全 文 ：生物学实验中的湿度控制:改良的装置及工作原理*
冯明光* *
许
谦
徐均焕
(浙江大学生物科学系, 杭州 310029)

摘要
 相对湿度是生物学实验中一个十分重要而又较难准确控制的环境因素. 本项研究设计出一种改进的
简易控湿装置, 可利用普通温光型培养箱同时进行不同湿度水平的生物学实验. 该装置由微型气泵、3 个试剂瓶
串连而成的三联体和一个用有机玻璃制成的生长箱组成,经在 20
下对饱和酒石酸钠溶液调节的湿度(理论值
92% )连续测定和校正, 控湿效果良好, 误差仅
1%左右.同时对不同浓度硫酸溶液控制生长箱内不同水平的
湿度进行了测定和检验, 亦效果良好,且对环境温度的适应性强,在 5~ 35
范围内同一硫酸浓度控制相同的稳
定湿度. 最后,对上述装置控制湿度的稳定性及其影响因素进行了讨论.
关键词
湿度控制
改良装置及工作原理
生物学实验
Humidity control in biological experiments: modified device and methodology. Feng M ingguang , Xu Q ian, Xu Jun

huan ( Depar tment of Biological Sciences , Zhej iang Univer sity , Hangzhou 310029) .
Chin. J . A pp l . Ecol. , 1999,
10(3) : 357~ 361.
Relative humidity is an envir onment factor that significantly affects biological experiments, but is difficult to precisely
control. A modified device for easy control of the humidit y in regular thermal and light growth chamber w as described
in this paper. T he device included three parts: 1) air pump; 2) three pipe
collected containers of salt solution for pro

ducing expected humidity; and 3) a perspex chamber, in w hich, exper imental mater ials can be placed. The modified
device worked well for humidity control w ith an erro r o f only 1% , while a digital data log ger was used to monitor the
relative humidity controlled by saturated solution of sodium tartrate every t hree minutes for 6 h at 20
, which was
supposed to yield a 92% r . h. at that temperature. Var ying concentrations of sulfate acid were t ested as humidit y con

trol agents at 5~ 35
, w ith each yielding a stable humidit y in the perspex chamber regardless of temperature. The
stability of the humidity control system was also discussed w hen the solutions of sulfate acid were used as humidity con

trol agents.
Key words
Humidity control, Modified device and methodolog y, Biological experiments.


* 国家杰出青年科学基金( 39525004 )和国家自然科学基金资助项
目( 39870513) .


* * 通讯联系人.


1998- 06- 12收稿, 1999- 02- 10接受.
1
引

言


生物学实验都在自然或人为控制的环境或生态条
件下进行.在影响实验的各种环境因素中,一般温度和
光照较易控制, 而湿度却是一个既重要又难以准确控
制的因素.虽然发达国家已经有若干品牌的生长培养
箱等高技术设备可以用于控制包括湿度在内的各种环
境因子,但价格昂贵,普通实验室较难重复购置此类设
备.对于各种微生物及昆虫、螨类等个体小的节肢动
物,大量使用昂贵设备既不经济,也不现实.因此, 利用
普通生长培养箱,设计改装成本低、准确度高的控湿装
置,对于提高生物学实验的质量具有重要的现实意义.
环境湿度的主要指标是相对湿度( Relat ive Humidity,
RH) .对用盐溶液控制湿度的简易方法曾有过比较深
入的研究[ 1~ 5] ,其基本原理是: 在一定温度下,封闭环
境中一定浓度盐溶液的液面饱和蒸汽压在液面上形成
稳定的相对湿度.然而,许多受试生物较难适应空气不
流通的密闭环境, 从而影响实验的真实性和可靠性.
Romaska[ 6]、M ilner和 Lut ton[ 7]早已注意到上述简易
方法的缺陷,他们将简易控湿装置与安置受试对象的
生长箱分隔开来,其间用导管相连,部分地解决了原有
的技术性缺陷. 我们从事昆虫真菌性流行病的研究,湿
度控制一直是影响室内实验精确性的重要因素.在前
人工作的基础上,我们设计出一种较为适用的简易控
湿装置,较好地解决了现有简易控湿方法的种种技术
缺陷.本文将改进的三联体控湿装置及其工作原理和
有关技术参数予以报道.
2
材料与方法
2. 1
控湿装置与工作原理


