利用人工氣候室研究林木植物的生長物理特性
遷移到筑波的林業試驗場, 已建造了許多新的科研設備。人工氣候室就是其中之一, 人工氣候室的別名, 叫人工氣侯調節器或生物環境調節器, 是一種調節控制生物環境的設備, 人工氣候調節器主要研究對象是植物, 生物環境調節器研究各種生物為目的。林業試驗場的人工氣侯室, 能夠調節控制溫度、濕度、光三個重要因素, 是作為研究林木生長規律的設備, 在筑波科研基地的環境保護研究所、農業科學研究所、果樹科學研究所也建造了類似的科研設備。世界上如美國、法國、德國、瑞典、荷蘭、新西蘭等都建造了大型的人工氣候調節器, 林業試驗場的人工氣侯室同世界各國相比, 可以說規模并不算大, 但從設計開始, 就努力創造具有新的獨特的設備,下面我們一起跟著中國糧油儀器網的編輯看看利用人工氣候室研究林木植物的生長物理特性。
人工氣侯室的設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短、太陽高度不同, 以及天氣陰晴的變化、光照強度難以保證。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室, 所謂自然光源的溫室, 就是能夠渭節控制退度、濕度的玻璃溫室, 這種溫室一定要避免太陽光以外的其他光源的影響, 如路燈、建筑物上的燈光, 要防止因延長日照時間, 顯著的影響試驗效果。在亡然興源約退室中, 有二個室是特殊類型的, 室內高度七米, 并在吐慶里填進了二米深的土壤, 能宜接裁位大粉, 特殊的自然光源室, 從世界上來著, 也是罕見的, 引人注目的,由上表看出: 在我圃東片試驗, 在幼蟲剛孵化時, 由于縮短了打藥周期, 受害率3腸. 在西片試驗, 在幼蟲孵化呀, 由于噴藥周期較長, 受害率9腸. 可見抓住幼蟲孵化期連續防治, 縮短噴藥周期是提高防治效果的關鍵措施。幼蟲剛孵化后, 在及時防治的基礎上, 若仍有幼蟲蛀入樹干時, 可利用“內吸傳導法”的原理進行防治數果很好. 方法可采取將50腸久效磷在苗千涂環1—8 倍稀釋液，殺蟲效果達90腸以上。另外用10倍稀釋液涂抹干瘤蟲澳效果達95腸, 但后在蟲孔處發現有千皮現象。蛹羽化成蟲時, 用9% 可濕性66合成毒泥, 殺蟲效果很好。我國80年5月用毒泥堵塞蟲孔, 干檢查大部死亡. 由于適時抓好綜合防治, 在一九八一年的樹苗中, 經在全國多次檢查, 危害率降至。
人工光源是由水銀燈、日光燈、簡易燈組成的, 光照強度達5 萬個勒克斯, 其他國家的人工光源, 主要采用簡易燈, 光照強度僅1萬個勒克斯, 并且光譜中不含有長波紅光. 所以有些植物形態發生變異, 為解決這個問題, 很多國家采用鎢絲燈和碘氣燈, 補增長波紅光, 不過即使這樣, 植物形態的變異也比自然界容易發生. 目前, 世界各國都在研制高功效的光源問題。外國主要利用依亮線照明為主體的復( 多) 鹵素光燈, 沒有研制利用光分子照明的日光燈。現在世界上許多國家研制成功的高功效光源, 多數感到光波區間窄, 很不理想。但林業試驗場研制成功的光源, 不存在上述問題, 林木能正常的生長發育。最近, 在筑波科研基地, 利用現有設備, 對人工光源進行對比試驗, 其結果表明, 林業試驗場的光源體系是最好的林業試驗場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, 通過金屬濾光器獲單色光源, 可以發生四種單色光, 既可單獨使用, 又可混合使用。
