造林方法
2023-06-17 20:53:11
專利名稱：造林方法
技術領域：
本發明涉及造林方法。更具體地，本發明涉及的造林方法致力於通過實施以下至少一種方法而能夠在環境壓力苛刻的區域內造林栽種相比於其固有耐受水平而言對環境壓力耐受力已經增強的造林用幼苗；通過向幼苗提供各種類型的溶有氣體的水而增強栽種幼苗的環境壓力耐受力；以及通過向幼苗提供各種類型的溶有氣體的水而進一步增強相比於其固有耐受水平而言其環境壓力耐受力已經增強了的栽種幼苗的環境壓力耐受力。
背景技術：
據認為對解決全球環境問題有貢獻的工業技術的發展將會越來越重要，並且在未來將是非常有前途的方法。因此，在工業的很多領域，已經做了各種嘗試，不僅進行基礎研究，而且開發可應用於實際造林的先進技術。例如，為了創造耐受各種環境壓力(例如耐鹽、耐乾旱、耐寒)的植物，利用這種植物將沙漠、鹽害地區、寒冷地區等改變成為綠化區，並且對降低大氣中日益增長的二氧化碳做出貢獻，已經進行了研究和開發工作，其目的在於通過向植物引入基因而人工為植物提供對環境壓力的耐受力(例如通過基因重組技術)，其中所述基因與環境壓力的耐受機理有關。
這種研究的例子將在下文中描述。
日本專利No.3107820公開了一種植物和產生這種植物的方法，其中通過應用基因重組技術改變脂質脂肪酸的組成而使植物對由低溫引起的損害產生耐受力。日本待審專利公開No.10-229883(1998)公開了一種通過向植物引入植物細胞膜定位型的水通道蛋白質基因而得到對與水分相關的壓力如鹽壓力和乾旱壓力具有耐受力的植物的方法，因而提高植物保持水勢的功能。日本待審專利公開No.2000-116260公開了一種生產植物的方法，其中所述植物對乾旱、低溫和鹽壓力中的至少一種的耐受力顯著增強，並且成功避免了變矮的可能，所述方法通過克隆對乾旱、低溫或鹽壓力產生耐受力起作用的基因進行控制的轉錄因子的基因，並向植物引入克隆的基因，附著在壓力響應促進劑的下遊側。
另外，「科學(Science)」，vol.287，pp.476-479(2000)報導了通過應用基因重組技術降低在葉綠體膜中不飽和脂肪酸的含量而成功產生在高溫下顯示出非常好的適應性的植物。「植物期刊(Plant Journal)」，vol.12，pp 133-142(1997)報導了通過引入氨基乙酸甜菜鹼的合成酶基因而成功增強了對鹽壓力的耐受力，其中所述氨基乙酸甜菜鹼為在植物體內調節滲透壓的物質。另外，為了產生對多種環境壓力均有耐受力的植物，已經進行了許多致力於產生基因重組植物的研究，其中對這些基因重組植物，已經引入了涉及排除活性氧的酶(「蛋白、核酸酶(Protein，Nucleic Acid Enzyme)」，vol.44，pp.2246-2252(1999))。
但上述所有方法均為通過基因重組技術為植物人工提供對環境壓力耐受力的方法。因此，當應用這些方法時，引入基因後不僅需要有效的個體再生技術，而且必須評估基因重組植物對自然環境產生的影響，從而確定其安全性。按照目前對安全評估的指導，一種產品必須精確試驗預定的年份，該產品允許在實踐中使用前，需要花很長的時間。另外，當基因重組植物用於食物或日常用品時，獲得公眾對基因重組植物安全性的理解也是一項重要的任務。
本發明即針對上述任務進行。本發明的一個目的是提供一種造林方法，該方法與常規方法相比，對環境產生明顯更小的影響或危險，並且通過增加植物固有的能力而使造林能夠在環境壓力很苛刻的區域內進行。通過化學調節植物的生理性能使造林用植物對環境壓力的耐受力高於其固有的耐受水平，而嘗試在環境壓力很苛刻的區域內再生森林的方法是簡單且快速有效的方法，其作為工業技術可以對解決全球環境問題做出貢獻。
發明內容
