过程中不要伤害到园林植物。
六.讨论
1.兰州市园林绿化情况如何?怎样改善? 2.适合在兰州栽培的园林植物有哪些?
第三篇:植物病理学实习总结
实习时间:一周
实习地点:河南农业大学校区及三区,毛庄,森林公园及浮戏山
实习目的:学习实地认识各种植物病害并采集标本,学习制作标本的方法,学习用不同的培养基培养真菌和细菌,学习制作玻片并观察玻片来判断病原物是什么。
实习中认识的病害及病原物介绍:
1 芍药白粉病
症状:在叶面产生白色、近圆形的白粉状霉斑,白斑
向四周蔓延,连接成边缘不整齐的大片白粉斑,其上布满白色至灰白色粉状物。叶上布满白粉状霉,即病菌的菌丝体、分生孢子梗及分生孢子。发病后期有时叶片上产生黑褐色小点,为病菌的有性世代闭囊壳。
2南瓜霜霉病
发病初期叶片背面出现水浸状黄色斑点,病斑逐渐
扩大后,受叶脉限制呈黄褐色不规则的多角形病斑。在
潮湿条件下,病斑背面长有灰黑色霉层。发病重时,病
斑连成片,使叶片变黄干枯、易破碎,植株一片枯黄病原菌:真菌病害,病菌以在土壤或病株残体上的孢子囊及潜
伏在种子内的菌丝体越冬或越夏。以孢子囊随风雨进行传播,
从寄主叶片表皮直接侵入,引起初次侵染,以后随气流和雨水
进行多次再侵染。
3 番茄晚疫病
叶片染病多从叶尖、叶缘开始病叶出现水浸状暗绿色病斑,当向叶脉和茎蔓延后茎杆染病产生长条状暗褐色凹陷条斑。
病原物:致病疫霉菌,菌丝丝状,分隔
4 番茄早疫病
主要危害叶片,在茎基部产生暗褐色病斑,稍凹陷有轮纹。多从植株下部叶片向上发展,初呈水浸状暗绿色病斑,扩大后呈圆形或不规则形的轮纹斑,边缘多具浅绿色或黄色的晕环,中部呈同心轮纹。
病原物:早疫病是由茄链格孢菌侵染所致,在真菌分类中,属于半知菌门链格孢属。
番茄早疫病和番茄晚疫病的区别:番茄早疫病在生长期都可以发病。侵害叶、茎、果实各个部位,以叶片和茎叶分枝处最易发病。病害一般多从下部叶片开始发生,逐渐向上扩展。叶片上最初可见到深褐色小斑点,扩大后呈圆形或近圆形,外围有黄色或黄绿色的晕环,病斑灰褐色,有深褐色的同心轮纹,有时多个病斑连在一起,形成大形不规则病斑。番茄晚疫病在番茄的整个生育期均可发生,幼苗、茎、叶、和果实均可受害,以叶和青果受害为重。幼苗染病,病斑由叶向叶脉和茎蔓延,使茎变细并呈黑褐色,植株萎蔫或倒伏;叶片受害多从叶尖、叶缘开始发病,
初为暗绿色水浸状不规则病斑,扩大后转为褐色。
5 烟草花叶病
叶脉两侧叶肉组织渐呈淡绿色。病毒在叶片组织内大量增殖,使部分叶肉细胞增大或增多,出现叶片薄厚不匀,颜色黄绿相间,呈花叶状。后花叶斑驳程度加大,并现大面积深褐色坏死斑,中下部老叶尤甚,发病重的叶片皱缩、畸形。
病原物:有病毒引起
6 洋葱紫斑病
危害初期呈水浸状白色点斑,病斑扩大快,迅速形成宽1~3厘米、长2~4厘米纺锤形的凹陷斑,先为淡褐色,随后变为褐色至晴紫色,周围具有黄色晕圈。此后有的逐渐褪色并形成同心轮纹,湿度大时斑面上产生黑褐色煤粉状霉。
病原菌称为葱链格孢菌。
7 梨锈病
叶片被害后叶片正面产生圆形小病斑,随着病斑的扩大,病斑中央产生蜜黄色微凸的小粒点(病菌性孢子器),潮湿时小粒点上溢出淡黄色黏液,之后病斑组织变肥厚,正面凹陷,背面隆起并长出几根至十几根灰白色或淡黄色的细管状物即锈孢子器,内有大量褐色锈孢子,成熟后从锈孢子器顶端开列散出。
病原物:病原属担子菌亚门胶柄锈属真菌。性孢子器葫芦形,埋生于表皮下;性孢子纺锤形,单胞无色。锈子器长简形,丛生于叶背面。锈孢子近圆形,橙黄色,表面有瘤状细胞。
8 花生褐斑病
初为褪绿小点,后扩展成近圆形或不规则形小斑,病斑较黑斑病大而色浅,叶正面呈暗褐或茶褐色,背面呈褐或黄褐色,病斑周围有亮黄色晕圈。湿度大进病斑上可见灰褐色粉状霉层。
病原物:落花生尾孢,属半知菌亚门真菌。子座多散生于病斑正面,深褐色。分生孢子梗丛生或散生于子座上,黄褐色,病菌以子座、菌丝团或子囊腔在病残体上越冬。翌年条件适宜,产生分生孢子,借风雨传播进行初侵染和再浸染。菌丝直接伸入细胞间隙和细胞内吸取营养。
9 茄子黄萎病
初期叶缘及叶脉间出现褪绿斑,病株初在晴天中午呈萎蔫状,早晚尚能恢复,经一段时间后不再恢复,叶缘上卷变褐脱落,病株逐渐枯死,
病原物:茄子黄萎病病菌为半知菌门真菌的大丽轮枝菌,病菌分生孢子梗直立,细长,上有数层轮状排列的小梗,梗顶生椭圆形、单胞、无色的分生孢子。
10 桃缩叶病
嫩叶刚伸出时就显现卷曲状,叶片逐渐开展,卷曲及皱缩的程度随之增加,致全叶呈波纹状凹凸,严重时叶片完全变形。
桃缩叶病的病原物为畸形外囊菌。
11 黄瓜靶斑病
黄瓜靶斑病又称“黄点子病”,起初为黄色水浸状斑点,发病
中期病斑扩大为圆形或不规则形,易穿孔,叶正面病斑粗糙不平,病斑整体褐色,中央灰白色、半透明。后期病斑直径可达10~15毫米,病斑中央有一明显的眼状靶心。
病原物:由半知菌的棒孢菌引起的病害。
