生機勃勃頑強的水杉 -高一下學期勞動技術(shù)一等獎創(chuàng)新教案

生機勃勃頑強的水杉-高一下學期勞動技術(shù)一等獎創(chuàng)新教案水杉

教案

一、教學目標

了解水杉，知道水杉的簡介、形態(tài)特征、生長習性、分布范圍、繁殖方法、栽培技術(shù)、病蟲害防治、主要價值、植物文化等。增加植物的多樣性和養(yǎng)護方面相關(guān)知識，希望保護生態(tài)環(huán)境的理念能深入人心，保護生物多樣性，呼吁更多的人積極參與到生物多樣性保護的行動中來。

二、教學重點

認真學習水杉的知識，欣賞大自然的神奇。親近自然、融入自然，探索自然界的生物多樣性之美，喚起大家尊重自然、順應自然、保護自然的決心。呼吁人們加入到生態(tài)環(huán)境保護的行動中來，共同建設(shè)美麗家園。

教學過程

簡介

水杉（MetasequoiaglyptostroboidesHu&W.C.Cheng），柏科水杉屬植物落葉喬木。其植株高大，樹皮灰褐色，呈長條形，幼樹樹冠尖塔形，老樹則為廣圓頭形；葉相對而生，葉色為綠，呈羽狀，扁平且有絨毛；雌雄同株，果實球形，熟時深褐色；種子扁平，具窄翅；花期2~3月，果期9~11月。因為水杉是可以在淺水中生長的大型喬木，所以叫作水杉。

水杉樹原產(chǎn)地是在中國四川省，分布的地區(qū)環(huán)境都是比較濕潤多雨的，之后在中國各地廣泛移栽種植。水杉喜溫暖濕潤氣候；喜深厚肥沃的酸性土；不耐澇，對土壤干旱較敏感，對二氧化硫等有害氣體的抗性較弱。水杉的人工繁殖方法有播種繁殖和扦插繁殖兩種。1999年水杉在《中國國家重點保護野生植物（第一批）》被列為國家一級保護植物。

《中國中藥資本志要》記載水杉葉、種子有清熱解毒、消炎止痛之效，可用于癰瘡腫痛、蘚瘡等癥。水杉姿態(tài)優(yōu)美，葉色翠綠秀麗，是庭院觀賞樹，可用于公園、庭院栽植營造風景林。水杉屬于古老的孑遺植物，早在一億多年前的中生代白堊紀及新生代，水杉的祖先就誕生了。但是新生代第四紀冰期之后，水杉幾乎全部絕滅，中國中部地區(qū)零星分布的“山地冰川”，是少數(shù)植物的“避難所”，使水杉在第四紀冰川災難中得以存活，成為植物中的活化石。

植物學史

物種起源

水杉，從已發(fā)現(xiàn)的眾多化石來看，1億年前它們遍布整個北半球。然而當大規(guī)模冰川運動席卷而來，極寒讓水杉消失殆盡。水杉在北美洲、歐洲、亞洲等都有水杉的發(fā)現(xiàn)。在中國南方，冰川遺忘了一些褶皺縫隙，這些為數(shù)不多、零零散散的無冰之處，成為部分植物繼續(xù)生存的避難所。比如，我省與四川、湖北交界一帶的山溝，庇護了極少的水杉幸存下來。

水杉是國家一級重點保護植物，古代遺留下來的珍貴、稀有的“孑”遺植物樹種之一，被稱為“活恐龍”。20世紀40年代，植物學工作者發(fā)現(xiàn)并證實了水杉的生存，推翻了“水杉早已滅絕”的定論。水杉的重現(xiàn)成為“20世紀植物學上的重大發(fā)現(xiàn)”，從此，植物分類學中就單獨增添了一個水杉科、水杉屬。

