植物组织培养及其应用研究概况
在世界各国科学家的不断努力下，近几十年来，植物组织培养技术迅速发展。利用组织培养，不仅可以大量生产优良无性系，获得人类需要的多种代
谢物质，还可获得单倍体、三倍体、多倍体及非整倍体。通过细胞融合可以打破种属间的界限，克服远缘杂交不亲合性，在植物新品种的培育和种性的改良中发挥了巨大作用。组织培养的植物细胞是在细胞水平上分析研究的理想材料，从植物快繁、花药培养发展到细胞器培养、原生质融合以及DNA重组技术等，植物组织培养技术广泛应用于植物科学的各个领域及农业、林业、工业、医药等多种行业，已经成为当代生物科学中最有生命力的一门学科。
1 植物组织培养的基本概念、原理和试验步骤
1．1概念
植物组织培养是在无菌条件下，将离体的植物器官(根尖、茎尖等)、组织(形成层、花药组织等)、细胞(体细胞、生殖细胞等)、胚胎(成熟或未成熟的胚)、原生质体等在人工配制的培养基上培养，给予适宜的培养条件，诱发其产生愈伤组织或潜伏芽或长成完整的植株的技术。
1．2原理
植物组织培养的依据是植物细胞的“全能性”及植物的“再生作用”。1902年，德国著名植物学家 G．Haberlandt根据细胞学理论提出了一个观点，“高等植物的器官和组织可以不断分割，直至单个细胞，即植物体细胞，体细胞在适当的条件下具有不断分裂、繁殖并发育成完整植株的潜力”。1943年，美国人White在烟草愈伤组织中偶然发现形成一个芽，证实了G．Haberlandt的论点。
不同植物所需要的生长条件不同，所用的培养基也有所不同。较常用的基础培养基有MT、MS、 SH、N6、White等。在组织培养中，愈伤组织和胚状体能否形成是培育出新植株的关键。通过在基础培养基里添加一定浓度的外源激素，可以诱导出愈伤组织、胚状体、不定芽、根等器官，最终获得再生植株或次生物质。
用于植物组织培养的材料称为外植体，其主要形式有器官、胚胎、单细胞、原生质体等。根据外植体的不同，所需要的培养基种类、培养条件、外源激素的种类及比例等均不同。植物组织培养中，影响培养力的因素是多方面的，诱导愈伤组织成败的关键在于培养条件，植物激素是诱导愈伤组织和绿苗分化的关键因素。
最常用的诱导愈伤组织的生长素是IAA、NAA和2，4一D，所需浓度为O．01～10 mg／L。最常用的细胞分裂素是KT和ABA，使用浓度为O．1～10 mg／L。KT的主要作用是促进细胞分裂和愈伤组织分化。ABA对植物体细胞胚的发生与发育具有重要作用。各类植物激素的生理作用虽有相对专一性，但是植物的各种生理效应是不同种类激素之间相互作用的综合表现。
1．3试验步骤
1．3．1选择和配制培养基 培养基是植物组织培养中的“血液”，血液的成分及其供应状况直接关系到培养物的生长与分化，因此了解培养基的成分、特点及其配制至关重要。
1．3．2灭茵灭菌是组织培养中的重要工作之一，通常采用物理的或化学的灭菌方法。培养基用常压或高压蒸煮等湿热灭菌、器械采用灼烧灭菌、玻璃器皿及耐热用具采用干热灭菌、不耐热的物质采用过滤灭菌、植物材料表面用消毒剂灭菌、物体表面用药剂喷雾灭菌、接种室等空间采用紫外线或熏蒸灭菌。
1．3．3接种将已消毒好的根、茎、叶等离体器官，经切割或剪裁成小段或小块放入培养基，整个接种过程要在无菌条件下进行。
l.3．4培养把培养材料放在有一定光照和温度等条件的培养室里，使之生长、分裂和分化，形成愈伤组织或进一步分化成再生植株。
1．3．5试管苗驯化移栽 试管苗是在特殊环境条件下生长的幼苗，与自然生长的幼苗有很大差异，只有通过驯化，使之适应自然环境后才能移栽。
2 植物组织培养的应用
2．1植物快速繁殖和无病毒种苗生产
