三、作物栽培与育种

种子的种类

种子的大家庭可谓种类繁多，约有20万种。它们都是种子植物的小宝宝，而种子植物约占世界植物的2／3还要多。

种子中的大王应属复椰子了，这种形似椰子的种子可比椰子大得多，而且中央有道沟，像是把两个椰子重合在一起，所以叫它为复椰子。那还是1000多年前，在印度洋的马尔代夫岛上，岛民们在沙滩上看见了这种大个果子。

他们不知这是否是椰子，于是劈开它，吃果肉、喝汁液，发现和椰子差不多，便给它取名为“宝贝”。人们1000年后才明白这是复椰子，是远涉重洋从塞舌尔海岛漂来的。复椰子重约20公斤，里面的种子则有15公斤之多，真是大个头了，于是许多国家的植物博物馆里都把它用作标本。

下面说说最小的种子。有句俗语说：“丢了西瓜拣了芝麻。”芝麻的种子要25万粒才有1公斤重，看来芝麻种子是够小的了。而烟草的种子要700万粒才达到1公斤重，即7000粒才重1克。然而这还不是最小的种子，真正的小种子是斑叶兰的种子，200万粒才重1克，轻得如同灰尘。

种子的颜色也包含了世上所有的颜色，而其中约有一半是黑色和棕色。豆科中的红豆，是带有光泽的深红色，它也叫相思豆。它寄托了远隔千山万水的恋人们的相思之情，因此流传了许多数不尽的动人故事。

种子有圆有扁，也有的是长方形，有的竟是三角形或多角形。大多数的种子是比较光滑的，但也有的表面凹凸不平，还有的长着绒毛和“翅膀”，像个小昆虫。谁敢轻视这些小小的种子呢？有时只需一粒，它居然能发育成直入云霄的参天巨树呢。

种子富含营养的原因

人类的食物主要从植物中取得，而且绝大部分来自种子，因为种子所含的营养物质比根、茎、叶要高得多。种子贮藏的营养物质，总的来说有三大样：碳水化合物（包括淀粉、糖类等）、蛋白质和油脂。此外，还有数量较少的各种维生素、矿物质、酶类和色素等。

淀粉是种子中最普通的贮藏物，谷类（水稻、小麦、玉米）中尤其丰富，对人类的贡献也最大，全世界平均每三个人中就有一个人吃稻米，而许多亚洲人则几乎一日三餐离不开它。蛋白质含量最高的是豆类种子，一般含量为25％～40％，原产我国的大豆，蛋白质含量高达40％。油脂含量最高的是油料作物的种子，例如花生，含量达40％～50％。在食用油中，种子油约占一半。可以说，种子是植物的一座名副其实的营养贮藏库，也是人类取之不尽的营养源泉。

种子为什么营养如此丰富呢？看一看这些贮藏物的作用，答案也许就清楚了。

从进化的角度来看，种子是植物界高度发展的产物，它包含着新的小生命——种胚，又装有新个体所需要的营养品——贮藏物，结构十分严密和精巧，像哺乳动物的婴儿需要乳汁哺育一样，种子植物从种子萌发开始到幼苗长出新叶之前的新个体，也是一个还不能独立生活的“婴儿”，它所需要的乳汁就是贮藏物。那么，植物怎样为它的后代准备这些“乳汁”，后代又怎样“吮”取它呢？

原来，在种子发育过程中，植物体内的养分便不断向果实和种子调运，当种子成熟时，这些可溶性的养分便转变成不溶性的高分子物质（碳水化合物、蛋白质和脂类）贮藏起来，每一粒种子都有一个贮藏库，禾谷类的贮藏库是胚乳（如米粒），豆类的贮藏库是子叶（如蚕豆的豆瓣）。成熟的种子脱离母株后，一般呈休眠状态，贮藏库紧闭起来。当环境条件适宜时，种子吸水膨胀，贮藏库“打开”，不溶性物质又变成可溶性的能够运走和吸收的物质，淀粉水解成糖，脂肪变成脂肪酸和甘油，蛋白质变成氨基酸等等。这些物质有的被用作“燃料”，成为萌发时的动力；有的被用作生成新细胞和组织的“建筑材料”，于是小小的种子变成一株幼苗，这时，贮藏物质消耗一空，就像一个孵出了小鸡的鸡蛋，剩下的只是一个空蛋壳。

种子萌发和幼苗生长初期都要消耗大量的养分。不难设想，如果种子中没有这些丰富的养料，种子怎能萌发？即使萌发了也可能由于营养不良而半途死去。种子所以特别富含营养，原因就在这里。

人类从种子中获得了大量的营养，同时人类又不完全依靠植物的恩赐。所以，人类一直在想方设法改造植物，增加产量，提高种子中的蛋白质含量，让种子为人类作出更多的贡献。

种子的寿命

种子具有寿命，但不同的种子，寿命长短差别很大。新中国建立之初，我国科学工作者在辽宁省普兰店泡子屯附近的泥炭层中，挖出了一些莲子。这一带多年以来就没有人种过荷花，怎么会挖出了莲子呢？经过鉴定，证明这些莲子在地层中已经“沉睡”大约1000多年了，竟是唐、宋时代的莲子。人们感兴趣的是，这些古莲子还能不能发芽？1951年，人们把古莲种子种了下去。1953年夏季，它们不但萌发了片片碧绿的嫩叶，居然还开出了粉红色的艳丽的荷花。日本的大贺博士在千叶县的低洼沼泽地下发现了沉睡了2000多年的莲子，播种后，也发芽开花结果了，可谓是种子中的老寿星。然而在南美洲阿根廷的一个山洞里发现的3000多年前的一种苋菜种子仍保持着生命力，不能不更让人称奇。最让人觉得不可思议的是1967年加拿大报道的在北美洲北极育肯河冻土层的旅鼠洞中发现的20多粒北极丽扇豆种子，经C14同位素测定，它的寿命至少已有1万年，播种后有6粒种子发芽长成了植株。这是目前所知寿命最长的种子。多年来，人们都认为世界上寿命最短的种子是沙漠中的梭梭种子，它的种皮极薄，极易发芽成苗，兰花种子的寿命也只有几个小时，杨树和柳树的种子的寿命也只有10多天。

为什么种子的寿命有长有短？关键的问题在哪里？原来种子的寿命关键是要使种子的胚保持生命力。种子的萌发只要满足胚对水分、空气、适宜温度等条件的需要就能实现。经科学家研究，种子外表的蜡质和厚厚的角质层都能使种子具备不透性而难以萌发，而长寿种子更是具备不易透水、不易透气的坚硬、致密的种皮。据研究，豆科植物种子寿命较长的原因很可能就是具备不透性的原因。在豆科植物种子的种皮中，存在种皮栅栏细胞角质层，莲子外面的果皮是坚硬的硬壳，里面存在着一种叫马氏细胞明线的物质引起不透性，再加上致密的细胞壁，更不易透水透气。种子的胚得不到充足的水分和氧气，生理活动微弱，就处于休眠状态而成为长寿种子，一旦种皮破坏，胚得到萌发条件就会打破休眠状态而萌动。

有人认为影响种子寿命的最主要的因素有两个，一个是种子的含水量，一个是种子的温度。含水量与温度降低则会延长种子的寿命。人们在实践中也发现调节短命种子的贮藏温度和湿度，寿命会相对延长，例如只有几小时生命力的梭梭种子，若在适宜条件下能保持1～2年的发芽力，带翅种子贮存7个月后才失去生命力。