發(fā)現(xiàn)命名

水杉，被譽為植物界的“活化石”，和美國巨人紅杉（Hyperion）、海岸紅杉（Sequoiasempervirens(Lamb.)Endl.）為近緣物種，其中，水杉最為古老。1939年，時為日本京都大學講師的三木茂博士發(fā)現(xiàn)了一種和紅杉（Sequoia）相近而又不太相近一樣的植物化石，1941年，發(fā)表的時候命名為Metasequoia，Meta為變化、改變之意，以示和紅杉姊妹關(guān)系。1941年冬天，干鐸由湖北西部前往重慶途中，在路過境內(nèi)的謀道鎮(zhèn)時，他在一條名為“磨刀溪”的小溪旁發(fā)現(xiàn)有一株較為奇特而不常見的大樹，當?shù)厮追Q“水桫”，引起了他的注意。當時樹葉已經(jīng)全數(shù)落下，故未能取到標本。1943年7月21日，王戰(zhàn)由陪都重慶赴湖北恩施接洽有關(guān)去神農(nóng)架考察事宜；路過四川省萬縣（今重慶市萬州區(qū)）時從萬縣楊龍興處得知磨刀溪（現(xiàn)稱謀道，隸屬湖北省利川市）有“神樹”存在；于是王戰(zhàn)等改變原計劃水路而走陸路赴恩施，第三天到達磨刀溪并找到此樹，并于7月21日正式采得水杉枝葉、果實標本?；氐街貞c后，王戰(zhàn)認為是水松（Glyptostrobuspensilis），并存放于標本室。1945年夏，王戰(zhàn)將一小枝水杉和兩個果實送給了吳中倫帶回學校，并交給鄭萬鈞鑒定，鄭萬鈞教授見到標本后認為不是水松，而是新類群，后與韓安暫定名為Chieniodendronsinense。1946年4月、5月間，胡先骕在助手傅書遐的協(xié)助下將鄭萬鈞寄來的水杉標本鑒定為三木茂發(fā)表的化石Metasequoia。1948年5月，胡先骕和鄭萬鈞聯(lián)名在靜生生物調(diào)查所《匯報(新編)》第一卷第二期中發(fā)表《水杉新科及生存之水杉新種》，確定了水杉學名以及其在植物進化系統(tǒng)中的重要位置，得到了國內(nèi)外植物學、樹木學和古生物學界的關(guān)注、重視和高度評價。

原認為早已滅絕只存在于化石之中的水杉（Metasequoia），在中國被發(fā)現(xiàn)存在現(xiàn)存種的消息傳出以后，各國植物學者和古植物學者對此產(chǎn)生了極大的興趣。美國加州大學伯克利分校古生物系主任Dr.RalphWorksChaney于1948年專程來華實地考察水杉。水杉發(fā)現(xiàn)的經(jīng)過經(jīng)各種媒體廣泛報道進而為世人所知，被視為植物學的重大發(fā)現(xiàn)。1948年胡先骕和鄭萬鈞二位先生聯(lián)名發(fā)表論文，正式將其定名為水杉新種。

形態(tài)特征

水杉是喬木，高達35米，胸徑達2.5米；樹干基部常膨大；樹皮灰色、灰褐色或暗灰色，幼樹裂成薄片脫落，大樹裂成長條狀脫落，內(nèi)皮淡紫褐色；枝斜展，小枝下垂，幼樹樹冠尖塔形，老樹樹冠廣圓形，枝葉稀疏；一年生枝光滑無毛，幼時綠色，后漸變成淡褐色，二、三年生枝淡褐灰色或褐灰色；側(cè)生小枝排成羽狀，長4~15厘米，冬季凋落；主枝上的冬芽卵圓形或橢圓形，頂端鈍，長約4毫米，徑3毫米，芽鱗寬卵形，先端圓或鈍，長寬幾相等，約2~2.5毫米，邊緣薄而色淺，背面有縱脊。葉條形，長0.8~3.5（常1.3~2）厘米，寬1~2.5（常1.5~2）毫米，上面淡綠色，下面色較淡，沿中脈有兩條較邊帶稍寬的淡黃色氣孔帶，每帶有4~8條氣孔線，葉在側(cè)生小枝上列成二列，羽狀，冬季與枝一同脫落。

水杉球果下垂，近四棱狀球形或矩圓狀球形，成熟前綠色，熟時深褐色，長1.8~2.5厘米，徑1.6~2.5厘米，梗長2~4厘米，其上有交對生的條形葉；種鱗木質(zhì)，盾形，通常11~12對，交叉對生，鱗頂扁菱形，中央有一條橫槽，基部楔形，高7~9毫米，能育種鱗有5~9粒種子；種子扁平，倒卵形，間或圓形或矩圓形，周圍有翅，先端有凹缺，長約5毫米，徑4毫米；子葉2枚，條形，長1.1~1.3厘米，寬1.5~2毫米，兩面中脈微隆起，上面有氣孔線，下面無氣孔線；初生葉條形，交叉對生，長1~1.8厘米，下面有氣孔線。花期2月下旬，球果11月成熟。

