種子的種類種子的大家庭可謂種類繁多,約有20萬種。它們都是種子植物的小寶寶,而種子植物約占世界植物的2/3還要多。
種子中的大王應屬複椰子了,這種形似椰子的種子可比椰子大得多,而且中央有道溝,像是把兩個椰子重合在一起,所以叫它為複椰子。那還是1000多年前,在印度洋的馬爾代夫島上,島民們在沙灘上看見了這種大個果子。
他們不知這是否是椰子,於是劈開它,吃果肉、喝汁液,發現和椰子差不多,便給它取名為“寶貝”。人們1000年後才明白這是複椰子,是遠涉重洋從塞舌爾海島漂來的。複椰子重約20公斤,裏麵的種子則有15公斤之多,真是大個頭了,於是許多國家的植物博物館裏都把它用作標本。
下麵說說最小的種子。有句俗語說:“丟了西瓜揀了芝麻。”芝麻的種子要25萬粒才有1公斤重,看來芝麻種子是夠小的了。而煙草的種子要700萬粒才達到1公斤重,即7000粒才重1克。然而這還不是最小的種子,真正的小種子是斑葉蘭的種子,200萬粒才重1克,輕得如同灰塵。
種子的顏色也包含了世上所有的顏色,而其中約有一半是黑色和棕色。豆科中的紅豆,是帶有光澤的深紅色,它也叫相思豆。它寄托了遠隔千山萬水的戀人們的相思之情,因此流傳了許多數不盡的動人故事。
種子有圓有扁,也有的是長方形,有的竟是三角形或多角形。大多數的種子是比較光滑的,但也有的表麵凹凸不平,還有的長著絨毛和“翅膀”,像個小昆蟲。誰敢輕視這些小小的種子呢?有時隻需一粒,它居然能發育成直入雲霄的參天巨樹呢。
種子富含營養的原因
人類的食物主要從植物中取得,而且絕大部分來自種子,因為種子所含的營養物質比根、莖、葉要高得多。種子貯藏的營養物質,總的來說有三大樣:碳水化合物(包括澱粉、糖類等)、蛋白質和油脂。此外,還有數量較少的各種維生素、礦物質、酶類和色素等。
澱粉是種子中最普通的貯藏物,穀類(水稻、小麥、玉米)中尤其豐富,對人類的貢獻也最大,全世界平均每三個人中就有一個人吃稻米,而許多亞洲人則幾乎一日三餐離不開它。蛋白質含量最高的是豆類種子,一般含量為25%~40%,原產我國的大豆,蛋白質含量高達40%。油脂含量最高的是油料作物的種子,例如花生,含量達40%~50%。在食用油中,種子油約占一半。可以說,種子是植物的一座名副其實的營養貯藏庫,也是人類取之不盡的營養源泉。
種子為什麽營養如此豐富呢?看一看這些貯藏物的作用,答案也許就清楚了。
從進化的角度來看,種子是植物界高度發展的產物,它包含著新的小生命——種胚,又裝有新個體所需要的營養品——貯藏物,結構十分嚴密和精巧,像哺乳動物的嬰兒需要乳汁哺育一樣,種子植物從種子萌發開始到幼苗長出新葉之前的新個體,也是一個還不能獨立生活的“嬰兒”,它所需要的乳汁就是貯藏物。那麽,植物怎樣為它的後代準備這些“乳汁”,後代又怎樣“吮”取它呢?
原來,在種子發育過程中,植物體內的養分便不斷向果實和種子調運,當種子成熟時,這些可溶性的養分便轉變成不溶性的高分子物質(碳水化合物、蛋白質和脂類)貯藏起來,每一粒種子都有一個貯藏庫,禾穀類的貯藏庫是胚乳(如米粒),豆類的貯藏庫是子葉(如蠶豆的豆瓣)。成熟的種子脫離母株後,一般呈休眠狀態,貯藏庫緊閉起來。當環境條件適宜時,種子吸水膨脹,貯藏庫“打開”,不溶性物質又變成可溶性的能夠運走和吸收的物質,澱粉水解成糖,脂肪變成脂肪酸和甘油,蛋白質變成氨基酸等等。這些物質有的被用作“燃料”,成為萌發時的動力;有的被用作生成新細胞和組織的“建築材料”,於是小小的種子變成一株幼苗,這時,貯藏物質消耗一空,就像一個孵出了小雞的雞蛋,剩下的隻是一個空蛋殼。
種子萌發和幼苗生長初期都要消耗大量的養分。不難設想,如果種子中沒有這些豐富的養料,種子怎能萌發?即使萌發了也可能由於營養不良而半途死去。種子所以特別富含營養,原因就在這裏。
人類從種子中獲得了大量的營養,同時人類又不完全依靠植物的恩賜。所以,人類一直在想方設法改造植物,增加產量,提高種子中的蛋白質含量,讓種子為人類作出更多的貢獻。
種子的壽命