由此可见，所谓“短命种子”只是贮存条件的不适宜而造成的，合适的贮存条件可延长种子的寿命，这在农业和林业生产上都具有重要意义。

种子的传播

植物为了传种接代，在数亿年漫长的生长过程中，各自练就了一套传播种子的过硬本领。植物的果实种子成熟后，有的自然落在母株周围萌芽生长；有些却远走高飞，做远程旅行，以扩大其种族领域。但它们既无能够奔跑的腿脚，又无像鸟类飞行的翅膀，何以会做远程的“旅行”呢？我们说，生物总是按“适者生存”的自然法则来生存和发展的，它们具有适应远程旅行的不同形态和结构。

你可能认识指甲花（又称凤仙花）吧，它的花可染红指甲，其果实呈椭圆形，成熟后只要碰它一下，它就会“怒不可遏”：5片果瓣即刻裂开，并急剧向内弯卷收缩，将种子向四面八方弹出，远达1米以上。因此，指甲花的种子有“急性子”（中药名）之称。

还有一种热带地区的沼泽草木樨，也是名副其实的“炮兵”植物，其果实成熟时骤然裂开，声响如炮，同时射出种子，有效射程达15米。有一种喷瓜，果形与黄瓜相似，因为它具有疯狂的袭击能力，所以又叫它“疯黄瓜”。其果实成熟时就变成粘性液体，给果皮以巨大的压力，一旦遇到外力碰撞或果熟脱落时，果皮就突然开裂，粘液和种子一齐喷出，射程可达6米。

蒲公英、一品红等，它们的果实又轻又小，头顶长着许多毛，只要一阵轻风吹拂，就可腾空而起，展翅翱翔。而像柳树等植物，则借种子上许多细毛的浮力飘舞于空中，一到三四月间春风送暖之际，大街小巷便到处纷纷扬扬，飘下许多柳絮“伞兵”。还有松树、榆树、臭椿等的种子，则以它们特有的翅膀，乘风展翅高飞，远航至异乡落户。伴鸟飞天的种子非常多，如稗草、榕树、桑寄生等都是。它们的种子都有很坚硬的种皮保护着，并分泌出许多粘液附着在种皮上，一旦飞鸟啄吃这些种子后，种子就滑进了鸟的腹肚中，就像乘坐民航飞机一样，旅行到很远很远的地方去。随着鸟粪的落地，它们的旅行才告结束。

还有许多像莲等植物的种子，是靠在水中流动，随波逐流的方法传播种子，繁殖后代的。此外，还有许多植物的种子上面生有不少钩和刺等，借此来搭乘在其他物体上进行传播。如苍耳把它种子上的钩刺钩挂在动物的毛皮或人的衣物上，借以远距离地散布种子。鬼针草的弟兄们则是以果顶上的倒生刺毛，倒挂在衣物上来传播的。所以，不管人或动物，只要掠过它们的旁边，它们就会用毛、刺、钩、针等特有的旅行搭乘器，钩刺在过路者的毛发或衣物上，做免费旅行。

各种外形美丽，味道香甜的水果，如桃、梨、苹果、葡萄等，也有各种鸟兽自愿为它们担当传播种子的任务。这些水果虽然牺牲了甜美的果肉，却达到了传播种子的目的。人们的运输活动和吃果后随地乱抛种子等，实际上也都帮助了种子的传播。

种子的力量

你知道种子的力量有多大吗？石块下面的小草，为了要生长，它不管上面的石头有多么重，也不管石块与石块中间的缝隙怎么窄，总要曲曲折折地、顽强不屈地挺出地面来。它的根往土里钻，它的芽向地面透，这是一种巨大的力量。至于树种的力量就更大了，它能把阻止它生长的石头掀翻！一颗种子可能发出来的“力”，简直超越一切。

人的头盖骨结合得非常致密，非常坚固。生理学家和解剖学者，为了深入研究头盖骨的结构特征，曾经用尽了各种方法要把它完整地分开，但都没有成功。后来有个人，受了种子被压在石块下面而顽强钻出石块的小草的启发解决了这个难题。植物种子的力量既然这么大，可不可以用它来剖开头盖骨呢？他认为这是可能的，于是他就把一些植物的种子放在头盖骨里，配合了适当的温度和湿度，使种子发芽。发芽后的种子，就产生了足够的力量，它竟然钻到头盖骨几乎密不可分的缝隙里，使劲地往出钻，往出长。这样，一切机械力量所不能做到的将骨骼自然结合分开的事情，小小的种子办到了。它不仅把人的头盖骨分开了，而且解剖得脉络清楚，从而解决了人们研究头盖骨的一大难题。

种子发芽与阳光

当种子遇到了充足的水分、适宜的温度和足够的空气时，就慢慢苏醒过来，开始发芽了。

至于种子发芽，需要阳光多和少的问题，曾经有人做过这样的试验：把一些小麦、燕麦、豌豆、向日葵、长齿草和烟草等的种子各取100粒，分别放在若干个碟子里，并在碟子底上撒一些河沙，然后把这些碟子放在温暖而光亮的地方，让它们发芽。另外，同样用这么多碟子，放上同样的种子，所不同的是，在这些碟子上，用一个黑罩子盖上，也就是让它们在黑暗的环境下发芽。经过这两种不同生活环境条件下种子发芽试验，结果是：小麦、燕麦、豌豆、向日葵的种子，在黑暗中和在光亮处一样发芽。有光与无光对于它们的发芽不产生影响。烟草、长齿草、田边草、黑种草的种子就不同了，在黑暗里它们完全不发芽，在光亮处它们发芽非常好。但是，也有一些植物种子，与烟草、长齿草完全相反，只有在黑暗的条件下才发芽比较好，例如千头草、曼陀罗花、鸡冠花、苋菜、洋葱、菟丝子就是这样。最有意思的是蛇麻草，开始发芽的前三天必须放在黑暗里，而其余时间要放在光亮处发芽。也有一些种子，萌发时对光线非常敏感，只要极短时间的露光就够了，如莴苣的某些品种就是这样。

根据种子萌发与光线的关系，有人把种子分成三类：在黑暗处不发芽或发芽很差，而在光线下发芽良好的，叫做“喜光性”种子；在黑暗中发芽良好，而在光线下发芽受阻碍的称为“厌光性”种子；再一类的种子发芽与光线无关，放在哪里发芽都行。从上面的试验可以看出，种子发芽有的需要阳光多，有的需要阳光少，有的甚至不需要阳光也能发芽，这是由于各种植物种子的特性有所不同。这种特性与它在原产地的生长自然环境有着密切的关系。就整个植物种子而言，第二类和第三类占绝大多数。

我们掌握了各种植物种子的发芽特点，在栽培时就要特别注意，对喜光性种子就要播种在接近土壤表面，或者在播种前用光照处理以及其他特殊处理后再播种；厌光性种子就要播种在有一定深度的土壤中，以避免光线对发芽的不利作用。这样做了，对提高种子发芽率是有好处的。

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。

首先果树修剪只是果树栽培管理技术中的一个重要环节，而不是果树栽培管理技术体系的全部，从观念上要改变，果树修剪技术必须结合其他栽培技术，如疏花疏果技术、化学药剂控制枝条过于旺长的技术，土壤肥料和水分管理技术、治病防虫技术等，才能使果树高产优质，盛果期时间长。