12 南瓜角斑病
主要为害叶片。叶片上产生多角形或不规则形病斑,受叶脉限制。大小1~5毫米,初为浅褐色,后中间变灰白色,边缘明显,中心稍下凹,病斑周围不形成晕圈,后期病部正背长出很多小黑点。严重时病斑融合成片,致叶片早枯。
病原菌:真菌半知菌门瓜角斑壳针孢。
在实习的过程中,我们认识了很多植物病害,采集了很多标本,对于不能肯定的植物病害,我们小组成员查阅了很多资料,并在玻璃皿中培养了许多未知病原物,然后分离出病原物,做成玻片在显微镜下观察病菌形态,然后判断是属于那个门哪个科。我们还进行了细菌和真菌的培养,分离土壤微生物。在实践中,我们不仅学到了植物病害方面的知识,还增强了实际动手操作能力。
第四篇:植物生理学总结
植物的光合作用受内外因素的影响,而衡量内外因素对光合作用影响程度的常用指标是光合速率(photosynthetic rate)。
一、光合速率及表示单位
光合速率通常是指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量,也可用单位时间、单位叶面积上的干物质积累量来表示。常用单位有:μmol CO2·m-2·s-1 (以前用mg·dm-2·h-1表示,1μmol·m-2·s-1=1.58mg·dm-2·h-1)、μmol O2·dm-2·h-1 和mgDW(干重)·dm-2·h-1。CO2吸收量用红外线CO2气体分析仪测定,O2释放量用氧电极测氧装置测定,干物质积累量可用改良半叶法等方法测定(请参照植物生理实验指导书)。有的测定光合速率的方法都没有把呼吸作用(光、暗呼吸)以及呼吸释放的CO2被光合作用再固定等因素考虑在内,因而所测结果实际上是表观光合速率(apparent photosynthetic rate)或净光合速率(net photosynthetic rate,Pn),如把表观光合速率加上光、暗呼吸速率,便得到总光合速率(gross photosyntheticrate)或真光合速率(true photosynthetic rate)。
二、内部因素
(一)叶片的发育和结构
1.叶龄 新长出的嫩叶,光合速率很低。其主要原因有:(1)叶组织发育未健全,气孔尚未完全形成或开度小,细胞间隙小,叶肉细胞与外界气体交换速率低;(2)叶绿体小,片层结构不发达,光合色素含量低,捕光能力弱;(3)光合酶,尤其是Rubisco的含量与活性低。(4)幼叶的呼吸作用旺盛,因而使表观光合速率降低。但随着幼叶的成长,叶绿体的发育,叶绿素含量与Rubisco酶活性的增加,光合速率不断上升;当叶片长至面积和厚度最大时,光合速率通常也达到最大值,以后,随着叶片衰老,叶绿素含量与Rubisco酶活性下降,以及叶绿体内部结构的解体,光合速率下降。
依据光合速率随叶龄增长出现“低—高—低”的规律,可推测不同部位叶片在不同生育期的相对光合速率的大小。如处在营养生长期的禾谷类作物,其心叶的光合速率较低,倒3叶的光合速率往往最高;而在结实期,叶片的光合速率应自上而下地衰减。
2.叶的结构 叶的结构如叶厚度、栅栏组织与海绵组织的比例、叶绿体和类囊体的数目等都对光合速率有影响。叶的结构一方面受遗传因素控制,另一方面还受环境影响。
C4植物的叶片光合速率通常要大于C3植物,这与C4植物叶片具有花环结构等特性有关。许多植物的叶组织中有两种叶肉细胞,靠腹面的为栅栏组织细胞;靠背面的为海绵组织细胞。栅栏组织细胞细长,排列紧密,叶绿体密度大,叶绿素含量高,致使叶的腹面呈深绿色,且其中Chla/b比值高,光合活性也高,而海绵组织中情况则相反。生长在光照条件下的阳生植物(sun plant)叶栅栏组织要比阴生植物(shade plant)叶发达,叶绿体的光合特性好,因而阳生叶有较高的光合速率。
同一叶片,不同部位上测得的光合速率往往不一致。例如,禾本科作物叶尖的光合速率比叶的中下部低,这是因为叶尖部较薄,且易早衰的缘故。
(二)光合产物的输出
光合产物(蔗糖)从叶片中输出的速率会影响叶片的光合速率。例如,摘去花、果、顶芽等都会暂时阻碍光合产物输出,降低叶片特别是邻近叶的光合速率;反之,摘除其他叶片,只留一张叶片与所有花果,留下叶的光合速率会急剧增加,但易早衰。对苹果等果树枝条环割,由于光合产物不能外运,会使环割上方枝条上的叶片光合速率明显下降。光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因有:(1)反馈抑制。例如蔗糖的积累会反馈抑制合成蔗糖的磷酸蔗糖合成酶sucrose phosphate synthetase,SPS)的活性,使F6P增加。而F6P的积累,又反馈抑制果糖1,6-二磷酸酯酶活性,使细胞质以及叶绿体中磷酸丙糖含量增加,从而影响CO2的固定;(2)淀粉粒的影响。叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质中淀粉的合成与淀粉粒的形成,过多的淀粉粒一方面会压迫与损伤类囊体,另一方面,由于淀粉粒对光有遮挡,从而直接阻碍光合膜对光的吸收。