如图 1所示, 改良的控湿装置由 3 个相互间以塑料导管相
连的250 ml试剂瓶(简称三联体)、一个用有机玻璃自制的生长
箱和一只 4 接口微型气泵 (常用于家庭养鱼缸)组成. 其中, 气
泵的气体流量为 70ml
s- 1 (将量筒装满水, 倒置于水缸中即可
测得) , 4 个接口可同时与 4 只生长箱相通.三联体每只瓶中均
装入 100ml的盐溶液用于产生目标湿度的空气, 1 号瓶直接与
气泵接口相通, 2 号瓶与 1 号瓶的出口相通, 3 号瓶与 2 号瓶的
应 用 生 态 学 报
1999 年 6 月
第 10 卷
第 3 期
































CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Jun. 1999, 10( 3)
357~ 361
图 1
改进的三联体湿度控制装置的设计及工作示意图
Fig. 1 A diagram for th e design of modif ied three
container hum idity cont rol system.
A:装控湿盐溶液的三联体结构及与微气泵和自制生长箱的连接口 Collections of three containers to each oth er and to air pump and perspex grow th cham

ber; B:自制有机玻璃生长箱的结构 The st ructure of th e grow th chamber; C:生长箱进气筛板的筛孔大小与排列方式 Sizes and dist ributed pattern of
openings for air ent ry on the board below air ent ry pipe.
出口相通,而 3 号瓶的出气管与生长箱(有效空间为 135mm

135mm
185mm)的进气管直接相通. 在气泵驱动下, 由盐溶液
控制的目标湿度的空气顺序经过 1~ 3 号瓶, 从上进入安放受
试生物的生长箱, 其底部四周各有 3 个散气孔, 上方是散气筛
板.为了使进入生长箱的湿气尽可能均匀弥散, 在其中央的主
进气孔下设置一进气筛板, 板上密布上下相通的孔, 由里向外
直径渐次增大. 随着气泵的不停工作, 从 3 号瓶流出相对稳定
的目标湿度的空气, 源源不断地进入生长箱. 由于底部有散气
筛板(筛孔均匀分布)和散气孔, 生长箱内的湿度既稳定 , 又接
近自然状态.


整套控湿装置置于恒温培养箱中. 一只 250 L 的国产恒温
培养箱可同时容纳 8套装置, 各生长箱共用 2只微型气泵.换句
话说,一只温度与光照控制相同的培养箱内, 可以允许同时进
行 8 种湿度的生物学实验.
2. 2
控湿效果监测


将英国产( Gemini Data Loggers, L td. , UK) 的相对湿度自
动记录仪 ( IP68 Relat ive Humidity Logger, T inytalk
9903

0304)置于生长箱内, 每3min 记录 1次箱内相对湿度 .为消除温
度波动的影响,在培养箱关闭后达到设定温度时使记录仪开始
工作,气泵也相应延迟开启.
2. 3
控湿效果检验


选用在 15~ 30
下控湿效果相当稳定的饱和酒石酸钠( Na
t artr ate)溶液,三联体 1~ 3 号瓶中各装入 100ml,在 20
恒温下
验证上述装置的控湿效果,已知 20
下饱和酒石酸钠溶液的相
对湿度为 92% [ 4] . 湿度监测同上.
2. 4
变温下不同浓度硫酸溶液的控湿效果监测


硫酸溶液浓度的选择参考文献 [ 3] , 最高 51. 58% , 最低
11. 02% ;温度选择范围为 5~ 35
, 间隔 5
. 监测方法同上.
2. 5
三联体中溶液体积变化与湿度控制的稳定性


三联体中溶液浓度(体积)的变化直接影响所控的湿度. 由
于三联体每只瓶的水分消耗不同, 维持稳定湿度的必要条件就
是保持各只瓶中溶液浓度相对稳定, 故必须定期向各瓶加入系
统工作期间所损耗的水分. 为了测定不同温度下不同浓度硫酸
溶液在 1~ 3 号瓶中的水分变化, 在加入硫酸溶液后, 分别称量
各瓶的总重, 运行数小时后再称量各瓶的重量, 由此评价该系
统控制湿度的稳定性.
3
结

