书城科普读物新编科技大博览(A卷)——蓬勃发展的现代农业
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第13章 作物栽培与育种(2)

无论怎样说,种子发芽时,根据各种种子的特性,可以从需要阳光或不需要阳光而分别处理,但是在发芽后,一定要在阳光下才能形成叶绿素,制造养分,供植物体发育生长。

果实和种子的传播

有花植物开花结实为自然的现象,结实在正常情况下必有成熟的种子。有的种类以果实形态散布各处,有的则是果实开裂后散出种子,都是把果实或种子散到离母株远些的地方,以繁衍子孙后代。如果植物没有繁殖,久之便会灭绝。植物求得正当的繁殖是保持种群的自然规律。

在各种植物散布果实或种子的现象中,趣事很多。有的植物靠动物或人来传布果实,如菊科植物中的鬼针草,它的果实成熟后,上部有2根芒刺,刺还有倒钩,这些植物又多生在路边或荒地,当动物走过时,果实靠芒刺钩在皮毛上带走到别处,人如果不小心碰上了时,则钩在裤腿上,人必然要将其弄下来随便扔掉,这正好为之做了散布工作。有些野生的植物,能结出美味的小果实,动物吃了后,其里面的核消化不了就从大便排出,仍能发芽长出新植物来。

靠风力传布果实或种子的更多,如蒲公英的果实成熟后,果上端有一针芒状的喙,喙上端有一丛白色毛,喙下部连着一个果实。风一吹时,那白毛四散张开,宛如一降落伞到处飞,到一定地方降落下来而定居新地。有些植物的种子周边有翅,如桦树的小果实就是,那膜质翅也是借风力助果实传布的。有的果实开裂后,种子上有许多细柔的毛,如杨和棉的细小种子就是。

靠水传布果实的也有,如生在水边的莎草科的某些种类,它的果实外包一个苞片,里面有空气,可以浮在水面漂走。最有名的例子是椰子的果实,光滑的外皮内,有一较厚层的由棕色纤维组成的厚层,里面多空气,因此椰子的果虽大如小孩头,仍能漂在海水上,随波逐流,一旦靠了新陆地,就可以发芽长出新株。有一种海椰子的果实随海水漂到各地,令人们奇怪的是,它跟椰子果不同,可又未见到它的母株,便怀疑是从海底浮上来的。后来才发现只有印度洋上的塞舌耳群岛中才有海椰子这种特殊种类,它的果实也是靠海流漂走传布的。

非洲的稀树草原地带,有一种植物叫恶魔角,它的果实上有两个长而弯曲的钩,像铁做的一样坚实,它能钩住狮子的脚,当狮子去咬它时,扎入口腔再也出不来,能置狮子于死地,这也是一种传布方法,极为特殊。

奇妙的叶子

世界上的植物成千上万,也就有了各种形状的植物叶。而这些形状不一的植物叶子也就有了许多奇妙之处。

先说说思茅草,它的叶缘上有许多锋利的细齿,这是为了自卫用的,经受过它的“自卫抵抗”而被划破了手的鲁班,就因此受到启发而造出了世界上的第一把锯子。

生长在海边的椰树有十分宽大的叶子,为何在强大的风雨之中却安然无恙呢?原来它的叶子表面有一道道凸起或凹下的波纹。正是这些波纹使叶子能够承受较大的压力。这就好像是一张平纸不能承受住什么,但是把它折成折扇状,它就能承受重物的压力。

车前草十分常见,谁知在它的叶子中也存在着令人吃惊的秘密:它的叶子按螺旋状排列,而两片叶子的夹角竟都是137°30′,结果使所有的叶子都能照射到阳光。于是人们受到启发而建造了螺旋形的高楼,使得阳光能照进每一个房间。

玉米叶呈圆筒状,这也有特殊意义吗?原来,它使叶子更牢固,而不易被破坏。人们仿造它的形状建造起跨越海峡或大河的桥梁,竟坚实牢固得很。

由此可见,植物叶子的构造是十分巧妙的,这其中的意义也深远得多。

千变万化的果实

在开花植物中,能形成真正果实的植物是很多的。不过,由于各种植物果实本身结构特点的不同,果实的类型又是变化多端的。

有些植物果实的中果皮肉质化,而内果皮变成分离的浆质细胞,人们称这类果实为浆果,如葡萄、番茄、柿子等;而香气诱人的柑桔,被剥下的是外果皮和中果皮结合在一起的产物,果实中间分隔成瓣的为内果皮,这类果实叫做柑果;大家熟悉的向日葵、荞麦等,它们的果皮干燥瘦小,有时还很坚硬,只有剥开它们的果皮,才能取得真正的种子,这一类果实叫瘦果;有些果实长有翅膀,可乘风远行,被称为翅果,如槭树的种子;像栗子、榛子等植物的果实,外壳非常坚硬,里面只有一枚种子,因它非常坚硬,故而称为坚果;有的果实成熟后,果皮会自动裂开,如大豆等,被称作荚果。此外,还有一些特殊的果实,如人们食用的肉质肥大的草莓果,真正食用的部分,是由花托变化而来的,草莓果上有无数芝麻粒状的颗粒,这才是草莓真正的果实。这种果实叫聚合果。