三 外部因素
(一)光照
光是光合作用的动力,也是形成叶绿素、叶绿体以及正常叶片的必要条件,光还显著地调节光合酶的活性与气孔的开度,因此光直接制约着光合速率的高低。光照因素中有光强、光质与光照时间,这些对光合作用都有深刻的影响。
1.光强
(1)光强-光合曲线 图4-26是光强-光合速率关系的模式图。
图4-26 光强-光合曲线图解
图4-27 不同植物的光强光合曲线
暗中叶片不进行光合作用,只有呼吸作用释放CO2 (图4-26中的OD为呼吸速率)。随着光强的增高,光合速率相应提高,当到达某一光强时,叶片的光合速率等于呼吸速率,即CO2吸收量等于CO2释放量,表观光合速率为零,这时的光强称为光补偿点(light compensation point)。在低光强区,光合速率随光强的增强而呈比例地增加(比例阶段,直线A);当超过一定光强,光合速率增加就会转慢(曲线B);当达到某一光强时,光合速率就不再增加,而呈现光饱和现象。开始达到光合速率最大值时的光强称为光饱和点(light saturation point),此点以后的阶段称饱和阶段(直线C)。比例阶段中主要是光强制约着光合速率,而饱和阶段中CO2扩散和固定速率是主要限制因素。用比例阶段的光强-光合曲线的斜率(表观光合速率/光强)可计算表观光合量子产额。
由图4-27,表4-5可见,不同植物的光强-光合曲线不同,光补偿点和光饱和点也有很大的差异。光补偿点高的植物一般光饱和点也高,草本植物的光补偿点与光饱和点通常要高于木本植物;阳生植物的光补偿点与光饱和点要高于阴生植物;C4植物的光饱和点要高于C3植物。光补偿点和光饱和点可以作为植物需光特性的主要指标,用来衡量需光量。光补偿点低的植物较耐阴,如大豆的光补偿点仅0.5klx,所以可与玉米间作,在玉米行中仍能正常生长。在光补偿点时,光合积累与呼吸消耗相抵消,如考虑到夜间的呼吸消耗,则光合产物还有亏空,因此从全天来看,植物所需的最低光强必须高于光补偿点。对群体来说,上层叶片接受到的光强往往会超过光饱和点,而中下层叶片的光强仍处在光饱和点以下,如水稻单株叶片光饱和点为40~50klx,而群体内则为60~80lx,因此改善中下层叶片光照,力求让中下层叶片接受更多的光照是高产的重要条件。
植物的光补偿点和光饱和点不是固定数值,它们会随外界条件的变化而变动,例如,当CO2浓度增高或温度降低时,光补偿点降低;而当CO2浓度提高时,光饱和点则会升高。在封闭的温室中,温度较高,CO2较少,这会使光补偿点提高而对光合积累不利。在这种情况下应适当降低室温,通风换气,或增施CO2才能保证光合作用的顺利进行。
在一般光强下,C4植物不出现光饱和现象,其原因是:①C4植物同化CO2消耗的同化力要比C3植物高 ②PEPC对CO2的亲和力高,以及具有“CO2泵”,所以空气中CO2浓度通常不成为C4植物光合作用的限制因素。
(2)强光伤害—光抑制 光能不足可成为光合作用的限制因素,光能过剩也会对光合作用产生不利的影响。当光合机构接受的光能超过它所能利用的量时,光会引起光合速率的降低,这个现象就叫光合作用的光抑制(photoinhibition of photosynthesis)。
晴天中午的光强常超过植物的光饱和点,很多C3植物,如水稻、小麦、棉花、大豆、毛竹、茶花等都会出现光抑制,轻者使植物光合速率暂时降低,重者叶片变黄,光合活性丧失。当强光与高温、低温、干旱等其他环境胁迫同时存在时,光抑制现象尤为严重。通常光饱和点低的阴生植物更易受到光抑制危害,若把人参苗移到露地栽培,在直射光下,叶片很快失绿,并出现红褐色灼伤斑,使参苗不能正常生长;大田作物由光抑制而降低的产量可达15%以上。因此光抑制产生的原因及其防御系统引起了人们的重视。
光抑制机理 一般认为光抑制主要发生在PSⅡ。按其发生的原初部位可分为受体侧光抑制和供体侧光抑制。受体侧光抑制常起始于还原
1型QA的积累。还原型QA的积累促使三线态P680(P680T)的形成,而P680T可以与氧作用(P680T +O2→P680 + 1O2)形成单线态氧(O2);供体侧光抑制起始于水氧化受阻。由于放氧复合体不能很快把电子传递给反应中心,从而延长了氧化型P680(P680+)的存在时间。P680+和1O2都是强氧化剂,如不及时消除,它们都可以氧化破坏附近的叶绿素和D1蛋白,从而使光合器官损伤,光合活性下降。