第二，加强果树修剪的理论的研究，结合整个果树生产技术的变革，改革简化果树修剪技术，使果树修剪技术脱去神秘的色彩，还其真朴的面目。

改革简化了的果树修剪技术，目前已开始应用于我国的果树生产。

果树的矮化栽培

你知道世界上最高大的树有多高吗？对，水杉，一百多米。假如苹果树或者梨树也长那么高，你以为好吗？不！不好，苹果树要是长那么高，麻烦就大了，首先树上结的果实可能不是苹果，其次即使结的是苹果，采下来就费劲了，架上梯子恐怕不行，大概要用飞机了。

实际上自然状态的苹果树会长到5—6米高，梨树会长到10米，这样，采摘果实会很困难，对于树体的病虫害防治也很困难，其他一些精细的管理措施如修剪，人工授粉，疏花疏果在这样的高度也难以实施，因此我们完全可以这样说：果树不能让它们长得太高。

经过一百多年的科学研究，科学家们发现：通过使用矮化砧木，矮生品种，化学药剂以及精细的修剪等方式，可以使果树矮化；科学家们还发现：使果树矮化，增大单位面积所栽果树的株数，能大幅度地提高果树产量。随后在世界范围内掀起了果树矮化栽培的浪潮。

为什么果树矮化后，单位面积的产量会提高呢？科学家研究发现，采用矮化砧木，能使果树营养生长相对下降，生殖生长相对上升并相对提前开始，一般能使果树提早1—2年开花结果，进入结果期后，矮化果树的叶片光合作用产物在营养生长和生殖生长（结果）之间分配，与不矮化的果树相比。分配到生殖生长上的份额要大得多，因而单位面积生产的果实量也就增加了很多。

采用矮生果树品种，使用植物生长抑制剂、精细修剪使果树矮化的道理同使用矮化砧木相似：抑制营养生长，促进生殖生长，最终使用于结果的光合作用产物的份额增大。

果树要矮化，多矮是比较理想的呢？科学家研究发现，作为商品化栽培的果树，树高控制在2.0—2.5米之间最为理想，果树太矮了，单株果树产量大大降低，要想获得较高的产量，就得加大果树栽植密度，最终使生产效益下降。对于观赏用果树，如使用苹果极矮化砧木，可使观赏果树的高度控制在0.5米左右。

蘑菇生长无需阳光

蘑菇是几种食用真菌的统称。它们含有丰富的营养以及多种氨基酸，口味鲜美，被誉为“素中之荤”，是人们喜爱的食品之一。

蘑菇又是一种奇特的植物。就它的外形而言，有的挺拔秀丽，有的外貌丑陋；有的大如澡盆，有的小如图钉。口味也不一样，有的味如鸡肉，有的味似辣椒。如果从它的生长习性来讲，它也有与众不同的地方。俗话说“万物生长靠太阳”，但蘑菇却喜欢在阴暗的地方生长繁殖，不需要阳光。这是怎么回事呢？

原来，蘑菇是一类好气性的腐生真菌，它没有叶绿素，不像一般绿色植物那样依靠光合作用制造有机物质供自己的生长需要，而是靠菌丝分解吸取培养基中一些现成的有机物质和矿物盐来生长繁殖。由于蘑菇具备了这种特殊的生理机能和构造，所以蘑菇无需阳光，照样能生长。

蘑菇的生长与培养基原料的配制密切有关。人工培养基的原料，一般采用经过高温发酵过的粪、草堆成，草料一般是晒干了的稻草、麦秆，粪肥习惯上用马粪、牛粪，其比例以6∶4或各半为好。有些地方也有用棉籽壳作为培养基原料的。

油菜开花时放蜂的好处

冬去春来，历尽严寒考验的油菜，已经一片黄花，预示着丰收即将到来。然而有时并未如人所愿，油菜开花虽多，却不都能结实，一般结实的只占开花数的40％～70％，产量很低，这是什么道理呢？

经过研究，认为油菜之所以开花多、结果少，与温度、湿度、光照、病虫害等方面有着密切的关系。又认为要提高油菜单位面积产量，除改进耕作措施，加强田间管理外，在油菜开花时，利用放蜂给油菜传粉是一项有效的增产措施。因为油菜是异花传粉作物，如果单靠自然传粉，结实率是有限的，最好的办法是请昆虫来帮忙。就昆虫而言，蜜蜂是效率最高、效果最好的传粉昆虫。由于油菜花的蜜腺能分泌十分香甜的蜜汁，特别在早春，蜜蜂的“口粮”往往不足，因此，它们对油菜花格外感兴趣，也十分乐意为油菜帮忙。

据试验，经过蜜蜂传粉的油菜，结角时间比没有经过蜜蜂传粉的提早4～6天，菜籽千粒重提高1克，种子出油率可提高4.6％～10％，种子发芽率可提高到95％。从以上的试验数据中不难看出，经过蜜蜂传粉的油菜不仅能增加产量，而且还能提高菜籽的品质。

另外，利用放蜂还可以弥补油菜花后期养分不足的缺陷，因为油菜是无限花序的植物，花的开放，都依照一定的顺序进行，开花期比较长。一般情况下，先开的花，营养充足，结实率高；后期开的花，营养较差，往往由于花粉不足，不能充分受精，结实率较低。但是，通过蜜蜂传粉后，绝大部分的花便可以充分受精结角了。

可能有人会认为，一般的昆虫不也是能够做一些传粉工作，又何必非要用蜜蜂呢？野生昆虫由于身体结构和生活习性关系，大多是三三两两、自由散漫地活动，传粉的效果很差。况且野生昆虫中还有一部分为害虫。只有蜜蜂，它们都是成群结队，有组织有纪律地进行活动的，其数量比野生昆虫多得多，更重要的是，蜜蜂全身长着绒毛，便于粘附花粉粒。而且它们的采集性专一，最适合传粉工作。因此，利用蜜蜂传粉，是不用投资便能获得增产的一条捷径。

在同一块地里，玉米比小麦容易获得高产

在农业生产中，人们发现，在同一块地里种植玉米，往往比种植小麦容易获得高产。

同一块地里的土壤、肥力等自然状况基本上是一致的，为什么玉米比小麦容易获得高产呢？这主要与玉米和小麦自身的生物学特性有关。

植物生理学家根据植物的生物学特性，把它们分成两类：一类是小麦、水稻、大麦等植物，称为C3植物；另一类是玉米、高粱等植物，称为C4植物。C3植物是指该植物在进行光合作用时固定二氧化碳形成的第一个产物为三碳糖，而C4植物在进行光合作用固定二氧化碳时，通过一种酶形成第一个产物为四碳糖。由此可见，C3植物和C4植物在固定二氧化碳时，光合作用的第一个产物不同。正因为这个缘故，导致了小麦和玉米一些不同的生理活动特点。

玉米与小麦相比，更有独到的特点。首先，玉米的叶片结构比较特殊。玉米的叶片结构呈花环状，叶内的绿色细胞围绕运送水分和养料的“公路”——维管束，呈放射状排列；而维管束则是两层同心圆环，内层是含有叶绿体的薄壁细胞，像“鞘”一样围在“公路”的周围，外层是多层叶肉细胞，含有大量的叶绿体。内层和外层都含有叶绿体，这样就有助于光合作用产生有机物质。

