植物生长发育有效积温测定的实验探究

侯东敏++朱万龙

摘要：为了让学生掌握植物生长发育各阶段有效积温测定的方法，进一步加深对温度与植物关系的认识。详细阐述了植物生长发育有效积温测定的实验过程：将大豆种子和玉米种子植入三角瓶中分别置于不同温度下培养，观察记录种子的发育状态和时间，由于在不同温度下种子的发育状态和时间不同，可根据观察和记录的结果计算其有效积温。实验原理和结果可为蔬菜和花卉等作物的大棚栽培和移植提供科学的理论依据，也可激发学生对生物学知识学习和应用的兴趣。

关键词：有效积温；植物；生长发育；温度

中图分类号：Q945

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12014703

1引言

温度是主要的环境因子之一，对动植物的生长发育起着十分重要的作用[1]。温度与生物生长发育的关系，比较集中地反映在温度对植物和变温动物（特别是昆虫）发育速率的影响上。植物在生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需的总热量是一个常数，可表示为公式[1]：

NT=K（1）

式（1）中，N为发育历期，即生长发育所需时间；T为发育期间的平均温度；K为有效积温。昆虫和其他变温动物也符合这一公式，但它们的发育都是从某一温度开始，而不是从零度开始，生物开始发育的温度称为发育起点温度。则上述公式可改写为[1]：

N（T-C）=K（2）

式（2）中，C为发育起点温度（生物学零度）。有效积温K和生物学零度C的计算最简单的方法：在两种实验温度（T1和T2）下，分别观察和记录两个相应的发育时间（N1和N2）值。根据上面的公式：

因为 K1=N1（T1-C）

K2=N2（T2-C）

K1=K2

所以 C=（N2T2-N1T1）/（N2-N1）

将C代入有效积温公式即可求出K。根据此原理，可以计算出不同植物的K值。

2材料和方法

2.1实验器材及材料

实验器材：光照培养箱、高压灭菌锅、三角瓶、纱布、镊子、小烧杯等。

实验材料：玉米种子、大豆种子，经灭菌后的泥炭土。

2.2实验步骤

（1）催芽。选取适量饱满的种子在常温下用湿纱布包裹好，温水浸泡1 d，倒掉水，25 ℃恒温培养，注意保持纱布湿润、透气，露出芝麻粒大小的芽，便可播种。

（2）播种。向三角瓶中加入适量灭过菌的泥炭土，用镊子播深1～2 cm，将露芽的种子播种在三角瓶中，覆上一薄层泥炭土，浇透水，然后分别放入20 ℃和25 ℃光照培养箱中培养（图1）。

（3）观察记录。每天定时观察生长情况并注意补充浇水，第一片真叶充分展开后，记录所用的天数和培养的温度。

3实验结果

每天观察的原始数据记录情况见表1和表2。实验结果统计见表3。实验计算结果见表4。

4讨论

温度是生命活动的基本条件之一。植物只有在一定的温度范围内才能生长，在一般情况下，低于0 ℃时，高等植物不能生长；高于0 ℃时，随着温度的升高，生长逐渐加快，一直到20～30 ℃之间，生长最快；继续增高温度生长就会逐渐减缓，甚至停止生长[2]。因此，可以将植物生长的温度划分为植物生长的最低温度、最适温

度和最高温度3个基本点[2]。植物生长的最适温度，一般是指生长最快的温度。但是，在这个温度下由于生长过快物质消耗太多，反而生长比较弱。植物在比最适温度略低的条件下能生长健壮，这时的温度称为生长协调最适温度[2]。植物在恒定温度下的生长速度要比低温条件下的慢，说明正常生长需要日温较高和夜温较低的周期性变化。这是由于较高温度有利于植物进行光合作用，较低温度有利于呼吸消耗，因而在光线充足的情况下，温差大有利于提高产量。植物对昼夜温度周期性变化的反映，称为生长的温周期现象[2]。在温室栽培中，注意夜间降温的作用，这是温周期现象的实践利用。

实验中，大豆和玉米均表现为初期生长缓慢，是因为植株幼小，合成的物质少；自真叶长出后，因为绿叶面积逐渐增大，光合作用随之增强，从而能制造出大量的有机物质，使干物质急剧增加，生长加快[3，4]。就这一点而言在农业生产中是可以利用的，由于植物生长是不可逆的，例如，如果要促进植株或者器官的生长，就必须在植株或者器官生长最快的时期到来之前，及时采取农业措施，加以促进或者抑制，达到控制植株或者器官生长的目的。

通过本次研究性学习，学生自主完成了一项完整的实验，总结如下。

（1）成功之处。对整个实验的流程及操作方法掌握的比较清晰；掌握了植物生长发育各阶段有效积温测定的方法，并进一步加深了对温度与植物关系的认识；在实验的观察、测量、记录和整理数据的过程中，大家分工明确，责任分明，培养了团结协作的合作意识。

（2）不足之处。对实验中涉及到的一些概念不是很清楚；小组组员轮流观察和记录，因此导致误差增大。

（3）改进措施。选种的时候必须保证所选用的种子仅有芝麻粒大小的芽，播种时注意不要把芽和根种反；种子播种后，须保持土壤湿润，但不要用水淹起来，以保證种子能够良好生长；每天定时观察植物生长状况，观察记录的人员应该固定，并认真做好相应的观察记录，尽量减少观察带来的误差；培养过程中要保持恒温，尽量确保真叶在没充分展开前不能断掉；提高阅读科研文献的能力，扩展知识面；培养科学精神和合作意识。

参考文献：

[1]

牛翠娟，娄安如，孙儒泳，等. 基础生态学[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2007：6～33.

[2]姜汉桥，段昌群，杨树华，等. 植物生态学[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2010：267～270.

[3]付必谦，张峰，高瑞如. 生态学实验原理与方法[M]. 北京：科学出版社， 2006：275～284.

[4]方炎明. 植物学[M]. 北京：中国林业出版社，2006：112～168.