保护机理 植物有多种保护防御机理,用以避免或减少光抑制的破坏。如:(1)通过叶片运动,叶绿体运动或叶表面覆盖蜡质层、积累盐或着生毛等来减少对光的吸收;(2)通过增加光合电子传递和光合关键酶的含量及活化程度,提高光合能力等来增加对光能的利用;(3)加强非光合的耗能代谢过程,如光呼吸、Mehler反应等;(4)加强热耗散过程,如蒸腾作用;(5)增加活性氧的清除系统,如超氧物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶等的量和活性;(6)加强PSⅡ的修复循环等。
光抑制引起的破坏与自身的修复过程是同时发生的,两个相反过程的相对速率决定光抑制程度和对光抑制的忍耐性。光合机构的修复需要弱光和合适的温度,以及维持适度的光合速率,并涉及到一些物质如D1等蛋白的合成。如果植物连续在强光和高温下生长,那么光抑制对光合器的损伤就难以修复了。
图4-28 不同光波下植物的光合速率
在作物生产上,保证作物生长良好,使叶片的光合速率维持较高的水平,加强对光能的利用,这是减轻光抑制的前提。同时采取各种措施,尽量避免强光下多种胁迫的同时发生,这对减轻或避免光抑制损失也是很重要的。另外,强光下在作物上方用塑料薄膜遮阳网或防虫网等遮光,能有效防止光抑制的发生,这在蔬菜花卉栽培中已普遍应用。
2.光质 在太阳幅射中,只有可见光部分才能被光合作用利用。用不同波长的可见光照射植物叶片,测定到的光合速率(按量子产额比较)不一样(图4-28)。在600~680nm红光区,光合速率有一大的峰值,在435nm左右的蓝光区又有一小的峰值。可见,光合作用的作用光谱与叶绿体色素的吸收光谱大体吻合。
在自然条件下,植物或多或少会受到不同波长的光线照射。例如,阴天不仅光强减弱,而且蓝光和绿光所占的比例增高。树木的叶片吸收红光和蓝光较多,故透过树冠的光线中绿光较多,由于绿光是光合作用的低效光,因而会使树冠下生长的本来就光照不足的植物利用光能的效率更低。“大树底下无丰草”就是这个道理。
水层同样改变光强和光质。水层越深,光照越弱,例如,20米深处的光强是水面光强的二十分之一,如水质不好,深处的光强会更弱。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于蓝、绿部分,深水层的光线中短波长的光相对较多。所以含有叶绿素、吸收红光较多的绿藻分布于海水的表层;而含有藻红蛋白、吸收绿、蓝光较多的红藻则分布在海水的深层,这是海藻对光适应的一种表现。
3.光照时间 对放置于暗中一段时间的材料(叶片或细胞)照光,起初光合速率很低或为负值,要光照一段时间后,光合速率才逐渐上升并趋与稳定。从照光开始至光合速率达到稳定水平的这段时间,称为“光合滞后期”(lag phase of photosynthesis)或称光合诱导期。一般整体叶片的光合滞后期约30~60min,而排除气孔影响的去表皮叶片,细胞、原生质体等光合组织的滞后期约10min。将植物从弱光下移至强光下,也有类似情况出现。另外,植物的光呼吸也有滞后现象。在光合的滞后期中光呼吸速率与光合速率会按比例上升(图4-29)。
产生滞后期的原因是光对酶活性的诱导以及光合碳循环中间产物的增生需要一个准备过程,而光诱导气孔开启所需时间则是叶片滞后期延长的主要因素。
由于照光时间的长短对植物叶片的光合速率影响很大,因此在测定光合速率时要让叶片充分预照光。
图4-30 叶片光合速率对细胞间隙 CO2浓度响应示意图
曲线上四个点对应浓度分别为CO2补偿点(C),空气浓度下细胞间隙的CO2浓度(n),与空气浓度相同的细胞间隙CO2浓度(350μl·L-1左右)和CO2饱和点(S)。Pm为最大光合速率;CE为比例阶段曲线斜率,代表羧化效率;OA光下叶片向无CO2气体中的释放速率,可代表光呼吸速率。
(二)CO2
1.CO2-光合曲线 CO2-光合曲线(图4-30)与光强光合曲线相似,有比例阶段与饱和阶段。光下CO2浓度为零时叶片只有光、暗呼吸,释放CO2。图中的OA部分为光下叶片向无CO2气体中的CO2释放速率(实质上是光呼吸、暗呼吸、光合三者的平衡值),通常用它来代表光呼吸速率。在比例阶段,光合速率随CO2浓度增高而增加,当光合速率与呼吸速率相等时,环境中的CO2浓度即为CO2补偿点(CO2 compensation point,图中C点);当达到某一浓度(S)时,光合速率便达最大值(PM),开始达到光合最大速率时的CO2浓度被称为CO2饱和点(CO2 saturation point)。在CO2-光合曲线的比例阶段,CO2浓度是光合作用的限制因素,直线的斜率(CE)受Rubisco活性及活化Rubisco量的限制,因而CE被称为羧化效率(carboxylation efficiency)。从CE的变化可以推测Rubisco的量和活性,CE大,即在较低的CO2浓度时就有较高的光合速率,也就是说Rubisco的羧化效率高。在饱和阶段,CO2已不是光合作用的限制因素,而CO2受体的量,即RuBP的再生速率则成为影响光合的因素。由于RuBP再生受ATP供应的影响,所以饱和阶段光合速率反映了光合电子传递和光合磷酸化活性,因而Pm被称为光合能力。