生長環(huán)境

水杉喜氣候溫暖濕潤，夏季涼爽，冬季有雪而不嚴寒，并且產(chǎn)地年平均溫度在13℃，極端最低溫-8℃，極端最高溫24℃左右，無霜期230天；年降水量1500毫米，年平均相對濕度82%。土壤為酸性山地黃壤、紫色土或沖積土，pH值4.5~5.5。

水杉多生于山谷或山麓附近地勢平緩、土層深厚、濕潤或稍有積水的地方，耐寒性強，耐水濕能力強，在輕鹽堿地可以生長為喜光性樹種，根系發(fā)達，生長的快慢常受土壤水分的支配，在長期積水排水不良的地方生長緩慢，樹干基部通常膨大和有縱棱。

水杉喜光，不耐貧瘠和干旱，凈化空氣，生長快，移栽容易成活。適應溫度為零下8度~24度。

分布范圍

水杉是中國珍稀的特有樹種，原產(chǎn)地在中國中部重慶市石柱縣及湖北利川縣磨刀溪、水杉壩一帶及湖南西北部龍山及桑植等地。在水杉被發(fā)現(xiàn)后，被各地引種，北至遼寧遼東半島，南抵廣東，東達江蘇浙江，西至云南昆明、四川成都，涉及的范圍面積越來越大。

水杉在中國廣泛種植后，被世界各地引進，約有50多個國家引種栽培，北至列寧格勒、阿拉斯加等北緯六十度的地方。

繁殖方法

自然繁殖

水杉雌球花在授粉之后生長發(fā)育形成幼果，花粉粒生長形成花粉管。球果在花粉管中完成受精作用，形成有生命力的種子，球果和種子成熟后播種可以形成水杉幼苗。但是很多種子因為授粉不良、營養(yǎng)不夠等原因，水杉自然繁殖的發(fā)芽率很低。

水杉在春季之前，采集成熟、質(zhì)量較好的球果進行暴曬，篩選出質(zhì)量合格的種子，在后續(xù)處理之后選擇在春天進行播種。水杉種子的出苗率相對較低，可以將種子在適宜溫度的溫水中浸泡，當種子的外皮軟化時撈出。種植人員要做好對種植地塊的處理，保證土壤條件適宜水杉的生長。

播種繁殖

水杉球果成熟后即采種，經(jīng)過曝曬，篩出種子，干藏。春季3月份播種。畝播種量0.75~1.5kg，采用條播（行距20~25cm）或撒播，播后覆草不宜過厚，需經(jīng)常保持土壤濕潤。

扦插繁殖

水杉采用硬枝扦插和嫩枝扦插均可。

硬枝扦插

插條母樹的選擇：從2~3年生母樹上剪取1年生健壯枝條作插條。

采條及扦插時間：1月份采條，3月10日左右扦插。

插條規(guī)格及處理：插條剪截長度10~15cm，然后按100根1捆插在沙土中軟化，保溫保濕防凍，扦插前用濃度為100mg/LABT1號生根粉溶液浸泡10~20h。

插后管理及扦插方法：采用大田扦插，每畝插2萬~3萬株，插后采取全光育苗，適時澆水、除草、松土。

效果：用ABT生根粉浸泡過的枝條，提前生根15~20天，生根多而粗，成活率達90%以上，比其他未用ABT生根粉的高出35%左右。

嫩枝扦插

水杉在5月下旬至6月上旬進行。選擇半木質(zhì)化嫩枝作插穗，長14~18cm，保留頂梢及上部4~5片羽葉，插入土中4~6cm，每畝插7萬~8萬株。插后遮陰，每天噴霧3~5次。9月下旬后可撤去陰棚。圃地經(jīng)常保持濕潤通風，可促進插穗早日生根。苗期注意防治立枯病和莖腐病。

栽培技術(shù)