大家熟悉的白果,是从银杏树上采下来的,刚采下时,圆鼓鼓的,有一层厚厚的肉。人们食用时,就把它外面的一层肉去掉,只剩下一个带硬壳的白果。你别看它有肉有壳,而实际上却是一个典型的冒牌果实。如果你仔细地观察一下白果的生长过程,就会发现,银杏树上看不到像样的“花”,更无法找到小瓶子状的子房,看到的只是一颗裸露在外面的胚珠,它可以不断地长大,最后形成白果。可见,白果不是果实,而是种子。其他橡松、柏、杉等树木,它们也只能结种子,而没有真正的果实。人们称这一类植物为裸子植物。

一般来说,有果实便一定会有种子。但也有特殊例外的情况,如香蕉,就是没有种子的。怎么会产生无籽的果实呢?原来香蕉开花后,没有经过受精,子房虽然发育长大了,但子房里的胚珠由于未受精而不能发育成种子。这种现象叫做无籽结实或单性结实。

根之力

纤纤弱弱的植物根,生长在坚实大地的怀抱之中,令人不可思议。柔软的根是怎样钻到土地里面去的呢?

原来根在自己的头上(根尖)戴了一顶“帽子”,当然是细胞做成的,叫根冠,帽子里面是有增生新细胞能力的总部,叫做分生组织,总部的细胞迅速分裂,细胞数目急剧增多。这样根渐渐生长,不断在土壤内深入。在根的生长过程中,根冠始终作为根的“开路先锋”,保护着幼嫩的新生的细胞。由于在前进中,沙石土粒的碰撞使根冠不断被磨损,不断地剥落,根冠一直分泌粘液,使土壤变得润滑,便于根的延伸。与此同时,分生组织又随时派遣一部分细胞制造出新的“帽子”——根冠,代替剥落、磨损了的根冠,严密地保护着分生总部,真可谓“前仆后继,勇往直前”。

这个推动根前进的动力区(分生组织)并不大,它始终是根冠后面的薄薄一层,总共才有2~3毫米。

根生长的第二个力量,是在根分生组织后面的延长部,又叫伸长区,这部位细胞最初呈球形,后来渐渐伸长成圆柱状。细胞共同伸长的力量很大,它们共同形成的撑力迅速增长了根的长度。

伸长区之后是根毛区,这部分细胞渐渐分化成不同形态和功能的细胞,然后各司其职,各行其是。这种变化也起到延长根的效果,成为推动根深入土壤的第三种力量。

根的分生组织、伸长区和根毛区的细胞分裂、细胞延长的力量便是不可阻挡的生命力量,就是这种力量使纤弱的根克服硬土的阻挡,而伸展于大地之中。

果实的“后熟作用”

凡吃过水果的人常会发现这样一种现象:许多果实,像苹果中的“小国光”、“金帅”、“红香蕉”等,梨中的“莱阳茌梨”、“巴梨”等,将它们刚从树上采摘下来的时候,往往酸味较浓,甜味较淡,果肉也比较硬,果皮多数呈青绿色。这时的果实不仅外表不美观,吃起来也会给人一种极不愉快的感觉。但当你将它们放在一个温度和湿度都比较适宜的环境中放置一段时间以后,你就会发现一些微妙的变化发生,这时,果皮的绿色大半已经褪去,果面会呈现出各种不同的鲜艳色彩;果肉会变得比较酥软或清脆,酸味变淡、甜味增强,并能释放出各种诱人的清香。这时的果实吃起来会给你留下一种比较舒服的感觉。

为什么果实会存在这种现象呢?

道理是这样的:

大多数果实从时间上我们可以把它们的整个一生粗略地划分为几个生理阶段(也可以理解为“年龄阶段”)。与这几个不同的生理阶段相对应,以果实的成熟程度为标准,又可以将果实分为几个不同的“成熟期”。第一,从座果开始一直到果实的采收,这一阶段称为“生长发育阶段”,相应于这一阶段的果实成熟期称为“生理成熟期”,又称为“可采成熟期”。这时的果实,从体积上来说已经达到了其生长极限,并且具有最高的商业价值,尽管果实还不堪食用,但果农往往在这时进行采收。第二,从果实采收一直到果实的“衰老腐败”,这一阶段称为“成熟衰老阶段”,相应于这一阶段的果实成熟期称为“食用成熟期”。这时的果实,尽管已不耐长期贮藏,但却味美可口,所以最适合生吃。从上面的分析可以看出,从果实的“生理成熟期”到“食用成熟期”之间有一个非常特殊的阶段,同时又是一个非常重要的阶段,人们将这一阶段称为果实的“后熟阶段”,在这一阶段里,果实内部发生了一系列比较复杂的生理和生物化学变化,这就是促使原本不堪食用的果实变得又香又甜,清脆可口的内在动因,这一内在动因在果实生理学上称为果实的“后熟作用”。

