植物的“美味营养大餐”

<正>每天,在定时开启的人工光源的照耀下,植物工厂的蔬菜开始被"唤醒",迎来它们崭新的一天。沐浴着为它们精心组配的光谱构成的光源,呼吸着富含碳素营养的空气,忙碌地制造出生长所需的碳水化合物……等等!那植物根植大地所需要的土壤呢?不用担心!植物工厂里的蔬菜,不仅摆脱了自然气候、四季变化的影响,也不再受土地的限制。现代的无土(营养液)栽培不需要自然土壤,改用人工基质种植,浇灌营养液,甚至可以去掉基质,植物根系直接在营养液中吸收矿质     

什么是“植物工厂”

正植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统,是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件进行自动控制,使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段,是一种高投入、高技术、精装备的生产体系,集生物技术、工程技术和系统管理于一体,使农业生产从自然生态束缚中脱离出来,按计划周年性进行植物产品生产的工厂化农业系统,是农业产业化进程中吸收应     

荒漠草原区人工柠条林土壤水分周年动态变化

水分承载力是干旱半干旱区植被重建的重大科学问题之一。在9、16、26年生人工柠条林和天然草地(对照)各选择3个重复样地,在其中1个样地中心埋设300 cm深的土壤水分探管,从2012年4月15日—11月15日,用德国IMKO公司生产的TRIME/T3型TDR按每20 cm分层每半月测定一次;基于研究区人工柠条林土壤水分动态周年监测得出的土壤水分变化时间节点,分别在2012年4月底、8月底、10月初、次年3月初和4月底,采用土钻-烘干法对9、16、26年生人工柠条林和天然草地(对照)3个重复样地0~200 cm土壤水分进行监测。结果表明:(1)人工柠条林和草地的土壤水分的周年节律相同,5—8月为严重失水期,9月是蓄水期,10月至次年2月属于微弱失水期,3—4月失水量开始加速。(2)草地与人工柠条林之间的土壤水分差异并不显著,人工柠条林各林龄之间的土壤水分差异显著。(3)各种植被的土壤水分周年闭合差均出现亏缺。26年生柠条林的土壤水分亏缺最小,反映了其自我调整、适应环境、寻求新平衡的过程。(4)荒漠草原区土壤水分主要受降水分配、土壤性状等环境因子和植物根系分布显著影响,环境因子在土壤水分中的主导作用更明显。     

六价铬对薏米人工湿地微生物群落数量的影响

通过桶栽构筑微型模拟垂直流薏米人工湿地(CAW),以1/2 Hoaglands营养液为营养源,在营养液中添加不同浓度的Cr6+(0,5,20,40,60mg/L,以K2Cr2O7配置),各浓度处理均以不种植薏米湿地(NPW)为对照,以研究铬(Cr6+)对薏米人工湿地基质真菌、细菌及放线菌群落结构数量的影响。结果表明:(1)真菌、细菌、放线菌的数量在薏米人工湿地(CAW)中明显多于无植物对照处理(NPW);(2)中低浓度(5、20mg/L)Cr6+对CAW真菌,对NPW细菌、放线菌数量有促进作用,薏米人工湿地微生物对低中浓度的Cr6+胁迫有一定的耐受能力。     

用便携式光谱仪同步测定和计算光强和光质的新方法

外界光强和光质对植物的影响在植物生理生态研究领域中一直受到高度关注。而测定光强的光量子计不能测定光质; 测定光质的光谱仪不能直接测定光强, 两者均不能同步测定光强和光质。该文作者建立了一个基于光谱仪测定条件的能量与光量子的经验转换公式, 用4只不同波长的窄带发光二极管(LED)光源结合光量子计(LI-190SB)对便携式光谱仪(AvaSpec-ULS2048×64)所获得的光谱进行了快速标定, 实现了用便携式光谱仪同步直接测定光量子通量密度和光质的目的。在自然光照条件下, 采用转换公式计算出光量子通量密度(PPFD)与实测的PPFD之间误差在-2%-5%范围内, 证实了这种方法的可靠性。通过这个新方法, 可以极大地拓宽便携式光谱仪的适用范围: 1)实验室内或野外只需用便携式光谱仪即可对光源及植物生长的光强和光质环境进行同步精确测定和计算; 2)可以计算光谱仪测定范围内任意波长区段的光量子通量密度; 3)无需采用标准光源即可获得绝对辐射(光)通量值。因此, 这项技术在植物生理生态研究领域具有广阔的应用前景。     