水杉栽植季節(jié)從晚秋到初春均可，一般以冬末為好，切忌在土壤凍結(jié)的嚴寒時節(jié)和生長季節(jié)（夏季）栽植，否則成活率極低。苗木應隨起隨栽，避免過度失水。如經(jīng)長途運輸，到達目的地后，應將苗根浸入水中浸泡。大苗移栽必須帶土球，挖大穴，施足基肥，填入細土后踩實，栽后要澆透水。旺盛生長期要追肥，一般追1次，注意松土、鋤草。

鋤草松土

水杉鋤草松土即清除雜草、藤本，疏松土壤增強透氣性，改善理化性能，創(chuàng)造舒適良好的土壤環(huán)境空間，提高根系生命功能，促進其健壯快速生長，為水杉豐產(chǎn)高效夯實基礎(chǔ)。每年鋤草松土2次，在5~6月、8~9月水杉旺盛生長前期撫育效果最佳。

適度套種

為充分利用林中空地，提高土地利用率，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤肥力，造林1~2年內(nèi)可適當套種豆類作物或綠肥，為不影響樹苗生長，套種作物要與樹苗保持30~40cm的距離。通過對作物的中耕除草堯施肥，既可起到以耕代撫的作用，又可增加收益，達到以短養(yǎng)長的目的。

適度修枝

為保持通風透光，給樹木健壯生長創(chuàng)造良好的空間，成林后進行適度修枝，宜選在水杉落葉后至立春前進行，修枝強度為樹冠總長度的1/4~1/3，具體視樹木生長情況而定。

病蟲防治

咖啡蠹蛾

癥狀

1年發(fā)生1~2代，以幼蟲蛀入莖部危害，造成枝條枯死，植株不能正常生長開花，或莖干蛀空而折斷。

防治方法

剪除受害嫩枝，枯枝集中燒毀；

用鐵絲插入蟲孔，鉤出或刺死幼蟲；

向蟲孔注入80%敵敵畏或40%氧化樂果100~200倍液，蟲孔用濕泥封閉，以殺死幼蟲；

孵化期噴施40%氧化樂果，或80%敵敵畏乳油1000~1500倍液，或50%殺螟松乳油1000倍液。

薔薇葉蜂

癥狀

薔薇葉蜂1年可發(fā)生2代，以幼蟲在土中結(jié)繭越冬。有群集習性，常數(shù)十頭群集于葉上取食，嚴重時可將葉片吃光，僅留粗葉脈。雌蟲產(chǎn)卵于枝梢，可使枝梢枯死。

防治方法

人工連葉摘除孵化幼蟲；

冬季控繭消滅越冬幼蟲；

噴施80%敵敵畏乳油1000倍液，或90%敵百蟲原液800倍液、或50%殺螟松乳油1000~1500倍液，或2.5%溴氰菊酯乳油2000~3000倍液。

葉蟬

癥狀

1年可發(fā)生5~6代，以成蟲在側(cè)柏等常綠樹上或雜草叢中越冬。若蟲或成蟲用嘴刺吸汁液，使葉片出現(xiàn)淡白色斑點，危害嚴重時斑點呈斑塊狀，或刺傷表皮，使枝條葉片枯萎。

防治方法

冬季清除苗圃內(nèi)的落葉、雜草，減少越冬蟲源；

利用黑色燈銹殺成蟲；

噴施2.5%溴氰菊酯可濕性粉劑2000倍液、或50%殺螟松乳油1000倍液或90%敵百蟲1000倍液。

銹病

癥狀

真菌病害。主要危害葉片和芽。春季展葉后開始發(fā)病，在葉背及葉柄、葉脈上產(chǎn)生黃色銹孢子器，突破表皮后散出橘紅色銹孢子，侵入植物。到初夏大量蔓延，形成橘黃色或黃褐色粉狀夏孢子堆，使枝葉失綠變黃，病斑明顯隆起，嚴重時，全株葉片枯死，或花蕾干癟脫落。

發(fā)病特點

病菌以菌絲體或冬孢子在病芽、病枝上越冬，孢子借助風雨傳播，由氣孔侵入，在生長季節(jié)可反復再侵染。四季溫暖地區(qū)危害嚴重，而冬季寒冷、夏季高溫的地區(qū)發(fā)病較輕。