本發明的造林方法是通過向栽種的植物幼苗提供溶有CO2的水或溶有O2的水而能夠在環境壓力很苛刻的區域造林的造林方法，其中通過以下方法產生溶有CO2的水或溶有O2的水向被傳遞膜分隔的兩個區中的一個提供水，同時以加壓狀態向另一區中供應CO2或O2，從而使CO2或O2以預定濃度溶解在水中，其中所述傳遞膜只有氣體能夠通過而液體不能通過。
只有氣體能夠通過而液體不能通過的傳遞膜通常代表無孔氣體傳遞膜。無孔氣體傳遞膜代表氣體通過溶解-擴散機理而從中通過的膜，並且其基本上不包含氣體可以以氣態通過的孔(例如分子的Knudsen流)。當應用這種無孔氣體傳遞膜時，氣體可以在任意希望的壓力下提供和溶解，不會造成氣體以氣泡形式向水中釋放。因此可以有效地溶解氣體並且可以很容易地在希望水平下調節氣體的濃度。
傳遞膜的膜形式的例子包括平膜、管狀膜、中空纖維類膜、螺旋狀膜以及類似物。具體地，因為中空纖維類膜具有相對較大的膜表面積，所以它是優選的。另外，由於中空纖維類膜能夠使整個裝置更小且易於處理，所以其是優選應用的。雖然並不具體限定中空纖維類膜的排布，但是從促進水或氣體流動以及減少溝流發生的可能性方面來說，優選的是如網格形織物材料那樣排布中空纖維類膜，從而在其之間保持相等間距。雖然並不具體限定無孔中空纖維類膜的結構，但是從增強無孔膜的氣體滲透性方面來說，複合膜結構是優選的，其中無孔層作為薄膜被多孔層支撐且固定。不具體限定複合膜的結構。但在保護薄膜方面，具有三層結構的複合中空纖維類膜是優選的，其中具有非常好的氣體滲透性的無孔層作為薄膜從其兩側被夾在多孔層之間。
如上所述，在本發明中，應用了只有氣體能夠通過而液體不能通過的傳遞膜(優選為中空纖維類膜)。因此，即使裝置以間歇方式操作，也不需要準備時間，可以立即向栽種的植物幼苗提供高濃度的溶有CO2或O2的水。換句話說，可以僅僅產生需要量的所需類型的溶有氣體的水，從而為栽種的植物幼苗提供溶有氣體的水。
作為為栽種的植物幼苗提供溶有CO2的水或溶有O2的水的方法，可以採用任何適當的方法。例如，地下灌溉方法是優選的，其中由素陶瓷製造的管子埋在地下，溶有氣體的水從其中通過，從而使植物通過土壤的水分吸收力而吸收其需要的水分。地下灌溉方法是在乾旱地區根據水力學原理提供水的一種方法，其中在地下埋著的管子和用來提供溶有氣體的水的供水罐之間放置水位調節罐，從而水位調節罐被設定為在垂直方向上低於管子水面的位置上，從而溶有氣體的水通過土壤的吸水力作用而從管子滲出。當土壤有足夠的吸收水分時，停止由管子提供水，因而可以避免過量提供溶有氣體的水。雖然對管子材料的類型不作具體限定，但是從水的滲透性角度來講，滲透係數為1×10-6至1×10-3cm/s的材料是優選的。
溶有CO2的水或溶有O2的水的濃度優選等於或大於在大氣或在造林區域的土壤的氣相中CO2或O2的氣體分壓下的CO2或O2的溶解度。在25℃下在大氣中在CO2或O2的氣體分壓下，CO2和O2的溶解度分別為0.5ppm和8.0ppm。
另外，本發明的造林方法是一種能夠在環境壓力苛刻的區域進行造林的造林方法，所述方法包括如下步驟通過使植物從其地上部分和地下部分的至少一處在不影響所述植物正常生長的濃度範圍內吸收抑制細胞色素P450活性的物質，準備相對於其固有耐受水平而言對環境壓力的耐受力已經被增強了的造林用幼苗，或者通過使所述植物的種子吸收所述物質、栽種所述種子並且使其秧苗成長而達到上述目標；和在造林區域內栽種所述已經用抑制細胞色素P450活性的物質處理的造林用幼苗。
細胞色素P450是一類與一氧化碳相結合的含正鐵血紅素的蛋白質的總稱，其為還原類物質，在450nm附近顯示出Soret吸收帶，並且在生命世界中非常普遍。已知有500或更多種細胞色素P450的分子物種。所有這些細胞色素P450的分子物種均用作單加氧酶，其通過應用由NAD(P)H得到的兩個電子和分子態氧而實現脂溶基質的加氧。細胞色素P450具有多種新陳代謝功能。具體地，細胞色素P450涉及植物激素如固醇、油菜素甾醇內酯和赤黴素的生物合成、脂肪酸ω的氧化、類黃酮或木質素前體(單木質醇(monolignol))的羥基化。通過應用上述抑制細胞色素P450活性的物質，可以很容易地按希望程度抑制細胞色素P450多種新陳代謝功能的全部或至少一部分。
