創(chuàng)意移動微景觀生態(tài)瓶
——半密封空間植物根系運動特征

何 宇 雷永杰

（長春大學(xué)旅游學(xué)院，吉林 長春130000）

根系是植物隱藏在地下的部分，是植物重要營養(yǎng)器官。它具有吸收運輸水分和養(yǎng)分、固定植株、合成和儲藏營養(yǎng)物質(zhì)等功能，健康的根系可以保障植物維持正常生命活動。土壤是植物的基礎(chǔ)條件，土壤中的有機化學(xué)元素和生物因子對植物根系的生長發(fā)育有重要的作用。且根據(jù)植物運動的原理，來研究已固定在土壤中的植物在半密封空間的運動情況，從而掌握植物根系的運動特征，達到控制改變生態(tài)瓶內(nèi)植物景觀的造型層次的目標(biāo)。

高等植物的運動可分為向性運動（tropic movement) 和 感 性 運 動（nastic movement)。其中向性運動是由光、重力等外界條件刺激從而產(chǎn)生的，它運動方向取決于外界的刺激方式；而感性運動是由外界刺激（如光暗轉(zhuǎn)變、觸摸等）或內(nèi)部時間機制而引發(fā)的，外界刺激方向不能決定運動的方向。而植物根系的運動生長具有以下特性：

向重力性：

向重力性（gravitropism）是植物對環(huán)境的反應(yīng)之一,包括莖的正向重力性和根的正向重力性。用不同的方法對不同物種進行生理學(xué)和細胞學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)植物器官的向重力反應(yīng)可分為三個時期:重力感知、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和向重力性反應(yīng)。重力感知由平衡細胞中造粉體的沉積來完成,多種信號分子,如Ca～(2+)、鈣調(diào)素、三磷酸纖維醇和pH 值等與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān),但信號從平衡細胞轉(zhuǎn)向外圍細胞的模式仍不太清楚, 反應(yīng)器官上下組織的不均勻生長直接導(dǎo)致彎曲反應(yīng)的發(fā)生。生長素在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和彎曲反應(yīng)中起著重要的作用, 細胞骨架在向重力性反應(yīng)的整個過程中都起作用。向重力反應(yīng)與光照、溫度及觸摸等外界環(huán)境緊密相關(guān)。目前，關(guān)于向重力生長的理論假說主要有三種：Cholodny-Went 學(xué)說、平衡石學(xué)說和雙叉理論。且實驗表明，細胞內(nèi)外離子對植物向重力性具有一定影響，尤其是鈣離子：經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)證實，在感受重力刺激及向重力彎曲生長的過程中鈣都起到重要作用，進一步研究發(fā)現(xiàn)正是由于重力引起的鈣在根尖的極性運輸才造成了根的向重力彎曲生長。

向化性：

向化性（chemotropism)是指植物化學(xué)物質(zhì)分布不均勻引起的生長向性反應(yīng)。根系是植物對養(yǎng)分最敏感的部分。當(dāng)土壤養(yǎng)分發(fā)生變化時，根系會最先發(fā)生反應(yīng)，并產(chǎn)生一系列適應(yīng)性變化。L.Sanchez-Calderon 等對擬南芥根系生長發(fā)育研究表明，調(diào)控擬南芥主根生長最主要的營養(yǎng)元素是磷，其次為鉀，而硫、鐵和氮的影響不顯著。植物根的生長的向化性具體表現(xiàn)為根在土壤中總是朝著肥料多的地方生長，即深層施肥就是它的目的的一種，就是為了使作物的根向土壤深層生長，以吸收更多的肥料。同時，根的向水性(hydrotropism)也是一種向化性，例如，當(dāng)土壤干燥或者水分分布不均時，根總是自主趨向潮濕的地方生長；而在干旱土壤中的根系總是向土壤深處伸展，其原因也是土壤深處的含水量較表土高，這也是干旱地區(qū)植株根系發(fā)達且深入土壤的向水性體現(xiàn)。

掌握根系運動的特性和影響因素，進行人為控制改變，掌握刺激程度，從而達到預(yù)想的結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本次實驗主要選取生活中常見的觀賞植物，例如：網(wǎng)紋草、破銅錢草、蓬萊松等，主要對其根系運動進行研究。

1.2 實驗方法

1.2.1 半封閉環(huán)境設(shè)計。選取體積適宜、方便操作的景觀瓶，為植物生長營造半封閉的環(huán)境，并放在封閉的實驗室來進行實驗操作。

1.2.2 植物的處理方法。將實驗用到的植物都分株成小份，然后用不同的適度體積大小的土體小塊將它們合種，組成簡易的植物組合，且通過土體小塊大小來決定植物數(shù)量的豐富程度以及用其來限制植物根莖的生長，設(shè)置多組，重復(fù)實驗，設(shè)置不同土塊大小分組，每組十個,見表1。

表1 土塊大小測量

1.2.3 軌道設(shè)計。設(shè)計合適的軌道，承載不同的土體小塊，可以在營造的密閉空間內(nèi)移動景觀。

1.2.4 具體實施。根據(jù)植物運動的原理分析，找到影響植物根系運動的影響因素，人為改變營造環(huán)境刺激，通過前后對照和變量控制，觀察植物組合生長改變情況，即根系運動現(xiàn)象。具體變量如表2。

表2 不同變量下植物組合生長狀態(tài)的改變情況

2 結(jié)果與分析

2.1 植物生長的分析

通過移動景觀和給予植物不同的外界刺激發(fā)現(xiàn)，植物會自主地選擇傾向?qū)ψ陨砩L有利的條件。比如：在光照強度高的地方比光照較弱甚至沒有光照的地方，擁有更多的植物生長；水分充足的地方比水分匱乏的地方生有更多的植物根系；肥料豐富的地方比肥料短缺的地方有更多的植物生長；同樣鈣離子濃度和氧氣濃度豐富處比短缺處要有更多的植物。

2.2 實驗觀察總結(jié)

通過實驗開始前和實驗開始后的植物生長現(xiàn)象對比，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)歷了以上給定的環(huán)境刺激之后，生長了一定時間的植物和初始時的生長位置和現(xiàn)象發(fā)生了移動和改變，甚至改變了起初時的生長層次。

3 實驗結(jié)論

研究半密封空間植物根系運動特征發(fā)現(xiàn)，與預(yù)期結(jié)果相符，植物根系能夠吸收營養(yǎng)長勢良好，而且根據(jù)外界環(huán)境的改變或者人為因素刺激，植物的生長發(fā)生改變。即所營造的景觀可根據(jù)人們的意愿改變造型，達到移動的狀態(tài)?！耙簧鷳B(tài)瓶”創(chuàng)意移動景觀生態(tài)瓶中的植株群可在生態(tài)瓶中進行調(diào)整，根據(jù)人的心情和審美需求，例如調(diào)整植物光照及其營養(yǎng)成分等因素的選擇，可改變植物造型、層次，不僅保證了觀賞景物的美觀，也實現(xiàn)了微景觀生態(tài)瓶真正與人的心靈碰撞和情感上的溝通。