~(14)-C菲在“植物-火山石-营养液-空气”系统中的迁移和转化

利用放射性同位素示踪技术 ,研究14 C 菲在“植物 火山石 营养液 空气”封闭系统中的迁移转化 .结果表明 ,菲在该系统中降解较快 ,实验进行到 2 3d时 ,营养液中的放射性含量仅为施入时的 2 5 % .实验结束 (46d)时 ,14 C放射性在该系统各部分间的分布顺序为根 (38.5 5 % ) >挥发性有机代谢产物 (VOCs ,17.6 8% ) >火山石(14 .35 % ) >CO2 (11.42 % ) >茎 (2 % ) ;植物体内的放射性物质主要以结合态 (根 4.6 8% ;茎叶 0 .6 8% )与植物组织结合和以极性代谢产物 (根 2 3 .14 % ;茎 0 .78% )形式存在 .     

“植物工厂”金线莲

正"植物工厂"是现代设施农业发展的高级阶段,集生物技术、工程技术和系统管理于一体,通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统,系统内植物生长的温度、湿度、光照、CO_2浓度以及营养液等环境条件可以智能控制,以满足特定植物生长对环境条件的需求,且其生长发育不受自然条件的制约,使农业生产从自然生态束缚中脱离出来,按计划周年性进行植物产品生产,是植物生长的"皇宫"。金线莲野生于人迹罕至的深山老林,资源稀少,常作为人们茶饮、煮汤的保健食材。近年来,金线莲野生资源遭受过度采挖,日     

水培条件下两种植物根系分泌特征及其与污染物去除的关系

分别以黑臭河涌污水和霍格兰营养液作为培养液,选取种内个体大小基本一致的风车草(Cyperus alternifolius)和美人蕉(Canna indica)各2株分别水培于2种培养液中,研究经污水驯化和营养液培养后植物的生长状况、根系分泌物、根系径向泌氧以及污水净化效果。结果表明,美人蕉在营养液中的增长速率明显高于污水,而风车草在2种培养液中的增长速率相差不大。2种植物在2种培养液中的单位重量分泌能力存在显著差异。在经过污水及营养液培养后,风车草单位重量分泌能力均高于美人蕉;就单种植物而言,污水水培的植株单位重量分泌能力均高于营养液水培的植株。风车草(营养液)、风车草(污水)、美人蕉(营养液)和美人蕉(污水)的最大分泌量分别为2.89、34.76、1.28、1.82 mg·g-1·d-1。在2种培养液中,风车草的根系泌氧速率均明显高于美人蕉。就单种植物而言,经污水驯化的植物,其泌氧速率均高于营养液中培植的植物,风车草(污水)泌氧速率最大,为0.92μmol O2·h-1·g-1(植株)或6.69μmol O2·h-1·g-1(根),美人蕉(营养液)泌氧速率最小,为0.20μmol O2·h-1·g-1(植株)或1.15μmol O2·h-1·g-1(根)。植物经过一段适应期后,对氨氮、TN、TP的去除率稳定达到90%以上;COD的去除率整体不高,单位重量的风车草和美人蕉对COD的去除量分别为6.95±1.78和1.35±0.52 mg·g-1,而对TP的去除量最小,分别为0.28±0.06和0.06±0.02 mg·g-1。对于COD、氨氮、TN和TP,风车草的单位重量去除量显著高于美人蕉,这与风车草根系分泌有机物能力及根系泌氧能力较美人蕉强有明显的一致性。研究表明,采用风车草作为浮床植物应用于污染水体修复,能达到更佳的效果。     

三种裸子植物木质部结构与功能对不同生境的适应

生境异质性是影响植物生长发育的重要因素。植物木质部水力系统是土壤-植物-大气连续体的主要通路,直接影响植物的基本行为和功能,同时也反映了植物对环境变化的适应性。为对比天目山3种裸子植物枝条木质部水力功能、机械和解剖结构性状在不同生境(自然生境与人工生境)的差异,揭示裸子植物对不同生境的适应机制,该研究以金钱松(Pseudolarix amabilis)、杉木(Cunninghamia lanceolata)和雪松(Cedrus deodara)为研究对象,测定枝木质部导水率、栓塞抗性(导水率损失50%时的水势)、机械以及解剖结构性状。结果发现:1)人工生境植株比自然生境植株水力效率弱,但栓塞抗性强。2)自然生境雪松木质部导水系统存在效率-安全权衡;不论自然还是人工生境杉木、金钱松木质部导水系统均无效率-安全权衡。3)人工生境雪松和金钱松木质部存在机械-安全权衡。相比人工生境,土壤水分有效性低的自然生境中,植物采用增大纹孔膜直径来提高水力效率,此外,还可通过增加木材密度、扩大管胞直径来避免栓塞带来的威胁。     

