创意移动微景观生态瓶——半密封空间植物根系运动特征

何 宇 雷永杰

（长春大学旅游学院，吉林 长春130000）

根系是植物隐藏在地下的部分，是植物重要营养器官。它具有吸收运输水分和养分、固定植株、合成和储藏营养物质等功能，健康的根系可以保障植物维持正常生命活动。土壤是植物的基础条件，土壤中的有机化学元素和生物因子对植物根系的生长发育有重要的作用。且根据植物运动的原理，来研究已固定在土壤中的植物在半密封空间的运动情况，从而掌握植物根系的运动特征，达到控制改变生态瓶内植物景观的造型层次的目标。

高等植物的运动可分为向性运动（tropic movement) 和 感 性 运 动（nastic movement)。其中向性运动是由光、重力等外界条件刺激从而产生的，它运动方向取决于外界的刺激方式；而感性运动是由外界刺激（如光暗转变、触摸等）或内部时间机制而引发的，外界刺激方向不能决定运动的方向。而植物根系的运动生长具有以下特性：

向重力性：

向重力性（gravitropism）是植物对环境的反应之一,包括茎的正向重力性和根的正向重力性。用不同的方法对不同物种进行生理学和细胞学的研究发现植物器官的向重力反应可分为三个时期:重力感知、信号转导和向重力性反应。重力感知由平衡细胞中造粉体的沉积来完成,多种信号分子,如Ca～(2+)、钙调素、三磷酸纤维醇和pH 值等与信号转导有关,但信号从平衡细胞转向外围细胞的模式仍不太清楚, 反应器官上下组织的不均匀生长直接导致弯曲反应的发生。生长素在信号转导和弯曲反应中起着重要的作用, 细胞骨架在向重力性反应的整个过程中都起作用。向重力反应与光照、温度及触摸等外界环境紧密相关。目前，关于向重力生长的理论假说主要有三种：Cholodny-Went 学说、平衡石学说和双叉理论。且实验表明，细胞内外离子对植物向重力性具有一定影响，尤其是钙离子：经实验发现证实，在感受重力刺激及向重力弯曲生长的过程中钙都起到重要作用，进一步研究发现正是由于重力引起的钙在根尖的极性运输才造成了根的向重力弯曲生长。

向化性：

向化性（chemotropism)是指植物化学物质分布不均匀引起的生长向性反应。根系是植物对养分最敏感的部分。当土壤养分发生变化时，根系会最先发生反应，并产生一系列适应性变化。L.Sanchez-Calderon 等对拟南芥根系生长发育研究表明，调控拟南芥主根生长最主要的营养元素是磷，其次为钾，而硫、铁和氮的影响不显著。植物根的生长的向化性具体表现为根在土壤中总是朝着肥料多的地方生长，即深层施肥就是它的目的的一种，就是为了使作物的根向土壤深层生长，以吸收更多的肥料。同时，根的向水性(hydrotropism)也是一种向化性，例如，当土壤干燥或者水分分布不均时，根总是自主趋向潮湿的地方生长；而在干旱土壤中的根系总是向土壤深处伸展，其原因也是土壤深处的含水量较表土高，这也是干旱地区植株根系发达且深入土壤的向水性体现。

掌握根系运动的特性和影响因素，进行人为控制改变，掌握刺激程度，从而达到预想的结果。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本次实验主要选取生活中常见的观赏植物，例如：网纹草、破铜钱草、蓬莱松等，主要对其根系运动进行研究。

1.2 实验方法

1.2.1 半封闭环境设计。选取体积适宜、方便操作的景观瓶，为植物生长营造半封闭的环境，并放在封闭的实验室来进行实验操作。

1.2.2 植物的处理方法。将实验用到的植物都分株成小份，然后用不同的适度体积大小的土体小块将它们合种，组成简易的植物组合，且通过土体小块大小来决定植物数量的丰富程度以及用其来限制植物根茎的生长，设置多组，重复实验，设置不同土块大小分组，每组十个,见表1。

表1 土块大小测量

1.2.3 轨道设计。设计合适的轨道，承载不同的土体小块，可以在营造的密闭空间内移动景观。

1.2.4 具体实施。根据植物运动的原理分析，找到影响植物根系运动的影响因素，人为改变营造环境刺激，通过前后对照和变量控制，观察植物组合生长改变情况，即根系运动现象。具体变量如表2。

表2 不同变量下植物组合生长状态的改变情况

2 结果与分析

2.1 植物生长的分析

通过移动景观和给予植物不同的外界刺激发现，植物会自主地选择倾向对自身生长有利的条件。比如：在光照强度高的地方比光照较弱甚至没有光照的地方，拥有更多的植物生长；水分充足的地方比水分匮乏的地方生有更多的植物根系；肥料丰富的地方比肥料短缺的地方有更多的植物生长；同样钙离子浓度和氧气浓度丰富处比短缺处要有更多的植物。

2.2 实验观察总结

通过实验开始前和实验开始后的植物生长现象对比，发现在经历了以上给定的环境刺激之后，生长了一定时间的植物和初始时的生长位置和现象发生了移动和改变，甚至改变了起初时的生长层次。

3 实验结论

研究半密封空间植物根系运动特征发现，与预期结果相符，植物根系能够吸收营养长势良好，而且根据外界环境的改变或者人为因素刺激，植物的生长发生改变。即所营造的景观可根据人们的意愿改变造型，达到移动的状态。“一生态瓶”创意移动景观生态瓶中的植株群可在生态瓶中进行调整，根据人的心情和审美需求，例如调整植物光照及其营养成分等因素的选择，可改变植物造型、层次，不仅保证了观赏景物的美观，也实现了微景观生态瓶真正与人的心灵碰撞和情感上的沟通。