防治方法

結(jié)合修剪，清除銹病枝葉，集中燒毀或深埋，減少侵染來源；

合理施用氮、磷、鉀肥，防止徒長，注意通風透光，做好排水工作，降低溫度，提高植株抗性；

噴灑波美3~4石硫合劑，或25%粉銹寧1500~2000倍液，或65%代森鋅可濕性粉劑500~600倍液，或75%氧化萎銹靈3000倍液。

主要價值

經(jīng)濟價值

水杉木材質(zhì)輕軟，生長較快，紋理直，結(jié)構(gòu)比較粗壯，早晚材硬度區(qū)別大，不耐水濕，是很好的工業(yè)原料，可供房屋及安置、板料、電桿、家具及木纖維工業(yè)原料使用。

觀賞價值

水杉樹體高大、樹型優(yōu)美，葉形秀麗、適應性強，且有一定的抗鹽堿能力，在沿海防護林中也被大量使用，是珍貴的園林綠化樹種和造林樹種。水杉在景觀園林中，經(jīng)常被視作“秋葉觀賞”的樹種，可以通過片植、列植、叢植等方式和公園中的其他植物很好地融合，或者可以直接種植水杉，建造水杉風景園。

綠化價值

水杉作為礦區(qū)、街道或者建筑區(qū)的綠化樹木，可以有效抵抗有害氣體。具有綠化、凈化空氣、預防大氣污染的價值。

研究價值

水杉的發(fā)現(xiàn)推翻了以往對于水杉已經(jīng)滅絕，沒有活體的結(jié)論，是中國現(xiàn)代植物學的重要成就之一，對于古植物、古氣候、古地理和地質(zhì)學，以及植物形態(tài)學、分類學和裸子植物系統(tǒng)發(fā)育的研究均有重要的意義。

保護現(xiàn)狀

物種現(xiàn)狀

稀有種。水杉是世界上珍稀的孑遺植物。遠在中生代白堊紀，地球上已出現(xiàn)水杉類植物，并廣泛分布于北半球。冰期以后，這類植物幾乎全部絕跡。在歐洲、北美、和東亞，從晚白堊至新世的地層中均發(fā)現(xiàn)過水杉化石，二十世紀四十年代中國的植物學家在湖北、四川交界的謀道溪（磨刀溪）發(fā)現(xiàn)了幸存的水杉巨樹，樹齡約400余年。后在湖北利川縣水杉壩與小河發(fā)現(xiàn)了殘存的水杉林，胸徑在20厘米以上的有5000多株，還在溝谷與農(nóng)田里找到了數(shù)量較多的樹干和伐兜。隨后，又相繼在四川石柱縣冷水與湖南龍山縣珞塔、塔泥湖發(fā)現(xiàn)了200~300年以上的大樹。

水杉有“活化石”之稱。它對于古植物、古氣候、古地理和地質(zhì)學，以及裸子植物系統(tǒng)發(fā)育的研究均有重要的意義。

在湖北利川設(shè)立了水杉種子站，建立了種子園，加強了母樹的管理，對5000多株林木進行逐株建檔，采取了砌石岸、補樹洞、開排水溝、防治病蟲害等保護措施，并加速育苗和造林。龍山、石柱對水杉大樹采取了掛牌保護。水杉天然更新弱，應特別注意保護幼苗，促進其生長，避免殘存的水杉林被其它樹種所更替。全國許多地區(qū)都已引種，尤以東南各省和華中各地栽培最多。亞洲、非洲、歐洲、美洲、拉丁美洲等50多個國家和地區(qū)已引種栽培。

水杉被稱為植物中的活化石，是國家一級重點保護植物，對生長環(huán)境的要求極高。在南京，位于城市中心的玄武湖附近明城墻基部發(fā)現(xiàn)了野生樹群。5月22日是國際生物多樣性日。當天，南京市生態(tài)環(huán)境局發(fā)布生物多樣性本底調(diào)查階段成果，其中一個重要發(fā)現(xiàn)就是野生水杉群，它們中樹齡最大的已經(jīng)有10歲了。

2022年4月，南京玄武湖明城墻基部附近，發(fā)現(xiàn)一棵天然更新的水杉小樹，樹干基部直徑4厘米，樹高62厘米，該水杉小樹樹齡約在10年以上。為已知世