種子具有壽命,但不同的種子,壽命長短差別很大。新中國建立之初,我國科學工作者在遼寧省普蘭店泡子屯附近的泥炭層中,挖出了一些蓮子。這一帶多年以來就沒有人種過荷花,怎麽會挖出了蓮子呢?經過鑒定,證明這些蓮子在地層中已經“沉睡”大約1000多年了,竟是唐、宋時代的蓮子。人們感興趣的是,這些古蓮子還能不能發芽?1951年,人們把古蓮種子種了下去。1953年夏季,它們不但萌發了片片碧綠的嫩葉,居然還開出了粉紅色的豔麗的荷花。日本的大賀博士在千葉縣的低窪沼澤地下發現了沉睡了2000多年的蓮子,播種後,也發芽開花結果了,可謂是種子中的老壽星。然而在南美洲阿根廷的一個山洞裏發現的3000多年前的一種莧菜種子仍保持著生命力,不能不更讓人稱奇。最讓人覺得不可思議的是1967年加拿大報道的在北美洲北極育肯河凍土層的旅鼠洞中發現的20多粒北極麗扇豆種子,經C14同位素測定,它的壽命至少已有1萬年,播種後有6粒種子發芽長成了植株。這是目前所知壽命最長的種子。多年來,人們都認為世界上壽命最短的種子是沙漠中的梭梭種子,它的種皮極薄,極易發芽成苗,蘭花種子的壽命也隻有幾個小時,楊樹和柳樹的種子的壽命也隻有10多天。
為什麽種子的壽命有長有短?關鍵的問題在哪裏?原來種子的壽命關鍵是要使種子的胚保持生命力。種子的萌發隻要滿足胚對水分、空氣、適宜溫度等條件的需要就能實現。經科學家研究,種子外表的蠟質和厚厚的角質層都能使種子具備不透性而難以萌發,而長壽種子更是具備不易透水、不易透氣的堅硬、致密的種皮。據研究,豆科植物種子壽命較長的原因很可能就是具備不透性的原因。在豆科植物種子的種皮中,存在種皮柵欄細胞角質層,蓮子外麵的果皮是堅硬的硬殼,裏麵存在著一種叫馬氏細胞明線的物質引起不透性,再加上致密的細胞壁,更不易透水透氣。種子的胚得不到充足的水分和氧氣,生理活動微弱,就處於休眠狀態而成為長壽種子,一旦種皮破壞,胚得到萌發條件就會打破休眠狀態而萌動。
有人認為影響種子壽命的最主要的因素有兩個,一個是種子的含水量,一個是種子的溫度。含水量與溫度降低則會延長種子的壽命。人們在實踐中也發現調節短命種子的貯藏溫度和濕度,壽命會相對延長,例如隻有幾小時生命力的梭梭種子,若在適宜條件下能保持1~2年的發芽力,帶翅種子貯存7個月後才失去生命力。
由此可見,所謂“短命種子”隻是貯存條件的不適宜而造成的,合適的貯存條件可延長種子的壽命,這在農業和林業生產上都具有重要意義
種子的傳播
植物為了傳種接代,在數億年漫長的生長過程中,各自練就了一套傳播種子的過硬本領。植物的果實種子成熟後,有的自然落在母株周圍萌芽生長;有些卻遠走高飛,做遠程旅行,以擴大其種族領域。但它們既無能夠奔跑的腿腳,又無像鳥類飛行的翅膀,何以會做遠程的“旅行”呢?我們說,生物總是按“適者生存”的自然法則來生存和發展的,它們具有適應遠程旅行的不同形態和結構。
你可能認識指甲花(又稱鳳仙花)吧,它的花可染紅指甲,其果實呈橢圓形,成熟後隻要碰它一下,它就會“怒不可遏”:5片果瓣即刻裂開,並急劇向內彎卷收縮,將種子向四麵八方彈出,遠達1米以上。因此,指甲花的種子有“急性子”(中藥名)之稱。
還有一種熱帶地區的沼澤草木樨,也是名副其實的“炮兵”植物,其果實成熟時驟然裂開,聲響如炮,同時射出種子,有效射程達15米。有一種噴瓜,果形與黃瓜相似,因為它具有瘋狂的襲擊能力,所以又叫它“瘋黃瓜”。其果實成熟時就變成粘性**,給果皮以巨大的壓力,一旦遇到外力碰撞或果熟脫落時,果皮就突然開裂,粘液和種子一齊噴出,射程可達6米。
蒲公英、一品紅等,它們的果實又輕又小,頭頂長著許多毛,隻要一陣輕風吹拂,就可騰空而起,展翅翱翔。而像柳樹等植物,則借種子上許多細毛的浮力飄舞於空中,一到三四月間春風送暖之際,大街小巷便到處紛紛揚揚,飄下許多柳絮“傘兵”。還有鬆樹、榆樹、臭椿等的種子,則以它們特有的翅膀,乘風展翅高飛,遠航至異鄉落戶。伴鳥飛天的種子非常多,如稗草、榕樹、桑寄生等都是。它們的種子都有很堅硬的種皮保護著,並分泌出許多粘液附著在種皮上,一旦飛鳥啄吃這些種子後,種子就滑進了鳥的腹肚中,就像乘坐民航飛機一樣,旅行到很遠很遠的地方去。隨著鳥糞的落地,它們的旅行才告結束。
還有許多像蓮等植物的種子,是靠在水中流動,隨波逐流的方法傳播種子,繁殖後代的。此外,還有許多植物的種子上麵生有不少鉤和刺等,借此來搭乘在其他物體上進行傳播。如蒼耳把它種子上的鉤刺鉤掛在動物的毛皮或人的衣物上,借以遠距離地散布種子。鬼針草的弟兄們則是以果頂上的倒生刺毛,倒掛在衣物上來傳播的。所以,不管人或動物,隻要掠過它們的旁邊,它們就會用毛、刺、鉤、針等特有的旅行搭乘器,鉤刺在過路者的毛發或衣物上,做免費旅行。