图4-31 C3植物与C4植物的CO2光合曲线比较
A.光合速率与外界CO2浓度; B.光合速率与细胞间隙CO2浓度(计算值);C4植物为Tidestromia oblogifolia; C3 植物为Larrea divaricata
比较C3植物与C4植物CO2-光合曲线(图4-31),可以看出:(1)C4植物的CO2补偿点低,在低CO2浓度下光合速率的增加比C3快,CO2的利用率高;(2) C2植物的CO2饱和点比C3植物低,在大气CO2浓度下就能达到饱和;而C3植物CO2饱和点不明显,光合速率在较高CO2浓度下还会随浓度上升而提高。C4植物CO2饱和点低的原因,可能与C4植物的气孔对CO2浓度敏感有关,即CO2浓度超过空气水平后,C4植物气孔开度就变小。另外,C4植物PEPC的Km低,对CO2亲和力高,有浓缩CO2机制,这些也是C4植物CO2饱和点低的原因。
在正常生理情况下,植物CO2补偿点相对稳定,例如小麦100个品种的CO2补偿点为52±2μl·L-1,大麦125个品种为55±2μl·L-1,玉米125个品种为1.3±1.2μl·L-1 ,猪毛菜(CAM植物) CO2补偿点不超过10μl·L-1 。有人测定了数千株燕麦和5万株小麦的幼苗,尚未发现一株具有类似C4植物低CO2补偿点的幼苗。在温度上升、光强减弱、水分亏缺、氧浓度增加等条件下,CO2补偿点也随之上升。
2.CO2供给 CO2是光合作用的碳源,陆生植物所需的CO2主要从大气中获得。 CO2从大气至叶肉细胞间隙为气相扩散,而从叶肉细胞间隙到叶绿体基质则为液相扩散,扩散的动力为. CO2浓度差。
图 4-32 不同 CO2浓度下温度对光合速率的影响
a.在饱和CO2浓度下;b.在大气. CO2浓度下 (Berty and Bojorkman 1980)
空气中的. CO2浓度较低,约为350μl·L-1 (0.035%),分压为3.5×10-5 MPa,而一般C3植物的. CO2饱和点为1 000~1 500μl·L-1 左右,是空气中的3~5倍。在不通风的温室、大棚和光合作用旺盛的作物冠层内的. CO2浓度可降至200μl·L-1左右。由于光合作用 对. CO2的消耗以及存在. CO2扩散阻力,因而叶绿体基质中的. CO2浓度很低,接近. CO2补偿点。因此,加强通风或设法增施. CO2能显著提高作物的光合速率,这对C3植物尤为明显。
(三)温度
光合过程中的暗反应是由酶所催化的化学反应,因而受温度影响。在强光、高. CO2浓度时温度对光合速率的影响要比弱光、低. CO2浓度时影响大(图4-32),这是由于在强光和高. CO2条件下,温度能成为光合作用的主要限制因素。
光合作用有一定的温度范围和三基点。光合作用的最低温度(冷限)和最高温度(热限)是指该温度下表观光合速率为零,而能使光合速率达到最高的温度被称为光合最适温度。光合作用的温度三基点因植物种类不同而有很大的差异(表4-6)。如耐低温的莴苣在5℃就能明显地测出光合速率,而喜温的黄瓜则要到20℃时才能测到;耐寒植物的光合作用冷限与细胞结冰温度相近;而起源于热带的植物,如玉米、高粱、橡胶树等在温度降至10~5℃时,光合作用已受到抑制。低温抑制光合的原因主要是低温时膜脂呈凝胶相,叶绿体超微结构受到破坏。此外,低温时酶促反应缓慢,气孔开闭失调,这些也是光合受抑的原因。
从表4-6可知,C4植物的热限较高,可达50~60℃,而C3植物较低,一般在40~50℃。乳熟期小麦遇到持续高温,尽管外表上仍呈绿色,但光合功能已严重受损。产生光合作用热限的原因:一是由于膜脂与酶蛋白的热变性,使光合器官损伤,叶绿体中的酶钝化;二是由于高温刺激了光暗呼吸,使表观光合速率迅速下降。
昼夜温差对光合净同化率有很大的影响。白天温度高,日光充足,有利于光合作用的进行;夜间温度较低,降低了呼吸消耗,因此,在一定温度范围内,昼夜温差大有利于光合积累。
在农业实践中要注意控制环境温度,避免高温与低温对光合作用的不利影响。玻璃温室与塑料大棚具有保温与增温效应,能提高光合生产力,这已被普遍应用于冬春季的蔬菜栽培。
(四)水分
水分对光合作用的影响有直接的也有间接的原因。直接的原因是水为光合作用的原料,没有水不能进行光合作用。但是用于光合作用的水不到蒸腾失水的1%,因此缺水影响光合作用主要是间接的原因。
水分亏缺会使光合速率下降。在水分轻度亏缺时,供水后尚能使光合能力恢复,倘若水分亏缺严重,供水后叶片水势虽可恢复至原来水平,但光合速率却难以恢复至原有程度(图4-33)。因而在水稻烤田,棉花、花生蹲苗时,要控制烤田或蹲苗程度,不能过头。
图4-33 向日葵在严重水分亏缺时以及在复水过程中 叶水势、光合速率、气孔阻力、蒸腾速率变化