植物快速繁殖技术始于20世纪60年代，法国的Morel用茎尖培养的方法大量繁殖兰花获得成功，从此揭开了植物快速繁殖技术研究和应用的序幕。目前，通过离体培养获得小植株并且具有快速繁殖潜力的植物已有100多科1 000种以上，有的已经发展成为工业化生产的商品。世界上80％～85％的兰花是通过组织培养进行脱毒和快速繁殖的。培养的植物种类也由观赏植物逐渐发展到园艺植物、大田作物、经济植物和药用植物等。在我国，同类的研究始于20世纪70年代。马铃薯无毒种薯和甘蔗种苗已在生产上大面积种植，30余种植物已进行规模化生产或中间试验。利用组织培养进行植物快速繁殖及无病毒种苗生产，不仅能够挽救珍惜濒危物种，而且能够解决植物野生资源缺乏的问题。
2．2植物花药培养和单倍体育种
将植物花药培养成单倍体植株，再经过染色体加倍，能很快得到纯合的二倍体，这样将大大缩短育种年限。到目前为止，世界上通过花粉和花药培养已获得了几百种植物的单倍体植株。印度科学家应用这种方法培育的水稻品系，比对照产量提高15％～49％。韩国先后育成了5个优质、抗病、抗倒伏的水稻品种。我国自20世纪70年代开始该领域的研究，已经培育了40余种由花粉或花药发育成的单倍体植株，其中有10余种为我国首创。玉米获得了100多个纯合的自交系；橡胶获得了二倍体和三倍体植株。仅“九五”期间就育成高产、优质、抗逆、抗病的农作物新品种44个，种植面积超过660万 hm2。
2．3植物胚胎培养
杂交育种中，杂种胚常常败育，因此将早期生长的胚取出，应用组织培养方法，就有可能培育出杂交植物。已经有100篇以上幼胚培养成为植株的报道。国内外科学家应用植物胚胎培养技术获得了多种远缘杂交的重组体、栽培种和杂交品种。
2．4植物愈伤组织或细胞悬浮培养
利用植物愈伤组织或细胞悬浮培养可以生产用于预防和治疗疾病的植物次生代谢产物。近年来，这一领域的发展极为迅速，已经研究了400多种植物，从培养细胞中分离到600多种次级代谢产物，其中60多种在含量上超过或等于原植物，20种以上干重超过原植物的1 9，6。例如，从薯芋愈伤组织和悬浮细胞生产的diosgenin用于合成甾体药物。最近抗癌药物紫杉醇一红豆杉细胞培养物，可用75t发酵罐培养，已达到商业化生产水平。另外，达到商品化水平的还有紫草、人参、黄连、老鹳草等；长春花、毛地黄、烟草等已实现工业化生产；牙签草、红花等20多种植物正在向商品化过渡。
2．5细胞融合与原生质体培养
自1960年英国学者Cocking首次利用纤维素酶从番茄幼苗的根分离原生质体获得成功以来，到1990年已有100种以上植物的原生质体能再生植株。我国获得了30余个品种的原生质体再生植株，其中包括难度较大的重要粮食作物和经济作物，如大豆、水稻、玉米、小麦、谷子、高梁、棉花等。在木本植物、药用植物、蔬菜和真菌原生质体培养方面的进展也十分迅速。国外已先后获得了种内及种间的体细胞杂种植株。植物原生质体培养还可应用于外源基因转移、无性系变异及突变体筛选等研究，因而越来越受到人们的重视。
2．6植物细胞突变体筛选
植物细胞突变体的筛选最早始于1959年，G． Melchers在金鱼草悬浮细胞培养中获得了温度突变体。1970年，P．S．Carlson，H．Binding和Y．M． Heimer等分别分离出烟草营养缺陷型细胞、矮牵牛抗链霉素细胞系及烟草抗苏氨酸细胞系。迄今为止，已经在不少于15个科45个种的植物细胞培养中筛选出100个以上的植物细胞突变体或变异体。其中包括抗病细胞突变体，如玉米抗小斑病突变体和小麦抗赤霉病、根腐病突变体；抗氨基酸及其类似物细胞突变体，如甘蓝型油菜抗HYP突变体[263；抗逆境胁迫细胞突变体，如水稻耐盐突变体和小麦抗盐突变体；抗除草剂细胞突变体及营养缺陷型细胞突变体，如玉米抗除草剂变异体；株高突变体的筛选，如水稻矮秆变异体。