其次，玉米维管束鞘中的叶绿体比叶片叶肉细胞的叶绿体大，光合作用后能很快积累起淀粉。加上具有运输功能的鞘细胞与叶肉细胞间又有大量的“通道”，可将光合作用产生的有机物及时进行转移，这样C4植物比C3植物的光合效率要高。因此，玉米比小麦更能积累较多的有机物。

再次，玉米等作物的生理活动也较为独特。植物和人一样，也要进行呼吸作用。但是，植物的呼吸作用分为光呼吸与暗呼吸。光呼吸是相对暗呼吸而言的，它指植物在光照条件下，吸收氧气，氧化有机物，释放二氧化碳和能量的过程。暗呼吸与光呼吸不同的是，不需要光。据测定，玉米光呼吸效率比小麦低。这样，玉米氧化自身体内的有机物比小麦要少，相对来讲玉米积累有机物就多了。玉米还有一个特点，就是它光呼吸释放的二氧化碳能被叶肉细胞再利用，所以玉米形成有机物比小麦又多了一些。

总之，玉米比小麦有着较高的光合效率和较低的光呼吸效率，这就导致了玉米积累有机物相对多一些，其产量自然要比小麦高了。

玉米等C4植物具有光合效率高、光呼吸效率低等优点，给科学家有益的启示。有人提出，将部分C3型叶绿体转化为C4型，也就是说通过生物技术使小麦、水稻等植物的叶绿体发生变化，这样小麦、水稻等C3植物的产量将会同玉米并驾齐驱，获得高产。

黄麻北移产量会增高

黄麻，茎高2～5米，韧皮纤维发达，可剥取用来编织麻袋。它原产地在亚洲东南部的热带和亚热带地区，以巴基斯坦所产的黄麻最著名。我国南方也有种植。不难看出，种麻人要求黄麻纤维多，如果它长得高，茎的长度增加，那么就增加了纤维的产量。后来人们发现一个规律，把黄麻移植到温带种植，它的茎能长得更高，而且不会开花，一股劲往上长。这对于提高黄麻产量大有用处。为什么黄麻北移不开花而只长茎呢？原来黄麻是热带植物，由于长期的适应结果，它习惯于过短日照的生活，即每日日照时间不超过12小时，就能顺利完成各个发育阶段，开花结实；如果日照时间超过12小时，它就会猛长而不开花结实。

那么，北方温带地区种黄麻好不好呢？人们根据黄麻的生长特性，大胆地把黄麻逐渐北移，种植到比巴基斯坦的纬度更高的地方去。在我国，湖南、湖北，甚至山东地区都有种植。果然，黄麻在这些地区，在日照长于12小时的情况下，只长茎叶而不开花结实，从而产量提高了好多。通过实践，黄麻北移能增产已得到证实。

黄麻北移能增产，使种麻人感到高兴。但是也带来一个问题，就是它不开花结实，种了一年之后就没法再繁殖了，下一年又得从南方热带去寻找麻种，这样不仅耗费人力，财力上也不太合算。于是人们又琢磨开了，如果用人工方法使北方的黄麻接受短日照处理（每日12小时以下）不就行了吗？经过试验证明，只要选择一块作为留种用的地，用人工方法适当遮光，让它们受光每日不超过12小时，这块地里的黄麻便能开花结实。这样，黄麻的留种问题就顺利地解决了。

醋对植物生长的“保健”作用

植物在生长过程中，不仅需要空气、水分、阳光和温度等基本条件，还要在适当的时候给它施一些肥料，以促进它健康成长。而醋是一种调味品，它对植物生长是风马牛不相及的，但有人用醋溶液喷施植物却获得了意想不到的效果。例如，将200×10-6的醋溶液喷施在西瓜叶片上，西瓜长得又多又大，而且甜度也有所提高；在水稻抽穗扬花期，用150×10-6的醋溶液喷施水稻叶面，水稻结实率提高，千粒重增加；对盆栽花卉喷施醋溶液，可改善花卉长势，增加花朵，而且花色更加艳丽。

为什么醋能促进植物生长呢？这就要从植物的呼吸作用谈起。

植物和动物一样，每时每刻都在不断地进行呼吸。不同的是，动物有专门的呼吸器官，如鼻腔、气管、肺等，并且组成完整的呼吸系统；而植物没有专门的呼吸系统，每个活细胞都能单独地进行呼吸。植物的呼吸作用主要在细胞内的线粒体中进行。线粒体内含有一系列酶，在它们的参与下，共同完成呼吸过程。

植物的呼吸作用对它的生长至关重要。它在酶的催化下，把光合作用积累起来的有机物质逐步氧化分解成简单物质（即二氧化碳和水），同时放出能量，供给植物进行各种生命活动。例如，根系对水、肥的吸收和运转，体内各种物质的合成和分解，植物叶片气孔的开闭调节，生长、开花、受精、结实等，都要靠呼吸作用不断提供能量。但凡事都要有个度，呼吸作用过于旺盛，消耗有机物质太多，光合产物积累就会减少，这样就不利于植物的生长和结实。根据植物生理学家研究，如果呼吸作用被抑制20％～30％，那么，它的光合作用效率便可提高10％～20％。而喷施醋溶液，可适当抑制植物体细胞呼吸过程中乙醇酸氧化酶的生物活性。由于植物体内的物质消耗受阻，而光合作用仍照常进行，这样植物体内的有机物质积累增多，所以植物的长势就会变好，产量也就增加了。

遗传育种

遗传育种就是应用遗传学的理论和方法来为育种服务。育种学是创造新品系的学科，也是遗传学的应用科学。遗传学是育种学最重要的一个科学基础，因为育种学的首要任务就是改造农业动物和植物的遗传性，创造新品种，以提高农业产品的数量和质量。

遗传学中的杂种优势理论是育种的理论基础。50年代我国广东的科技工作者首先选育出水稻“矮脚南特”，接着通过杂交途径开展矮化育种，并于1959年育成了耐肥、抗倒、高产的水稻良种“广六矮”，随后又培育出50多个矮秆良种。这是我国水稻育种史上的第一次突破。

遗传学上把遗传物质的偶然变化叫突变，但需要说明的是只有少数突变是有益的。由于自然突变频率低，所以在育种上可采用诱发突变的方法。现在在生产抗菌素的菌种和其他工业微生物（如酵母菌）的育种中，都已广泛利用诱变方法，取得了良好效果。在植物方面，用X射线、γ射线等处理水稻、小麦种子曾得到一些有益的突变。另外，化学育种、多倍体育种等都是在诱发突变的基础上形成的新的育种方法。

现在的遗传工程研究将为育种开辟一条崭新的途径。人们想从豆科植物细胞中提取某一片段DNA，用遗传工程的方法把它接入到非豆科植物中，产生出符合要求的重组DNA，形成可以省下氮肥的新品种。目前这一研究正在进行之中。

一方面，遗传学的理论和方法被应用来为育种服务；另一方面，育种方面的一些实践反过来也会丰富遗传育种理论。人们通过遗传育种把可遗传的变异选择下来，可创造出能适应新的环境、满足人们需要的新的生物类型。

辐射育种

长期以来，农作物的育种，常常采用杂交、系统选育等方法。近几十年来，随着原子能和平利用的发展，才开始了辐射育种的新方法。

辐射育种就是利用放射线（如X射线、γ射线或中子线等），来照射作物的种子或植株，也可以照射离体组织和细胞，促使它们的内部起变化，这种变化有的能遗传给下一代，因而发生了遗传的变异，再经过人工的选择，就可以培育出新的品种。