各種外形美麗,味道香甜的水果,如桃、梨、蘋果、葡萄等,也有各種鳥獸自願為它們擔當傳播種子的任務。這些水果雖然犧牲了甜美的果肉,卻達到了傳播種子的目的。人們的運輸活動和吃果後隨地亂拋種子等,實際上也都幫助了種子的傳播。
種子的力量
你知道種子的力量有多大嗎?石塊下麵的小草,為了要生長,它不管上麵的石頭有多麽重,也不管石塊與石塊中間的縫隙怎麽窄,總要曲曲折折地、頑強不屈地挺出地麵來。它的根往土裏鑽,它的芽向地麵透,這是一種巨大的力量。至於樹種的力量就更大了,它能把阻止它生長的石頭掀翻!一顆種子可能發出來的“力”,簡直超越一切。
人的頭蓋骨結合得非常致密,非常堅固。生理學家和解剖學者,為了深入研究頭蓋骨的結構特征,曾經用盡了各種方法要把它完整地分開,但都沒有成功。後來有個人,受了種子被壓在石塊下麵而頑強鑽出石塊的小草的啟發解決了這個難題。植物種子的力量既然這麽大,可不可以用它來剖開頭蓋骨呢?他認為這是可能的,於是他就把一些植物的種子放在頭蓋骨裏,配合了適當的溫度和濕度,使種子發芽。發芽後的種子,就產生了足夠的力量,它竟然鑽到頭蓋骨幾乎密不可分的縫隙裏,使勁地往出鑽,往出長。這樣,一切機械力量所不能做到的將骨骼自然結合分開的事情,小小的種子辦到了。它不僅把人的頭蓋骨分開了,而且解剖得脈絡清楚,從而解決了人們研究頭蓋骨的一大難題。
種子發芽與陽光
當種子遇到了充足的水分、適宜的溫度和足夠的空氣時,就慢慢蘇醒過來,開始發芽了。
至於種子發芽,需要陽光多和少的問題,曾經有人做過這樣的試驗:把一些小麥、燕麥、豌豆、向日葵、長齒草和煙草等的種子各取100粒,分別放在若幹個碟子裏,並在碟子底上撒一些河沙,然後把這些碟子放在溫暖而光亮的地方,讓它們發芽。另外,同樣用這麽多碟子,放上同樣的種子,所不同的是,在這些碟子上,用一個黑罩子蓋上,也就是讓它們在黑暗的環境下發芽。經過這兩種不同生活環境條件下種子發芽試驗,結果是:小麥、燕麥、豌豆、向日葵的種子,在黑暗中和在光亮處一樣發芽。有光與無光對於它們的發芽不產生影響。煙草、長齒草、田邊草、黑種草的種子就不同了,在黑暗裏它們完全不發芽,在光亮處它們發芽非常好。但是,也有一些植物種子,與煙草、長齒草完全相反,隻有在黑暗的條件下才發芽比較好,例如千頭草、曼陀羅花、雞冠花、莧菜、洋蔥、菟絲子就是這樣。最有意思的是蛇麻草,開始發芽的前三天必須放在黑暗裏,而其餘時間要放在光亮處發芽。也有一些種子,萌發時對光線非常敏感,隻要極短時間的露光就夠了,如萵苣的某些品種就是這樣。
根據種子萌發與光線的關係,有人把種子分成三類:在黑暗處不發芽或發芽很差,而在光線下發芽良好的,叫做“喜光性”種子;在黑暗中發芽良好,而在光線下發芽受阻礙的稱為“厭光性”種子;再一類的種子發芽與光線無關,放在哪裏發芽都行。從上麵的試驗可以看出,種子發芽有的需要陽光多,有的需要陽光少,有的甚至不需要陽光也能發芽,這是由於各種植物種子的特性有所不同。這種特性與它在原產地的生長自然環境有著密切的關係。就整個植物種子而言,第二類和第三類占絕大多數。
我們掌握了各種植物種子的發芽特點,在栽培時就要特別注意,對喜光性種子就要播種在接近土壤表麵,或者在播種前用光照處理以及其他特殊處理後再播種;厭光性種子就要播種在有一定深度的土壤中,以避免光線對發芽的不利作用。這樣做了,對提高種子發芽率是有好處的。
無論怎樣說,種子發芽時,根據各種種子的特性,可以從需要陽光或不需要陽光而分別處理,但是在發芽後,一定要在陽光下才能形成葉綠素,製造養分,供植物體發育生長。
果實和種子的傳播
有花植物開花結實為自然的現象,結實在正常情況下必有成熟的種子。有的種類以果實形態散布各處,有的則是果實開裂後散出種子,都是把果實或種子散到離母株遠些的地方,以繁衍子孫後代。如果植物沒有繁殖,久之便會滅絕。植物求得正當的繁殖是保持種群的自然規律。
在各種植物散布果實或種子的現象中,趣事很多。有的植物靠動物或人來傳布果實,如菊科植物中的鬼針草,它的果實成熟後,上部有2根芒刺,刺還有倒鉤,這些植物又多生在路邊或荒地,當動物走過時,果實靠芒刺鉤在皮毛上帶走到別處,人如果不小心碰上了時,則鉤在褲腿上,人必然要將其弄下來隨便扔掉,這正好為之做了散布工作。有些野生的植物,能結出美味的小果實,動物吃了後,其裏麵的核消化不了就從大便排出,仍能發芽長出新植物來。