2．7植物体细胞胚胎和人工种子
1958年，Reinert在胡萝卜的组织培养中最先发现了体细胞胚胎(胚状体)。据不完全统计，能大量产生胚状体的植物有43科92属100多种。一些重要作物如水稻、小麦、玉米、珍珠谷等，也能通过离体培养产生胚状体。这些胚状体用褐藻酸钠等包埋，再加上人工种皮，就形成了人工种子。人工种子的优点是：繁殖快速，成苗率极高；不受气候影响，四季皆可工厂化生产。上世纪80年代初，美、日、法等国家相继开展了人工种子的研究，我国也于“七五”期间开展了此项研究，并于1987年列入了国家“863”高技术研究发展计划。
2．8 植物组织细胞培养物的超低温保存与种质库建立
植物细胞全能性的发现和证实，为植物种质资源的长期保存开辟了一条新途径。采用液氮超低温保存技术，能保持很高的存活率，并且能再生出新植株和保持原来的遗传特性。如建立茎尖分生组织培养物的超低温保存种质库，不仅可以防止种质的遗传变异和退化，而且可以长期保存无病毒的原种。
2．9 植物组织培养与转基因技术的应用
我国第一个T—DNA插入突变体库的构建和研究为我国水稻功能基因组学研究奠定了良好的技术和材料基础，为确保我国拥有一批有自主知识产权的基因资源做出了积极贡献。由中国水稻研究所农业部水稻生物学重点开放实验室和中科院上海植物生理研究所合作，通过建立大规模、高效的农杆菌介导的转基因技术体系，将玉米转座子Ac—Ds等外源基因导入水稻未成熟胚和种子诱导的愈伤组织，获得了1．2万个独立的T—DNA插入株系，并构建了水稻突变体的数据库。
3 展望
植物组织培养研究与应用是20世纪科技进步的重大成果之一，为研究植物生长发育、抗性生理、激素及器官发生与胚胎发生等提供了许多良好的实验材料和有效途径。植物组织培养方法不断提高的同时，也相应拓宽了其应用范围。由于组织培养在人工控制的条件下进行，容易掌握花芽分化和开花成因；通过胚胎培养，能够得到杂种或自交种；通过分离单倍体细胞，能培育纯合的二倍体优良品系；提高育种多样性的同时缩短了育种时间；通过突变体筛选，提高植物的品质，增强抗逆境胁迫能力，扩大植物的生长范围；将体细胞冷藏在低温下，建立基因库，达到保存物种的目的；获得药用价值高和工业生产所需要的次生产物，加快药物生产的时间并且减少了单纯依靠天然植物的被动性。植物组织培养技术已经渗透到科研、生产和生活各个领域，必将日臻完善。
黑龙江农业科学2006，(3)
不同基质对几种花卉组培苗移栽影响的试验研究
摘要：本试验通过对卡特兰、大花蕙兰、紫罗兰、新几内亚凤仙、捕蝇草、长寿花的组培苗移栽到不同的基质中，比较其成活率和长势，以期筛选出适宜各种花卉组培苗移栽的基质配方。结果表明：卡特兰组培苗最适宜移栽的基质为1／2苔藓+1／2砂子，移栽成活率高达100％；大花蕙兰组培苗最适宜移栽的基质为苔藓，移栽成活率达100％；非洲紫罗兰组培苗最适宜移栽的基质为蛭石，其成活率达到98％；新几内亚凤仙组培苗最适宜移栽的基质为1／2蛭石+1／2草炭，其移栽成活率为96．7％；捕蝇草组培苗最适宜移栽的基质为1／2椰绒+1／2珍珠岩，其移栽成活率达到100％；长寿花组培苗最适宜移栽的基质为1／3珍珠岩+2／3蛭石，其移栽成活率达到96．7％。
关键词：卡特兰；大花蕙兰；非洲紫罗兰；新几内亚凤仙；捕蝇草；长寿花；基质：移栽
当今植物生物技术已发展成为新技术革命的重要组成部分，在各个生产领域运用生物技术已收到了巨大的经济效益。其中利用组织培养进行种苗的快速繁殖是运用最广、效果最好的一项生物技术。组织培养繁殖种苗，具有能保持本品种特征特性，繁殖系数高，繁殖迅速，便于工厂化和集约化生产等特性，是人们广泛应用的一项技术。利用组织培养进行快繁具有常规方法无可比拟的优越性，所以组织培养是快速繁殖和无土栽培技术中较为热门的植物繁育方法。但在繁殖过程中，移栽是最为关键的一步，只有移栽成功，组培苗才能实现它的价值。为此，我们对卡特兰、大花蕙兰、非洲紫罗兰、新几内亚凤仙、捕蝇草、长寿花的组培苗进行了移栽试验，以期筛选出适宜移栽的基质配方。
