虚拟植物生长论文

虚拟植物生长论文（共10篇）

虚拟植物生长论文 篇1

一、引言

随着计算机图形学的发展, 人们一直探讨在计算机上对自然景物进行模拟。尤其是近年来, 自然景物的计算机模拟一直是计算机图形学中极具挑战性的问题之一[1]。植物生长分为地上生长部分和地下根系生长部分。由于根系隐藏于地下, 测量技术和理论方法的局限性;另外根系没有植物地上部那样明显的生长标志, 不容易划分根系生长的基本单元, 从而难以对根系结构生长建模[2]。虽然研究人员已开发了很多关于根系结构的模型[3,4], 但根系的研究还是远远滞后于植物地上部分。

二、重要的建模方法

国内外对虚拟植物的研究已经取得了一些成就, 建立了许多建模方法, 如迭代函数, 粒子系统, 双尺度自动机和L系统等。其中两种比较重要的方法:双尺度自动机和L系统。

(一) 双尺度自动机。

双尺度自动机是采用“微状态”和“宏状态”两种尺度的自动机模型。在模拟植物的生长过程时, 一般以一定的时间间隔和一定的单位尺度模拟[5]。由于叶元是植物的分生单位, 因此在双尺度自动机模型中, 用微状态代表叶元, 作为模拟的最小单位。用宏状态代表生长单元, 由于生长单元由叶元组成, 因此宏状态由微状态组成。双尺度自动机模型通过这两种状态的组合和循环模拟植物的生长过程, 生成植物的拓扑结构。

(二) L系统。

L系统理论是美国生物学家Lindenmayer[6]于1968年提出的, 其实质上是一个并行重写系统。通过对植物对象生长过程经验式概括和抽象, 构造公理 (初始状态) 与产生式集 (描述规则) , 对字符串进行有限次迭代, 能生成复杂图形。为建立完整有效植物模型, L系统不断扩展功能。早期L系统简称为确定型L系统, 利用“乌龟行走式解释算法”模拟简单规则分形几何图形。随后出现的随机L系统、参数L系统、开放式L系统和微分L系统等能很好地模拟植物生长。由于植物生长是三维的, 因此要将龟图解释进行三维空间重定向, 扩展为三维龟图解释。

双尺度自动机建模的特点在于直观、一目了然, L系统建模的好处在于能够将植物拓扑结构方便地转换成计算机能够识别的语言, 因此, 同时采用这两种方法, 可以大大提高效率。

三、小麦根系模型的构建

(一) 小麦根系结构单元划分。

采用类似于植物地上部基本生长单元划分的概念[5,7], 把根元作为根系的最小结构生长单元。根元上带有根尖分生组织与侧生原基, 它们将来都有可能形成新的根元。以单位有效积温T0表征一个根元生长所需的时间, 称为根元生长周期。用根元的生理年龄表征根系中包含的各种根个体的类型。

(二) 小麦根系的微状态。

采用双尺度自动机模型的微状态来描述根元。根元微状态的描述, 采用与描述植物地上部的叶元的微状态相对应。根元的微状态采用带图案的矩形表示根元, 带图案的圆表示侧根原基, 如图1所示。

植物地下部的自动机模型描述中, 规定微状态的生理年龄等于根元自身的生理年龄。

(三) 小麦根系的宏状态。

用双尺度自动机模型的宏状态描述根个体或者根轴。由于根个体或者根轴由根元组成, 所以宏状态由微状态组合而成。同一根个体或者根轴由同一类型的根元组成, 因此组成同一宏状态的微状态生理年龄相同, 宏状态的生理年龄等于组成其微状态的生理年龄。

为区别于微状态, 宏状态采用实线圈围起来, 如图2所示。

为了以后能方便地把小麦的双尺度自动机模型转化为L系统文法, 将双尺度自动机模型中的颜色 (填充图案) 改成由数字编号表示的生理年龄或者由字符表示的器官等预定义的特殊的部分。如图3所示。

宏状态中的微状态用1表示, 指示其生理年龄为1或者根类型为1, 矩形代表根段, 圆形中2和3代表下一生长周期侧根原基要长出根的生理年龄。

(四) 小麦根系生长模型。

1. 小麦根系生长特点分析。

小麦的根由初生根、次生根及侧根组成[8]。由种子胚发育的根称为初生根。初生根数目较少, 一般3~5条, 多者可达7条。由茎节和蘖节发育的根称为次生根。小麦的分蘖多, 次生根也比较多。当小麦的初生根与次生根生长到一定的时间后, 初生根和次生根上发生新的根, 称为一级侧根。一级侧根也可以产生次一级的分枝, 即二级侧根, 以此类推。

2. 小麦根系模型的部分参数。

以苗期冬小麦为研究对象, 根据已有的试验测量数据, 以0℃为基温, 设定单位有效积温T0为20℃.d, 计算得到根系生长经历的周期数。设定初生根有4条, 次生根共20条。初生根与次生根生长没有延迟, 它们在经过2个周期数的生长之后才能产生分枝。初生根的每个生长单元上产生的一级侧根3条, 一级侧根每个生长单元上产生二级侧根2个。次生根的每个生长单元上产生的一级侧根4条, 一级侧根每个生长单元上产生二级侧根3个。冬小麦根系模型部分参数如表1所示。

3. 小麦根系双尺度自动机模型。

由以上分析, 小麦根系中的根类型分别为:初生根、次生根、一级侧根和二级侧根等。自动机模型中的微状态与宏状态应该包含小麦根系中各类根元间的关系以及根系的总体结构变化过程。为了连续地模拟根系结构的变化过程, 增设两种辅助的虚根元类型, 分别来描述根系中连续发生的初生根和次生根。

在小麦根系的自动机模型中, 把发生初生根的虚根元的生理年龄设为A1、发生次生根的虚根元的生理年龄设为A2, 初生根的生理年龄为1、次生根的生理年龄为2、两种一级侧根的生理年龄分别为3和4, 两种二级侧根的生理年龄分别为5和6, 如图4所示。

4. 小麦根系的双尺度自动机模型转化为L。文法如下:

Axiom:V1 (4, 0)

Production:

P1:V1 (n, t) →V1 (n, t+dt) //产生初生根的虚根元生存时间每跌代一次延长dt

P2:V2 (n, t) →V2 (n, t+dt) //产生次生根的虚根元生存时间每跌代一次延长dt

P3:A1 (n, t) →A1 (n, t+dt) //初生根的生存时间每跌代一次延长dt

P4:A2 (n, t) →A2 (n, t+dt) //次生根的生存时间每跌代一次延长dt

P5:A3 (n, t) →A3 (n, t+dt) //初生根的一次侧根的生存时间每跌代一次延长dt

P6:A4 (n, t) →A4 (n, t+dt) //次生根的一次侧根的生存时间每跌代一次延长dt

P7:A5 (n, t) →A5 (n, t+dt) //初生根的二次侧根的生存时间每跌代一次延长dt

P8:A6 (n, t) →A6 (n, t+dt) //次生根的二次侧根的生存时间每跌代一次延长dt

P9:I (t) →I (t+dt)

P10:V1 (n, t) :n>0→[A1 (2, 0) ]V1 (n-1, 0) //不产生根段, 只产生初生根

P11:V1 (n, t) :n=0→[V2 (20, 0) ]V1 (n-1, 0) //初生根长到一定时间后开始产生次生根

P12:V1 (n, t) :n<0→φ//不再产生初生根

P13:V2 (n, t) :n>0→[A2 (2, 0) ]V2 (n-1, 0) //产生次生根

P14:V2 (n, t) :n<=0→φ

P15:A1 (n, t) :n>0→I (t) A1 (n-1, 0) //初生根生长不产生侧根

P16:A1 (n, t) :n=0→A1’ (18, 0) A1 (n-1, 0)