水分亏缺降低光合的主要原因有:
(1)气孔导度下降 叶片光合速率与气孔导度呈正相关,当水分亏缺时,叶片中脱落酸量增加,从而引起气孔关闭,导度下降,进入叶片的. CO2减少。开始引起气孔导度和光合速率下降的叶片水势值,因植物种类不同有较大差异:水稻为-0.2~-0.3MPa;玉米为-0.3~-0.4MPa;而大豆和向日葵则在-0.6~-1.2MPa间。
(2)光合产物输出变慢 水分亏缺会使光合产物输出变慢,加之缺水时,叶片中淀粉水解加强,糖类积累,结果会引起光合速率下降。
(3)光合机构受损 缺水时叶绿体的电子传递速率降低且与光合磷酸化解偶联,影响同化力的形成。严重缺水还会使叶绿体变形,片层结构破坏,这些不仅使光合速率下降,而且使光合能力不能恢复。
(4)光合面积扩展受抑 在缺水条件下,生长受抑,叶面积扩展受到限制。有的叶面被盐结晶、被绒毛或蜡质覆盖,这样虽然减少了水分的消耗,减少光抑制,但同时也因对光的吸收减少而使得光合速率降低。
水分过多也会影响光合作用。土壤水分太多,通气不良妨碍根系活动,从而间接影响光合;雨水淋在叶片上,一方面遮挡气孔,影响气体交换,另一方面使叶肉细胞处于低渗状态,
这些都会使光合速率降低。
(五)矿质营养
矿质营养在光合作用中的功能极为广泛,归纳起来有以下几方面:
1.叶绿体结构的组成成分 如N、P、S、Mg是叶绿体中构成叶绿素、蛋白质、核酸以及片层膜不可缺少的成分。
2.电子传递体的重要成分 如PC中含Cu,Fe-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含Fe,放氧复合体不可缺少Mn2+ 和Cl- 。
3.磷酸基团的重要作用 构成同化力的ATP和NADPH,光合碳还原循环中所有的中间产物,合成淀粉的前体ADPG,以及合成蔗糖的前体UDPG,这些化合物中都含有磷酸基团。
4.活化或调节因子 如Rubisco,FBPase等酶的活化需要Mg2+ ;Fe、Cu、Mn、Zn参与叶绿素的合成;K+ 和Ca2+ 调节气孔开闭;K和P促进光合产物的转化与运输等。
肥料三要素中以N对光合影响最为显著。在一定范围内,叶的含N量、叶绿素含量、Rubisco含量分别与光合速率呈正相关。叶片中含N量的80%在叶绿体中,施N既能增加叶绿素含量,加速光反应,又能增加光合酶的含量与活性,加快暗反应。从N素营养好的叶片中提取出的Rubisco不仅量多,而且活性高。然而也有试验指出当Rubisco含量超过一定值后,酶量就不与光合速率成比例。
重金属铊、镉、镍和铅等都对光合作用有害,它们大都影响气孔功能。另外,镉对PSⅡ活性有抑制作用。
(六)光合速率的日变化
一天中,外界的光强、温度、土壤和大气的水分状况、空气中的. CO2浓度以及植物体的水分与光合中间产物含量、气孔开度等都在不断地变化,这些变化会使光合速率发生日变化,其中光强日变化对光合速率日变化的影响最大。在温暖、水分供应充足的条件下,光合速率变化随光强日变化呈单峰曲线,即日出后光合速率逐渐提高,中午前达到高峰,以后逐渐降低,日落后光合速率趋于负值(呼吸速率)。如果白天云量变化不定,则光合速率会随光强的变化而变化。
图4-34 水稻光合速率的日变化
A.光合速率(P)和气孔导度(C)平行变化; B.由A图数据绘制的光合速率与光强的关系,在相同光强下,上午光合速率要大于下午的光合速率
另外,光合速率也同气孔导度的变化相对应(图4-34A)。在相同光强时,通常下午的光合速率要低于上午的光合速率(图4-34B),这是由于经上午光合后,叶片中的光合产物有积累而发生反馈抑制的缘故。当光照强烈、气温过高时,光合速率日变化呈双峰曲线,大峰在上午,小峰在下午,中午前后,光合速率下降,呈现“午睡”现象(midday depression of photo-synthesis),且这种现象随土壤含水量的降低而加剧(图4-35)。引起光合“午睡”的主要因素是大气干旱和土壤干旱。在干热的中午,叶片蒸腾失水加剧,如此时土壤水分也亏缺,那么植株的失水大于吸水,就会引起萎蔫与气孔导度降低,进而使 CO2吸收减少。另外,中午及午后的强光、高温、低. CO2浓度等条件都会使光呼吸激增,光抑制产生,这些也都会使光合速率在中午或午后降低。
光合“午睡”是植物遇干旱时的普遍发生现象,也是植物对环境缺水的一种适应方式。但是“午睡”造成的损失可达光合生产的30%,甚至更多,所以在生产上应适时灌溉,或选用抗旱品种,增强光合能力,以缓和“午睡”程度。
图 4-35 桑叶光合速率随着土壤水分减少的日变化
A.光合日变化; B.土壤含水量 图中数字为降雨后的天数 (Tazaki等,1980)
第五篇:植物地理学实习鉴定
一.【实习概况】