最特别的“饮食”

正在植物工厂里,蔬菜不是生长在土壤里,而是在营养液里。植物在光的照耀下,吸收着营养液里为它们准备的特别"饮食",一天一天长大长高。这些经过精心调制的营养液,能及时有效地为植物提供各种养分,能最大限度满足植物不同生长时期的营养要求,能协调植物生长所需的水、肥、气(氧气)、温等条件,使蔬菜生长快、产量高。     

塔克拉玛干沙漠腹地人工植被及土壤CNP的化学计量特征

生态化学计量学是研究生态过程和生态作用中化学元素平衡的科学。极端环境中进行植物叶片与土壤中营养元素含量及变化研究,对于揭示植物对营养元素的需要和当地土壤的养分供给能力,以及植物对环境的适应与反馈能力具有十分重要的意义。以塔克拉玛干沙漠腹地塔中植物园生长良好的25种人工植被及其生境为研究对象,运用方差分析、相关分析综合研究植物叶片及土壤的化学计量特征及其相互关系。结果显示:塔克拉玛干沙漠腹地25种人工植被叶片C、N、P的平均含量分别为(386.7±46.6)、(24.7±8.1)和(1.8±0.78) mg/g;叶片C:N、C:P及 N:P分别为(17.5±6.7)、(249.2±102.8)、(15.0±5.6)。其中豆科植物N含量极显著高于非豆科植物(P<0.001)。不同生活型植物的C、N、P含量均存在显著差异,C、N、P含量在3种生活型的大小顺序为草本>灌木>乔木。C:N和N:P在不同生活型植物间不存在显著差异(P>0.05),而乔木和灌木的C:P显著高于草本植物(P< 0.05)。相关分析表明植物的叶片C:N、C:P都与相应的N、P含量呈现极显著负相关性(P<0.001),而叶片N含量与P含量的变化并不相关(P> 0.05)。土壤C、N、P养分元素含量远低于全国的平均水平,尤其是N含量(<0.2 mg/g);土壤C与N存在着极显著的正相关关系(P<0.01),而C与P、N与P间的相关性并不显著(P>0.05)。以上研究结果表明,受极端环境的限制,塔克拉玛干沙漠人工植被植物对养分元素的利用效率显著低于全国陆地植物的平均水平,不同科和不同生活型功能群植物对环境的适应能力显著不同,表现出显著的养分适应策略差异性。     

我国干旱沙漠地区人工植被与环境演变过程中植物多样性的研究

 以我国干旱沙漠区流沙治理的成功模式包兰铁路沙坡头地段人工植被防护体系作为研究对象,研究了区域人工植被与环境演变过程中植物多样性的变化特点。研究表明：该区人工植被经过40余年的演变其植物种的组成趋于动态平衡;植物多样性在时间尺度上的变化表现为随群落演替的进行而增大,42年前(1956年)建立的人工植被多样性指数达到D＝0.706～0.822或H′＝1.393～1.893,10年前(1987年)建立的人工植被其多样性仅为D＝0.501～0.702或H′＝0.819～1.074;β多样性的测度表明,沙坡头地区人工植被在其演变的历程中经历了2次物种周转速率相对较快的阶段,这一特点与植被演替密切相关,对干旱沙漠地区的生态恢复和人工绿洲建设与管理具有重要的参考价值。本文还进一步研究了土壤基质条件等变化对植物多样性的影响。     

营养膜无土栽培技术

前言营养膜技术(Nutrient Film Technique简称NFT)是国外广泛采用的一种特殊的无土栽培方法。它是将植物栽植在一个狭长的不透水的营养槽中,槽中有缓慢流动的营养液。植物根系的一部分浸没在营养液中,一部分露在空气中,植物从这种小环境中吸收水、营养物和氧气。由于这种方法采用很薄一层营养液在根际周围流动,裸露的根     