果
3. 1
控湿效果检验


在三联体控湿系统中用饱和酒石酸钠溶液在
20
下调控的相对湿度见图 2所示.在最初的 3h 内,
生长箱内的相对湿度在 93. 0%、91. 5%、90. 0% 3个
水平上作小幅振荡,此后稳定维持在 91. 5% ,与 Tracy
等[ 4]列出的该溶液在 20
下的 92. 0%的相对湿度基
本相同, 其微小误差可能是各自所用测湿仪器的误差.
本实验所用自动湿度记录仪的误差为
1% . 由此说
明,该系统的控湿效果是完全可靠的.
图 2
在三联体控湿装置中用饱和酒石酸纳溶液控制相对湿度的监测
Fig. 2 Mon itoring of the relative humidity cont rolled w ith saturated solut ion
of sodium tart rate in the three
container humidity control system.
3. 2
不同浓度硫酸溶液的控湿效果


在三联体控湿系统中, 不同浓度硫酸溶液在不同
温度下所控制的相对湿度列于表 1. 在该系统中用不
同浓度硫酸溶液控制湿度的效果是较为理想的. 一般
358 应
用
生
态
学
报


















10卷
表 1
在改良的三联体控湿系统中不同浓度硫酸溶液在不同温度下的相对湿度
Table 1 Relative humidity controlled with di fferent concentrations of sulfate acid at varying temperatures in modified three
container humidity control sys

tem
硫酸浓度
Con.
( % )
温度
Tem p.
(
)
测得湿度
M easured
RH( % )
稳定时间
Time need
(m in)
参考湿度1)
Referred
RH( % )
硫酸浓度
Con.
( % )
温度
T emp.
(
)
测得湿度
Measured
RH( % )
稳定时间
T im e need
( min)
参考湿度1)
Referred
RH( % )
51. 58 5 34. 8 48 35. 00 5 65. 1 33
10 34. 8 66 10 65. 1 51
15 34. 8 210 15 65. 1 150
20 34. 8 35 20 65. 1 90
25 34. 8 33 25 65. 1 46
49. 00 5 40. 4 9 33. 09 5 67. 9 31 70
10 40. 4 69 20 67. 9 27
15 40. 4 69 35 67. 9 26
20 40. 4 75 32. 67 5 69. 3 33
25 40. 4 72 10 69. 3 54
47. 71 5 44. 0 30 15 69. 3 66
10 44. 0 9 20 69. 3 63
15 44. 0 24 25 69. 3 48
20 44. 0 24 30. 14 5 74. 9 34 75
25 44. 0 31 40 20 74. 9 33
45. 41 5 49. 9 3 35 74. 9 20
10 49. 9 18 26. 79 5 79. 3 30 80
15 49. 9 6 10 79. 3 97
20 49. 9 54 15 79. 3 84
25 49. 9 24 45 20 79. 3 78
43. 10 5 53. 7 24 25 79. 3 39
10 53. 7 75 25. 80 20 82. 4 17
15 53. 7 12 24. 80 20 85. 5 25
20 53. 7 10 23. 80 20 87. 1 34
25 53. 7 15 50 22. 88 5 90. 3 21 85
30 53. 7 24 20 90. 3 10
35 53. 7 24 35 90. 3 84
40. 75 5 58. 7 5 17. 91 5 95. 3 54 90
20 58. 7 10 55 20 95. 3 24
35 58. 7 6 35 95. 3 24
5 60. 0 15 11. 02 5 98. 0 15 95
20 60. 0 40 60 20 98. 0 40
35 60. 0 33 35 98. 0 33
35. 80 5 64. 0 24
20 64. 0 9 65
35 64. 0 34
1)源自 Stokes et al . ( 1949)所测 25
下不同浓度硫酸溶液在饱和蒸汽压下的相对湿度值[ 3] .
在气泵工作约 30min后生长箱内的相对湿度便基本稳
定在调控目标值,有的仅需几分钟,但在少数测定中稳
定时间偏长.这可能与气泵开启时培养箱内的实际温
度有关.在 5~ 35
范围内, 尽管达到稳定湿度所需的
时间有所不同, 但相同浓度的硫酸溶液最终稳定的湿
度值是完全相同的, 不因温度而有所变化.这表明用硫
酸溶液控制湿度具有良好的适应性.此外,本实验中用
数字显示的自动湿度记录仪获得的相对湿度值, 与
Stoke等[ 3]半个世纪前用机械装置测定的湿度值之间
存在着偏差,尤其在高湿度和低湿度区偏差较大. 这种
偏差可能由两种测湿装置的误差所致. 本实验中所用
的测湿仪器是现代高科技电子产品,应当较为可靠.饱
和酒石酸钠溶液的湿度校正就是证明(图 2) .
3. 3
三联体中溶液体积变化与湿度控制的稳定性