靠風力傳布果實或種子的更多,如蒲公英的果實成熟後,果上端有一針芒狀的喙,喙上端有一叢白色毛,喙下部連著一個果實。風一吹時,那白毛四散張開,宛如一降落傘到處飛,到一定地方降落下來而定居新地。有些植物的種子周邊有翅,如樺樹的小果實就是,那膜質翅也是借風力助果實傳布的。有的果實開裂後,種子上有許多細柔的毛,如楊和棉的細小種子就是。
靠水傳布果實的也有,如生在水邊的莎草科的某些種類,它的果實外包一個苞片,裏麵有空氣,可以浮在水麵漂走。最有名的例子是椰子的果實,光滑的外皮內,有一較厚層的由棕色纖維組成的厚層,裏麵多空氣,因此椰子的果雖大如小孩頭,仍能漂在海水上,隨波逐流,一旦靠了新陸地,就可以發芽長出新株。有一種海椰子的果實隨海水漂到各地,令人們奇怪的是,它跟椰子果不同,可又未見到它的母株,便懷疑是從海底浮上來的。後來才發現隻有印度洋上的塞舌耳群島中才有海椰子這種特殊種類,它的果實也是靠海流漂走傳布的。
非洲的稀樹草原地帶,有一種植物叫惡魔角,它的果實上有兩個長而彎曲的鉤,像鐵做的一樣堅實,它能鉤住獅子的腳,當獅子去咬它時,紮入口腔再也出不來,能置獅子於死地,這也是一種傳布方法,極為特殊。
奇妙的葉子
世界上的植物成千上萬,也就有了各種形狀的植物葉。而這些形狀不一的植物葉子也就有了許多奇妙之處。
先說說思茅草,它的葉緣上有許多鋒利的細齒,這是為了自衛用的,經受過它的“自衛抵抗”而被劃破了手的魯班,就因此受到啟發而造出了世界上的第一把鋸子。
生長在海邊的椰樹有十分寬大的葉子,為何在強大的風雨之中卻安然無恙呢?原來它的葉子表麵有一道道凸起或凹下的波紋。正是這些波紋使葉子能夠承受較大的壓力。這就好像是一張平紙不能承受住什麽,但是把它折成折扇狀,它就能承受重物的壓力。
車前草十分常見,誰知在它的葉子中也存在著令人吃驚的秘密:它的葉子按螺旋狀排列,而兩片葉子的夾角竟都是137°30′,結果使所有的葉子都能照射到陽光。於是人們受到啟發而建造了螺旋形的高樓,使得陽光能照進每一個房間。
玉米葉呈圓筒狀,這也有特殊意義嗎?原來,它使葉子更牢固,而不易被破壞。人們仿造它的形狀建造起跨越海峽或大河的橋梁,竟堅實牢固得很。
由此可見,植物葉子的構造是十分巧妙的,這其中的意義也深遠得多。
千變萬化的果實
在開花植物中,能形成真正果實的植物是很多的。不過,由於各種植物果實本身結構特點的不同,果實的類型又是變化多端的。
有些植物果實的中果皮肉質化,而內果皮變成分離的漿質細胞,人們稱這類果實為漿果,如葡萄、番茄、柿子等;而香氣誘人的柑桔,被剝下的是外果皮和中果皮結合在一起的產物,果實中間分隔成瓣的為內果皮,這類果實叫做柑果;大家熟悉的向日葵、蕎麥等,它們的果皮幹燥瘦小,有時還很堅硬,隻有剝開它們的果皮,才能取得真正的種子,這一類果實叫瘦果;有些果實長有翅膀,可乘風遠行,被稱為翅果,如槭樹的種子;像栗子、榛子等植物的果實,外殼非常堅硬,裏麵隻有一枚種子,因它非常堅硬,故而稱為堅果;有的果實成熟後,果皮會自動裂開,如大豆等,被稱作莢果。此外,還有一些特殊的果實,如人們食用的肉質肥大的草莓果,真正食用的部分,是由花托變化而來的,草莓果上有無數芝麻粒狀的顆粒,這才是草莓真正的果實。這種果實叫聚合果。
大家熟悉的白果,是從銀杏樹上采下來的,剛采下時,圓鼓鼓的,有一層厚厚的肉。人們食用時,就把它外麵的一層肉去掉,隻剩下一個帶硬殼的白果。你別看它有肉有殼,而實際上卻是一個典型的冒牌果實。如果你仔細地觀察一下白果的生長過程,就會發現,銀杏樹上看不到像樣的“花”,更無法找到小瓶子狀的子房,看到的隻是一顆**在外麵的胚珠,它可以不斷地長大,最後形成白果。可見,白果不是果實,而是種子。其他橡鬆、柏、杉等樹木,它們也隻能結種子,而沒有真正的果實。人們稱這一類植物為裸子植物。
一般來說,有果實便一定會有種子。但也有特殊例外的情況,如香蕉,就是沒有種子的。怎麽會產生無籽的果實呢?原來香蕉開花後,沒有經過受精,子房雖然發育長大了,但子房裏的胚珠由於未受精而不能發育成種子。這種現象叫做無籽結實或單性結實。
根之力
纖纖弱弱的植物根,生長在堅實大地的懷抱之中,令人不可思議。柔軟的根是怎樣鑽到土地裏麵去的呢?