不同波长脉冲LED光源的频率和占空比对植物光合速率和光碳能力的影响（英文）

本文分析了脉冲发光二极管(LED)光源的研究进展,制作了不同波长的脉冲LED光源面板;测量了灯面板下方25 cm处光合光子通量密度(PPFD)随光源波长、频率和占空比的变化;在固定光源工作周期条件下,研究了光合速率随频率的变化,发现在不同波长下,植物光合速率具有最佳频率;在固定光源频率条件下,研究了光合速率随占空比的变化,发现在不同的占空比下,植物的光合速率有其最佳的占空周期;由于在固定频率或固定占空比条件下,其PPFD不能随着占空比和频率的变化而保持恒定,因此提出了光碳能力的概念(光碳能力=光合速率·PPFD^-1=P_n·PPFD^-1,其中P_n为光合速率,其生物学意义是一个光子能量转换多少二氧化碳分子进行光合作用);在固定光源占空比条件下,研究了光碳能力随频率的变化。每种光源,均有对应优化的频率,对应得到此种光源下最大的光合速率;每种光源,均有对应优化的频率,对应得到此种光源下最大的PPFD;每种光源,均有对应优化的频率,对应得到此种光源下最大的光碳能力。本文通过提出光碳能力来衡量植物光照参数与碳减...     

喷施芳香植物源营养液对梨树生长、 果实品质及病害的影响

芳香植物源营养液是以芳香植物材料、糖、酵素、水为主要原料,在设定的条件下发酵而成的植物源发酵液,具有营养、杀虫和抑菌等效果。不同芳香植物种类和器官,其发酵液的应用效果不同。为探讨芳香植物源营养液对梨树生长、果实品质、抗病性的影响,选择20年生'丰水梨/杜梨’成年期大树为试材,以叶面喷施孔雀草(Tr1)、紫苏(Tr2)、神香草(Tr3)、薄荷(Tr4)、香矢车菊(Tr5)等芳香植物叶片制成的营养液及其等配比混合的发酵营养液(Tr6)为处理,喷施南国春叶面肥(Tr7)和清水(Tr8)为对照,测定分析不同处理对梨树生长、叶片矿质养分含量、果实品质的影响及对黑星病、轮纹病、腐烂病的抑菌效果。结果表明:与南国春叶面肥相比,芳香植物源营养液营养成分比例均匀,具有较高的P、Ca、Mg含量、可溶性糖含量、生长素和细胞分裂素含量。叶面喷施芳香植物源营养液能显著促进梨树新梢生长,提高叶面积和叶绿素含量;改善叶片中全氮,全磷,全钾及有效态钙、镁、铁、锰、铜、锌等矿质元素的吸收状况和含量;提高单果重、果实可溶性固形物含量及Vc含量;对梨树黑星病、梨树轮纹病、梨树腐烂病具有显著地抑制效果。其中,神香草营养液(Tr3)和薄荷营养液(Tr4)显著的提高了叶片中各矿质养分的含量;神香草营养液(Tr3)显著的提高了新梢生长量(增幅为64.78%)和叶面积(增幅为115.79%),对于梨树生长发育的促进作用较明显;薄荷营养液(Tr4)较大程度的提高了单果重(增幅为52.74%),果实可溶性固形物的含量(增幅为32.92%),降低了果实硬度(降幅为45.21%),对于果实品质的提高效果较好;孔雀草营养液(Tr1)、薄荷营养液(Tr4)对梨树黑星病,轮纹病,腐烂病的抑制作用显著增强。综合分析认为,芳香植物源营养液含有丰富的矿质元素,有机营养及生长素、细胞分裂素,脱落酸等激素。叶面喷施能显著促进树体的营养生长,提高叶片矿质养分含量,改善果实品质,有效抑制梨树黑星病、轮纹病、腐烂病害的发生。     

城市不同遮阴环境下光强和光质特征

城市的发展伴随着大量高层建筑的出现,城市建筑作为人工构筑物,形成了与自然环境不同的人工遮阴环境,这种人工环境可能会对其下生长的植物产生一定的影响。为了研究人工建筑遮阴与自然遮阴环境之间的差异,北京市典型高层建筑遮阴和冠层遮阴光环境进行了测量,发现建筑和冠层显著改变其遮阴微环境的光强和光质。两种遮阴下光合有效辐射分别为天空自然辐射的9.09%和5.50%,遮阴处的光合有效辐射均小于200μmol m~(-2)s~(-1),低于多数城市植物的光饱和点。与天空自然辐射相比,建筑遮阴处蓝光在光合有效辐射中所占比例(B/P)、蓝光与红光的比例(B/R)以及蓝光与远红光的比例(B/FR)升高,且高于冠层遮阴,红光与远红光的比例(R/FR)没有显著变化,而冠层遮阴下R/FR则低于天空自然辐射。建筑遮阴下光质的改变可能会对植物的光合产生积极作用,并可能影响到植物的形态及生理反应。窄波段和宽波段两种不同积分方法对R/FR没有显著影响,采用宽波段积分得到的B/R低于窄波段,但降低幅度很小,在植物光合生理研究方面两种积分方法可以通用。     