利用人工智能氣候室這種裝置, 就可能觀察林木對各種波長光的反應. 目前,只有林業試驗場和農研所具有這種設備。此外, 林業試驗場還有為研究林木對光反應, 而能夠改變光質的調光裝置和由濾光膠片構成的大型濾光器等.我們之所以把能夠改變光照條件的裝置, 重點的裝備起來, 是因為認識到了, 林內光照條件是非常重要的因素, 特別是林內天然更新時, 更新成敗, 往往受光照條件的制約. 陽光通過林冠不但改變了光量, 而且改變了光質。因葉片吸收了紅光, 在林內散射光中, 幾乎不存在紅色光. 但青綠藍色光及波長較長的紅光, 能夠通過林冠, 所以林內散射光中, 青綠藍色光, 長波紅光數量增多了, 為此測定了林內散射光的波長分布。這是典型的林內散射光所具有的波長特性。如此的光照條件, 看到林木的生理反應, 有種種變化, 影響了林木生長. 所以光照條件與林木的生理活動是密切的, 是非常重要的問題。
利用人工氣侯室的目的參觀人工氣侯室的人們認為, 這似乎是一種想像的園藝栽培設備, 并質問道: 林業生產是否打算在溫室里進行。實際上林業生產不可能像栽培黃瓜那樣, 在溫室里進行生產。為了何種目的建造這種技術設備呢? ” 我們利用人工氣候室的目的, 不是在溫室里進行林木生產, 而是給林木創造特殊的環境條件作為觀察林木生長反應和林木生長規律, 掌握林木生物學特性的特殊設備。利用溫室以創造在自然界不存在的特殊環境條件, 很多來參觀的學者又問道: “在自然中不存在的特殊環境條件下進行試驗有何意義呢? 就是創造類似自然環境的環境條件, 林木生長情況, 也只能和自然界中生長情況一祥, 其結果, 往往找不到分析林木生長規律的頭緒來, 掌握不了林木生長規律。而利用組培培養室可以給林木一種特殊的環境條件, 分析不同處理下的生長狀況, 基于這樣的理由常常可以創造夜間溫度比白天溫度高的和另外的特殊環境條件。在人工氣候室里的科研成果林木試驗場的各科研小組, 利用氣侯室的設備, 從事著科學研究, 隨著科研的不斷深入, 我們逐步的掌握了樹木的生物學特性。通過種子發芽試驗, 我們看到有60 腸的樹種, 種子發芽需要光, 但實際中林地內的光照條件下, 給予種子發芽, 以如何影響是不清楚的, 直到最近, 對林內散射光進行了測驗, 結果表明, 林內散射光中, 幾乎沒有促進種子發芽的紅光, 而抑制種子發芽的長波紅光的確相當多。利用氣侯室的條件和設備, 創造類似林內光照條件的環境, 進行種子發芽試驗,看到相當多的樹種的種子發芽受到抑制。事實上散射光抑制了先鋒樹種, 如: 白樺、赤楊、愉樹等種子的發芽陽性針葉樹種: 松樹、柳杉等也被抑制。從生理學的觀點看, 種子發芽即使稍微的反應, 也是很復雜的, 要區別開, 對發芽需要紅光的林木種子, 長波紅光是抑制種子發芽的物質, 藍色光是促進種子發芽的物質。不過, 光對種子發芽的作用, 隨溫度的變化而不同. 今后要把藍色光、長波紅光對各種林木種子發芽的作用, 當成一個課題進行研究, 這個課題不同于理論基礎的研究,林內散射光抑制各種種子的發芽, 從天然更新的角度來講, 是個非常重要的問題, 在林內天然更新時, 不僅考慮幼苗的成活問題, 而且要把林內光照的光量、光質對種子發芽的影響, 必須當成影響天然更新的條件加以考慮苗木生長與光，如前所述, 光合效率高的紅色光, 在林內散射光中, 數量很少, 除影響光合作用外, 而且, 紅光、長波紅光對林術形態的生長也發生影響,大家知道, 長波紅光能促使節間伸長, 松樹、白樺、柳杉、樟樹‘ 柞樹等, 在林內徒長現象明顯. 樺木類的樹種, 如果在除去長波紅光, 只有藍色光的光照條件下, 節間即不會伸長。這種自然現象是因為除去了長波紅光, 由藍色光引起的嗎? 目前還不十分清楚, 不過, 樹種不同對藍色光的反應也不一樣, 關于藍色光的作用, 還有很多不清楚的地方. 如日本扁柏等耐蔭樹種, 在藍色光照條件下適應性如何, 還待今后深入研究。知道林內散針尤的特性, 對林木生長影響很大, 在浪室里由于光源不同,林木生長也有顯著的差異。