在三联体控湿系统运行期间, 3个试剂瓶内的硫
酸溶液的重量变化如表 2所示. 这种变化与硫酸浓度
有关,基本上是由水分的得失引起.由于空气的湿度与
溶液表面上的湿度之间存在着差值, 因而系统的运行
必然导致溶液水分的得失.如果前者低于后者,则溶液
失水,反之则溶液自空气中吸水.水分的得失直接影响
控湿效果.但是,三联体的结构使这种影响被渐次振荡
减弱.运行 4~ 16h, 1号瓶的重量一般在 g的水平上变
动, 2号瓶的重量在 100mg 的水平上变动,而决定生长
箱内湿度的 3号瓶的重量仅在 10mg 的水平上变动,
相当于溶液重量的 0. 05
左右.因此,在实验期间,水
分的得失不会引起生长箱内的湿度大幅波动,其精确
度远高于人工气候箱等昂贵设备. 在实际应用中, 若用
高浓度硫酸液控制低湿度,可先使空气通过干燥剂瓶
再进入三联体, 以避免得水;若用低浓度硫酸液控制高
湿度, 可定期(如实验观察时)向1号瓶补充水至起始
3593 期












冯明光等:生物学实验中的湿度控制:改良的装置及工作原理









表 2
三联体控湿系统运行期间 1~ 3号瓶不同浓度硫酸溶液重量变化及其与温度的关系
Table 2 Variation with running time in the weight of sulfate acid solutions in the three
container humidi ty control system at di fferent temperatures
浓度
Conc.
( % )
温度
Tem p.
(
)
重量变化 Weight change( g)
1号瓶
No. 1
2号瓶
No. 2
3号瓶
No. 3
时间
Time
( min)
浓度
Conc.
( % )
温度
T emp.
(
)
重量变化 Weight change( g)
1号瓶
No. 1
2号瓶
No. 2
3号瓶
No. 3
时间
T ime
( min)
51. 58 5 1. 26 0. 33 0. 05 277 35. 00 5 - 0. 22 - 0. 21 - 0. 06 277
10 4. 06 0. 64 0. 07 684 10 0. 00 0. 00 0. 05 684
15 4. 33 0. 57 - 0. 02 960 15 - 2. 16 - 0. 33 - 0. 02 960
20 0. 87 0. 17 0. 03 256 20 - 0. 95 - 0. 14 0. 03 256
25 2. 49 1. 28 0. 41 300 25 - 2. 70 - 0. 55 - 0. 13 300
49. 00 5 0. 52 0. 14 - 0. 04 249 33. 09 5 - 1. 69 - 0. 04 - 0. 10 600
10 0. 62 0. 11 - 0. 04 250 20 - 8. 82 - 1. 20 - 0. 33 912
15 3. 06 0. 29 0. 11 669 35 - 13. 36 - 4. 58 - 0. 74 570
20 1. 73 0. 25 - 0. 06 292 32. 67 5 - 0. 45 0. 04 - 0. 07 249
25 0. 96 0. 11 - 0. 04 245 10 - 0. 56 - 0. 15 - 0. 07 250
47. 71 5 2. 15 0. 21 0. 07 618 15 - 0. 79 - 0. 22 - 0. 14 669
10 0. 70 0. 16 - 0. 04 261 20 - 0. 44 - 0. 14 0. 02 292
15 1. 58 0. 28 - 0. 03 618 25 - 1. 23 - 0. 27 0. 00 245
20 2. 83 0. 74 0. 01 508 30. 14 5 - 0. 25 - 0. 05 - 0. 02 618
25 - 2. 24 0. 63 0. 01 660 10 - 0. 59 0. 00 0. 00 261
45. 41 5 0. 11 0. 05 0. 00 240 15 - 0. 41 - 0. 04 - 0. 09 618
10 1. 21 0. 27 - 0. 04 578 20 - 1. 98 - 0. 34 0. 03 508
15 1. 40 0. 31 - 0. 11 702 25 - 7. 5 - 1. 24 0. 05 660
