植物生理学在林业科学技术实践中的应用

加央朗珍，王 超

(1.西藏自治区拉萨市林周县气象局，西藏 拉萨 850000；2.西藏农牧学院高原生态研究所，西藏 林芝 860000； 3.西藏高原森林生态教育部重点实验室，西藏 林芝 860000； 4.西藏林芝高山森林生态系统国家野外科学观测研究站，西藏 林芝 860000)

1 引言

林业科学是一门集森林培育和保护、森林资源经营管理与综合开发利用，具有科学性、系统性和指导性的新兴科学。它以地理学、生物学、生态学等为理论基础，以系统工程为研究方法，通过对林业资源或具体树种进行定期的观察和跟踪记录等方式，进而在数据积累基础上进行相关的研究和探讨森林的发生发展规律，为林业生产建设提供科学指导，为经济效益、社会效益及生态效益的最佳组合提供科学参考[1，2]。植物生理学是一门研究植物生命活动一般规律及其与光、温、土等环境因子的相互关系以揭示植物生命现象本质的科学，能够进一步探析具体树种在特定地域的生长状况。植物生态生理特性可用于选种、育种、引种和规划分布区域以及详细的农林实践操作，对农林业尤为重要[3]。将植物生理学在林业科学技术实践中进行合理运用，能够科学、合理地指导林业森林的规划、种植与管理。

2 植物生理生化在植物开花中的应用

光温因子在植物生理活动中占据重要地位，尤其是成花期间对此表现出更高的要求。根据栽培地区光、温周期的变化特点，对植物光照和温度的适当调节，可以有效控制经济药用植物或园林观赏植物的自然开花生理周期，为生产生活供其所需。例如，适当遮光处理能够使当归(Angelicasinensis)提早开花情况得到有效抑制，光合产物便有充足的时间在其根茎中积累或转化为药用活性物质，从而提高当归品质。金银花(Lonicerajaponica)在气温回升、日照充足的条件下次生代谢合成较快、光合作用积累的产物较多，因此在早春到夏初阶段的金银花产量较高且品质更好[4]。根据短日照植物凤仙花(ImpatiensbalsaminaL.)在不同的光处理条件下表现出较大差异的响应特征，将光照处理持续到半夜(每天18:00～24:00)可延迟凤仙花的花期[5]，在园林植物的搭配过程中可考虑城市环境的夜晚照明情况而进行合理选择性搭配运用。

3 植物生理学在育种和植物栽培方面的应用

在以分子生物学、植物生理生化学、数量性状遗传学等为基础的现代植物育种新阶段(综合育种阶段)，苗木育种栽培技术对于苗木生产发挥着巨大的作用。加强植物生理学在苗木育种栽培技术的指导，能够更好地提升林业苗木育种的成活率及加速优良种质的选育。

3.1 选择抗盐类型的种子

土壤盐浓度对植物种子萌发及后期植株生长方面具有较强的直接抑制作用，高盐浓度土壤甚至可导致种子或苗木的死亡。植物繁殖期及种子萌发阶段在其整个生命生长发育过程中最为敏感和脆弱，更容易受病虫害、多种胁迫环境及机械损伤等的不利影响[6]，抗盐类种质资源的筛选可因地制宜进行前期选育，对盐碱地的开发利用、有效缓解土壤盐碱对植株的影响等方面具有重要意义。在抗盐类种子选育中，常规方法是以表现性状(而不考虑遗传物质的变化)作为选择标准：如在个体发育的早期阶段进行选种，以浸泡在盐溶液中种子的膨大速度、发芽数量及种子相对发芽率为参照指标；盐溶液催芽后则以种苗数、高度和生长速度来综合判定种子的抗盐性[7]。

3.2 选择高产类型的植株

种子发芽阶段，胚乳贮藏的营养物质消耗较慢；在异养向自养过渡时期，胚根生长旺盛；昼夜生长进程比较均匀；植株第一侧枝较早出现等，利用上述特点能够较快速地判断选择有希望高产的植株，加快品种的选育进程[7]。在产量因子中，单株干果重较高、单株籽粒数较多、果实直径较大的子代，在后续的选育丰产类种质资源上应加以重视[8]。田间选优标准如下：以产量决定因素(单株坐果量、单果种子数、种子千粒重)为选育基础，选择高指标且树势旺盛的健康苗木作为建立种子园/母树林的优良型母株[9]。

此类以表现性状作为选择标准的方法较为传统、过于粗放且适用于样本量较大的情况下，但因其能够快速、有效地对样本进行判断筛选且拥有较高的可操作性，因此在实践运用中仍具有较高的可信度。而在样本量较少的情况下因考虑精度问题而选择合适的方式进行操作。