對抑制細胞色素P450活性的物質不作具體限定，並且其例子包括嘧啶醇、調嘧醇、高烯效唑、多效唑、油菜素唑(brassinazole)、抗倒胺、調環烯、抑芽唑、BAS111.W、1-正癸基咪唑、1-香葉基咪唑、HOE074784、唑菌醇、三唑酮、環戊唑醇、戊唑醇、環戊唑菌及類似物。優選應用選自上述例子中的至少一類物質。作為植物生長調節劑，其化合物名為(R*，R*)-(±)-β-[(4-氯苯基)-甲基-α-(1，1-二甲基乙基)-1H-1，2，4-三唑-1-乙醇；(2RS，3RS)-1-(4-氯苯基)-4，4-二甲基-2-(1H-1，2，4-三唑-1-基)戊烷-3-醇或類似物的多效唑(通用名)，是優選應用的物質，這是因為該物質作為農藥很容易獲得並且易於處理。該化合物的性質、商標名、作為農藥的特徵、施用設備、農業應用該物質的情況及類似情況，在日本待審專利公開No.2001-231355中詳細地進行了描述。
使造林用幼苗吸收抑制細胞色素P450活性物質的方法的優選例子包括向幼苗的地上部分(莖和葉部分)噴撒所述物質的溶液的方法；向幼苗的地下部分(根部分)注射所述物質的溶液或用所述物質的顆粒處理土壤的方法；組合上述三種方法的方法；以及使造林用幼苗的種子吸收所述物質的溶液、栽種所述種子並使秧苗生長的方法。
優選的是使造林用幼苗在不影響所述植物正常生長的濃度下吸收抑制細胞色素P450活性的物質。抑制細胞色素P450活性的物質的濃度上限根據物質的種類而變化。
另外，本發明的造林方法是一種能夠在環境壓力苛刻的區域內造林的造林方法，該方法包括如下步驟通過使植物吸收能夠抑制細胞色素P450活性的物質而準備相比於其固有耐受水平而言對環境壓力的耐受力已經增強了的幼苗；栽種所述幼苗；以及向所栽種的幼苗提供溶有CO2的水或溶有O2的水。
圖1給出了按本發明第一種實施方案在乾旱地區的造林方法的機理。
圖2(a)和2(b)均給出了中空纖維類膜的組件。
具體實施例方式
下面參考附圖描述本發明的造林方法。
圖1描述了實現本發明造林方法的造林系統的系統結構的一個例子。圖1所示的造林系統主要包括造林用幼苗PL，其中通過使植物吸收抑制細胞色素P450活性的物質而相比於其固有耐受水平而言增強造林用幼苗對環境壓力的耐受力；用於產生溶有CO2的水的膜組件MO；由素陶瓷製造的並且被埋在地下用來提供溶有CO2的水的管子PI；用於貯存溶有CO2的水的供水罐T；貯存CO2的壓力鋼瓶；第一增壓泵P1、第二增壓泵P2；用於分析土壤中水分狀態的張力計S1；和用於檢測CO2濃度的測量電極S2。總體上講，通過包括開/關閥V和其它各類調節閥和壓力表(未畫出)的控制系統來控制系統的操作。
對抑制細胞色素P450活性的物質的類型不作具體限定。其例子包括嘧啶醇、調嘧醇、高烯效唑、多效唑、油菜素唑、抗倒胺、調環烯、抑芽唑、BAS111.W、1-正癸基咪唑、1-香葉基咪唑、HOE074784、唑菌醇、三唑酮、環戊唑醇、戊唑醇、環戊唑菌及類似物。優選的是應用選自上述例子中的至少一類物質。作為植物生長調節劑、其化合物名為(R*，R*)-(±)-β-[(4-氯苯基)-甲基-α-(1，1-二甲基乙基)-1H-1，2，4-三唑-1-乙醇；(2RS，3RS)-1-(4-氯苯基)-4，4-二甲基-2-(1H-1，2，4-三唑-1-基)戊烷-3-醇的多效唑(通用名)是優選的物質，這是因為這種物質作為農藥很容易獲得並且很容易處理。另外，可以應用含高烯效唑、嘧啶醇、調嘧醇或類似物作主要組分的農藥，這些物質為類似於多效唑的化合物。