为配合植物地理学教学要求,提高教学质量,使同学们对学科知识有更全面的认识,巩固教学成果。我们在周兴老师的带领下开始了针对本学期课程内容的野外实习。2013年5月30日我们在校园内认识校园植物种类及分科情况;2013年6月16日至6月18日,我们从学校出发,先后到达大明山、马山县弄拉风景区,最后一天我们爬上了大明山600米左右的海拔的地方。主要是了解和掌握广西的植物的主要类型、性状及分布规律;了解大明山植物垂直分布规律及生长环境;学会群落的抽样调查。
二.【实习目的】
野外实习是理论联系实际的重要措施,是教学计划的重要组成部分。通过野外实习,印证课堂理论,加深学生对理论知识的理解;使学生认识土壤、植物和其它地理环境之间的关系以及土壤和植物的发生、发展与分布规律;学会土壤地理和植物地理野外工作方法,掌握基本技能,为将来从事地理工作打下基础。
三.【实习意义】
通过野外实习,综合研究和掌握地球表层各自然要素的性质和特点,各要素之间的相互联系和相互作用,自然地理环境的基本规律及其应用、人类与自然地理环境的关系等内容,激发对祖国、对广西大好河山的热爱,增强珍惜资源、合理和集约利用资源、保护生态环境的意识,为达成人与自然和谐之目标,为建立和谐社会贡献力量。
四.【实习时间地点】
5月30日:广西师范学院
6月16日:广西大明山脚(武鸣)
6月17日:马山弄拉自然保护区
6月18日:广西大明山(上林)
五.【实习内容】
(一)5月30日,我们在校园开始植物实习,主要认识校园内植物种类,并对植物进行分类。学校地处南宁,是位于北回归线以南归属南亚热带气候范围,因此植物种类繁多,且以热带植物居多。同时由于人类活动的影响,分布许多人工树种及引进树种。
(二)6月16日,我们来到武鸣大明山山脚进行植物地理学野外实习。大明山位于上林、马山、宾阳、武鸣等县交界地区,居北纬23°10′—23°8′,东经108°18′—108°5′,处于南亚热带向北热带过渡地带,恰恰落在北回归线上。该山山脉呈西北—东南走向,总面积约1100平方千米。同时大明山也是我国南亚热带森林植被保护较好的区域之一。区内地貌复杂,土壤为赤红壤,微团粒性和渗透性较好。气候条件多样,森林植被茂密,为众多植物的生存与繁衍提供了优越的条件。
根据大明山气候特点,原生植被群落应属于南亚热带季风常绿阔叶林。然而由于人类活动的强烈影响,现植被类型主要是以马尾松—桃金娘灌丛为主。通过观测,山脚森林由于人类大面积栽种经济树种和用材树种,破坏了原有的森林结构和生态结构植被,但植被生长良好,覆盖较好,但植物群落简单,植物种类较为单一,主要森林植被优势种为马尾松,灌木层植物主要是桃金娘,草本植物则有铁芒箕。如今,大明山低海拔处退化的生态系统植被正处在恢复当中,处在马尾松先锋林阶段,相信在不久的将来,大明山原生生态系统能够得到较好的恢复。
当天,我们在武鸣县大明山西南坡麓,海拔230米左右,北纬23度31分28秒,东经108度20分14秒左右的地方,对当地的植物群落进行了抽样调查。在样方面积为10*10㎡的观察内,我们主要对乔木层、灌木层、草本层及层间植物的数量及生长状态进行了调查, 结果分析如下:
乔木调查表:(见表2)
灌木层调查表:(见表3)
草本层调查表:(见表4)
层间层调查表:(见表5)
乔木层的建群种是马尾松,郁闭度大约为0.5左右,层高3至8米左右。
灌木层的优势种是桃金娘,郁闭度大约为0.38左右,层高0.2至2.0米左右。
草本层主要代表植物为铁芒箕,其生长活力旺盛,郁闭度大约为0.1左右,层度多在0.1到0.6米 左右,且多数处于孢子期。
层间植物多为爬山虎、木防己、海金沙、牛白藤等藤类。层高遍布整个植物样方。
(三)6月17日,我们来到广西弄拉自然保护区。弄拉自然保护区是位于马山县东部,以古零镇为中心的喀斯特石山区,与大明山的不同,这里是由白云岩、龙岩、石灰岩发育而成的黑、棕色石灰土,有石漠化。土壤淋溶等现象,属峰丛洼地型地貌。东西长15公里,南北宽5公里,保护区总面积84.8平方公里,森林覆盖率43.7%。该保护区也是石灰岩地区适生树种造林技术推广示范区,该地石山区原生植被类型属于,其中分为实验区、缓冲区和核心区。其中保护区海拔最高山峰为766m。弄拉林区森林资源较为丰富,同时为了发展经济,在保护区中有许多用材林、经济林和农作物。蕴藏的生物种类较多,同时由于土壤性质特点,不利于植被的生态恢复,因此建立保护区对保护原生态植被和野生动植物有重要作用。
在弄拉我们观察到了许多植物,包括内容如下:
蕨类植物是植物中主要的一类,是高等植物中比较低级的一门。是最原始的维管束植物。大都为草本,少部分为木本。孢子体发达有根、茎、叶之分,不具花,以孢子繁殖。其中保护区内的蕨类植物主要有蜈蚣蕨、乌蕨等。
双子叶植物是被子植物门中两大类之一。种子的胚有两枚子叶。植物体各异,叶脉网状,花的各部多为五数。保护区内包括的双子叶植物主要有豆科、马鞭草科、大戟科、无患子科、芸香科、蔷薇科等。