原來根在自己的頭上(根尖)戴了一頂“帽子”,當然是細胞做成的,叫根冠,帽子裏麵是有增生新細胞能力的總部,叫做分生組織,總部的細胞迅速分裂,細胞數目急劇增多。這樣根漸漸生長,不斷在土壤內深入。在根的生長過程中,根冠始終作為根的“開路先鋒”,保護著幼嫩的新生的細胞。由於在前進中,沙石土粒的碰撞使根冠不斷被磨損,不斷地剝落,根冠一直分泌粘液,使土壤變得潤滑,便於根的延伸。與此同時,分生組織又隨時派遣一部分細胞製造出新的“帽子”——根冠,代替剝落、磨損了的根冠,嚴密地保護著分生總部,真可謂“前仆後繼,勇往直前”。
這個推動根前進的動力區(分生組織)並不大,它始終是根冠後麵的薄薄一層,總共才有2~3毫米。
根生長的第二個力量,是在根分生組織後麵的延長部,又叫伸長區,這部位細胞最初呈球形,後來漸漸伸長成圓柱狀。細胞共同伸長的力量很大,它們共同形成的撐力迅速增長了根的長度。
伸長區之後是根毛區,這部分細胞漸漸分化成不同形態和功能的細胞,然後各司其職,各行其是。這種變化也起到延長根的效果,成為推動根深入土壤的第三種力量。
根的分生組織、伸長區和根毛區的細胞分裂、細胞延長的力量便是不可阻擋的生命力量,就是這種力量使纖弱的根克服硬土的阻擋,而伸展於大地之中。
果實的“後熟作用”
凡吃過水果的人常會發現這樣一種現象:許多果實,像蘋果中的“小國光”、“金帥”、“紅香蕉”等,梨中的“萊陽茌梨”、“巴梨”等,將它們剛從樹上采摘下來的時候,往往酸味較濃,甜味較淡,果肉也比較硬,果皮多數呈青綠色。這時的果實不僅外表不美觀,吃起來也會給人一種極不愉快的感覺。但當你將它們放在一個溫度和濕度都比較適宜的環境中放置一段時間以後,你就會發現一些微妙的變化發生,這時,果皮的綠色大半已經褪去,果麵會呈現出各種不同的鮮豔色彩;果肉會變得比較酥軟或清脆,酸味變淡、甜味增強,並能釋放出各種誘人的清香。這時的果實吃起來會給你留下一種比較舒服的感覺。
為什麽果實會存在這種現象呢?