放射线对动物、植物都有伤害作用，但是，如果我们使用得当，不仅不会伤害作物，而且还能利用辐射来育种哩。

我们知道，生物有机体是由细胞组成的。在显微镜下，你可以看到每个细胞中都有一个细胞核，当核分裂的时候，在核内可以清楚地看到有一些棒状的小体——染色体；染色体是由蛋白质和核酸组成的，每一生物都有它一定数目的染色体。当生物体吸收高能量的X射线、γ射线或中子线时，引起细胞内染色体的各种变化，但变化太大就引起死亡，变化不太大可能表现为植物遗传性状的改变，也就是发生了变异，这为育种提供了条件。

自然界中，有天然的放射性物质存在，还有宇宙线的照射等等，因此，人和一切动植物平时都受到了放射线的照射，不过剂量很低。一般用伦（伦琴）作单位，表示射线的剂量。譬如人们每天所受到的放射线，只有0.004～0.0016伦，这种照射对人体是毫无害处的。如果剂量高了就不行。拿植物来说，用100伦的X射线照射小麦的干种子，可以促进小麦的生长；用600伦，它的生长就会受到抑制；用20000～30000伦会使一部分麦苗死去，一部分活下来的植株会发生各种变异；用50000～60000伦时，全部都要死掉了，这是一般的情况。不同生理状况的植物，对射线的反应是不一样的，以种子来说，种子的含水量越高，反应也越大；一般生长速度快的，而受力就差些。

从育种的要求来看，作物的变化越多，能育出新品种的希望越大。这里就产生了一个矛盾，剂量低了变异就少，剂量高了死亡又多，所以许多人认为用半致死剂量处理植物比较合适。也就是说，所用的剂量要能使大约半数的植物生存下来，另一半死亡。这样，既能保证有一定量的植株活下来，也有相当多的植株发生变异。一般来说，水稻和小麦的干种子用20000～30000伦，棉花用15000伦左右的射线照射效果较好。

免耕的土地能获得高产

自古以来，我国农村在作物播种前都要将农田翻耕一遍，其目的是为了防治杂草和疏松土壤。

但是，近年世界上不少国家却风行少耕或免耕的新耕作方式，被称为“免耕技术”。

过去农业生产讲究精耕细作，这无疑是一种优良的传统耕作方法。然而，这种方法也有不少缺点。首先，耕作对于劳动力的要求很高，尤其是在播种季节，需要投入大量劳动力。由于大多数农作物的最适播种期都很短，这样既要精耕细作，又要及时播种，往往很难两全其美，结果常常延误农时。其次，土壤翻耕后虽然变得疏松，但是也增加了遭受侵蚀的机会。据测定，在略有坡度的土地中，翻耕比起免耕来，土壤流失竟要增加上百倍。由此不难看出，对于地形起伏、排水性能较好的田地，免耕的好处就更加明显了。再说，植物残茬覆盖的田畈比起光秃秃的土壤，其水分流失和蒸发都比较少，这对作物生长是非常有利的。

目前免耕技术越来越受到人们的重视，美国曾用免耕技术大面积播种玉米获得了丰收。具体操作步骤：先在未播种的农田里喷洒除草剂，杀死正在生长的杂草，并抑制土壤中未发芽的杂草种子的萌发。接着，播种机开沟施肥。然后，飞机播下种子，并将种子覆盖起来。这样，农田里除了播种机开掘的一条5～8厘米宽的土带以外，其余土壤都原封不动，一般在收获前不需要其他作业。免耕技术比起常规耕作方法，其效率可提高3倍以上。

美国的一些农场主，在进行免耕技术的同时，还与实施“精确农业”相结合，增产尤为明显。

所谓“精确农业”，就是将传统农业与电脑、卫星、通信、遥感、机械化等高新技术相结合，科学而精确地播种、灌溉、施肥、喷药、收获，这样既减少了浪费，又提高了农作物的产量。

值得指出的是，这种新型农业模式在美国、日本、以色列等国迅速兴起。特别是在美国，一些农场主已在拖拉机上安装了电脑和接收器，接收处理卫星的遥测信息，精确地确定施肥量、浇水量，并计算收获量。

近年，我国南方播种小麦也广泛推广免耕技术。晚稻收割后，将小麦直接播在农田里，既省力，又获高产，深受广大农民的欢迎。

当然，免耕技术也不宜连续应用，因为病、虫、鼠害往往会因作物残茬的掩护而增加为害程度。还有透气性状不好的土壤，长期不翻耕，也会影响作物的生长。所以，免耕与翻耕应该交替进行。

“基因开关”助作物提高产量

由澳大利亚和比利时科学家组成的一个联合研究小组宣布，他们在基因研究方面取得了一项重大突破，这项突破将有助于生产营养更丰富、生长速度更快、产量更高的作物。

这项研究成果还将有助于增强作物的抗病能力以及防冻、抗旱能力。

澳大利亚热带植物病理学合作研究中心的研究员皮尔·申克说，这项创新成果能够通过改进农业生产方式为农民节省大量资金。

这种基因促进剂，或称“基因开关”已由澳大利亚热带植物病理学合作研究中心和位于比利时勒芬的卢万天主教大学联合注册专利。

该技术已在小麦、高粱、小米、香蕉、甘蔗以及许多树木、蕨类和草类等各种植物中进行了成功的试验。

申克说，当把这种在香蕉病毒中发现的基因开关随同某种基因植入植物体内时，它就会帮助实现该基因的控制。

申克说：“这意味着可以更好地控制植物生长的方式。你可以设计抗病害或抗旱的植物，有些可使其生长得更快，而另一些则可使其蛋白质含量更高，诸如此类还有很多。”

申克还指出，这种基因开关将有利于环境的发展和人类的健康，而且还可满足全球在粮食供给方面不断增长的需求。

增产的“秘密武器”

世界上果真有“神药”、“神水”吗？稍有点科学常识的人恐怕不会相信。然而科学技术发展到今天，仍有些现象令人不解——在作物上喷上一点儿××剂，作物便会在几天内长得又绿又壮；将树苗的根蘸上点××粉，树苗在缺雨少墒的条件下也能成活……。老百姓把这些具有神奇作用的药剂称之为“神药”、“神水”，科学家则称之为植物生长调节剂。

20世纪初叶，科学家根据植物生长的规律和需要，发明了“秘密武器”植物生长调节剂。这个“秘密武器”，为什么能促使作物增产呢？施用调节剂就是通过这种化学合成物质的处理，改变植物体内调节、控制其生长的激素系统，从而达到控制作物生长的目的，促使作物生长得更加茂盛，果实更加丰硕。换句话说，其实质是人们通过化学手段可以控制、调节着作物的生长，掌握着收获的丰歉。

一、一个特异的现象

1880年英国生物学家达尔文发现了一个奇怪的现象：他在研究草胚芽的向光运动时注意到，如果用锡纸把胚芽顶部罩住，胚芽就像人被黑面罩蒙住了眼睛一样，无法辨别光源方向，也就是说失去了向光运动的能力。由此，达尔文提出了这样的假设：在幼苗的尖端有某种物质，在光的作用下，这种物质可以到达幼苗的下部，引起其向一边的生长和弯曲。

1928年，荷兰的一位年轻的植物生理学家温特，在蒸发的胚芽梢里发现了一种影响植物向光运动的物质，也就是最先被发现的植物激素——吲哚乙酸，因为它能促进植物生长，所以它也被人们称作生长素，由此开辟了植物激素研究的新局面。