P17:A1 (n, t) :n<0→φ

P18:A1’ (n, t) :n>0→I (t) / (θ) [A3 (12, 0) ][A3 (12, 0) ][A3 (12, 0) ]

A1’ (n-1, 0) //初生根生长并产生一级侧根

P19:A1’ (n, t) :n<=0→φ

P20:A2 (n, t) :n>0→I (t) A2 (n-1, 0) //次生根生长不产生侧根

P21:A2 (n, t) :n=0→A2’ (18, 0) A2 (n-1, 0)

P22:A2 (n, t) :n<0→φ

P23:A2’ (n, t) :n>0→I (t) / (θ) [A4 (12, 0) ][A4 (12, 0) ][A4 (12, 0) ]

[A4 (12, 0) ]A2’ (n-1, 0) //次生根生长并产生一级侧根

P24:A2’ (n, t) :n<=0→φ

P25:A3 (n, t) :n>0→I (t) / (θ) [A5 (8, 0) ][A5 (8, 0) ]A3 (n-1, 0)

P26:A3 (n, t) :n<=0→φ//初生根的一级侧根生长并产生二级侧根

P27:A4 (n, t) :n>0→I (t) / (θ) [A6 (8, 0) ][A6 (8, 0) ][A6 (8, 0) ]

A4 (n-1, 0)

P28:A4 (n, t) :n<=0→φ//次生根的一级侧根生长并产生二级侧根

P29:A5 (n, t) :n>0→I (t) A5 (n-1, 0) //初生根一级侧根的二级侧根生长

P30:A5 (n, t) :n<=0→φ

P31:A6 (n, t) :n>0→I (t) A6 (n-1, 0) //次生根一级侧根的二级侧根生长

P32:A6 (n, t) :n<=0→φ

在此L系统中, P1到P8表示初生根、次生根和它们的一级侧根、二级侧根生存时间在每迭代一次延长dt;P10和P12表示初生根发生;P11表示初生根长到一定时间后, 次生根开始发生;P13和P14表示次生根产生;P15、P16和P17表示初生根生长不产生分枝;P18和P19表示初生根继续生长并产生一级侧根;P20、P21和P22表示次生根生长不产生分枝;P23和P24表示次生根继续生长并产生一级侧根;P25和P26, P27和P28分别表示两种一级侧根生长, 并产生二级侧根;P29和P30, P31和P32分别表示两种二级侧根生长。

四、小麦根系的仿真实现

基于以上小麦根系生长模型, 以VC++为开发平台, 结合Open GL三维图形库技术进行模拟, 实现了小麦根系在计算机上的三维动态显示。

模拟小麦根系形态结构的算法简单描述如下:

小麦根系生长模拟效果如图5所示:

五、结语

本文用双尺度自动机和L系统相结合的方法实现了小麦根系的形态建模, 并且实现了根系生长的动态模拟。但其与真实小麦根系相比还存在一定的差异, 而且研究没有考虑环境, 如温度、水分、养料等对根系生长的影响。在后续的研究工作中把小麦根系生长过程与环境因素结合起来, 进一步研究小麦根系的生长规律, 对小麦增产研究有着极大的推动作用, 同时也推动了农业发展。

参考文献

[1] .张明书, 张燕, 王维民, 梁立凯.三维植物的计算机模拟算法研究[J].计算机技术与发展, 2006, 10

[2] .Jourdan C and Rey H.Modelling and simulation of the architecture and development of the oil-palm root system.ⅡEstimation of root parameters using the RACINES posterprocessor[J].Plant and Soil, 1997, 190:235~246

[3] .Lynch J P, Nielsen K L, Davis R D, Jablokow AG.SimRoot:Modelling and visualization of root systems[J].Plant and Soil, 1997, 188:139~151

[4] .Pages L, Vercambre G, Drouet J L, Lecompte F, Collet C, Bot J L.Root Typ:a generic model to depict and analyze the root system architecture[J].Plant and Soil, 2004, 258:103~119

[5] .赵星, de Reffye P, 熊范纶等.虚拟植物生长的双尺度自动机模型[J].计算机学报, 2001, 24 (6)

[6] .A Lindenmayer.Mathematical models for cellular interaction in development, PartⅠand PartⅡ[J].Journal of Theoretical Biology (S0022-5193) , 1968, 18:280~315

[7] .Yan H P, Kang M Z, de Reffye P, Dingkuhn M.A dynamic, architectural plant model simulating resource-dependent growth[J].Annals of botany, 2004, 93:591~602

[8] .马元喜.小麦的根[M].北京:中国农业出版社, 1999

虚拟植物生长论文 篇2

温暖的阳光像一只无形的大手抚摸着这个新家，给里面的小主人们送来了生命成长所需要的光和热，小绿豆们开心地在家里轻轻飘荡。

过了两天，我忽然发现小主人们都发生了变化：有的绿衣裂开了一条缝，有的把外衣脱了一半，有的干脆脱下了绿色的外套，他们有一个共同的特点，就是头上都出现了一个个小芽。这使我非常开心，又过了两天，小芽已经不再那么短了，长长了许多;有的直直的，有的弯弯的，好不可爱!为了让它们长成健健康康的豆芽，我把那有点混浊的水换成了清清爽爽的凉水。风姑姑也来看望它们了，她给它们唱呼呼曲，让它们跳舞，别提多热闹了!

坚韧生长的纯种植物 篇3

九年后的早春，小琼和我在同一个办公室共事已近两年，她仍然素朴、羞涩、闪躲。

人说，时间能改变一切，这么看来，不尽然。

地理距离太近心理距离就远了。我们几乎没有刻意地交谈过，但片言只语我与她似乎心有灵犀。

发言前先笑，这是她的常态，这笑泄露了她的紧张、谦逊，和骨子里透出的羞涩。她语句中常流露出的较真与执拗，是她的性格的真实展示。偶尔她眼神中透露出的那种坚定，是她心中那一杆标尺已经平衡，她是一个有主意的人。她有着孩子的天性，纯真朴实，但这种天性更多的时候被生活的尘埃遮蔽，或说是为多年的生活所磨砺以致于小心奕奕。培养一个天性卓然的孩子是“父母”的责任。

“郑小琼”，这些年来，已经成了一个符号，是社会的一个特定时期的需要。但如果这个符号是泡沫状的生存状态，那也无法持续多年。日常生活中的小琼默默地深入生活，默默地写作，默默地审读稿件，高调地为农民工的生存状态的改善而鼓与呼。我从她的文字一点一点地了解了她想做的和在做的事情。说实话，她的那些让人炫目的光环，那些光荣的履历我至今也不知道，她是否获奖，获过什么奖我也不关心。我注重的是，一个作家，他（她的）文字的真诚与否。

近十年来，我一直陆陆续续地读她的稿子和作品。那些写工厂生活的诗歌，透露出一种如铁的悲凉和悲壮，用笔的力度俨然是一个男性作家所为；她写父母亲人的散文，读出了她的贴肤的亲情和一种深深的无奈，有着深深的自责也有着切肤之痛，有着远不止一声的叹息，而之行文的细腻，是一个女作家的深情细感。小琼是一个收放自如的作家，这只是表现在她的文字中和她的内心。

也许文学于她而言是一个偶然的相遇，是她人生的一次意外，正如，当下她的生存方式也许也是一个意外一样。十几年来，她一直认真地书写着自己的内心，不关注形式与技巧。无拘无束，无法无天，我行我素，是她对文学的感受和理解吧。