l 材料与方法
1．1 试验材料
选用天津农学院组培实验室培养的卡特兰、大花蕙兰、非洲紫罗兰、新几内亚凤仙、捕蝇草、长寿花为移栽材料。移栽植株的大小为，卡特兰的叶展开度在2 cm～2．5 cm(厘米)之间，大花蕙兰的株高在7 cm(厘米)左右，新几内亚凤仙和长寿花的株高为3 cm(厘米)左右，非洲紫罗兰的叶展开度在3 cm(厘米)左右，捕蝇草的株高在3 Cm(厘米)左右。
1．2 方法
1．2、1 组培苗的锻炼将几种花卉的组培苗从培养室取出，放置于炼苗室中，室内温度保持在25℃左右，相对湿度保持在75％左右，避免阳光直射。放置2 d～3 d(天)后，打开瓶盖，让幼苗适应外界环境，早晚用喷雾器对幼苗和室内进行喷雾，以维持室内较高的湿度环境。经一个星期的炼苗过程，即可进行移栽。而捕蝇草在炼苗时，不打开瓶盖，放置3 d～4 d(天)后立即移栽。
1．2．2 移栽基质的准备将苔藓、树皮、椰绒等有机基质用1％KMnO4溶液浸泡3 h(小时)，之后用清水反复冲洗干净，做到不残留KMnO4溶液；把砂子、蛭石、珍珠岩等无机基质收稿日期：2004—03—1366用常规灭菌法灭菌，后配成移栽各种花卉组培苗的基质配方。卡特兰的移栽基质配方为：①蛭石；②1／2苔藓+1／2砂子；③1／2苔藓+1／2蛭石；④苔藓；⑤1／2苔藓+1／2树皮。其具体做法就是在盆底分别放置树皮、砂子、蛭石，然后再在上面放上苔藓。移栽时要将卡特兰的根均匀分放于苔藓之中，要栽紧，栽实，使根系紧密接触苔藓，以吸收养份和水份。大花蕙兰的移栽基质配方为：① 苔藓；②1／2树皮+1／2碎石；③1／2苔藓+1／2砂子；④1／3树皮+1／3椰绒+1／3砂子；⑤蛭石。移栽时在盆底放上砂子，然后在砂子上面分别放上苔藓、椰绒+树皮、蛭石。把苗栽直、栽实，不能伤到根。非洲紫罗兰的移栽基质配方：① 蛭石；② 椰绒；③1／2蛭石+1／2草炭；④1／3蛭石+1／3砂子+1／3草炭；⑤7／15蛭石+7／15草炭+1／15鸡粪。将各基质按配方搅和均匀，将非洲紫罗兰栽紧，以防影响根系的生长。新几内亚凤仙的移栽基质配方：① 蛭石；②椰绒；③1／2蛭石+1／2草炭；④1／2蛭石+1／2砂子。将基质混合均匀后就可栽植新几内亚凤仙了。捕蝇草的移栽基质配方为：①蛭石；②苔藓；③1／2蛭石+1／2珍珠岩；④1／2椰绒+1／2珍珠岩。选植株较大的栽植到各基质中。移栽长寿花时选用的基质配方为：①蛭石；②1／2草炭+1／2蛭石；③1／5珍珠岩+2／5草炭+2／5蛭石；④1／2砂子+1／2土壤；⑤1／3珍珠岩+2／3蛭石。直接把长寿花栽植到各基质中。
1、2．3 移栽把基质放到经过消毒的塑料花盆中，组培苗经炼苗后就可移栽了。移栽是用镊子把各组培苗从培养瓶中取出，分成单株，用清水冲洗干净根上残留的培养基，要做到不伤根，然后分别用800倍的多菌灵溶液浸泡植株的根部20 rain(分钟)。选择生长势良好，植株健壮的组培苗，进行移栽。移栽后要用遮阳网遮荫，并用塑料薄膜覆盖，要常浇水和喷雾，保持湿度在80％左右；温度在22℃左右。捕蝇草的移栽苗要放置在装有水的水槽中，上方加盖遮阳棚和塑料薄膜，每天进行喷雾和浇水，避免苗子萎蔫。