道理是這樣的:
大多數果實從時間上我們可以把它們的整個一生粗略地劃分為幾個生理階段(也可以理解為“年齡階段”)。與這幾個不同的生理階段相對應,以果實的成熟程度為標準,又可以將果實分為幾個不同的“成熟期”。第一,從座果開始一直到果實的采收,這一階段稱為“生長發育階段”,相應於這一階段的果實成熟期稱為“生理成熟期”,又稱為“可采成熟期”。這時的果實,從體積上來說已經達到了其生長極限,並且具有最高的商業價值,盡管果實還不堪食用,但果農往往在這時進行采收。第二,從果實采收一直到果實的“衰老腐敗”,這一階段稱為“成熟衰老階段”,相應於這一階段的果實成熟期稱為“食用成熟期”。這時的果實,盡管已不耐長期貯藏,但卻味美可口,所以最適合生吃。從上麵的分析可以看出,從果實的“生理成熟期”到“食用成熟期”之間有一個非常特殊的階段,同時又是一個非常重要的階段,人們將這一階段稱為果實的“後熟階段”,在這一階段裏,果實內部發生了一係列比較複雜的生理和生物化學變化,這就是促使原本不堪食用的果實變得又香又甜,清脆可口的內在動因,這一內在動因在果實生理學上稱為果實的“後熟作用”。
這樣,果實經過“後熟作用”以後,就會變得又香又甜,清脆可口;果皮綠色褪去,細胞中原有的花青素和類胡蘿卜素等呈色物質便顯現出來,從而使果實變得鮮豔而美麗。
果實“後熟作用”中所發生的最主要也最明顯的變化就是果實“呼吸作用”的加強,而呼吸作用則是果實“後熟作用”中所發生的其他一係列生物化學變化的動力來源和物質來源,所以,果實呼吸作用的加強必然引起其他生物化學變化的加強。從化學反應的性質來看,這一係列的生物化學變化可以大體上分為下麵兩大類:第一類是促使新的化學物質合成的生物化學變化;第二類是促使果實內原有的化學物質分解和轉化的變化。
一般說來,剛采收的果實中含有大量的澱粉、有機酸和單寧類物質,所以,此時的果實酸而不甜並帶有澀味;其次,果實內細胞與細胞之間存在一種不溶於水的複雜化合物,稱為“原果膠”,它能將相鄰細胞緊密地聯結起來,所以,此時的果實比較堅硬,口感不好;此外,這時的果實果皮中往往含有大量的葉綠素,盡管組織內也含有一些使果實呈現各種鮮豔色彩的色素物質,像花青素、類胡蘿卜素等,但它們卻被葉綠素的顏色所掩蓋而顯現不出來,所以,此時的果實仍顯青綠色。
在“後熟”過程中,“分解和轉化作用”將澱粉水解為有甜味的糖,將葉綠素分解為小分子物質,而將有機酸和單寧類物質以及由葉綠素分解而成的小分子物質轉化為其他有機化合物;將位於細胞與細胞之間的“原果膠”分解為可溶於水的“果膠物質”(又稱為“水溶性果膠”)。同時,“合成作用”利用“分解和轉化作用”分解而產生的小分子有機化合物和細胞內本來就存在的其他一些小分子有機化合物為原料,以“呼吸作用”產生的能源物質——三磷酸腺苷(簡稱“ATP”)為能量合成一些具有特殊香味的有機化合物質(主要是一些酯類物質)。
神秘的果樹修剪
果樹要修剪,這一點很多人都知道,果樹為什麽要修剪?多數人大概就不知道了,然而剩下的少數人是否真的知道呢?下麵我來談談這具有神秘色彩的果樹修剪。
一般人所說的果樹都是多年生木本植物,從幼小的果樹苗栽到果園開始,桃、葡萄大約要2—3年以後才開始結果,蘋果、梨大約要4—5年以後才結果。因此希望果樹早一點開花結果的人,認為要修剪,不修剪果樹是不能早結果的。
果樹開始結果以後,每株樹所結的果實逐年增多,大約在較高產量狀態下,維持好多年——果樹的盛果期。在果樹的盛果期要產量再提高一些,要盛果期維持的時間再長一些,因此一些人認為,果樹要修剪,否則盛果期不會長,產量也不會提高。
那麽等到幾十年後,果樹老了,產量下降了,大概你也知道了:果樹要修剪,得讓年老的果樹再多結一些果嘛!
上麵所列的理由有一部分是對的,有一部分得修正:對於幼小的果樹,一般的修剪——剪掉部分枝條,隻能使果樹晚結果,至少不能使果樹早結果,因為剪掉一部分枝條,減少了果樹的生物量積累,隻會刺激果樹旺盛地生長枝條,彌補損失的生物量,抑製果樹形成花芽,當然也就延遲結果了,即刺激營養生長,抑製生殖生長。
處於盛果期的果樹,恰當得法的修剪,在一定程度上會延長盛果期時間,提高產量,因為修剪可以部分地調節營養生長(長枝)和生殖生長(形成花芽和結果)的關係,從而有利於維持最佳的生長——結果平衡。