我们平静地生活在绝望之中。小琼不甘如此，她的《女工记》里刘美丽、李娟、谢庆芳、兰爱群、伍春兰们，有着青春的身体，带着美好的梦想来到城市，迎接她们的是什么？她们遭遇了什么？“没了疼痛感，诗歌便没了灵魂”。小琼，用她的灵魂去体恤那些失落的灵魂。

除了开会，每周三天，我们在办公室一起呆上几个小时，各看各的稿子，偶尔说上几句话，基本不谈自己的文字，也从来不谈衣妆。但春节后的一天，我们聊了很久《女工记》的手稿，有关她的写作历程、手法，甚至排版方式，我们更谈到了这本书的责编。兴起之下，她送给我一本签名本的《纯种植物》，我放下手中的活计，认真地读着。

“愤怒与悲伤只剩下冷漠的化石

大地的深处 黑鸟剪断光亮

草叶在泥里腐败 自由是一株

纯种植物 拒绝定语的杂交

暴力摧毁着平静的心灵

思想的鱼在沙中寻找安全

无名花朵的蓓蕾间

聚集着自由野蛮的力量

它独自撑开黑暗的铁皮房

它张开的瞬间风

帶走我所有的悲伤”

我没有告诉她的是我从她的文字中读到了她自己，更读到了“尊严”。那个下午，我眼里含着泪，想象着文字以外的她与纯种植物，而她悄悄地离开了办公室。

她在用她的笔清醒和冷静地记录着一段历史，充满着精神深度和具有抒情性的悲剧意识。她和她的女工们，还有她的文字“似一根古老发黑的枝条，等待某个春天来临。”

她依旧亲切地喊着我“张老师”，依旧穿着那几件旧衣裳。粗糙、迟钝地活着，更多时候甚至有点儿自闭。我能感受到她内心的恐惧，就如我时不时会感受到的一种莫名恐惧一样。

而我大她整一轮，尊重她如尊重我自己一般。

无论小琼是“打工者”也好，“人大代表”也好，是诗人也好，是“作家”也好，我只知道，她和我们一样，是一个“人”。

植物生长与科学用水 篇4

俗话说:“有收无收在于水”。可见水对植物生长的作用。

1.1 水是植物细胞原生质的重要组成部分

原生质是细胞结构和生命活动的物质基础。在正常情况下, 原生质内含水量在70~80%以上才能保持代谢活动正常进行。随着细胞含水量减少, 植物的生命活动逐渐减弱。细胞失水过多, 便会引起其结构破坏, 导致植物死亡。

1.2 水分是细胞新陈代谢过程的重要物质

水是植物光合作用、呼吸作用的主要原料, 植物有机物质的合成和分解过程必须有水分参与。没有水, 这些重要的生化过程都不能正常进行。

1.3 水分是细胞内外物质运输的介质

植物体内的各种生理生化过程, 如矿质元素的吸收、运输、气体交换、光合产物的合成、转化和运输以及信号物质的传导等都需要以水分作为介质。

1.4 水分使植物保持固有的姿态

植物细胞含有的大量水分, 可产生静水压, 以维持细胞的紧张度, 保持膨胀状态, 使植物枝叶挺立, 花朵开放, 根系得以伸展, 从而有利于植物捕获光能、交换气体、传粉授精、吸收养分等。

1.5 水分具有重要的生态作用

由于水所具有的特殊理化性质, 因此, 水在保护生态环境中有着特别重要的作用。例如, 植物通过蒸腾散热, 调节体温, 以减少烈日的伤害;水温变化幅度小, 在水稻育秧遇到寒潮时, 可以灌水护秧;高温干旱时, 也可通过灌水来调节植物周围的温度和湿度, 改善田间小气候。此外, 可以通过水分促进肥料的释放, 从而调节养分的供应速度。

2 植物的需水规律

植物生活全过程中, 有两个关键需水时期:一是需水临界期, 即植物在生命周期中对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。这一时期水分过多或不足对产量和品质的影响均最大。如小麦需水临界期是孕穗期。二是最大需水期, 即植物在生命周期中对水分需要量最多的时期。而植物最大需水期多在作物生长旺盛时期, 即生育中期。

3 提高水分利用率的途径

3.1 选好品种

碳三植物蒸腾作用较强, 耗水量多, 而碳四植物蒸腾作用弱, 耗水量少。故在水源紧缺的地区宜种植碳四植物。

3.2 集水蓄水

蓄积自然降水, 减少降水径流损失是解决农业生产用水的重要途径, 除了拦河筑坝, 修建水库, 修筑梯田等大型集水蓄水和农田基本建设工程外, 在干旱少雨地区, 采取适当方法, 汇集、积蓄自然降水, 是解决植物水分供应的一项有效措施。

3.2.1 沟垄覆盖集中保墒技术。

基本方法是平地起垄, 农田呈沟、垄相间状态, 垄作后拍实, 紧贴垄面覆盖塑料薄膜, 降雨时雨水顺薄膜集中于沟内, 渗入土壤深层。沟要有一定深度, 保证有较厚的疏松土层, 降雨后要及时中耕以防板结, 雨季过后要在沟内覆盖秸秆, 以减少蒸发水分。

3.2.2 等高耕作种植, 截水增墒。

基本方法是沿等高线筑埂, 改顺坡种植为等高种植, 埂高和带宽的设置既要有效地拦截径流, 又要节省土地和劳力, 适宜等高耕作种植的山坡要厚1m以上, 坡度为6°~10°, 带宽10~20m。

3.2.3 微集水面积种植。

鱼鳞坑就是微集水面积种植的实例之一:在一小片植物或一棵树周围, 筑高15~20cm的土埂, 坑深40cm, 坑内土壤疏松, 覆盖杂草, 收集降水, 以蓄积水分, 减少蒸发。

3.3 节水灌溉

3.3.1 喷灌技术。

喷灌是利用专门的设备将水加压, 或利用水的自然落差将高位水通过压力管道送到田间, 再经喷头喷射到空中散成细小水滴, 均匀散布在农田上, 达到灌溉的目的。与传统地面灌水相比, 喷灌粮食作物一般可增产10~20%, 经济作物可增产20~30%, 果树可增产10~20%。蔬菜可增产1~2倍。

3.3.2 微灌技术。

微灌技术是一种新型的节水灌溉工程技术, 包括滴灌、微喷灌和涌泉灌等。它具有以下优点:一是节水节能。一般比地面灌溉省水60~70%, 比喷灌省水15~20%。二是灌水均匀, 水肥同步, 利于植物生长。三是适应性强, 操作方便。微灌的不利因素在于一次性投资大、灌水器易堵塞等。

3.3.3 膜上灌技术。

膜上灌技术是在地膜栽培的基础上, 把以往的地膜旁侧灌水改为膜上灌水, 水沿放苗孔和膜旁侧灌水渗入土壤。膜上灌适用于所有实行地膜种植的植物, 与常规沟灌玉米、棉花相比, 可省水40~60%, 并有明显增产效果。

3.3.4 地下灌技术。

是把灌溉水输入地下铺设的透水管道或采用其他工程措施普遍抬高地下水位, 依靠土壤的毛细管作用浸润根层土壤, 供给植物所需水分的灌溉技术。可减少表土蒸发损失, 水分利用率高, 与常规沟灌相比, 一般可增产10~30%。

3.3.5 植物调亏灌溉技术。

调亏灌溉是从植物生理角度出发, 在一定时期内减少土壤含水量, 主动施加一定程度的有益的亏水度, 通过有益的亏水锻炼, 使植物达到节水增产、改善品质的目的。通过调亏还可控制植株地上部分的生长量, 实现矮化密植, 减少整枝等工作量。该方法不仅适用于果树等经济作物, 而且适用于大田作物。