20 0. 21 - 0. 06 - 0. 02 605 26. 79 5 - 0. 88 - 0. 12 - 0. 03 240
25 - 10. 38 - 1. 95 - 0. 03 1193 10 - 1. 92 - 0. 08 - 0. 09 578
43. 10 5 0. 20 0. 00 0. 00 144 15 - 3. 05 - 0. 49 0. 14 702
10 0. 42 0. 01 0. 00 145 20 - 4. 88 - 0. 58 - 0. 15 605
15 - 0. 15 0. 00 0. 00 147 25 - 35. 92 - 7. 57 - 1. 95 1795
20 - 0. 31 - 0. 10 0. 05 240 22. 88 5 - 0. 30 0. 00 - 0. 03 144
25 - 0. 57 0. 03 - 0. 05 153 10 - 0. 38 - 0. 10 - 0. 02 145
30 - 2. 23 - 0. 07 - 0. 47 255 15 - 1. 10 - 0. 09 0. 00 147
35 - 3. 58 - 0. 40 0. 11 230 20 - 2. 73 - 0. 21 - 0. 08 240
40. 75 5 0. 08 - 0. 01 0. 01 240 25 - 2. 33 - 0. 09 - 0. 03 153
20 - 0. 57 0. 00 - 0. 15 630 30 - 5. 20 - 0. 5 0. 07 255
35 - 4. 24 - 1. 12 1. 34 600 35 - 7. 11 - 1. 48 0. 15 230
38. 35 5 - 0. 04 - 0. 04 - 0. 03 180 17. 91 5 - 0. 55 - 0. 04 - 0. 02 239
20 - 4. 98 - 0. 64 0. 39 660 20 - 3. 16 - 0. 24 - 0. 18 174
35. 8 5 - 0. 06 - 0. 08 0. 02 174 35 - 17. 9 - 4. 97 - 0. 78 520
20 - 0. 77 - 4. 23 0. 04 240 11. 02 5 - 3. 40 - 0. 36 - 0. 10 600
35 - 6. 26 - 1. 54 0. 26 253 20 - 14. 99 - 1. 21 - 0. 71 672
35 - 20. 22 - 4. 55 0. 24 570
水位线,以尽可能减少 3号瓶的失水,从而维持生长箱
内稳定的湿度.
4
讨

论


在涉及湿度控制的生物学实验中, 用盐溶液控制
湿度的基本方法有二. 第一, 用饱和盐溶液, 即溶液中
有可见的晶体颗粒沉淀析出,其优点是能够维持较为
稳定的湿度. 如在 20
时, 氯化铵饱和盐溶液控制的
相对湿度为 79. 5%、硝酸铵的为 65. 5%、硝酸钙的为
55. 5%、氯化镁的为 33. 0%、氯化锂的为 12. 5%、酒石
酸钾的为 75%、酒石酸钠的为 92% [ 4] . 该方法的局限
性是,每一种盐的饱和溶液在给定温度下只能控制一
种湿度.若设计一个包含 4个温度水平(如 10~ 25
)
和 5个湿度水平( 30%~ 95% )的二因子正交的生物学
实验,该方法将是十分繁琐和昂贵的.第二, 用一种化
合物水溶液的系列浓度控制湿度. 在给定温度下, 一种
化合物的任一浓度, 在密闭状态下其液面蒸汽压是恒
定的,总能用于控制一种湿度,故一系列浓度可控制一
系列湿度,如不同浓度的硫酸、氢氧化钾溶液能用于控
制不同的相对湿度. 化合物的选择除了不影响实验本
身外,成本和适应性是一个重要考虑因素. 然而,上述
两种方法一般都是在密闭状态下使用, 而这样的状态
对许多生物的正常生命代谢活动是不利的, 如窒息效
应.因此,既要维持实验环境的湿度稳定, 又要气流畅
通,势必要对控湿装置进行必要的改进. Beat tie[ 1]最早
考虑用气泵使空气通过三联瓶的硫酸溶液, 整套装置
浸于水浴中以实现恒温. Ramoska[ 5]对这套装置进行
了改进,他使空气首先通过干燥剂以制得干空气, 后者
再通过饱和盐溶液而获得预期湿度, 并将该湿度的空
气导入一个玻璃圆桶中进行有关试验. 该设计的基本
构架是好的,但缺点是系统中的气体流动方向、湿度扩
散方向和重力方向不一致,因而达到稳定湿度所需的
360 应
用
生
态
学
报


