可以说，从20世纪30年代植物激素的研究自生长素开始，进入40年代以后，在世界上形成了一个研究生长素的高潮，逐步确立了植物体内的五大激素：生长素（Auxin）、赤霉素（Gibberelin）、细胞激动素（Cytokinin）、脱落酸（Abscisicacid）、乙烯（Ethylene）。前三类是具有显著促进生长发育的物质，脱落酸是一种同时具有促进和抑制生长发育的物质，而乙烯则主要是一种促进器官成熟的物质。自从研究确定植物的生长和发育是由植物自身产生的激素控制以来，渐渐形成了使用能改变植物内部激素系统的化合物——植物生长调节剂，以影响作物生育的概念，从而产生了化学调控技术。

20世纪30年代初发现植物生长素后，有人将生长素类化合物在柑橘插枝上应用以促进生根。40年代，合成了多种生长素类调节剂，扩大了化学调控技术在农作物上的应用。70年代以来，化学调控技术已在多种经济作物、粮食作物、园艺作物、观赏植物上得到大量应用。目前，人工合成的植物生长调节剂名目繁多，至少不下100种。

二、揭密植物生长调节剂

我们仍以这五大类植物激素为例，其共性是首先这些植物激素都是在植物不同生长发育阶段，由植物自身合成的内源激素；其次这些植物激素只需很低的浓度，就可对植物生长发育产生很大影响；再次植物激素由产生的部位，被输送到特定的部位细胞中发生作用。但这五大激素的具体生理作用却各有特点。

生长素的生理作用：①促进细胞伸长生长；②促进插枝生根；③引起植物向光生长；④促进器官形成；⑤维持顶端优势；⑥诱导产生无籽果实。

赤霉素的生理作用：①促进细胞的伸长和分裂；②促进植物茎叶强烈生长；③打破休眠，促进种子萌发；④诱导开花结实；⑤促进坐果和果实生产；⑥控制性别，诱导雌花产生。

细胞分裂素：①促进细胞分裂和组织分化；②抑制茎切断和根薄壁细胞的伸长；③加速蛋白质合成延缓衰老；④促进同化物质运输。

脱落酸：①明显促进叶片脱落；②诱导芽和种子休眠；③抑制花芽形成和开花；④调节气孔关闭。

乙烯：①叶柄偏上性反应；②催熟果实；③促进脱落和衰老；④打破休眠和促进发芽生根；⑤控制性别；⑥刺激伤流液分泌。然而，五大类不同的植物激素表现出不同的生理作用，但亦表现出类似相同作用。每一类植物激素都有多方面的作用，都会在植物的一生或某一生长发育阶段发挥作用。有趣的是，虽然在植物组织内各种激素是同时存在的，但它们相互配合、彼此制约地调节与平衡植物生长发育的速度。例如，当生长素和细胞分裂素共同作用时，就能促进细胞的分裂和伸长；当细胞分裂素的浓度大于生长素时，能诱导芽的形成；当两者浓度相当时，愈伤组织只生长不分化；相反，生长素的浓度大于细胞分裂素时，则开始有长根的趋势。

因而在应用时，就需要根据各类植物激素的不同特性和浓度，分别应用，这样才能有效调节和控制植物的生长发育。

三、植物生长物质的农业应用

疏花疏叶：走进果园，当你看到满树盛开着稠密的花朵，技术人员会告诉你需要采取一项农业技术措施——疏花。即用剪刀去掉一部分花朵，这是为什么？这是因为花太多了，虽然结果多，但是每个果却长不大。通过疏花措施，减少果实，使有限的养料集中在保留的果实上，自然它就长大了，品质也更好了，有利于增产增收。但人工疏花是一项细致的农活，现在已普遍被植物生长调节剂代替。目前，普遍采用的是在果树上喷洒2-萘乙酸等物质，一些长势弱的小花，便会自行脱落。

此外，植物生长调节剂还可以帮助疏叶，在棉花收获前十几天，喷洒氯酸镁等制剂，棉叶则大部分脱落，便于机械采收。

防止脱落：“瓜熟蒂落”，然而如果还没等采收便落果满地则也是问题。特别是遇到大风天气，果实纷纷脱落、坠地、损伤、腐烂，难免会造成减产减收。这是因为当果实成熟时，果柄细胞开始衰老，新陈代谢减慢，在果柄的基部形成了一层“离层”，这“离层”好像把果柄齐根切断，一旦遇风袭击，近“离层”处的细胞很容易断裂，造成坠果。

如果利用与植物和平共处的调节剂如α-萘乙酸或2，4-D在果园叶面喷施，便可使落果至少减少一半，在荔枝、柑橘、梨等果树上的应用效果最为显著。

防止发芽：对于一些适于贮藏的作物如马铃薯、洋葱等，在冬眠过程中往往会悄悄地发芽。马铃薯一旦发芽就会产生剧毒物质——龙葵碱，人食用后会中毒。利用植物生长调节剂使这个问题迎刃而解。因为像α-萘乙酸和β-吲哚乙酸等物质，对于果实的发芽有强烈的抑制作用，每吨马铃薯只需要用40～100克的α-萘乙酸甲酯处理，效果就非常明显，无毒而安全，同样，用0.25％的顺丁烯酸酰肼在洋葱收获前20天喷洒，葱头在贮藏期间都会老老实实地冬眠，不再发芽。

催熟果实：并不是所有的西红柿均能按期成熟，恰恰是成熟期很不一致，而且在采摘以前，成熟度很慢，人们不得不将一些还发青的西红柿一并摘下，这就大大降低了商品价值。应用植物生长调节剂，这个问题的解决轻而易举。人们发现，当果实开始成熟时，果肉中会产生一种气体——乙烯，如果把果实放在充满乙烯的环境中，果实便能很快地成熟。由于乙烯是气体，使用起来不便，而采用人工合成的植物生长调节剂乙烯利就非常简单，按配比浓度将乙烯利用水稀释后喷施在水果上即可，它被果实吸收后，能促使果实释放出乙烯，达到催熟作用。

关闭气孔：在干旱状态下植物出现萎蔫，这时脱落酸含量升高，最高可以增加40～50倍，实际上脱落酸的含量只要加倍，就会引起气孔关闭，保存能量和水分，从而减少蒸腾作用并降低光合效率。而20世纪70年代末期发现的防腐酸效果更好，它对气孔有明显的反应，减小气孔开张度可达50％左右，而且有效期可达20天左右，从而确保了进行光合作用的CO₂的含量，使光合作用加强，从而使抗旱节水增产效果更佳。

选择除草：“野火烧不尽，春风吹又生”，杂草的顽强使人们不得不担负繁重的体力劳动，不过这都是过去的事情了，今天人们只要运用植物生长调节剂就可以进行选择性的除草。如在禾本科类作物的农田中喷施2，4-D，宽叶杂草吸收后，其生长很快受到抑制而死亡，而稻、麦作物却安然无恙。那么如果用甲酰苯胺异丙脂，它的作用和2，4-D恰恰相反，可选择性地杀灭宽叶作物里的禾本科杂草。