3.4 地面覆盖

3.4.1 沙田覆盖。

在我国西北干旱、半干旱地区运用十分普通。它是由沙土甚至砾石覆盖于土壤表面, 起到抑制蒸发, 减少地表径流, 促进自然降水充分渗入土壤中, 从而起到增墒、保墒作用。

3.4.2 秸秆覆盖。

是利用麦秸、玉米秸、稻草、绿肥等覆盖于已翻耕过或免耕的土壤表面, 在两茬植物间的休闲期覆盖, 或在植物生育期覆盖, 可以将秸秆粉碎后覆盖, 也可整株秸秆直接覆盖, 播种时将秸秆扒开, 形成半覆盖形式的技术。秸秆覆盖可提高降水的保蓄能力, 而且将腐烂秸秆翻入土中, 有利用于提高土壤肥力, 改善土壤结构, 协调养分供应, 保持水土不流失, 既可节水, 又节约能量投入。

3.4.3 地膜覆盖。

这种方法可以提高地温, 防止蒸发, 湿润土壤, 稳定耕层含水量, 起到保墒作用, 从而有显著增产的作用。

3.4.4 化学覆盖。

利用高分子化学物质制成乳状液, 喷洒到土壤表面, 形成一层覆盖膜, 可抑制土壤蒸发, 并有增湿保墒作用.化学覆盖在阻隔土壤水分蒸发的同时, 不影响降水渗入土壤, 可使耕层土壤水分含量增加。

3.4.5 栽培措施。

植物生长观察作文 篇5

种子在地下时是怎么样的呢?我要做一个小试验来观察一下。我把扁豆和牵牛花的种子浸泡到玻璃瓶里，这样，种子喝足了水就能早点发芽。刚泡进去的种子表皮皱巴巴的，我想：“它们什么时候发芽呢?”

11月3日星期五晴

今天，扁豆和牵牛花的种子都变得胖乎乎了，表皮不再皱巴巴的，非常饱满。

为了方便观察，我把湿润的木屑放进玻璃瓶，再把种子种下。种子就像一个没有长大的婴儿睡在小床里，它们什么时候苏醒呢?

11月4日星期六晴

一到家，我就去看我的种子。哇!种子已经长出根了。扁豆的根又长又白，长得十分粗壮，牵牛花的根是头部紫，根尖白。

11月5日星期天多云

我的扁豆和牵牛花发芽了吗?我迫不及待地跑到瓶子边，啊!扁豆发芽了。在一层薄薄的皮下，两片白色肥厚的叶片紧紧地挨在一起，还没张开。牵牛花有的长出了皱皱的叶芽，黑色的种皮顶在上面，好像带着一顶小帽子，有的刚刚裂出一条绿色的缝。

虚拟植物生长论文 篇6

关键词：鹅掌楸,生长调节剂,生长

鹅掌楸为木兰科鹅掌楸属落叶大乔木, 别名马褂木、双飘树。鹅掌楸是十分罕见而古老的树种, 为世界珍贵树种之一, 中国特有的珍稀植物, 列为国家Ⅱ级重点保护珍稀濒危物种。鹅掌楸树形端正, 树姿雄伟, 叶形奇特, 古朴似马褂, 秋叶金黄, 金黄色花朵大而美丽, 欧州人称之为“中国的郁金香树”, 极具观赏价值。材质淡红褐色, 轻软适中, 纹理清晰, 结构细, 质轻软、易加工, 少变形, 是建筑、造船、家具的优良用材。其优美的绿化效应与优质木材的利用价值, 在林业界早已引起高度的重视和普遍关注, 尤其是近些年来, 各地大力发展鹅掌楸生产, 其泛围之广, 达到前所未有的境地。

本研究主要是针对鹅掌楸2年生苗木, 利用不同植物生长调节剂及其不同浓度对鹅掌楸苗木进行处理, 与对照相比, 观测鹅掌楸苗木在苗高、径粗生长的影响, 摸索鹅掌楸苗木生长调控技术, 促进鹅掌楸快速生长具有十分重要的意义。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

6-BA、IAA均选用上海源聚生物科技有限公司生产, 含量为98.0%的可湿性粉剂, 供试植物统一采用移栽成活后的鹅掌楸2年生实生苗。

1.2 数据采集

于药剂处理前和处理后1个月测量苗高、米径, 米径用游标卡尺测定, 精确到0.01cm, 苗高用直尺测定, 精确到0.05cm。

1.3 试验设计

试验设计了用2种生长调节剂加入适量的氮、磷、钾元素, 配制成不同浓度的3种配方, 在一般山地成片栽植的鹅掌楸中, 完全采取随机抽样设计试验小区, 每1小区为10株苗木, 每个配方处理2个重复, 同时设置相应对照小区, 对照不作生长调节剂处理, 试验区和对照区植株的其它田间管理相同, 统一采用灌根处理方法, 于当年3月上中旬测量苗高、米径数据后进行第1次处理, 每隔40~50天处理1次, 共计5次, 到10月底结束处理, 于11月底苗木基本停止生长后, 叶片转黄色开始脱落再次对苗高、米径进行测量。

1.4 数据处理

利用SOSS13.0软件进行数据处理及分析, 由于试验组分和植物株数多, 测量后对株高、米径统一取其平均值, 保留小数点后2位数。苗高、米径的相对增量=试验结束后的测量值—试验前的测量值。

2 试验结果统计

各配方处理结果, 测量数据统计见下表:

试验结果表明, 由2种植物生长调节剂组合成3种不同浓度的配方, 对鹅掌楸苗木的生长均有不同程度的促进作用, 但是, 随着生长剂浓度增大, 促进作用减小, 其中以IAA (100) +6-BA (30) +N (150g) +P.K (50g) 配方的促进果最好, 比对照植物生长增高27.77cm、增粗0.71cm。

3 结论与讨论

植物生长调节剂被植物吸收进入体内, 通过调节植物的代谢活动达到促进植物生长目的。IAA的生理作用广泛, 影响细胞分裂、细胞伸长和分化, 影响营养器官的生长。6-BA可抑制植物叶绿素降解, 提高氨基酸含量, 促进细胞分裂和扩大, 诱导侧芽萌发, 促进分枝, 使植物营养体增粗增高。

从试验结果得出:本试验选用的2种植物生长调节剂和设计的3种配方浓度, 对鹅掌楸植物营养生长都有不同程度的促进作用, 但是, 随着生长调节剂浓度增大, 生长量减少, 调整配方浓度还可以增加生长量。

慎用植物生长调节剂 篇7

严格控制使用量作物对植物生长调节剂的反应十分敏感, 使用量都有严格限制, 一般每667平方米只需几克、几毫升。有的农民怕用少了效果不显著, 就随意加大用量, 结果反而引发药害。药害轻者, 植物生长发育受抑, 出现畸形, 产量、品质降低;药害重者, 叶片、花果脱落, 甚至整株死亡。笔者近年走访蔬菜大棚, 时常遇到番茄过量使用植物生长调节剂的问题。有些棚室的番茄畸果率高达23.7%, 其直接原因就是番茄灵用量超标。因此, 使用植物生长调节剂之前, 要认真阅读使用说明书, 严格按照说明书标注的用量使用, 切不可随意增加或减少。