2 结果与分析2．1 不同基质配比对卡特兰组培苗移栽成活的影响为了选出适合卡特兰组培苗生长的基质，我们选用了4种基质配比，对卡特兰组培苗进行移栽试验，并以蛭石做基质作为对照。不同基质移栽卡特兰组培苗成活率的比较从表1可以看出，卡特兰组培苗的移栽以1／2苔藓+1／2砂子的复合基质最为适宜，其幼苗移栽成活率可达100％，而且植株长势最强；其次的移栽基质是以1／2苔藓+1／2树皮和1／2苔藓+1／2蛭石的复合基质，幼苗的成活率在7O％以上；以单独苔藓为基质的更差一些；而用蛭石作为移栽的植株成活率最低，并且植株长势最弱。说明移栽卡特兰最好以苔藓加通透性强的基质为好。2．2 不同基质配比对大花葸兰组培苗移栽成活的影响在移栽大花蕙兰的试验中，我们选用了4种基质配方对大花葸兰的组培苗进行移栽，并以蛭石做基质作为对照，以比较哪种基质更适合大花葸兰苗的移栽和生长。不同基质移栽大花蕙兰成活率的比较从表2结果可以得出结论，以单独苔藓为基质的大花葸兰组培苗的移栽成活率最高，达到100％，而且植株长势最强，植株高度达到10．8 cm(厘米)；而以1／2苔藓+1／2砂子和1／2树皮+1／2碎石为基质的次之，以1／3树皮+1／3椰壳纤维+1／3砂子为基质时的成活率更低一些；以蛭石为基质的成活率最差，植株长势最弱。说明大花葸兰组培苗的生长需要较好的通透性，以苔藓和苔藓加大颗粒的基质为好。2．3 不同基质配比对非洲紫罗兰组培苗移栽成活的影响选用4种基质和蛭石为对照对非洲紫罗兰的组培苗进行移栽试验，比较各种基质中组培苗的成活率和长势。观察一个月后，调查成活率和植株开展度，结果如表3所示。从表3可以看出，不同基质移栽非洲紫罗兰组培苗，其成活率和长势有很大的差异，其中以移栽到蛭石中的其成活率和植株开展度明显高于其它几种基质配比的，成活率达到98％，开展度达11．0 cm(厘米)；而以1／2蛭石+1／2草炭、1／3蛭石+1／3砂子+1／3草炭和椰绒为基质的植株成活率和长势逐渐下降；但以7／15蛭石+7／15草炭+1／15鸡粪为基质移栽非洲紫罗兰时，其成活率明显低于其它几种基质，说明在移栽非洲紫罗兰组培苗时，不宜在基质中添加有机肥料。最适合非洲紫罗兰组培苗移栽的基质为蛭石。2．4 不同基质配比对新几内亚凤仙组培苗移栽成活的影响选用4种基质配方和以蛭石为对照对新几内亚凤仙组培苗进行移栽试验，将移栽后的凤仙组培苗放入保温、保湿的塑料棚中，移栽一个月后进行调查。新几内亚凤仙组培苗的移栽适应多种基质，以1／2蛭石+1／2草炭的基质移栽凤仙组培苗为最好，成活率达到87．1％，植株高度达12．5 cm(厘米)；在蛭石、椰绒和1／2蛭石+1／2砂子中组培苗的成活率也较高，生长情况也较好；但在1／2树皮+1／2碎石中，组培苗的成活率最低，只有33．3％，生长最差，只达5．3 cm(厘米)。说明凤仙组培苗的生长要求保水性较好的基质，而通透性强的基质不适合凤仙的移栽。2．5 不同基质配比对捕蝇草组培苗移栽成活的影响捕蝇草是起源于美洲沼泽地带的一种植物，其具有捕虫的功能，是一种有一定经济价值的植物。为了研究其组培苗移栽成活的情况，我们选用了3种基质和蛭石作为对照进行捕蝇草的移栽试验，以期筛选出适宜的捕蝇草移栽配方。移栽一个月后调查其植株成活率和植株长势用1／2椰绒+1／2珍珠岩移栽捕蝇草时，其组培苗成活率最高，达到100％，而且植株长的最大，达到5．0 cm(厘米)；其次是以苔藓为基质的，成活率为9O％，植株开展度为4．1 cm(厘米)；再次为以1／2蛭石+1／2珍珠岩为基质的，成活率为78．6％ ；而以蛭石为基质的成活率最低，只有46．7％。这说明以1／2椰绒+1／2珍珠岩配制成的基质更适合于捕蝇草组培苗的生长。2．6 不同基质配比对长寿花组培苗移栽成活的影响为了选出适合长寿花组培苗生长的基质，我们选用了5种基质配比，对长寿花组培苗进行了移栽试验，以比较哪种基质更适合长寿花的生长。观察一个月后，我们进行了调查，结果如表6所示。从表6可以看出，长寿花组培苗在几种基质中的成活率都比较高，而且植株的长势也比较接近，说明长寿花适合多种基质的移栽。但其中以1／3珍珠岩+2／3蛭石的基质最适合。