插枝插条：甘薯、花木、果树大多数依靠插枝的方法进行繁殖，被称之为无性繁殖。如松树、橡树、枞树、桦树、枫树等用扦插的枝条长出新根新芽繁衍。然而在移植苗木时，常常遇到一个令人伤脑筋的问题，那就是成活率低。为了使枝条尽快发根生长，采用植物生长调节剂会又一次大显威力。100万根插枝，仅用β-吲哚乙酸类的植物生长调节剂1千克，配制成十万分之一到百万分之一的β-吲哚乙酸溶液，经该液浸根24小时的松树苗木，移栽成活率为84％，而对照组仅为65％。

果实无籽：对一些绽开的花朵，用植物生长调节剂处理后，不用授粉也会结果，而且结出又大又甜的无籽果实，如无籽西瓜、无籽黄瓜、无籽南瓜、无籽西红柿和无核葡萄等。

四、无限广阔的应用前景

植物激素从发现到现在已经过70年的历程，除了五大类植物激素外，近年从植物、动物和微生物中又发现一些对植物生长发育有调节作用的物质，如油菜素内脂、三十烷醇、月光花素、半支莲醇、石蒜素等。至于人工合成的植物生长调节剂已有100多种，对植物的生长和发育全过程，直至每一阶段都能找到相应的生长调节剂。从诱导种子萌芽、生根，直到控制株型、促进开花、控制性别、促进坐果、催熟和防止或促进果实脱落、保鲜、化学除草、增强抗性等，几乎应用到所有的生产环节上。如休眠剂、打破休眠剂、促进生长剂、生长抑制剂、生根剂、增糖剂、催熟剂、增蛋白质剂、增脂剂、光呼吸抑制剂、杀雄剂、矮化剂、修剪剂、疏花疏果剂、坐果剂、防落果剂、性诱剂、抗蒸腾剂、防寒剂、抗冻剂、落叶剂、再诱变剂、增色剂、保种剂、抑芽剂、拒食剂、解毒剂等等，在农业生产中发挥越来越重要的作用。

更为重要的是，为了实现农业现代化的宏伟目标，而提出了高产、优质、高效的要求，要达到这个要求并不容易，需要高投入，而以高水肥、高密度和高复种为技术的超高产农业，既带来了高产的新希望，也产生或激化了许多新的问题。突出的是气象逆境易感、营养失调、缺素和光饱饿等，并日益成为困扰农业现代化的主要障碍。

这些问题的解决，仅仅依靠品种和常规管理技术已远远不够，需要第三种因素的加入，这就是植物生长物质。通过农作物化学调控栽培工程，向农作物输入某种物理信号或化学信号，从而调控作物的激素水平、修饰基因的表达、塑造理想的个体造型和群体发育进程，为解决上述问题和障碍提供了新的途径和手段。关键是把植物生长物质的应用作为一项必备的常规措施导入种植业，虽然这种物质的能量微不足道，但作为某种调节作物生长发育的生理信号，却足以使作物的生长发育发生极大的变化，并朝着高产、优质、高效的方向发展。从而形成品种、常规管理措施和植物生长物质三要素的全新栽培技术体系，使农业更接近现代化目标，其显著特点是工程的可调控性和技术的综合性。

我国在农业化学调控栽培工程上取得了重大突破和进展，突破了晚稻育壮秧的技术难题，1990年推广330多万公顷，增收稻谷12.5亿公斤，增值7.5亿元。解决了油菜育秧高脚苗及冬季冻害难题，累计推广50多万公顷，增收油菜籽1.2亿千克，增值1.68亿元。1991年棉花化控面积达330多万公顷，累计增值20亿元以上。化控技术还解决了小麦高产密植倒伏、密植果园适龄不结果等许多过去难以解决的技术关键。

国外有人预言，新型化学调节剂的出现和成功应用，是第二次绿色革命的开始，是超高产农业的三项措施之一。美国早在1984年出版的《二十一世纪农业》一书中，就已将植物生长调节剂的广泛应用，列为21世纪美国农业取得重大增产的新技术之首。而作为农业大国的中国，农业化控栽培工程取得了举世瞩目的成就，极大地推动了我国农业现代化的进程，并已成为20世纪90年代后我国农业技术的新潮流，展现了无限广阔的应用前景。

计算机能帮助农业增产

随着高新技术在农业生产中的运用，“传统农业”正朝着“精确农业”的方向发展。特别是计算机和其他先进技术的配合使用，不仅能够自动监测土壤的墒情、肥力以及生长环境中的气温、湿度和风速等，而且，还能预测病虫害的发生，并随时发出警报。农民有了这些可靠的数据，便能适时适量地灌水、施肥，在病虫害刚刚出现时就采取措施扑灭，从而为农业生产的高产稳产奠定了基础。

大家知道，植物遇到干旱就要进行灌溉。如何及时进行灌溉，用多少水既满足农作物需要又不造成浪费，人们往往难以把握。如果把土壤的含水量、作物生长状况等有关数据输入计算机，这个难题便迎刃而解了。俄罗斯费尔平原的一些农民，就用计算机来控制灌溉系统，计算机能科学地选择最佳灌溉方案，使每块地都得到所需要的水量。美国佛罗里达州一家公司，采用一种计算机管理系统，能用埋在地下的传感器，按时计算出作物所需的水和肥料的精确数量，这样既满足了作物对水分和肥料的生长需要，又节约了30％的灌溉费用和50％的肥料费用。另外，还可根据计算机提供的数据，来决定施肥的种类，从而有效地促进了农作物的增产增收。

病虫害是农业生产的大敌。以往，农民用药灭虫往往会出现盲目性。为此，日本科学家近几年运用计算机提供的数据来防治病虫害。他们将害虫的虫口密度、生长繁殖状况、分布区域等有关数据输入计算机，由计算机计算出施药的最佳时间、数量和次数，收到了事半功倍的效果。实践证明，用这种方法防治稻瘟病、稻飞虱等病虫害，其效果令人十分满意。美国利用计算机防治苹果园的虫害，所用的杀虫剂比原来减少32.9％，每年施药次数由12次减少到5次，每亩农田可节省开支30美元，既提高了经济效益，又保护了生态环境。

正确地预报天气变化状况，也是保证农业增产的一项重要措施。法国农业部电脑管理系统既能随时准确地提供年、月温度变化的曲线图解等资料，又可统计出降水变化率和无霜期保护率，并绘制出整个法国农业气象季节图集用于指导农业生产。

在农业生产中，由于计算机在各个环节通力协作，大大减轻了从事农业生产的劳动强度，按科学化来满足植物“所求”，既降低了生产成本，又提高了农作物产量。展望未来，计算机将给农业生产带来一场史无前例的革命。

离开土壤种庄稼

种庄稼不用土，是人类创造出的一个奇迹。所以，当1929年，美国人利用营养液种出了一棵7.5米高的西红柿，并收获果实14公斤时，整个世界都轰动了。人们把无土栽培看做是20世纪最伟大的科学进步之一。

1945年，驻扎在伊拉克和巴林的英国空军，发现这里的土壤不适合种粮食后，改用无土栽培法，为自己解决了吃饭的大问题。

如今，无土栽培技术已广泛应用于大田作物、蔬菜、水果、花卉、药用植物，甚至牧草的生产。荷兰是全球最大的鲜花生产国，它的国土不仅大片地种植鲜花，还推广发展无土栽工厂化的无土栽培蔬菜培技术。用这个方法培养出的香石竹香味浓郁，开花时间长，花还特别多，叶片也似乎更结实强健。无土栽培对荷兰的鲜花生产仿佛神力相助，使它的出口更受欢迎。谁都知道，各国对生物的环境有着严格的规定，不仅花、果要严格检疫，连根部所带的土壤都受到限制，因为这里也很可能隐藏着危害极大的昆虫、细菌和病毒等，所以，人们日益希望进口无土栽培的鲜花。我国要想大量出口花卉，也必须走无土栽培的道路。