使用方法要得当每种植物生长调节剂都有严格的使用范围, 不同作物对同一种植物生长调节剂的使用方法和用量往往不同, 同一种作物在不同时期、不同气候条件下的用量和使用方法也常不相同。另外, 有些植物生长调节剂不能直接溶解在水中, 必须先配制成母液, 然后再加水配成所需浓度。因此, 植物生长调节剂的使用技术相对较难掌握。如在果树上常用的赤霉素, 在使丌丌丌用前必须先用酒精或60度以上的白酒配制成母液;在晚熟棉田用乙烯利催熟效果较好, 但在正常成熟的棉田使用乙烯利反而会减产减收。在晚熟棉田使用乙烯利催熟也有一定要求:应在枯霜期前20天、气温在20℃以上时使用, 每667平方米用40%乙烯利100~150毫升, 喷施棉株中上部;施药时, 还应根据棉田的晚熟程度、施药的具体日期、当时的温度等因素来增减药量。

不能随意混用有些人图省事, 将植物生长调节剂与化肥或其他农药混合在一起使用, 结果不是效果差, 就是作物受害严重。复硝酚钠属碱性, 不能与酸性农药、化肥混用。乙烯利药液呈酸性, 不能与碱性农药、化肥混用。植物生长调节剂能否与化肥或其他农药混用, 首先要看使用说明书, 并进行试验后才能确定。

植物生长素的极性运输 篇8

1 激素的极性分布对植物发育的影响

与动物不同, 植物的形态建成并不能在胚胎期就能全部完成, 而是随个体发育而不断形成新的组织和器官, 这一过程贯穿于植物体的整个生命周期。研究发现, 植物激素在这一过程中发挥着极为重要的作用, 调控着诸如顶端优势、器官与维管束分化等许多发育过程, 其调控机制与动物有所不同, 植物激素是由其所产生的部位移向其作用部位, 移动速度的大小和方向随激素的种类而不同。植物激素有生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯5类, 它们都是些简单的小分子有机化合物, 通过生长物质之间的相互作用, 共同调控着植物的生长发育;而动物激素则是由身体的某些部分 (一些特殊的细胞、组织) 专门制造并直接分泌到组织间隙液和血液中去的一些特殊的化学物质, 是体内起信息传递作用的化学物质之一, 它们可以经血液循环或局部扩散达到另一类细胞, 调节后者的生理功能 (代谢、生长、发育及繁殖) 或维持内环境的相对恒定。

植物激素是一种存在于植株体内的痕量物质, 控制着植株的形态建成。早在18世纪, 法国科学家C.Bonnet和Duhamel du Monceau首先提出植物的生长发育受体内某种汁液控制;1880年, 德国科学家J.von.Sachs指出“控制植物根系和其他器官形成的物质, 在植物体中具有极性运输的特性, 并能控制植物生长”;1983年荷兰科学家F.Kogl等从一些植物中分离出高活性的生长素 (auxins) ———吲哚乙酸 (indole-3-acetic acid, IAA) [2], 从此, 植物学界展开了对激素的研究热潮, 并用生长素的分布和运输成功地解释了植物体的顶端优势现象。研究表明, 低浓度的生长素促进生长, 而高浓度的生长素抑制生长, 由此Bangerth提出了原发优势假说, 认为“先发器官通过其合成并向外运输IAA而抑制后发器官中IAA的输出, 导致后发器官 (如侧芽) 生长素浓度增高, 最终抑制其生长”[3,4]。生长素的这种由先发器官到后发器官的极性运输对植物体轴的建立和维持有着密切的关系, 调节着植株的正常生长发育和器官形成。作为一种重要的植物激素, 生长素参与了植物从胚胎发育、原基形成到果实成熟等各个方面的活动。例如, 生长素极性运输基因PIN1、PIN4和PIN7在拟南芥胚胎早期有规律地表达, 控制着早期胚胎的发生过程, 并控制着胚胎子叶的发生位置[5];同时生长素的极性运输和分布也能决定叶原基的起始位置, 如Reinhardt等发现生长素的局部浓度和PIN蛋白在膜上的重新定位对侧生器官原基的起始位点的决定是必需的[44]。

2 生长素的极性运输

生长素是目前研究较为透彻的一种植物激素, 它可通过极性运输实现其在植物体内的差异分布, 而这种差异分布是控制植物生长发育的重要因素。燕麦胚芽鞘“供体-受体琼脂块法 (donor-receiver agar block method) ”的经典试验表明, 它可像其他大分子物质一样在植物维管系统中运输, 而这种运输除顺浓度梯度的被动运输外, 同时也存在着逆浓度梯度的主动运输, 其速率为5~20cm/h[17,24]。

研究发现, 生长素在植物主茎茎尖、幼嫩叶片中合成后, 通过位于木质部的薄壁组织细胞沿主茎向茎基部运输;而在根部则存在2种不同的运输方式, 一种是在中柱细胞中由根基向根尖的向顶式运输, 另一种则是在表皮细胞中由根尖向根基的向基式运输[15,16]。生长素的这种极性运输为其浓度在植物体内的差异分布提供了条件, 而这种激素的浓度梯度分布又为植物发育和分化提供了必需的基本保障[5,6], 并在植物的整个生命周期中影响着诸如两侧对称、维管分化和器官发育等发育过程, 对发育中胚胎的极性启动和维持起重要作用[24];而在对拟南芥花分生组织的研究中发现, 生长素极性运输导致的浓度差异分布影响花原基发生的起始位置[8]。在对生长素极性运输机理研究中, Rubery (1974) 和Raven (1975) 等提出“在生长素运输细胞的基部可能存在一种特殊的控制极性运输的输出载体”的假说, 这种假说在随后的试验中相继得到证实[13], 如在培养过程中加入不同的生长素极性运输抑制剂能够得到一些特殊的表现缺陷型的植株;倪迪安等于1997年通过抑制生长素的极性运输而导致烟草的不定芽叶片发育形成喇叭状, 此外, 在拟南芥根的生毛细胞中根毛的发生位置发生改变[9,14];Y.E.Choi等于2001年发现TIBA可破坏不同时期刺五加 (Eleutherococcus senticosus) 球形胚的两侧对称性, 并抑制根尖和茎尖顶端分生组织以及维管束的分化, 但对于体轴已经建成、形成了两侧对称子叶的胚施加抑制剂, 并不影响以后正常植株的建成[7]。目前, 虽然对于这种作用机制的精确模式还不是十分了解, 但人们已逐渐形成了较为统一的观点, 即生长素运输抑制剂作用于原生质膜上的相关位点, 阻止了生长素的极性运输, 而极性运输抑制剂的作用靶点被认为是生长素的输入载体和输出载体。特定器官的正常发育是在一定的生长素浓度范围下发生的, 如果极性运输抑制剂阻断了生长素的运输, 将导致生长素局部浓度的分布比例异常, 继而导致器官发生和形态建成的异常[7,10,12]。

目前, 公认的生长素输入载体是类似于通透酶的AUXIN RESISTA-NT1 (AUX1) 家族及其具有潜在输入载体功能的同系物, 而输出载体是PIN-FORMED (PIN) 蛋白家族。此外, 一些ABC (ATP-binding cassette) 家族转录子———多药耐药基因 (multidrug resistance, MDR) 和磷酸化糖蛋白 (p-glycoprotein, PGP) 在生长素运输中也起到重要作用[22,23]。