一.植物与土壤的关系
1. 土壤的生态意义
土壤是岩石圈表面的疏松表层，是陆生植物生活的基质。它提供了植物生活必需的营养和水分，是生态系统中物质与能量交换的重要场所。由于植物根系与土壤之间具有极大的接触面，在土壤和植物之间进行频繁的物质交换，彼此强烈影响，因而土壤是植物的一个重要生态因子，通过控制土壤因素就可影响植物的生长和产量。土壤及时满足植物对水、肥、气、热要求的能力，称为土壤肥力。肥沃的土壤同时能满足植物对水、肥、气、热的要求，是植物正常生长发育的基础。
2. 土壤的物理性质及其对植物的影响
（1）土壤质地和结构 土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，其中固体颗粒是组成土壤的物质基础，约占土壤总重量的85%以上。根据固体颗粒的大小，可以把土粒分为以下几级：粗砂（直径2.0~0.2mm）、细砂（0.2~0.02mm）、粉砂（0.02~0.002mm）和粘粒（0.002mm以下）。这些大小不同的固体颗粒的组合百分比称为土壤质地。土壤质地可分为砂土、壤土和粘土三大类。砂土类土壤以粗砂和细砂为主、粉砂和粘粒比重小，土壤粘性小、孔隙多，通气透水性强，蓄水和保肥性能差，易干旱。粘土类土壤以粉砂和粘粒为主，质地粘重，结构致密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性能差，湿时粘、干时硬。壤土类土壤质地比较均匀，其中砂粒、粉砂和粘粒所占比重大致相等，既不松又不粘，通气透水性能好，并具一定的保水保肥能力，是比较理想的农作土壤。
土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙和团聚体的数量、大小及其稳定度。它可分为微团粒结构（直径小于0.25mm）、团粒结构（0.25~10mm）和比团粒结构更大的各种结构。团粒结构是土壤中的腐殖质把矿质土粒粘结成0.25~10mm直径的小团块，具有泡水不散的水稳性特点。具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤，它能协调土壤中水分、空气和营养物质之间的关系，统一保肥和供肥的矛盾，有利于根系活动及吸取水分和养分，为植物的生长发育提供良好的条件。无结构或结构不良的土壤，土体坚实，通气透水性差，土壤中微生物和动物的活动受抑制，土壤肥力差，不利于植物根系扎根和生长。土壤质地和结构与土壤的水分、空气和温度状况有密切的关系。
（2）土壤水分 土壤水分能直接被植物根系所吸收。土壤水分的适量增加有利于各种营养物质溶解和移动，有利于磷酸盐的水解和有机态磷的矿化，这些都能改善植物的营养状况。土壤水分还能调节土壤温度，但水分过多或过少都会影响植物的生长。水分过少时，植物会受干旱的威胁及缺养；水分过多会使土壤中空气流通不畅并使营养物质流失，从而降低土壤肥力，或使有机质分解不完全而产生一些对植物有害的还原物质。
（3）土壤空气 土壤中空气成分与大气是不同的，且不如大气中稳定。土壤空气中的含氧量一般只有10~12%，在土壤板结或积水、透气性不良的情况下，可降到10%以下，此时会抑制植物根系的呼吸，从而影响植物的生理功能。土壤空气中CO2含量比大气高几十至几百倍，排水良好的土壤中在0.1%左右，其中一部分可扩散到近地面的大气中被植物叶子光合作用时吸收，一部分可直接被根系吸收。但在通气不良的土壤中，CO2的浓度常可达10~15%，这不利于植物根系的发育和种子萌发，CO2的进一步增加会对植物产生毒害作用，破坏根系的呼吸功能，甚至导致植物窒息死亡。土壤通气不良会抑制好气性微生物，减缓有机物的分解活动，使植物可利用的营养物质减少；但若过分通气又会使有机物的分解速率太快，使土壤中腐殖质数量减少，不利于养分的长期供应。