對造林用植物幼苗PL的類型不作具體限定。對海洋區域(主要是澳洲)來說都是土生的並且具有許多物種的桉樹類和刺槐類是優選的，這是因為這些植物成長迅速，可以適應各種環境，並且從產業角度來看，其適合於產生木材、製漿木材和燃料木材，並且為了儘可能快地實現完全造林，在世界的許多區域內經常為了造林而栽種這些植物。
至於造林用幼苗PL的形式，幼苗PL可以在花盆中或在土地中生長。另外，幼苗PL可以是秧苗或由扦插法、嫁接法或組織培養及類似方法而產生的克隆植物。但當幼苗吸收抑制細胞色素P450活性的物質時，優選的是植物在花盆中生長，從而可以抑制所述物質向周圍環境的擴散。
使造林用幼苗PL預先吸收抑制細胞色素P450活性的物質的方法的例子包括通過使顆粒或化合物肥料與土壤混合而用含所述物質的顆粒或化合物肥料處理造林用幼苗將要在其中生長的土壤的方法；通過向土壤中注射所述物質的水可分散性粉末的水溶液，用所述物質處理造林用幼苗將要在其中生長的土壤的方法；和向造林用幼苗的莖和葉噴撒所述物質的水可分散性粉末的水溶液的方法。至於使幼苗吸收所述物質的階段，優選的是在栽種到造林區域之前，當植物處於苗圃中時，使造林用幼苗PL吸收所述物質。更優選的是從其生長的初期階段開始使造林用幼苗PL就吸收所述物質。使造林用幼苗的種子吸收以水可分散性粉末形式存在的所述物質、栽種所述種子並使其秧苗生長是特別優選的方法，這是因為這種方法簡單方便。
造林用幼苗PL需要吸收的抑制細胞色素P450活性的物質的量隨所應用的化學物質的類型而變化，其不能統一化。但當每種化學品按應用該化學品的常規目的需要量而應用時即通過調節節點間的生成而抑制植物的生長(使植物矮小)，通常可以得到較好的結果。已經吸收了抑制細胞色素P450活性的物質的造林用幼苗的生長通常在處理後迅速得到抑制，並使其矮小。更具體地，會發生形態改變如節點間長度變短、葉子尺寸變小及葉子顏色變暗。已經發生上述形態改變的幼苗對環境壓力的耐受力比其固有耐受水平要高一些，因此優選在環境壓力很苛刻的區域栽種這種幼苗。
供水罐T是一個貯存器，作為產生溶有CO2的水的原料的水向其中自動供應。雖然作為原料水的類型不作具體限定，但從降低費用的角度來看，通過水井泵送的地下水、雨水和自來水是優選應用的。優選的是通過應用過濾器或離子交換器，預先脫除可能堵塞膜組件MO的金屬離子、顆粒以及會汙染膜組件MO的顆粒(微生物)。
增壓泵P1用來在供水罐T中為膜組件MO供水。水的流量和流速依據增壓泵P1的排放容量確定。在本發明的裝置中，水的流量和流速優選進行設定，從而使水以1-15升/分鐘的流量供應。
正如圖1所示，從膜組件MO排出的水返回至供水罐T。通過安排設備，使處理後的水持續地返回供水罐T，通過循環處理水可以很容易地產生高濃度的溶有CO2氣體的水。
膜組件MO用作產生溶有CO2的水的供應氣體膜組件，其中水作為原料從組件的上遊側流入，同時向其中提供CO2氣。優選的是膜組件MO包括幾千到幾萬根中空纖維類膜，其被綑紮在一起並放置在支撐套中。膜組件MO的特點是其產品壽命相對較長，當在正常條件下應用時，幾乎不需要任何維修。
如圖2(a)所示，組成膜組件MO的中空纖維類膜3按圓筒形形狀形成，其中無孔膜4被夾在多孔膜5、5之間。優選的是中空纖維類膜3具有三層複合膜結構。無孔膜4阻止水的滲透，但是允許氣體選擇性透過。由於這一點，通過在中空纖維類膜3的外側使氣體加壓，從而氣體可以混合入在中空纖維類膜3內側的水中。因此，如圖2(b)所示，在本發明的設備中，通過使水流過中空纖維類膜3的內側，同時由中空纖維類膜3的外側提供已經加壓了的CO2，產生溶有CO2的水。另外，通過使水流過中空纖維類膜3的外側，同時由中空纖維類膜3的內側提供已經加壓了的CO2，也可以產生溶有CO2的水。
在上述由中空纖維類膜3的外/內側提供CO2的任何一種情況中，在本發明的設備中，通過在中空纖維類膜3的內側和外側之間產生壓力梯度而非常強地增加了中空纖維類膜3的CO2透過效率，從而可以很容易地生產溶有CO2的水，其中CO2已經以所希望的濃度溶解在作為原料的水中。為了在中空纖維類膜3的內側和外側之間產生壓力梯度，應用設在膜組件MO和CO2氣體鋼瓶之間的調節閥(未畫出)可以設定氣體的壓力，使其高於中空纖維類膜3的內部壓力約0.5-2.0kgf/cm2。