无土栽培生产的水果、蔬菜不但个大、色艳、口味好，又因不施农药而成为无公害产品，最宜生吃。无土栽培节水节肥，和它相比，在土壤里种植庄稼要多耗7倍以上的水和2倍以上的肥料。无土栽培法因供给植物充足的水肥，产量远远高于土壤栽培，如西红柿每亩收几万公斤，是土植法的20倍左右；豌豆亩产近1500公斤，亦为土植法的9倍之多。小地块出高效益，总的来看，省工省力，节约能源。另外，这种种植方法是把农业生产工业化了，不受季节和地理条件的限制，还能向空中和地下发展。说不定有朝一日，人们会在潜水艇和宇宙飞船里用无土栽培法种庄稼呢！

人工种子

农业生产中使用的天然种子，一般都是由种被、胚乳和胚3部分构成。种皮通常在种子的外层起保护作用；胚乳含有大量的营养物质，是种苗萌发生长不可缺少的营养来源；胚由胚芽、胚轴、胚根和子叶构成，将来发成植株。农业生物技术的发展，通过组织培养技术，可把植物组织的细胞培养成在形态及生理上与天然种子胚相似的胚状体，也叫作体细胞胚。科学家把体细胞胚包埋在胶囊内形成球状结构，使其具备种子机能。所以，人工种子是一种人工制造的代替天然种子的颗粒体，可以直接播种于田间。从广义上讲，人工种子技术包括体细胞胚生产、体细胞包裹、人工种子贮藏、人工种子制造机械等众多技术内容。从狭义范围讲，人工种子技术只包括体细胞胚生产和体细胞胚包裹（人工胚乳和人工种皮）技术。生产高质量的体细胞胚是人工种子制作的关键。从目前的研究结果来看，还并不是所有的植物种均开发出了体细胞胚培养发生技术。不同植物的体细胞的培养亦有难易。在生产人工种子时，要求体细胞胚具有与天然种子相比拟的成株率，甚至超过天然种子，这就是所说的高质量人工种子。体细胞胚的包裹是关系到人工种子萌发、贮藏和生产与应用等重要环节。对体细胞胚包裹要求做到：首先，不影响体细胞胚萌发，并提供其萌发与成苗所需的养分和能量，即起到胚乳的作用；其次，使体细胞胚经得起生产、贮存、运输及种植过程中的碰撞，并利于播种，即起到种皮的保护作用；最后，人工种子培育的芹菜胚芽针对植物种类和土壤等条件，满足对人工种子的特殊需要。为了满足上述要求，要有针对性地在包裹剂中加入大量养分、无机盐、有机碳源、植物市场上出现了许多用生物技术培育的新型蔬菜生长调节剂，以及农药、抗菌素和有益菌类。人工种子充分利用了快繁技术的优势，又吸收了对植物生长发育和农业生物技术研究的先进成果。具有以下5个优点：一是人工种子繁殖速度快。人工种子中的体细胞胚是通过组织培养法生产的，故能以很快的速度繁殖生产体细胞胚。以胡萝卜为例，用一个体积为12升的发酵罐在20天内生产的胡萝卜体细胞胚可制作1000万粒人工种子，可供几万亩地种植，这就大大地节省了种子。此外，人工种子的包裹层是通过化学方法生产的，不存在生物生产的任何限制；二是可望获得整齐一致的植物苗，有利于农业生产的规范化、标准化和机械化管理。大量人工种子来源于同一植株的体细胞，不存在任何遗传变异问题；三是缩短育种周期、加速良种繁育速度。在新品种选育过程中，利用人工种子技术，只需有一株优良单株便可大量繁殖，这样将大大加速杂交一代杂种的应用速度，扩大应用规模和范围；四是人工种子还具备一些天然种子不具备的功能。人工种子的胚乳和种皮，构以胡萝卜为例，用一个体积为12升的发酵罐在20天内生产的胡萝卜体细胞胚可制作1000万粒人工种子成了体细胞胚胶囊。在胶囊中可根据不同植物的需要配制最优的营养，还可加入某些农药、微生物、除草剂等防止病害、杂草发生。这样，就可使其具备天然种子不具备的功能，从而使其具有特殊的价值；五是人工种子便于贮藏和运输，适合机械化播种。

人工种子是通过人工的方法制造的，它的体积小（通常仅几毫米），故占用空间小、操作方便，非常便于贮藏和运输。人工种子的均匀度高，有利于机械化播种。随着农业生物技术，尤其是组织培养和细胞培养技术的发展，人工种子将成为新世纪高科技种子业中的主导技术之一，在农业生产中发挥重要作用。

贮存种子的新方法

贮存种子的新方法主要包括以下几种：用地下冷库和液氮罐存贮种子。在美国科罗拉多州柯林斯堡的种子库实验所的地下冷库和液氮罐里，存有24万余种植物的种子，这些种子大部分是温带作物种子，储存时把它们晒干，冷藏，或者放在液氮里深冻，以阻止细菌繁殖，把种子细胞本身活动降至最低限度。用这种办法能够保存集中的大量植物基因，挽救诸如研究和探索贮存种子的先进方法，对于农业的发展乃至于人类的生存具有重要的意义耐旱和抗虫害这样一些特性，挽救整个物种使之免遭灭绝。

用氧化亚氮处理种子有些热带作物种子颗粒较大，含水分多，低温冷冻会使它们脆弱的组织形成冰晶而遭毁坏，因此存贮这些种子不能用低温冷冻办法。美国农业部化学家索瓦发现，用氧化亚氮（即笑气）处理这些种子，可使种子细胞的呼吸器内吸附氧的酶结构发生微小改变；这反过来又大大降低用氧产生能量供细胞活动的速度。细胞的活动因此降至很低程度，从而使损耗放慢。索瓦通过实验得知，在由80％的氧化亚氮组成的空气里，种子的呼吸降至它通常呼吸率的一半。她用这种办法已成功地贮存了荔枝和龙眼大戟的种子达3个月，而不是通常的1个月。如何使这些种子的存贮时间进一步延长，是她正在继续研究的新课题。

在北极圈贮存粮食——设在罗马的国际植物遗传资源委员会和联合国粮农组织植物遗传资源委员会，正在组织实行一项在北极圈永久冻土里为子孙后代贮存世界最重要粮食作物的种子的计划。他们的目的是把这些种子深藏在挪威斯匹次卑尔根岛上的一个废弃的矿井内，这里的永久冻土保证温度低于-35℃。矿井的进口海拔为150米，矿井顺水平面伸入一个山麓。矿井内有些区域的温度低至-7℃。植物学家们认为，在-3℃下，豇豆种子的活力可保持800年，大麦300年，苹果100年，但榆树种子只能保持14年。如果上述矿井启用，在一些更冷的区域还可以进一步延长种子的寿命。

种子贮藏按瑞士一个种子库的方针管理，各国只能存取它自己的“安全贮存箱”中的种子。这些贮存箱里装有主要粮食作物的种子和对该国具有独特经济重要性的种子。

此外，联合国粮农组织还在考虑在秘鲁安第斯山和中国喜玛拉雅山的冰川下面搞另外的廉价长期贮存种子的建议。