（4）土壤温度 土壤温度具有季节变化、日变化和垂直变化的特点。一般夏季、白天的温度随深度的增加而下降，冬季、夜间相反。但土壤温度在35~100cm以下无昼夜变化，30m以下无季节变化。土壤温度能直接影响植物种子的萌发和实生苗的生长，还影响植物根系的生长、呼吸和吸收能力。大多数作物在10~35℃的范围内生长速度随温度的升高而加快。温带植物的根系在冬季因土温太低而停止生长。土温太高也不利于根系或地下贮藏器官的生长。土温太高或太低都能减弱根系的呼吸能力，如向日葵在土温低于10℃和高于25℃时其呼吸作用都会明显减弱。此外，土温对土壤微生物的活动、土壤气体的交换、水分的蒸发、各种盐类的溶解度以及腐殖质的分解都有显著影响，而这些理化性质与植物的生长有密切关系。
3. 土壤的化学性质对植物的影响
（1）土壤酸碱度 土壤酸碱度是土壤最重要的化学性质，因为它是土壤各种化学性质的综合反映，它与土壤微生物的活动、有机质的合成和分解、各种营养元素的转化与释放及有效性、土壤保持养分的能力都有关系。土壤酸碱度常用pH值表示。我国土壤酸碱度可分为5级：pH<5.0为强酸性，pH5.0~6.5为酸性，pH6.5~7.5为中性，pH7.5~8 .5为碱性，pH>8.5为强碱性。土壤酸碱度对土壤养分有效性有重要影响，在pH6~7的微酸条件下，土壤养分有效性最高，最有利于植物生长。在酸性土壤中易引起P、K、Ca、Mg等元素的短缺，在强碱性土壤中易引起Fe、B、Cu、Mn、Zn等的短缺。土壤酸碱度还能过影响微生物的活动而影响养分的有效性和植物的生长。酸性土壤一般不利于细菌的活动，真菌则较耐酸碱。pH3.5~8.5是大多数维管束植物的生长范围，但其最适生长范围要比此范围窄得多。pH>3或<9时，大多数维管束植物便不能生存。
（2）土壤有机质 土壤有机质是土壤的重要组成部分，它包括腐殖质和非腐殖质两大类。前者是土壤微生物在分解有机质时重新合成的多聚体化合物，约占土壤有机质的85~90%，对植物的营养有重要的作用。土壤有机质能改善土壤的物理和化学性质，有利于土壤团粒结构的形成，从而促进植物的生长和养分的吸收。
（3）土壤中的无机元素。植物从土壤中摄取的无机元素中有13种对其正常生长发育都是不可缺少的（营养元素）:N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、Mo、Cl、Cu、Zn、B。植物所需的无机元素主要来自土壤中的矿物质和有机质的分解。腐殖质是无机元素的储备源，通过矿化作用缓慢释放可供植物利用的元素。土壤中必须含有植物所必需的各种元素及这些元素的适当比例，才能使植物生长发育良好，因此通过合理施肥改善土壤的营养状况是提高植物产量的重要措施。
二.植物为土壤“解毒”
春天的风吹来了绿色，也偶然间吹来了我做这个课题的想法。在沈阳郊区踏青时，我发现有一片土地草枯叶黄。出于好奇，我采集了一些土壤。经过化验，“元凶”终于现身，是一种重金属——镉。镉对植物生长极为有害，而且可以长时间累积。冥思苦想之后，我终于找到了解决问题的巧妙途径：在废弃的土壤上种植耐受性强的植物，将土壤中的镉“吸”出来，再把植物收割后回收利用，以此改良土壤。
植物能够富集重金属。培养液略显酸性、有大量有益微生物如有机磷细菌对植物生长有利，而且浑河水竟也可以改善植物生长情况而使镉的总富集量增加!我完成了这次属于自己的创新性学习，找到了一条通向探究神秘自然、奇妙宫然、科学自然的路!