4 豆科树木共生固氮生态生理的应用

根瘤菌与豆科植物共生固氮的生态生理是生态系统中氮元素的重要来源之一，尤其是在大气氮沉降较少的干旱半干旱区[10，11]。豆科树种在陆地生态系统的氮素循环和生态平衡中起重要作用，是一种重要的固氮资源，且此类生物固氮模式被誉为地球上规模最大的“天然氮肥工厂”。寄生在豆科植物根部的根瘤菌可将空气中的氮气固定并转化为化合态氮供植物吸收利用，而植物在此过程中为其提供固氮所需的场所、环境和有机物，并促进微生物发挥固氮作用，两者互利共生。大多固氮树种对土壤条件要求并不苛刻；其根系密集可盘结砂石；同时林内凋落物层较厚、持水性能强；此外，不少固氮树种具有耐盐碱、耐干旱瘠薄等较强的抗性[12]。因此，豆科树种也是性能优良的防风固沙、水土保持与涵养水源树种。如：在闽南地区推广种植银合欢(Leucaenaleucocephala)、大叶相思(Acaciaauriculiformis)等树种作为荒山恢复和保持水土的先锋树种，以改良当地土壤、提高养分、减少水土流失，取得了显著的社会及生态效益[13]。

5 植物耐荫性在森林经营中的应用

耐荫性反映植物在弱光环境下维持自身系统平衡和生命活动正常进行的生存生长能力。群落中树种的竞争更替与其耐荫性密切相关，耐荫能力强的树种在高海拔阴坡占据绝对优势，耐荫能力弱或喜光植物被强耐荫树种取代是自然选择的结果，也是必然的发展态势[14]。幼苗定居和幼树建成是林木更新的关键阶段，除水因子外，苗木存活的主要限制因子为林下弱光照环境。因此，林分改造时适当选择较耐荫的树种是科学且合理的。王战、陈大珂等[15]老一辈林业工作者提出的“栽针保阔”理论，在次生林作业中实行与栽针同时的留、引、选阔方法，栽种的红松(Pinuskoraiensis)等较耐荫树种在林下弱光环境下能够正常生存，该理论是一种近自然森林经营的思想[16]。此外，还应考虑苗木喜光性而对林下透光率进行调节，为其提供良好的生存环境，如：耐荫树种云杉(Piceaasperata)种植密度过低可能会对幼苗的健康造成不利影响[17]。桔梗(Platycodongrandiflorus)和天南星(Arisaemaheterophyllum)在林下遮荫程度较大的林药间作系统中表现出较强的适应能力，而甘草(Glycyrrhizauralensis)对弱光照间作环境不太适应[18]，需要适当加宽林木间的行距。

6 红树林的特殊生理在减灾上的应用

由于海洋污染日益加重，浮游藻类等爆发性地增殖使海水富营养化而引发的赤潮灾害，是影响全球海洋环境的突出问题之一，我国赤潮灾害也有加重的趋势。赤潮现象首要的发生条件便是赤潮生物增殖需要达到一定的规模及密度，因此人为采取措施研究抑制浮游藻类的繁殖扩张问题无疑是防治赤潮的关键所在。从生态学的观点出发，以生物防治技术出发能够使生态系统更加稳定。而红树林区不发生赤潮的现象引起了众多学者的关注，相关研究表明，木榄(Bruguieragymnorrhiza)、海漆(Excoecariaagallocha)等红树植物的干粉水提物对赤潮异弯藻与球形棕囊藻均具有明显的抑制作用[19]；秋茄(Kandeliacandel)叶片水提物也具有一定的抑藻效应，其化感物质会对藻细胞产生影响，造成细胞膜结构破裂而死亡等现象[20]。

红树林生态系统作为沿海地区重要的防护林，在海洋防灾减灾工作(防风、消波、促淤造陆、抵御海啸等方面)中发挥着极其重要的作用。红树植物消波特性较强，其特殊、复杂、密集的根系系统可增加滩面磨擦力、减缓流速[21]。红树林的根、茎、叶在应对海啸波消减过程中均具有优异的表现，当波浪进入红树林沼泽时，波长变短、波能被削弱。由于各器官对水流较强而有效的滞缓效应，使林区内漫溢与排泄的流速都放缓且稳流时间延长，这让“海岸卫士”红树林成为构筑近海岸防护林体系的首选防线[22]。

7 结论与展望

结合多数文献资料发现，目前植物生理学在林业科学技术实践中的应用方法较为传统且大多源于植物外在的表现性状，研究亟待更新、方法有待改善。在现代林业技术及植物生理科学的快速发展中，应创新研究方法，更多地将分子遗传等新兴科学应用于林业实践中，充分发挥现有科技资源的优势以提高技术应用的标准及精度。

植物生理学的研究和发展为探索苗木生长规律提供了科学的途径、为林业工作的规划实施提供了理论基础；植物生理学从林业中寻求科学，又服务于林业建设；林业工作在实际开展中借鉴植物生理学的相关理论再对其进行进一步的验证和延续。将植物生理学与林业科学实践积极、有效地结合，能够刺激植物生理学问题的研究、促进林业工作更好地开展，同时也可促进植物生理学与林业科学技术在和谐发展中相互影响与共同促进。