辐照提高人工湿地美人蕉抗寒性及其越冬效果研究

植物是人工湿地的重要组成部分, 但大多数湿地植物在低温环境下不能生存, 微生物活性受到抑制, 导致人工湿地低温应用受到限制。研究将辐照育种的手段应用于湿地植物, 以提高其抗寒性。研究采用25、45、60和80 Gy的γ射线对美人蕉(Canna indica L.)种子进行辐照, 剂量率为6 Gy/min, 待幼苗长出后进行阶段性降温培养, 并评价各组抗寒性。结果表明: 在低温下, 辐照幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均高于对照组。对照组丙二醛(MDA)在低温下大量积累, 且含量显著高于辐照组。在低温条件下, 幼苗脯氨酸、可溶性糖、蛋白质含量高于对照组。辐照组抗寒性得分高于对照组, 45 Gy组得分最高。随后将最佳辐照处理的美人蕉种植于人工湿地, 对其冬季净化效果进行评估, 评价指标包括: 总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)。结果发现, 45 Gy辐照组人工湿地的冬季TP去除率显著高于对照组(P<0.05)。由此可见, 辐照处理能够有效提高美人蕉的抗寒性, 并提高人工湿地冬季净化效果。     

苏南乡村生态植物景观营造

乡村生态植物景观营造是乡村景观建设的重要内容。本文以模拟自然、半自然植物群落为基础,对乡村生态植物景观营造进行了研究。根据乡村景观的构成要素,可以将乡村植物景观划分为村落植物景观(农户外环境植物景观)、农田植物景观、道路植物景观和水域河道植物景观;生态植物景观营造可以从自然群落中得到借鉴,以常熟为例,采用植被生态学的调查和分析方法对当地自然、半自然植物群落进行了研究,模拟形成15个可供当地应用的人工配植模式;乡村不同植物景观类型具有各自的特色和功能要求,通过分析常熟典型乡村特点,以模拟自然群落为基础,可进一步改造形成适于不同类型的乡村植物景观配植模式。     

不同配方营养液对三种观叶植物水培的效应

采用不同配方营养液对羽裂蔓绿绒、白掌和玛丽安万年青三种观叶植物进行水培试验,观测不同处理植株的生长变化及营养液pH变化动态。结果表明,大量元素含量为11.2 mg/L NH₄⁺-N+134.4 mg/L NO₃^--N+24.8 mg/L P+187.2 mg/L K+96.0 mg/L Ca+28.8 mg/L Mg+38.4 mg/L S的营养液(pH 5.64,EC为1.16 ms/cm)较适合羽裂蔓绿绒和白掌的生长;而玛丽安万年青在大量元素含量为11.2 mg/L NH₄⁺-N+124.6 mg/L NO₃^--N+46.5 mg/L P+202.8 mg/L K+88.0 mg/L Ca+14.4 mg/L Mg+19.2 mg/L S的营养液(pH 6.01,EC为1.12 ms/cm)中生长较好;维持营养液相对稳定的pH值也是水培中的重要因素。     

云南德宏傣族传统村落植物景观及应用研究

传统村落的植物景观反应了一个民族在长期实践中积累的植物认知和应用经验,该研究对云南省德宏州大盈江、瑞丽江流域的19个傣族传统村落进行了植物景观及应用调查。结果表明:德宏傣族传统村落植物景观水平分布为寨外(山林绿块+农田绿块+护堤绿带)——寨边(防护绿环+高山榕绿块)——寨内(绿点+绿线)的格局;垂直分布有5个景观层次;村寨内常见植物共181种,73科;村寨内植物多为人工栽培,具较强实用性,主要应用功能集中在食用、药用、观赏、防护隔离、香薰调味等方面;傣寨植物人文景观具宗教色彩。建议加强植物水平分布的空间联系,建立稳定的绿地系统格局;保持植物垂直景观层次,推广植物的建造功能应用;充分利用植物资源,形成产业优势;传承优秀的植物文化景观。推广植物在村落建设中的传统应用经验,促进民族村落与植物的可持续保护与发展,为德宏傣族人居环境建设与民族植物学应用提供科学依据。