所應用的CO2氣體鋼瓶的大小可以按照溶有CO2的水的供應流量進行選擇。CO2的來源不局限於氣體鋼瓶，可以選擇性地從空氣或工廠釋放物中分離或回收化石燃料燃燒所釋放的CO2，從而在本實施方案中應用。
通過使水流過膜組件MO而產生的溶有CO2的水的CO2濃度要高於在大氣壓力下通過在水中溶解CO2而產生的溶有CO2的水的CO2濃度。在一個實施例中，在大氣中存在的CO2的分壓下，在25℃CO2的溶解度約為0.5mg CO2/1升水。與之相對比，按照本發明的設備，通過在25℃給膜組件施用1.0kgf/cm2的氣體壓力，在水中可以溶解至多約1.5g CO2/1升H2O的CO2。上述相同原理也可以應用到在水中溶解O2的情況。在大氣中存在的O2的分壓下，在25℃O2的溶解度約為8.0mg O2/1升水。與之相對比，按照本發明的設備，通過在25℃對膜組件施用1.0kgf/cm2的氣體壓力，在水中可以溶解至多約40mgO2/1升H2O的O2。
在作為原料的水中已經溶有CO2至希望濃度的溶有CO2的水可以通過如下方法容易地產生將CO2測量電極S2浸入供水罐T中；檢測由電極S2產生的電極電動勢(mv)，其作為信號與溶解CO2的濃度成正比；以所檢測到的信號為基準，通過控制器(未畫出)控制增壓泵P1和調節閥V的操作。上述相同原理也用於當在水中溶解O2的情況。即在供水罐T中，取代CO2電極，浸入並應用DO(溶解氧)電極。
在上述的圖1中，給出了提供溶有CO2的水的情況。然而，應用相同機構，可以提供溶有O2的水。另外，所述設備也可以被構造為交替提供溶有CO2的水和溶有O2的水的設備。
向所栽種的幼苗提供溶有氣體的水的方式不作具體限定。但將素陶瓷管子埋在地下、使溶有氣體的水流過管子並利用土壤的水分供應力使植物吸收其需要的水分(地下灌溉法)的方法是優選的。按照這種方法，可以以非常經濟的方式為栽種的幼苗提供水，而不會在乾旱區域浪費稀少的水或應用這種稀少的水製造的溶有氣體的水。
更具體地，如圖1中的虛線所示，在埋在地下的管子P1和提供溶有氣體的水的供水罐T之間放置水位調節罐，從而設定水位調節罐的位置使其在垂直方向低於管子PI的水面，從而溶有氣體的水通過土壤的水吸收力作用而從管子中滲出。當土壤具有足夠的吸收水分時，停止由管子供應水，這樣就可以避免溶有氣體的水的過量供應。至於管子的材料，從水的滲透性方面考慮，素陶瓷或滲透係數為1×10-6至1×10-3cm/s的材料是優選的。
另外，可以省略水位調節罐。在這種情況下，應用圖1所示的增壓泵P2為埋在地下的素陶瓷管子PI提供供水罐T中的水。水的流量和流速根據增壓泵P2的排放容量確定。在本發明的設備中，水優選以20-500ml/分鐘的流量提供。
正如圖1所示，因為管子PI的出口是關閉的，所以由供水罐T提供的溶有氣體的水在管子中貯存。然後由於管子材料的水滲透能力，溶有氣體的水從管子滲入到周圍的土壤中。
當按照周圍土壤的水分狀態提供溶有氣體的水時，通過以下步驟可以很容易地實現這項任務在栽種有幼苗的地區放置張力計S1；應用張力計S1測量土壤的毛細管勢；和通過控制器(未畫出)根據傳感器S1按照所測量的土壤的毛細管勢輸出的信號控制增壓泵P2的操作。
這裡假定上述的溶有CO2的水或溶有O2的水對植物產生下面所述效果。在環境壓力苛刻(如乾旱)的區域內，所栽種的植物幼苗的氣孔關閉。其結果是，植物不能再進行氣體交換，並且植物體內的CO2濃度和O2濃度降低，從而光合作用和呼吸作用的效率劣化。當向栽種的幼苗提供溶有CO2的水和/或溶有O2的水時，可以向植物中引入由於上述原因而在植物體內缺乏的CO2和O2。其結果是，植物體內的CO2濃度和O2濃度升高，並且光合作用和呼吸作用很好地得到保持，從而有可能在環境壓力苛刻的區域內進行造林。