3 生长素输出载体

20世纪80年代, 人们在拟南芥中发现一种花和花序发育不正常的突变体[45], 其花序表现为针状, 故称之为pin突变体。Okada等 (1991) 发现在pin1突变体茎的轴向上生长素的极性运输受到明显抑制, 并且其植株形态与用生长素抑制剂处理后的拟南芥植株相同, 因而, 首次把突变体的基因功能与生长素极性运输联系起来。其后, 人们发现PIN-FORMED (PIN) 蛋白家族是定位于细胞基部的主要输出载体, 控制着细胞中生长素的流动方向, 其家族中的每一种蛋白的表达都具有组织特异性。进一步研究表明, 拟南芥基因组中有8个PIN编码基因, 现在已对其中的5个进行了比较明确的研究分析, 而PIN5、PIN6和PIN8的功能目前尚不清楚。PIN蛋白家族中的每个成员都表现出组织特异性, pin突变体所表现的生长表型与生长素在相关组织中丧失运输方向有关[17,18,41]。

pin1突变体中, 生长素在花序轴的向基式运输减弱, 并使维管发育缺陷[19,23], 从该突变体中克隆出的PIN1基因编码具有622个氨基酸的蛋白, 推测该蛋白具有12个跨膜区域, 这与原核生物和真核生物的运输载体相类似[28]。免疫定位技术显示, PIN1主要位于薄壁细胞, 也在根中柱外周细胞以及叶原基中围绕初生叶脉分布, 对于IAA在茎尖的向基式运输和在根尖的向顶式运输中起到关键作用。

拟南芥pin2突变体的根表现出向重力性的缺失, PIN2/AGRAVITROPC1 (AGR1) /ETHY LENE INSENTIVE RO-OT1 (EIR1) 位于根表皮组织基部的皮层细胞顶端, pin2、agr1和eir1是3个等位基因, 其功能主要是参与根向重力反应过程中生长素的重新分布[17], 由茎尖向根尖运输的生长素在到达根尖分生组织后, 要在皮层细胞和表皮细胞进行重新分布, 并向伸长区和成熟区进行向基式运输, PIN2在这个过程中起到重要作用[29]。

pin3突变体表现出生长迟缓, 向光性和向重力性减弱, 并且白化苗中顶端的钩状构成减少[20,23]。PIN3分布在根中柱外周细胞以及茎和下胚轴的淀粉鞘细胞中, 与植物的向光反应和向重力反应中生长素的侧向分布相关, 重力刺激使得PIN3在小柱细胞中向感应重力刺激的细胞底部分布, PIN3的重新定位导致流向根下侧的侧根根冠和表皮的生长素流重新定向, 这样, PIN3就将重力刺激信号转化为生长素的不对称分布和器官的极性生长[30]。

PIN4则参与到根尖分生组织的静止中心下方建立生长素库, 这种生长素库对生长素的分布和植物的发育模式有重要意义。PIN7对根的向顶性运输和胚胎的极性建成有重要作用[17,21]。

4 生长素输入载体

早期的研究认为, 生长素在细胞间的流动依赖于ATP酶造成的H+浓度梯度, 亲脂性的IAA在酸性外环境下通过扩散进入中性环境的细胞内, 并转换成脂不溶性的阴离子, 这种脂不溶性阴离子形式的IAA只能通过输出载体将其运往细胞外。但是越来越多的研究表明, 生长素不只是仅能通过扩散方式进入细胞, 可能还存在着由输入载体介导的运输过程[25], 第1个被发现的输入载体是AUX1, 拟南芥aux1突变体根的生长对生长素的敏感性下降, 并丧失根的向地性反应。AUX1是由485个氨基酸残基组成的具有通透酶性质的蛋白质, 推测其具有11个跨膜区域, 这种通透酶输入氨基酸的机制与色氨酸类似物———IAA进入细胞的机制相似, 这就暗示着AUX1很可能具有生长素输入载体功能[26,32]。Delbarre和Yamamoto (1998) 的工作进一步证实了这种推测, 在1-NAA、IAA和2, 4-D等3种生长素中, 1-NAA是唯一可以通过自由扩散进入细胞的, 而其他2种则需要输入载体, 在aux1突变体中, 只有1-NAA可以恢复突变体根的向重力性表型[24,25,27]。此外, 在爪蟾卵细胞中异源表达AUX1, 卵细胞表现出对生长素的吸收增加, 并具有可饱和性, 这也有力地证明了AUX1是生长素输入载体[31]。经原位分析发现, AUX1不对称地分布于原生韧皮部, 并与PIN1的位置相反, 而在茎尖分生组织的L1层细胞中, AUX1与PIN1通常位于同一方向。AUX1对侧根根冠和伸长区表皮细胞的向重力性反应起着关键作用, 而在茎尖分生组织, AUX1可能控制着生长素的侧向扩散, 并限制其在控制叶序发生的外层细胞层的分布[33]。

5 PGP蛋白对生长素运输的影响

此外, 磷酸化糖蛋白 (P-glycoprotein, PGP) 调控植物发育的途径越来越受到人们的关注, PGP是属于一种叫做ATP结合盒 (ABC, ATP-bingding cassette) 蛋白家族, 它们在细胞间传递信号以影响并调节一些生化反应, 一些PGP基因突变表现出不同的发育缺陷, 这些缺陷与生长素信号选择、分布以及极性运输的改变相关[33]。Murphy等首次证明了PGP1可以直接将生长素运出植物细胞, 并且还能将激素从酵母和哺乳动物细胞中运送出去。在酵母细胞和He La细胞中, 一些PGPs可以通过质膜将生长素输入 (PGP1, PGP19) 或输出 (PGP4) 细胞[34,48]过表达的At PGP1在暗光下培养时下胚轴伸长, 这与低生长素浓度处理的野生型细胞相似, 而抗敏系 (anti-sense lines) 则表现出下胚轴伸长减弱, 这与1-N-naphthylph-thalamic acid (NPA) 抑制剂处理的小苗表型相似, 而atpgp1和atpgp19下胚轴表现出生长素向基性运输的减弱, 并且atpgp19的根对NPA的敏感性下降[47]。虽然一些PGPs蛋白也可以与输出抑制剂 (如NPA) 结合, 但抑制剂处理并不能完全模拟PGP的突变表型, 这说明PGP作用方式并不与PIN完全一致, PGP途径很可能是与AUX—PIN相平行的一条未知的调控途径[33,34,35]。

6 载体蛋白的调节机制

不同生长素运输载体在细胞上的定位差异, 不仅对生长素的运输具有重要意义, 同时对植株的细胞极性和组织极性的建成也具有重要意义。试验表明, PIN在细胞中处于一种循环运输的状态, 这种动态循环是由小泡运输调节的。PINs和AUX1蛋白定位于这种循环小泡上, 并对生长素运输起着重要作用[33,36]。这种载有PIN蛋白的小泡运输依赖于肌动蛋白, 而PIN的内摄作用则依赖于网格蛋白[46]。遗传学干扰和药物干扰网格蛋白的功能可以抑制极性运输蛋白的内摄和胞吞作用[37]。Brefeldin A (BFA) 是一种膜泡运输抑制剂, 其直接作用靶点是GONM, GONM为生长素应答因子 (auxin response factor, ARF) 家族的小G蛋白, GNOM基因编码一种ADP核糖基化作用因子-GTP交换因子 (ADP ribosylation factor-GTP exchange factor, ARF-GEF) , 这种因子调节细胞中负责运载PIN蛋白的胞泌小泡的形成。GNOM基因缺陷会导致胚胎极性丧失以及无根表型, 且所有的gonm突变体都表现出生毛细胞的根毛位置的向顶式转移, 这揭示了根毛定位需要GONM的参与。而在gnom突变体胚胎中, 不能够建立PIN1的极性定位, 使得其胚胎不能建立顶基轴和两侧对称[33,38]。