10卷
时间和稳定程度都不尽人意, 稳定后的误差为
3%.
M ilner 等[ 6]改变了圆桶中气体进出口的位置,使气体
流向和湿度扩散方向趋于一致, 并在进出气口之间加
了两块抑制气体对流形成的筛板, 是一个重大的改进.
但他采用顶盖式开闭结构,实验操作颇显不便.


我们综合考虑了上述各种设计, 主要在 M ilner
等[ 6]设计的基础上作了如下改动: 1)生长箱正面采用
纵向抽拉式滑动门, 操作简便、密闭性好且有利于实验
观察; 2)改变生长箱进出气孔的位置,进气孔位于上方
正中间,散气孔位于底部四周,使生长箱内的气体以辐
射对称方式流动,迅速扩散至整个实验空间, 避免湿度
控制的死角; 3)主进气孔下方进气筛板上筛孔的大小
和排列方式(图 1) , 完全根据孔的面积与其跟进气孔
之间的距离成正比的原则而确定每个孔的位置和大
小,从而使气体在整个横截面上均匀下沉,避免了对流
运动的产生,使湿度在较短时间内达到稳定.


经过改进的简易控湿系统的控湿效果是可靠的,
可以满足若干生物学实验的要求. 我们所用的三联体
容器( 1~ 3号瓶)的大小和自制生长箱的有效空间是
根据我们自己的昆虫病理学研究需要而设计的.在应
用中,三联体和生长箱的大小完全可以根据所进行实
验的实际需要而调整,生长箱增大,三联体容量也要相
应增大.此外,我们选择不同浓度硫酸来调节湿度, 主
要考虑了硫酸控湿对温度的相对稳定性(表 1)和它的
低廉成本.如果还要提高控湿系统的稳定性(表 2) ,可
考虑在三联体基础上再串连 1~ 2只容器,变成四联体
或五联体.这样,最后一只容器中溶液重量的变化会尽
可能小,输出空气的湿度将更加稳定.
参考文献
1
Beatt ie, M . V. F. 1928. Observat ions on the death points of the blow

f ly at dif ferent relat ive humidities. Bul l . En tomol . Res. , 18: 397~
403.
2
Buxton, P. A. 1931. The measurement and control of atmospheric
humidity in relation to entomological problems. Bu ll . Entomol .
Res. , 22: 431~ 447.
3
Stokes, R. H. and Robinson, R. A. 1949. S tan dard solut ions for hu

midity control at 25
. Ind ustr . E ngng. Chem . , 41: 2013.
4
T racy, C. R. , Welch, W . R. an d Porter, W. P. 1980. Propert ies of
air: a manual for use in biophysical ecology. Univ. Wisconsin Tech .
Rpt. No. 1, 41 pp.
5
Winston, P. W. and Bates, D. H. 1960. Saturated solutions for the
cont rol of hum idity in biological research . Ecology , 41: 232~ 237.
6
Ramoska, W .A. 1984. T he influen ce of relat ive hum idity on Beauv e