等到果樹老了,修剪能刺激它多長枝條,幾年後這些枝條能結果,但是這樣的作用很有限,現代果樹生產中,等到果樹老了,便把它們淘汰了,隨後將考慮栽培更新更好的果樹品種。
以上所談,果樹修剪是必要的,對於幼小的果樹,即使修剪會使它們晚結果,也需要修剪,“十年樹木,百年樹人”說的就是這個道理,因為對幼樹修剪,會使其在盛果期發揮更大的潛力。
但是社會在進步,科學在發展,果樹修剪技術也在變化,玄妙複雜,高深莫測,非一般人智力之苦功所能掌握的傳統的果樹修剪技術,應該有所改變了。
首先果樹修剪隻是果樹栽培管理技術中的一個重要環節,而不是果樹栽培管理技術體係的全部,從觀念上要改變,果樹修剪技術必須結合其他栽培技術,如疏花疏果技術、化學藥劑控製枝條過於旺長的技術,土壤肥料和水分管理技術、治病防蟲技術等,才能使果樹高產優質,盛果期時間長。
第二,加強果樹修剪的理論的研究,結合整個果樹生產技術的變革,改革簡化果樹修剪技術,使果樹修剪技術脫去神秘的色彩,還其真樸的麵目。
改革簡化了的果樹修剪技術,目前已開始應用於我國的果樹生產。
果樹的矮化栽培
你知道世界上最高大的樹有多高嗎?對,水杉,一百多米。假如蘋果樹或者梨樹也長那麽高,你以為好嗎?不!不好,蘋果樹要是長那麽高,麻煩就大了,首先樹上結的果實可能不是蘋果,其次即使結的是蘋果,采下來就費勁了,架上梯子恐怕不行,大概要用飛機了。
實際上自然狀態的蘋果樹會長到5—6米高,梨樹會長到10米,這樣,采摘果實會很困難,對於樹體的病蟲害防治也很困難,其他一些精細的管理措施如修剪,人工授粉,疏花疏果在這樣的高度也難以實施,因此我們完全可以這樣說:果樹不能讓它們長得太高。
經過一百多年的科學研究,科學家們發現:通過使用矮化砧木,矮生品種,化學藥劑以及精細的修剪等方式,可以使果樹矮化;科學家們還發現:使果樹矮化,增大單位麵積所栽果樹的株數,能大幅度地提高果樹產量。隨後在世界範圍內掀起了果樹矮化栽培的浪潮。
為什麽果樹矮化後,單位麵積的產量會提高呢?科學家研究發現,采用矮化砧木,能使果樹營養生長相對下降,生殖生長相對上升並相對提前開始,一般能使果樹提早1—2年開花結果,進入結果期後,矮化果樹的葉片光合作用產物在營養生長和生殖生長(結果)之間分配,與不矮化的果樹相比。分配到生殖生長上的份額要大得多,因而單位麵積生產的果實量也就增加了很多。
采用矮生果樹品種,使用植物生長抑製劑、精細修剪使果樹矮化的道理同使用矮化砧木相似:抑製營養生長,促進生殖生長,最終使用於結果的光合作用產物的份額增大。
果樹要矮化,多矮是比較理想的呢?科學家研究發現,作為商品化栽培的果樹,樹高控製在2.0—2.5米之間最為理想,果樹太矮了,單株果樹產量大大降低,要想獲得較高的產量,就得加大果樹栽植密度,最終使生產效益下降。對於觀賞用果樹,如使用蘋果極矮化砧木,可使觀賞果樹的高度控製在0.5米左右。
蘑菇生長無需陽光
蘑菇是幾種食用真菌的統稱。它們含有豐富的營養以及多種氨基酸,口味鮮美,被譽為“素中之葷”,是人們喜愛的食品之一。
蘑菇又是一種奇特的植物。就它的外形而言,有的挺拔秀麗,有的外貌醜陋;有的大如澡盆,有的小如圖釘。口味也不一樣,有的味如雞肉,有的味似辣椒。如果從它的生長習性來講,它也有與眾不同的地方。俗話說“萬物生長靠太陽”,但蘑菇卻喜歡在陰暗的地方生長繁殖,不需要陽光。這是怎麽回事呢?
原來,蘑菇是一類好氣性的腐生真菌,它沒有葉綠素,不像一般綠色植物那樣依靠光合作用製造有機物質供自己的生長需要,而是靠菌絲分解吸取培養基中一些現成的有機物質和礦物鹽來生長繁殖。由於蘑菇具備了這種特殊的生理機能和構造,所以蘑菇無需陽光,照樣能生長。
蘑菇的生長與培養基原料的配製密切有關。人工培養基的原料,一般采用經過高溫發酵過的糞、草堆成,草料一般是曬幹了的稻草、麥稈,糞肥習慣上用馬糞、牛糞,其比例以6∶4或各半為好。有些地方也有用棉籽殼作為培養基原料的。
油菜開花時放蜂的好處
冬去春來,曆盡嚴寒考驗的油菜,已經一片黃花,預示著豐收即將到來。然而有時並未如人所願,油菜開花雖多,卻不都能結實,一般結實的隻占開花數的40%~70%,產量很低,這是什麽道理呢?