丝氨酸/苏氨酸激酶PINOID (PID) 是目前唯一被证明了与PIN极性定位确切相关的因子。PID可以诱导拟南芥根细胞中PIN蛋白从基部向顶部移动, 而在丧失PID功能的pid突变体胚胎和花序尖 (inflorescence tip) 表皮细胞中, PIN则表现出由顶端向基部运输。pid突变体与pin1突变体表型相似, 都表现出针状花絮, 且侧生器官减少。而过表达PID (35S∶:PID) 则表现出由于生长素减少而造成的主根萎蔫[40]。研究表明, PID直接将PIN中心亲水区域磷酸化, 而PP2A磷酸酶可以中和这种激酶的活性。PP2A磷酸酶作为一种重要的调控因子, 和PID一样都能部分地与PINs结合, 并抑制中央亲水区域的磷酸化位点, 以此介导PIN基顶极性定位。PP2A功能缺失会导致根向重力性丧失以及根尖分生组织融合, 这种突变型可以由敲除pid功能的突变体恢复部分表型。在植物中, 由载体可逆磷酸化介导的极性运输将依据目标情况将其运送至细胞内特异位点。对于PIN蛋白, 这种机制作为开关控制着生长素在细胞内的流动方向, 进而控制着组织分化、模式建成和器官发育[40,41,42]。另外, Zegzout等于2006年报道了PDK1蛋白激酶也可能通过质膜富集, 将PID丝氨酸290磷酸化来影响PID蛋白[43]。AXR4蛋白位于内质网上, 可以协助AUX1在细胞膜上的定位, 建立和维持其在膜上的极性。axr4无效突变体中, AUX1不能到达质膜, 只能滞留于内质网中, 并且表现出向重力性降低、侧根数减少等[32,37]。

7 结论

无极植物生长灯的剖析 篇9

植物主要是依靠太阳的能量进行光合作用而生长、开花、结果。植物通过绿叶对太阳光谱中的不同波长成分进行吸收和反射, 吸收的太阳光、根部吸收上来的水和空气中的二氧化碳, 产生光致生物变化变为糖类。由于自然界经常出现千变万化的气候变化和光照变因, 使植物在各个不同的生长期不能充分吸取到自身不同生长期间所需要的光合营养, 给生长带来不利[1], 对此, 科学合理的人工光谱——紫外线中的不同波长对植物的生长创造了很好的吸收和反射条件。大大促进植物叶片加厚, 尤其是对根茎类植物的生长, 具有十分明显的催生快长作用, 能促使植物提前开花, 改变成熟期, 打破休眠、控制发芽和提高植物品质。灯放射出的光如同阳光照射, 主要适用于补充植物光照 (西红柿、黄瓜、草莓、豆苗、茶叶、盆景花卉等大棚植物) 促进植物生长, 适用于大棚内种植的各种植物[2]。

太阳辐射是许多不同波长的光波所组成, 人眼所能看见的光谱范围, 只是太阳射到地球表面的全部辐射波段的一小部分。到达地面上的太阳辐射包括紫外线、可见光和红外线三个部分。在太阳光谱中, 对于植物生长起最重要的是可见光部分 (波长400~760 nm) , 但紫外线 (波长10~400 nm) 和红外线 (波长760~100000 nm) 也有一定的作用[3]。

1太阳辐射不同光谱对植物的影响

1波长>1 000 nm的辐射, 被植物吸收转化为热能, 影响植物体温和蒸腾情况, 可促进干物质的积累, 但不参加光合作用;

2波长为720~1 000 nm的辐射, 只对植物伸长起作用, 其中波长为720~800 nm的辐射称为远红外光, 对光周期及种子的形成有重要作用, 并控制开花与果实的颜色;

3波长为610~720 nm的红光、橙光可被叶绿素强烈吸收, 某种情况下表现为强的光周期作用;

4波长为510~610 nm的光, 主要为绿光, 表现为的光合作用与弱成形作用;

5波长为400~510 nm的光, 主要为蓝紫光, 被叶绿素和黑色素强列吸收, 表现为强的光合作用与成形作用;

6波长为320~400 nm的光, 外辐射起成形和着色作用, 如使植物变矮、颜色变深、叶片变厚等;

7波长为280~320 nm紫外线对大多数植物有害;

8波长<280 nm的远紫外辐射可立即杀死植物。

科学试验证明, 不同波长的光对植物生长有不同的影响, 见图1所示。可见光中的蓝紫光与青光对植物生长及幼芽的形成有很大作用, 这类光能一直影响植物的伸长而使其形成矮而粗的形态;同时蓝紫光也是支配细胞分化最重要的光线;蓝紫光还能影响植物的向光性。紫外线是使植物体内某些生长激素的形成受到抑制, 从而也就抑制了茎的伸长;紫外线也能引起向光性的敏感, 并和可见光中的蓝、紫和青光一样, 促进花青素的形成。可见光中的红光和不可见光中的红外线, 都能促进种子或者孢子的萌发和茎的伸长。红光还可以促进二氧化碳的分解和叶绿素的形成。

此外, 光的不同波长对于植物的光合作用产物也有影响, 如红光有利于碳水化合物的合成;蓝光有利于蛋白质和有机酸的合成。因此, 在农业生产上通过影响光质而控制光合作用的产物, 可以改善农作物的品质。高山或者高原地区的植物, 一半都具有茎杆矮短、叶面积缩小、毛茸发达、叶绿素增加、茎叶有花青素存在、花朵有颜色等特征, 这是因为在高山上温度低、再加上紫外线较多的缘故。

国内最近几年随着农业生产力的提高, 温室大棚发展很快, 其原因是:

1国内搞活蔬菜市场, 采用温室大棚生产反季节蔬菜;

2北方生产期短, 水稻及其它果实类蔬菜的春季育苗;

3人工控制作物生长条件的高科技型的植物工厂, 实现无土栽培, 无污染食品等的生态农业发展的需要等。

但由于北方及黄河流域等冬季气温低, 日照时间短, 满足不了作物生长的需要;南方虽然气温较高, 但冬春两季多阴雨天, 也会出现日照不足, 因此, 国内温室大棚普遍需要补光。

2无极植物生长灯

在传统农业生产中一般使用普通电光源补充光照和应用不同覆盖材料等农业技术措施。如采用单色荧光灯或彩色塑料薄膜, 改变光环境以调控设施栽培环境中植物的生长发育。但这些措施存在着不同程度的问题, 如缺乏对具体光谱成分的分析导致光质处理不纯、光强不一致、接近甚至或低于植物的光补偿点, 照射光源能效低等。无极植物生长灯在植物设施栽培环境中的大量应用研究结果表明, 无极植物生长灯能够解决这些难题, 特别适合应用于人工光控制型植物设施栽培环境。

无极植物生长灯以其固有的优越性正吸引着世界的目光。特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下, 由于无极植物生长灯具有发光效率高、使用寿命长、安全可靠, 环保节能等特性, 使无极植物生长灯在照明市场的前景更备受全球瞩目。

无极植物生长灯光谱见图2所示, 蓝色光占60%;红色光占20%,

无极植物生长灯也由此不断发展, 基于空间环境的特殊要求, 空间高等植物栽培中使用的光源必须具有发光效率高、输出的光波适合于植物光合作用和形态建成、体积小、重量轻、寿命长、高安全可靠性记录和无环境污染等特点。与高压钠灯光源相比较, 无极植物生长灯更能有效地将光能转化成光合有效辐射。因此, 近年来在地面和空间植物栽培中倍受重视。研究表明无极植物生长灯照明系统能提供光谱能量分布均匀的照明, 其电能转换为植物所需光的效率超过高压钠灯的120倍。

高压钠灯植物专用灯光谱见图3所示, 蓝色光占3%, 红色光占7%, 而不可利用光却占了90%。

无极植物生长灯功率为150~400 W、输入电压为90~304 V、发光效率80 lm/W、寿命50 000 h。常见的有圆形光源灯具如图4所示, 矩形光源灯具如图5所示。

摘要：科学试验证明, 光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一, 通过光质调节, 控制植株形态建成是设施栽培领域的一项重要技术。不同波长的光对植物生长有不同的影响。可见光中的蓝紫光与青光对植物生长及幼芽的形成有很大作用。无极灯主要发红蓝光谱, 比传统植物灯有更强的促进植物生长优势。

关键词：高压钠灯专用灯,无极植物生长灯,光辐射,红蓝光谱

参考文献

[1]陈大华.节能灯技术与低碳照明, 河南科学技术出版社

[2]後腾英司.人工光源在植物工厂中的应用[J].夏晨, 译.中国照明电器, 2014 (2) :40-44.