ria bassiana infect ivity an d replicat ion in the Chinch Bug, Bli ssus Leu

cop ter us. J. I nver tebr . Pathol . , 43: 389~ 394.
7
Milner, R. J. and Lut ton, G. G. 1986. Dependence of Vert ici ll ium
lecanii ( Fungi: Hyphomycetes) on high hum idit ies for infection and
sporulation using Myzu s persicae ( H omoptera: Aphididae) as host .
Env i ron . E ntomol . , 15: 380~ 382.
作者简介
冯明光, 男, 41 岁, 教授, 博士, 博导. 长期从事杀虫
微生物学、昆虫病理学、昆虫流行病学、昆虫生态学和害虫微生
物防治研究, 已发表各种论著逾百篇, 其中 30 篇发表在 10 种
SCI期刊源的国际性学术期刊上,被国外同行累计引用 200 余
篇次. E
mail: mgfeng@ zjau. edu. cn
沙地云杉新种的鉴定及其对我国北方生态环境建设意义


在浩瀚无垠的小腾格里沙地东部边缘,生态环境非常脆弱地区、分布着大面积的原始云杉天然林,是世界上非常罕见特殊的森
林生态系统类型.但是长期以来, 这种云杉究竞是哪一种? 在我国植物分类学上一直是个争论性问题.我国著名树木分类学家郑万
钧教授在
中国植物志
第七卷( 1979)、
中国树木志
( 1980)等著作中,都记载为红皮云杉(Picea koraiensis ) , 而在
内蒙古植物志
第
一卷( 1985)却认为是白扦云杉(Picea mey er i) . 1986 年鸟弘奇认为是白扦云杉的地方宗 .即蒙古云杉( Picea meyer i var . mongolica ) .
20 多年来,由于这种云杉归属问题尚未解决,给科研、教学、生产和保护区建设带来严重影响.


近年来,我们在国家自然科学基金资助下 ,对上述 3 种云杉进行了全面系统的分类学研究, 从形态解剖的比较、同工酶测定、染
色体核型分析、栽培实验观察和种群生态地理分析,确定此种云杉既不同于红皮云杉, 也不同于白扦云杉, 而是一种长期适应于干
旱沙地生态环境中被人们遗漏的特有新种 沙地云杉 Picea mongolica ( H. Q. Wu) W. D. Xu. ( Picea meyer i var. mongolica H. Q.
Wu) .这一发现得到我国学术界高度重视. 为此,内蒙古自治区林业厅, 于 1998 年在北京香山主持召开了沙地云杉新种鉴定会. 参
加会议的有中国科学院植物研究所、中国科学院沈阳应用生态研究所、东北林业大学、内蒙古大学、中国林业科学研究院和国家林
业局等单位 10 多位专家, 其中我国著名的植物分类学家和裸子植物分类权威周以良教授和傅立国研究员任鉴定会主任. 与会专家
认真听取了研究报告,并对云杉标本进行了反复对比研究,一致同意沙地云杉是一种我国特有的新种,同时认为沙地云杉新种的发
现,具有重大科学理论意义和生产实践价值: ( 1)沙地云杉是我国珍稀濒危特有树种,由于分布范围很狭窄, 面积很小,在世界上只
分布小腾格里沙地东部边缘,生态环境脆弱地区较集中分布白音敖包沙地上,这是长期自然历史发展和现代自然条件综合作用结
果.因地研究沙地云杉对于了解我国云杉起源、演化以及古气候变迁具有重要意义. ( 2)沙地云杉长期生长在干旱贫瘠沙地上,对恶
劣环境具有强大的适应能力,而白音敖包自然保护区又是沙地云杉林分布面积最大、长势较好、林相整齐和最有代表性地区.因此
保护区是我国最大沙地云杉天然基因库,可为我国北方防风固沙林营造和三北防护林体系建设提供大量种苗基因资源. ( 3)沙地云
杉林是陆地上非常特殊的森林生态系统类型. 由于它分布小腾格里沙地东部边缘,形成了华北地区天然屏障. 因此可为控制我国北
方土地沙漠化,改善当地牧区人民生活环境, 进而减少首都风沙暴和降尘具有重大现实意义.
(中国科学院沈阳应用生态研究所
徐文铎)
3613 期












冯明光等:生物学实验中的湿度控制:改良的装置及工作原理