經過研究,認為油菜之所以開花多、結果少,與溫度、濕度、光照、病蟲害等方麵有著密切的關係。又認為要提高油菜單位麵積產量,除改進耕作措施,加強田間管理外,在油菜開花時,利用放蜂給油菜傳粉是一項有效的增產措施。因為油菜是異花傳粉作物,如果單靠自然傳粉,結實率是有限的,最好的辦法是請昆蟲來幫忙。就昆蟲而言,蜜蜂是效率最高、效果最好的傳粉昆蟲。由於油菜花的蜜腺能分泌十分香甜的蜜汁,特別在早春,蜜蜂的“口糧”往往不足,因此,它們對油菜花格外感興趣,也十分樂意為油菜幫忙。
據試驗,經過蜜蜂傳粉的油菜,結角時間比沒有經過蜜蜂傳粉的提早4~6天,菜籽千粒重提高1克,種子出油率可提高4.6%~10%,種子發芽率可提高到95%。從以上的試驗數據中不難看出,經過蜜蜂傳粉的油菜不僅能增加產量,而且還能提高菜籽的品質。
另外,利用放蜂還可以彌補油菜花後期養分不足的缺陷,因為油菜是無限花序的植物,花的開放,都依照一定的順序進行,開花期比較長。一般情況下,先開的花,營養充足,結實率高;後期開的花,營養較差,往往由於花粉不足,不能充分受精,結實率較低。但是,通過蜜蜂傳粉後,絕大部分的花便可以充分受精結角了。
可能有人會認為,一般的昆蟲不也是能夠做一些傳粉工作,又何必非要用蜜蜂呢?野生昆蟲由於身體結構和生活習性關係,大多是三三兩兩、自由散漫地活動,傳粉的效果很差。況且野生昆蟲中還有一部分為害蟲。隻有蜜蜂,它們都是成群結隊,有組織有紀律地進行活動的,其數量比野生昆蟲多得多,更重要的是,蜜蜂全身長著絨毛,便於粘附花粉粒。而且它們的采集性專一,最適合傳粉工作。因此,利用蜜蜂傳粉,是不用投資便能獲得增產的一條捷徑。
在同一塊地裏,玉米比小麥容易獲得高產
在農業生產中,人們發現,在同一塊地裏種植玉米,往往比種植小麥容易獲得高產。
同一塊地裏的土壤、肥力等自然狀況基本上是一致的,為什麽玉米比小麥容易獲得高產呢?這主要與玉米和小麥自身的生物學特性有關。
植物生理學家根據植物的生物學特性,把它們分成兩類:一類是小麥、水稻、大麥等植物,稱為C3植物;另一類是玉米、高粱等植物,稱為C4植物。C3植物是指該植物在進行光合作用時固定二氧化碳形成的第一個產物為三碳糖,而C4植物在進行光合作用固定二氧化碳時,通過一種酶形成第一個產物為四碳糖。由此可見,C3植物和C4植物在固定二氧化碳時,光合作用的第一個產物不同。正因為這個緣故,導致了小麥和玉米一些不同的生理活動特點。
玉米與小麥相比,更有獨到的特點。首先,玉米的葉片結構比較特殊。玉米的葉片結構呈花環狀,葉內的綠色細胞圍繞運送水分和養料的“公路”——維管束,呈放射狀排列;而維管束則是兩層同心圓環,內層是含有葉綠體的薄壁細胞,像“鞘”一樣圍在“公路”的周圍,外層是多層葉肉細胞,含有大量的葉綠體。內層和外層都含有葉綠體,這樣就有助於光合作用產生有機物質。
其次,玉米維管束鞘中的葉綠體比葉片葉肉細胞的葉綠體大,光合作用後能很快積累起澱粉。加上具有運輸功能的鞘細胞與葉肉細胞間又有大量的“通道”,可將光合作用產生的有機物及時進行轉移,這樣C4植物比C3植物的光合效率要高。因此,玉米比小麥更能積累較多的有機物。
再次,玉米等作物的生理活動也較為獨特。植物和人一樣,也要進行呼吸作用。但是,植物的呼吸作用分為光呼吸與暗呼吸。光呼吸是相對暗呼吸而言的,它指植物在光照條件下,吸收氧氣,氧化有機物,釋放二氧化碳和能量的過程。暗呼吸與光呼吸不同的是,不需要光。據測定,玉米光呼吸效率比小麥低。這樣,玉米氧化自身體內的有機物比小麥要少,相對來講玉米積累有機物就多了。玉米還有一個特點,就是它光呼吸釋放的二氧化碳能被葉肉細胞再利用,所以玉米形成有機物比小麥又多了一些。
總之,玉米比小麥有著較高的光合效率和較低的光呼吸效率,這就導致了玉米積累有機物相對多一些,其產量自然要比小麥高了。
玉米等C4植物具有光合效率高、光呼吸效率低等優點,給科學家有益的啟示。有人提出,將部分C3型葉綠體轉化為C4型,也就是說通過生物技術使小麥、水稻等植物的葉綠體發生變化,這樣小麥、水稻等C3植物的產量將會同玉米並駕齊驅,獲得高產。
黃麻北移產量會增高
黃麻,莖高2~5米,韌皮纖維發達,可剝取用來編織麻袋。它原產地在亞洲東南部的熱帶和亞熱帶地區,以巴基斯坦所產的黃麻最著名。我國南方也有種植。不難看出,種麻人要求黃麻纖維多,如果它長得高,莖的長度增加,那麽就增加了纖維的產量。後來人們發現一個規律,把黃麻移植到溫帶種植,它的莖能長得更高,而且不會開花,一股勁往上長。這對於提高黃麻產量大有用處。為什麽黃麻北移不開花而隻長莖呢?原來黃麻是熱帶植物,由於長期的適應結果,它習慣於過短日照的生活,即每日日照時間不超過12小時,就能順利完成各個發育階段,開花結實;如果日照時間超過12小時,它就會猛長而不開花結實。