在植物內發生的光合作用和光呼吸反應中，作為底物O2和CO2與二氧化碳固定酶-二磷酸核酮糖羧化酶之間的關係是相互競爭的。換句話說，O2和CO2互相抑制，從而一種底物抑制另一種底物所涉及的反應。因此，如果在O2濃度很高的氣相中植物接收到光，則光呼吸是很劇烈的並且這種劇烈的光呼吸可以作為降低光合作用產率的一個因素。因此，當向植物體內提供溶有O2的水時，優選的是在植物接收不到光線的黑暗階段提供溶有O2的水，而在光照階段將溶有O2的水替換為溶有CO2的水。
假定抑制細胞色素P450活性的物質因為以下原因可以使植物增加對環境壓力的耐受力。抑制細胞色素P450活性的物質抑制了所栽種的植物幼苗中細胞色素P450的活性。因為細胞色素P450的某些活性涉及植物激素的生物合成或生物降解，所以植物體內各種植物激素的濃度升高或降低。這種各種植物激素濃度的升高/降低作為一種信號，引發了植物對環境壓力防衛的機理，並且這種防衛機理最終被恆定激活。因此相比於其固有水平的耐受力而言，所栽種的植物幼苗的環境耐受力得到了增強，從而通過在環境壓力苛刻的區域栽種這種幼苗有可能在上述區域內進行造林。
(實施例)在下文中通過如下實施例更為詳細地描述本發明的造林方法。但本發明並不局限於這些實施例。
(實施例1)應用圖1所示的設備和下文所示的植物和條件進行實驗，該實驗假定一種情況，即本發明的造林方法用於在乾旱地區造林。
(1)設備在玻璃構造的溫室中進行實驗，其中所述溫室防雨並且其中的溫度控制在20至26℃的範圍內。實驗應用由鋼製造的沙槽(90cm×300cm×80cm)。用水徹底洗滌在Tottori沙丘收集的沙子，並在太陽下乾燥。用2mm的篩網篩分乾燥後的沙子，並且將篩分後的沙子加到沙槽中。然後使沙子以3(w/w)％的比率吸收水。外徑為50mm且內徑為40mm的由素陶瓷製造的每根管子以約10cm深且相互間間隔為20cm而被埋在沙槽中。管子通過橡膠管與供水罐連接，從而為對比區提供水且為實驗區提供溶有氣體的水。張力計被埋在沙槽中心部位的15cm深處，應用張力計輸出土壤中的水分值，並且控制泵P2的操作從而土壤的pF值保持在約3.8至4.0的範圍內。二氧化碳電極和DO電極浸沒在100L的供水罐中。輸出代表CO2溶解程度的值，並且以該輸出值為基準，控制在泵P1、氣體鋼瓶和膜組件間配備的控制閥的操作，從而在供水罐中產生且應用溶有CO2的水(800ppm)或溶有O2的水(20ppm)。將這樣製備的溶有CO2的水或溶有O2的水用於實驗。
(2)植物至於植物，應用由扦插法得到的赤桉(Eucalyptus camaldulensis)的克隆幼苗。當由扦插法產生根後，幼苗被轉移至花盆(直徑9cm，深度12cm)中。轉移後，立即向花盆中的土壤中注射入1ml的高烯效唑的液體配製物(其含0.025％的高烯效唑，由Agros Co.，Ltd.生產，在日本的農業、林業和漁民業部(Ministry of Agriculture，Forestry andFisheries of Japan)的註冊號為18010)。植物在花盆中生長一個月(實驗區)。在對比區應用沒有用上述化學物質處理的幼苗。然後，植物以相互之間20cm的間隔栽種在上述的沙槽中。三個月後，測量生長後的植物的地上部分和地下部分的乾重，並且比較實驗區和對比區得到的結果。
結果示於表1中。應該注意到的是表1中的每個值均代表以相同方式處理的20株幼苗的平均值。
雖然在表1中沒有給出，但是觀察到以下事實。用高烯效唑處理的幼苗比沒有用化學物質處理的幼苗顯示出更少的矮態或乾枯。有些沒有用化學物質處理的幼苗(對比區)在實驗的中途就死去了。但當提供溶有氣體的水時，即使對沒有用化學物質處理的幼苗(即對比區中的植物)來說，實驗中途死去的植物的百分比也降低了。另外，對實驗區內的植物來說，當提供溶有氣體的水時，其通常比對比區中的植物有更重的乾重。