这样,果实经过“后熟作用”以后,就会变得又香又甜,清脆可口;果皮绿色褪去,细胞中原有的花青素和类胡萝卜素等呈色物质便显现出来,从而使果实变得鲜艳而美丽。

果实“后熟作用”中所发生的最主要也最明显的变化就是果实“呼吸作用”的加强,而呼吸作用则是果实“后熟作用”中所发生的其他一系列生物化学变化的动力来源和物质来源,所以,果实呼吸作用的加强必然引起其他生物化学变化的加强。从化学反应的性质来看,这一系列的生物化学变化可以大体上分为下面两大类:第一类是促使新的化学物质合成的生物化学变化;第二类是促使果实内原有的化学物质分解和转化的变化。

一般说来,刚采收的果实中含有大量的淀粉、有机酸和单宁类物质,所以,此时的果实酸而不甜并带有涩味;其次,果实内细胞与细胞之间存在一种不溶于水的复杂化合物,称为“原果胶”,它能将相邻细胞紧密地联结起来,所以,此时的果实比较坚硬,口感不好;此外,这时的果实果皮中往往含有大量的叶绿素,尽管组织内也含有一些使果实呈现各种鲜艳色彩的色素物质,像花青素、类胡萝卜素等,但它们却被叶绿素的颜色所掩盖而显现不出来,所以,此时的果实仍显青绿色。

在“后熟”过程中,“分解和转化作用”将淀粉水解为有甜味的糖,将叶绿素分解为小分子物质,而将有机酸和单宁类物质以及由叶绿素分解而成的小分子物质转化为其他有机化合物;将位于细胞与细胞之间的“原果胶”分解为可溶于水的“果胶物质”(又称为“水溶性果胶”)。同时,“合成作用”利用“分解和转化作用”分解而产生的小分子有机化合物和细胞内本来就存在的其他一些小分子有机化合物为原料,以“呼吸作用”产生的能源物质——三磷酸腺苷(简称“ATP”)为能量合成一些具有特殊香味的有机化合物质(主要是一些酯类物质)。

神秘的果树修剪

果树要修剪,这一点很多人都知道,果树为什么要修剪?多数人大概就不知道了,然而剩下的少数人是否真的知道呢?下面我来谈谈这具有神秘色彩的果树修剪。

一般人所说的果树都是多年生木本植物,从幼小的果树苗栽到果园开始,桃、葡萄大约要2—3年以后才开始结果,苹果、梨大约要4—5年以后才结果。因此希望果树早一点开花结果的人,认为要修剪,不修剪果树是不能早结果的。

果树开始结果以后,每株树所结的果实逐年增多,大约在较高产量状态下,维持好多年——果树的盛果期。在果树的盛果期要产量再提高一些,要盛果期维持的时间再长一些,因此一些人认为,果树要修剪,否则盛果期不会长,产量也不会提高。

那么等到几十年后,果树老了,产量下降了,大概你也知道了:果树要修剪,得让年老的果树再多结一些果嘛!

上面所列的理由有一部分是对的,有一部分得修正:对于幼小的果树,一般的修剪——剪掉部分枝条,只能使果树晚结果,至少不能使果树早结果,因为剪掉一部分枝条,减少了果树的生物量积累,只会刺激果树旺盛地生长枝条,弥补损失的生物量,抑制果树形成花芽,当然也就延迟结果了,即刺激营养生长,抑制生殖生长。

处于盛果期的果树,恰当得法的修剪,在一定程度上会延长盛果期时间,提高产量,因为修剪可以部分地调节营养生长(长枝)和生殖生长(形成花芽和结果)的关系,从而有利于维持最佳的生长——结果平衡。

等到果树老了,修剪能刺激它多长枝条,几年后这些枝条能结果,但是这样的作用很有限,现代果树生产中,等到果树老了,便把它们淘汰了,随后将考虑栽培更新更好的果树品种。

以上所谈,果树修剪是必要的,对于幼小的果树,即使修剪会使它们晚结果,也需要修剪,“十年树木,百年树人”说的就是这个道理,因为对幼树修剪,会使其在盛果期发挥更大的潜力。

但是社会在进步,科学在发展,果树修剪技术也在变化,玄妙复杂,高深莫测,非一般人智力之苦功所能掌握的传统的果树修剪技术,应该有所改变了。