单子叶植物叶脉常为平行脉,花叶基本上为3数,种子以具1枚子叶为特征。绝大多数为草本,极少数为木本,维管束分散,茎及根一般无次生肥大生长,叶一般为单叶、全缘,叶片与叶柄未分化,或已明显分化,井常有叶柄的一部抱茎成叶鞘。区内包括的单子叶植物主要有禾本科、龙舌兰科等。
在保护区的山脚树木覆盖率达到30%左右,多为人工种植的用材树种,有高大的乔木层,灌木层和草本层。在山脚优势种主要是顶果木、狗骨木、围涎树、任豆、肥牛树、墨西哥柏等。
随着海拔的升高,大约在200m到300m左右的石灰岩山地区,由于坡度变陡,植被开始发生变化。主要的优势群落变成灌木层,优势种为老虎刺,还有吊丝竹、芸香竹、米念芭、菜豆树、相思树、苦楝树等。
海拔大约500m左右,山体土壤薄而少,因此,主要是灌木草本植物,没有高大的乔木。优势种是芸香科的芸香竹。其他为五节芒、粽叶芦等。这些植被都表现为矮小、茎细,适应土层薄的地方生长。
因为石山地区土壤比较贫瘠且总量较少,土壤堆积在石缝中,为提高存活率和争取更多的生存空间,也为获取更多的营养以保证植物本身的生长需要,在此种恶劣的环境条件下,植物经过自然选择进化出了发达的根系,这在整个石山地区都比较普遍。
我们并没有到达入核心区,老实说该地区经过长期的封山育林,大部分已经恢复成石山地区南亚热带季风常绿阔叶落叶混交林,其中山顶以壳斗科青岗栎为建群种,而山腰以下则栽种较多的竹子、菜豆树、龙眼等经济林与用材树种,这种种植模式已经成为石山地区资源立体化应用的典范,对石山地区的植被恢复起到了积极的作用。
弄拉自然保护区通过封山育林,植树造林,保护植被等有效措施,使生态植被得到恢复。保护区内保存着原生性很强的亚热带常绿落叶、阔叶混交林生态系统,这些阔叶林水源涵养丰富,对维护生态平衡起着十分重要的作用。随着西部大开发的不断深入,国家对于生态建设越来越重视,提升自然保护区的级别,以更好地保护好保护区内丰富的生物资源和多样性的生态系统及原始性的自然景观,对于维护自然生态平衡,防止水土流失,保障农业稳产、高产和进行科考等项工作都是有十分重要的意义。
(四)6月18日,我们来到上林县,该县位于大明山的东北坡,此行的目的是考察大明山植被的垂直分布规律。上林地区的大明山脉地处北回归线以北,拥有良好的气候环境条件和丰富的植物种类。我们跟随老师从山脚一路行走一路学校认识植物,直到到达海拔650米的缓冲区。
由于植被地理分布不是决定于某个单一因素,既有纬度地带性的痕迹,也存在着经度地带性的烙印,而山地植被垂直地带性规律,又是受水平地带性的制约,即服从纬度和经度地带性规律综合的影响。植被在山地垂直分布有着一定的规律,随着海拔升高,依次出现不同的植被带,它们在结构、外貌上均出现差异,并与整个环境条件的变化相关。理论上大明山地带性植被为亚热带常绿阔叶林。事实上大明山,800-900m以下为季风常绿阔叶林,(800-900)——(1200-1400)m,为山地常绿阔叶林,1200-1400m以上的为山顶矮曲林。
由于人类活动的影响,大明山现状植被垂直分布规律大致为:海拔200 m以下多为人工农业植被,如:水稻、玉米、甘蔗等; 200- 500 m是大面积的马尾松林、岗松等次生灌丛及少量的次生沟谷雨林;500-800 m主要是马尾松林、人工八角林及次生阔叶混交林; 800 - 1000 m 分布着次生常绿阔叶林或局部的针阔混交林;1000 m 以上为原生性常绿阔叶林和次生常绿阔叶林(1000-1400 m)及山顶苔藓矮林(1400 m以上)。
当天因为时间原因,我们未能登上山顶。但通过一路上的观察,发现大明山由于人类活动的影响,其原生植被已经遭到严重破坏,取而代之的是大面积的八角林。因此可以看出不同类型的植被由于自然和人类活动的原因,将处于一个动态的变化和演替过程。人类的长期活动,会导致原始森林植被遭到破坏,原生植被不同程度的消退,沦为各类次生林、次生灌丛、草丛等的逆行演替;另一类是,经过封山育林、人工栽植以及合理开发利用野生植物资源等措施,使植物群落向着复生的方向演替,这就是利用植被本身对环境条件改变引起植物群落的不断变化,使其朝着地带性顶级群落发展的顺向演替。
(五)在四天的野外实习中,我们认识了许多不同种类的植物,极大地丰富了我们的专业知识。
六.【实习体会】
通过这次植物实习中,让我们认识了许多植物的科属和种类,掌握了一些辨认植物的方法,以及植物群落的调查方法。同时提高了我们对植被特点及分布规律进行分析的能力,了解了如何根据当地发展需要对植被进行生态恢复和利用,以及自然保护区的特点和维护。这次实习为期四天,其中一天为校内实习,另外三天是野外实习,虽然比较辛苦,但是让我们学到了许多课堂上学不到的东西,真正做到了理论联系实际。另外在此我想对我们的植物地理学老师周老师表示深深的谢谢,是您二十多年来的不辞辛苦,换来了我们的博学多闻!