外國溫室的光源, 多采用簡易燈, 所存在的問題, 前面已經闡述了, 高興的是, 我國溫室里的七源, 采用近似大陽尤的日光燈和B o C 燈, 這些光源, 具有不戊的皮長, 日光燈兮有較多的紅光和長波紅尤,燈籃色尤多, 以這二種光照條件下進行試驗, 林木在日尤燈光照條件下明顯的走長, 在B o C 汀光照條件下抑制節間伸長。另外, 在亮線為主的復( 多) 鹵素光燈光照條件下, 林木葉片變小, 葉內花色素增加, 葉片帶紅色, 由于光源的不同, 林木的形態及主長情兄也出現了差異。目前, 光照強度大的人工光源較少, 林木在強光照條件下約生理反應,沒有開始著手研究, 但是, 隨著溫室技術設備的不聽完善, 關于光強對林術主理方面的反應, 特別是藍色光和長波紅光對林木的作用, 是能夠逐漸被揭示清楚的。
今后, 把這些理論知識,應用到生產中, 提高苗木的木質化程度, 防止日灼, 促進時蔭樹種生長等方面，林木生長與日照長短把柳衫栽植在7米高的玻璃溫室里, 柳衫能全年正常生長, 栽植后第二年生長量顯著增加, 年高生長量達4米, 這種現象, 是生長在適宜的環境條件下發生的。同樣的道理, 柳杉如果生長在適宜的自然溫度環境條件下, 即是在短日的冬天, 也能繼續生長, 柳衫在溫暖的印度、巴西等地, 生長;刃決。正如上述，速生是柳衫的特注,但是白樺等落葉闊葉樹種, 玻瑞溫室里, 一到秋天就停止生長, 受短刁巨的影響, 形成冬華而落葉, 導致休泯, 假若進行短時間照射處理, 也出現同牛約沐況現象, 如果給予弱光長時間照射, 樹木能繼續生長, 夜間給予短時的弱尤照射, 樹術絕續生長的效果比補光處理更明顯,這種長日照引起的反應, 對系產北方和高山的樹種這種反應更靈敏, 北方的針葉樹, 如冷衫、魚鱗松等也有同樣的現象。但是, 有些樹種在強度無照條件下,假若不經過長時間照襯, 是不生長的, 而有些樹種只要在弱光照條件下, 就能繼續生長。另外, 南方樹種, 如龍腦香料、濕地松、小術東貢, 豆科刃熱帶樹種, 日照長短不影響生長, 這種樹種形成冬芽, 柳杉就具有之種現象, 近似南萬樹仲的特性。林木經過長時間短日照處理, 在誘導休眠的同時, 提高了林木的抗寒匡, 從而樹種的分布界限等, 就可以根據這樣的生理現象加以說明了。
林木生長與溫度：關于林木生長與溫度之間的關系, 至今還是些模朔不清均知識, 但是, 利用人工氣候室的各種設備進行林木栽培試驗時, 看到了各種各祥約有趣約一些現泉, 如龍惱香料婆羅雙屬的林木種子, 在環境中, 能長期生存, 但苗子化不討低溫, 把婆羅雙屬的苗子栽植在:遇度每變化:苗木生長清毛~龍有顯著的不同,以下的環境中, 苗木受凍害而枯蕪, 生存的臨界溫度是如此的明顯, 在馬來半島, 龍腦香料的樹木垂直分布在海拔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, 同在溫室里的試驗結果是一致的。對溫帶樹種來講, 在溫度15攝氏度的環境條件下, 不可能發生凍害, 但生長極慢, 其他植物也有類似的現象, 據說, 水稻在溫度15攝氏度的環境條件下, 不能授粉, 不過低溫對樹木生長發育來講也是必需的條件, 為打破林木種子和芽的休眠狀態, 必須進行低溫層積處理. 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。