上述結果已經證明，通過向栽種的植物幼苗提供溶有CO2的水或溶有O2的水，植物對乾旱壓力的耐受力明顯增強，該植物可以在乾旱壓力很苛刻的區域內栽種。另外，已經證明，通過使造林用幼苗向其植物體內吸收抑制細胞色素P450活性的物質，與其固有耐受水平相比，所述植物對乾旱壓力的耐受力明顯增強，並且也已證明，通過栽種已經用抑制細胞色素P450活性的物質處理過的造林用幼苗，可以在乾旱壓力苛刻的區域內造林。另外，也已經證明的是通過栽種已經用抑制細胞色素P450活性的物質處理過的幼苗，並向所栽種的幼苗提供溶有CO2的水或溶有O2的水，可以在乾旱壓力苛刻的區域內造林。
(實施例2)應用下文所示的植物和條件進行實驗，該實驗假定一種情況，即本發明的造林方法用於在寒冷地區造林。
(1)植物至於植物，應用由扦插法得到的赤桉的克隆幼苗。當由扦插法產生根後，幼苗被轉移至花盆(直徑9cm，深度12cm)中。轉移後，立即向花盆中的土壤中放入0.1g「Greenfield」的水可分散性粉末(其含50％的調嘧醇，由ShionogiCo.，Ltd生產，在日本的農業、林業和漁民業部(Ministry of Agriculture，Forestry and Fisheries of Japan)的註冊號為17316)。植物在花盆中生長四個月(實驗區)。在對比區應用沒有用上述化學物質處理的幼苗。在二月中最冷的時間段栽種所述植物(最低溫度為-2℃，最高溫度為10℃)，並且在栽種後的第10、20和30天後觀察和確定植物的地上部分的損害特徵。確定的結果按如下方法轉化為數值0點代表沒有損害；1點表示輕微損害；2點表示中度損害；3點表示嚴重損害(死亡)。另外，為了分析栽種第10、20和30天後相同葉子的葉綠素的量的變化，應用葉綠素儀(由Minolta CameraCo.，Ltd.生產，SPAD-502)測量SPAD值，該值為葉綠素量的指數。比較實驗區得到的結果和對比區得到的結果。
結果示於表2中。表2中的表示損害特性程度的每個值均代表8株幼苗的平均值。SPAD值代表8株經過相同處理的幼苗在相同葉子的5個位點處所測量的平均值。
上述結果已經證明，通過使造林用幼苗向其植物體內吸收抑制細胞色素P450活性的物質，與其固有耐受水平相比，所述植物對低溫環境壓力的耐受力明顯增強，並且也已經證明，通過栽種已經用抑制細胞色素P450活性的物質處理過的造林用幼苗，可以在低溫環境壓力苛刻的區域內造林。
(實施例3)應用下文所示的植物和條件進行實驗，該實驗假定一種情況，即本發明的造林方法用於在極熱地區造林。
(1)植物至於植物，應用赤桉的秧苗。具體地說，植物的種子在100ppb的多效唑(Bonzai)液體配製物(該配製物含2％的多效唑，由TakedaChemical Industries Ltd.生產，在日本的農業、林業和漁民業部(Ministry of Agriculture，Forestry and Fisheries of Japan)的註冊號為17235)的水溶液中浸泡1天，通過調節性稀釋Bonzai液體配製物而製備該溶液。然後栽種該種子並且使其秧苗生長4個月(實驗區)。在對比區中應用沒有用化學物質處理的幼苗。然後使秧苗在溫度為50℃且光量為10,000lux的條件下放置6小時，並且栽種。栽種三個月後，測量相對於秧苗的高度來說死亡部分的長度。
結果示於表3中。表3中的每一個值均表示10株秧苗的死亡部分的平均比率(％)。應該注意到的是死亡部分的比率(％)＝(在50℃經過6小時處理的秧苗在三個月內死亡的死亡部分的長度)/(處理前秧苗的高度)×100。
上述結果已經證明，通過使造林用幼苗的種子吸收抑制細胞色素P450活性的物質，栽種所述種子並使其秧苗生長，與其固有耐受水平相比，所述植物對高溫環境壓力的耐受力明顯增強，並且也已經證明，通過栽種已經用抑制細胞色素P450活性的物質處理過的造林用幼苗，可以在高溫環境壓力苛刻的區域內造林。
