植物生長發育有效積溫測定的實驗探究

侯東敏++朱萬龍

摘要：為了讓學生掌握植物生長發育各階段有效積溫測定的方法，進一步加深對溫度與植物關系的認識。詳細闡述了植物生長發育有效積溫測定的實驗過程：將大豆種子和玉米種子植入三角瓶中分別置于不同溫度下培養，觀察記錄種子的發育狀態和時間，由于在不同溫度下種子的發育狀態和時間不同，可根據觀察和記錄的結果計算其有效積溫。實驗原理和結果可為蔬菜和花卉等作物的大棚栽培和移植提供科學的理論依據，也可激發學生對生物學知識學習和應用的興趣。

關鍵詞：有效積溫；植物；生長發育；溫度

中圖分類號：Q945

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）12014703

1引言

溫度是主要的環境因子之一，對動植物的生長發育起著十分重要的作用[1]。溫度與生物生長發育的關系，比較集中地反映在溫度對植物和變溫動物（特別是昆蟲）發育速率的影響上。植物在生長發育過程中，必須從環境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發育，而且植物各個發育階段所需的總熱量是一個常數，可表示為公式[1]：

NT=K（1）

式（1）中，N為發育歷期，即生長發育所需時間；T為發育期間的平均溫度；K為有效積溫。昆蟲和其他變溫動物也符合這一公式，但它們的發育都是從某一溫度開始，而不是從零度開始，生物開始發育的溫度稱為發育起點溫度。則上述公式可改寫為[1]：

N（T-C）=K（2）

式（2）中，C為發育起點溫度（生物學零度）。有效積溫K和生物學零度C的計算最簡單的方法：在兩種實驗溫度（T1和T2）下，分別觀察和記錄兩個相應的發育時間（N1和N2）值。根據上面的公式：

因為 K1=N1（T1-C）

K2=N2（T2-C）

K1=K2

所以 C=（N2T2-N1T1）/（N2-N1）

將C代入有效積溫公式即可求出K。根據此原理，可以計算出不同植物的K值。

2材料和方法

2.1實驗器材及材料

實驗器材：光照培養箱、高壓滅菌鍋、三角瓶、紗布、鑷子、小燒杯等。

實驗材料：玉米種子、大豆種子，經滅菌后的泥炭土。

2.2實驗步驟

（1）催芽。選取適量飽滿的種子在常溫下用濕紗布包裹好，溫水浸泡1 d，倒掉水，25 ℃恒溫培養，注意保持紗布濕潤、透氣，露出芝麻粒大小的芽，便可播種。

（2）播種。向三角瓶中加入適量滅過菌的泥炭土，用鑷子播深1～2 cm，將露芽的種子播種在三角瓶中，覆上一薄層泥炭土，澆透水，然后分別放入20 ℃和25 ℃光照培養箱中培養（圖1）。

（3）觀察記錄。每天定時觀察生長情況并注意補充澆水，第一片真葉充分展開后，記錄所用的天數和培養的溫度。

3實驗結果

每天觀察的原始數據記錄情況見表1和表2。實驗結果統計見表3。實驗計算結果見表4。

4討論

溫度是生命活動的基本條件之一。植物只有在一定的溫度范圍內才能生長，在一般情況下，低于0 ℃時，高等植物不能生長；高于0 ℃時，隨著溫度的升高，生長逐漸加快，一直到20～30 ℃之間，生長最快；繼續增高溫度生長就會逐漸減緩，甚至停止生長[2]。因此，可以將植物生長的溫度劃分為植物生長的最低溫度、最適溫

度和最高溫度3個基本點[2]。植物生長的最適溫度，一般是指生長最快的溫度。但是，在這個溫度下由于生長過快物質消耗太多，反而生長比較弱。植物在比最適溫度略低的條件下能生長健壯，這時的溫度稱為生長協調最適溫度[2]。植物在恒定溫度下的生長速度要比低溫條件下的慢，說明正常生長需要日溫較高和夜溫較低的周期性變化。這是由于較高溫度有利于植物進行光合作用，較低溫度有利于呼吸消耗，因而在光線充足的情況下，溫差大有利于提高產量。植物對晝夜溫度周期性變化的反映，稱為生長的溫周期現象[2]。在溫室栽培中，注意夜間降溫的作用，這是溫周期現象的實踐利用。

實驗中，大豆和玉米均表現為初期生長緩慢，是因為植株幼小，合成的物質少；自真葉長出后，因為綠葉面積逐漸增大，光合作用隨之增強，從而能制造出大量的有機物質，使干物質急劇增加，生長加快[3，4]。就這一點而言在農業生產中是可以利用的，由于植物生長是不可逆的，例如，如果要促進植株或者器官的生長，就必須在植株或者器官生長最快的時期到來之前，及時采取農業措施，加以促進或者抑制，達到控制植株或者器官生長的目的。

通過本次研究性學習，學生自主完成了一項完整的實驗，總結如下。

（1）成功之處。對整個實驗的流程及操作方法掌握的比較清晰；掌握了植物生長發育各階段有效積溫測定的方法，并進一步加深了對溫度與植物關系的認識；在實驗的觀察、測量、記錄和整理數據的過程中，大家分工明確，責任分明，培養了團結協作的合作意識。

（2）不足之處。對實驗中涉及到的一些概念不是很清楚；小組組員輪流觀察和記錄，因此導致誤差增大。

（3）改進措施。選種的時候必須保證所選用的種子僅有芝麻粒大小的芽，播種時注意不要把芽和根種反；種子播種后，須保持土壤濕潤，但不要用水淹起來，以保證種子能夠良好生長；每天定時觀察植物生長狀況，觀察記錄的人員應該固定，并認真做好相應的觀察記錄，盡量減少觀察帶來的誤差；培養過程中要保持恒溫，盡量確保真葉在沒充分展開前不能斷掉；提高閱讀科研文獻的能力，擴展知識面；培養科學精神和合作意識。

參考文獻：

[1]

牛翠娟，婁安如，孫儒泳，等. 基礎生態學[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2007：6～33.

[2]姜漢橋，段昌群，楊樹華，等. 植物生態學[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2010：267～270.

[3]付必謙，張峰，高瑞如. 生態學實驗原理與方法[M]. 北京：科學出版社， 2006：275～284.

[4]方炎明. 植物學[M]. 北京：中國林業出版社，2006：112～168.