在環境壓力苛刻的造林區域中，存在有環境條件苛刻的一些區域，在那裡即使能適應各種環境的桉樹類和刺槐類也不能通過常規的造林方法生長成林。換句話說，存在有對常規造林方法來說幾乎不可能的大量區域。由於這個原因，如果應用常規的造林方法，則不可避免地會限制利用森林來減少地球上日益增多的二氧化碳的這種嘗試。然而，如果能為以桉樹類和刺槐類為典型代表的各栽種物提供對環境壓力的耐受力(如對鹽、乾旱、寒冷、酷熱等的耐受力)，則通過在這裡栽種這些植物而使乾旱地區、受鹽損害影響的地區、寒冷地區、酷熱地區等轉化為植被區，從而可以減少地球上正在增加的二氧化碳氣體，這種技術的巨大效果為人類帶來的好處將會出現。
但如果通過基因重組技術創造對各種環境壓力都有耐受力的植物，則通過在其中栽種這些植物可以使乾旱地區、受鹽損害影響的地區、寒冷地區、酷熱地區等轉化為植被區，從而可以減少地球上正在增加的二氧化碳氣體，但經過基因誘導後，不僅需要單個植物的有效再生技術，而且在評估所形成的基因重組植物的安全問題時存在有許多障礙，即在評估基因重組植物對自然環境造成的影響時存在有許多障礙。這樣，通過基因重組技術創造對各種環境壓力具有耐受力的植物可能還需要很長的時間。
工業應用性如上所述，按照本發明的造林方法，可以提供比常規造林方法更迅速、安全和有效的能在環境壓力苛刻的區域內造林的方法。
表1
表2
表3
權利要求
1.一種造林方法，所述方法通過向栽種的幼苗提供溶有CO2的水或溶有O2的水而能夠在環境壓力苛刻的區域內造林。
2.權利要求1的造林方法，其通過向栽種的幼苗提供溶有CO2的水或溶有O2的水而能夠在環境壓力苛刻的區域內造林，其中通過以下方法產生溶有CO2的水或溶有O2的水向被傳遞膜分隔的兩個區中的一個提供作為原料的水，同時以加壓狀態向另一個區提供CO2或O2，從而使CO2或O2以預定的濃度溶解在水中，其中所述傳遞膜只有氣體能夠通過而液體不能通過。
3.一種能夠在環境壓力苛刻的區域內造林的造林方法，所述方法包括如下步驟通過使植物從其地上部分和地下部分的至少一處在不影響所述植物正常生長的濃度範圍內吸收抑制細胞色素P450活性的物質而準備造林用幼苗，相對於其固有耐受水平而言，該造林用幼苗對環境壓力的耐受力已經得到增強；和在造林區域內栽種所述已經用抑制細胞色素P450活性的物質處理的造林用幼苗。
4.一種能夠在環境壓力苛刻的區域內造林的造林方法，所述方法包括如下步驟通過使植物的種子在不影響所述植物正常生長的濃度範圍內吸收抑制細胞色素P450活性的物質，並栽種所述種子且使其秧苗成長而準備造林用幼苗，相對於其固有耐受水平而言，該造林用幼苗對環境壓力的耐受力已經得到增強；和在造林區域內栽種所述已經用抑制細胞色素P450活性的物質處理的造林用幼苗。
5.權利要求1-4任一項的造林方法，其通過向栽種的幼苗提供溶有CO2的水或溶有O2的水而能夠在環境壓力苛刻的區域內造林，其中所栽種的幼苗為已經用抑制細胞色素P450活性的物質處理的幼苗。
6.權利要求3-5任一項的造林方法，其中所述抑制細胞色素P450活性的物質為選自嘧啶醇、調嘧醇、高烯效唑、多效唑、油菜素唑、抗倒胺、調環烯、抑芽唑、BAS111.W，1-正癸基咪唑、1-香葉基咪唑、HOE074784、唑菌醇、三唑酮、環戊唑醇、戊唑醇和環戊唑菌的物質。
全文摘要
本發明提供一種造林方法，該方法與基因重組技術相比對環境具有更少的影響或危險，並且能夠通過增強植物固有的能力而在環境壓力苛刻的區域內造林。本發明的造林方法通過向栽種的幼苗提供溶有CO
文檔編號A01G23/02GK1638620SQ03804969
公開日2005年7月13日 申請日期2003年4月30日 優先權日2002年5月9日
發明者淺田隆之 申請人:王子製紙株式會社