[3]刘晓英徐志刚焦学磊杨铭.植物照明的研究和应用现状及发展策略[J]照明工程学报, 2013.8.24 (5) .

[4]潘瑞炽王小青李娘辉.植物生理学[D]2008.6:213-214.

廊道绿化植物生长习性及管理 篇10

1 石楠

1.1 形态特征

常绿小乔木或灌木,高一般为3~6 m,有时可达12 m;枝褐灰色,全体无毛。叶片革质,为长椭圆形、长倒卵形或倒卵状椭圆形,先端尾尖,基部圆形或宽楔形,边缘有疏生具腺细锯齿。复伞房花序顶生,花轴及花梗无毛,花为白色,梨果球形,熟时呈红色或褐紫色。花期为6—7月,果熟期为10—11月。

1.2 生长习性

喜光,稍耐荫。喜温暖、湿润环境,能耐寒,能耐短期-15℃的低温。对土壤要求不严,但以肥沃、湿润、土层深厚、排水良好、微酸性的砂质土壤最为适宜,忌水渍和排水不良的黏土。生长缓慢,萌芽力强,耐修剪,对烟尘和有毒气体有一定的抗性。

1.3 管理

栽前施足基肥,栽后及时浇足定根水。生长期尤其是6—8月高温季节每15 d浇1次水,入秋后浇水间隔时间可适当延长。因萌芽力强,耐修剪,对发枝能力强、枝多而细的植株,应重剪可疏剪部分枝条;对发枝能力弱、枝少而粗的植株,应轻剪长留,促使叶芽生长。开完花后应将长枝剪去[1]。

2 桂花

2.1 形态特征

常绿阔叶小乔木,高3~18 m,树皮粗糙,多为灰褐色或灰色。叶对生,革质而脆,长椭圆形,全缘。花序聚伞状,簇生于叶腋,花淡黄白色,具浓香。核果椭圆形,熟时紫黑色。花期9—10月,翌年4月果熟。

2.2 生长习性

喜光,稍耐阴,但只有全日照时才会枝叶茂盛,着花繁密。喜温暖环境,具一定的抗寒能力。对土壤要求不严,宜在土层深厚,排水良好,肥沃、富含腐殖质的偏酸性砂质土壤中生长。不耐干旱瘠薄,在浅薄板结贫瘠的土壤上,生长特别缓慢。喜肥,但忌施人粪尿。

2.3 管理

移植前穴内施足基肥,栽植时不宜过深,低洼积水地需堆土栽植。每年施肥2次,不耐修剪,仅修剪病虫枝、细弱枝及徒长枝等。花前必须注意浇水,花期控制浇水,防止落花。宜于11—12月冬季施基肥,7月,二次枝未发前,进行追肥[2]。

3 南天竹

3.1 形态特征

常绿小灌木。高可达2 m,羽状复叶互生,小叶薄革质,椭圆状披针形,顶端渐尖,基部楔形,上面深绿色,冬季变红色,背面叶脉隆起,两面无毛,全缘,近无柄。6—7月开白色小花。果圆球状,11月后成熟,鲜红色。

3.2 生长习性

性喜温暖及湿润的环境,比较耐阴,也耐寒,容易养护。栽培土要求肥沃、排水良好的砂质壤土。对水分要求不甚严格,既能耐湿也能耐旱,比较喜肥。但在阳光强烈、土壤贫瘠干燥处生长不良。

3.3 管理

栽培中注意防止太阳直晒,干旱季节应适当浇水,保持土壤湿润;开花期浇水适当节制。每年花果后除残花枝,立秋后地面截干或疏除衰老枝促进新枝,通过修剪使新枝均匀分布,以利通风透光和开花结果[3]。

4 火棘

4.1 形态特征

常绿灌木或小乔木,高达3 m;侧枝短,呈刺状;枝拱形下垂,幼时有锈色绒毛,单叶互生,倒卵状长椭圆形,亮绿色,先端圆或微凹,锯齿疏钝,基部渐狭而全缘,两面无毛。5月开白色花,10月果熟,小球果橘红或鲜红色,果实经久不落,可延至翌年3月。

4.2 生长习性

喜阳光,稍耐阴,偏阴时会引起严重的落花落果。耐旱,较耐寒,生命力强。对土壤的要求不严,适生于湿润、疏松、肥沃的土壤。萌芽力强,耐修剪,宜栽于阳光充足、土壤肥沃的地方。

4.3 管理

定植后要对火棘适当重剪,成活后不需要特别的精细管理。对生长中出现紊乱的枝条应及时修剪、盘扎。初夏天气闷热期易出现蚜虫、红蜘蛛或天幕虫,应注意及时防治。秋季适当施肥以促进形成花芽。采用播种繁殖,秋季采种后即播;也可在晚夏进行嫩枝扦插。移植时要带土球,尽量少伤根系[4]。

5 香樟

5.1 形态特征

常绿大乔木。幼时树皮、小枝绿色光滑,叶面深绿色,有光泽,叶背面青白色,边缘呈波状。花期5月,花小,黄绿色,浆果球形,11月果熟,熟时紫黑色。

5.2 生长习性

喜光,稍耐阴;喜温暖湿润气候,耐寒性不强,对土壤要求不严,喜深厚、肥沃、湿润的黏质酸性土壤,较耐水湿,但不耐干旱、瘠薄和盐碱土,在此土壤生长易发生黄化。主根发达,深根性,能抗风。萌芽力强,耐修剪。生长速度中等。存活期长。

5.3 管理

移植后的第1次水要浇透,使土壤与根部紧密结合,并向树干草绳喷水。对新移植的香樟,施肥要逐步增加,由少渐多。主要防止缺铁性黄化。

6 棕榈

6.1 形态特征

常绿乔木,高达15 m。树干圆柱形,直立,不分枝。干残存有不脱落的老叶柄基部,并被暗棕色的叶鞘纤维包裹。叶大,簇生于树干顶端,掌状分裂成多数狭长的裂片,裂片软革质。叶柄极长。雌雄异株,圆锥状肉穗花序腋生。花小,黄色。核果肾状球形。花期4—5月,10—11月果熟。

6.2 生长习性

耐阴,幼树的耐阴能力尤其强。喜温暖、湿润气候,喜光。耐寒性极强,可忍受-14℃的低温。适生于排水良好、湿润肥沃的中性、石灰性或微酸性土壤,耐轻盐碱,也耐一定的干旱与水湿。抗大气污染能力强。易风倒,生长慢。

6.3 管理

每年新叶萌生、老叶下垂枯萎时应及时修剪,保持株型整齐优美。种植不宜过深,苗期需加强水肥管理,适当遮荫。大苗应立支柱以防风吹倒。成林种植主要是松土、除草、施肥(施酸性肥料,勿施碱性肥)。多采用播种繁殖。

摘要：介绍了石楠、桂花、南天竹、火棘、香樟、棕榈等6种常见的廊道绿化植物的形态特征、生长习性及其养护管理,以期为其栽培应用提供参考。

关键词：廊道绿化植物,形态特征,生长习性,管理

参考文献

[1]金雷,张国育.河南高速公路绿化管养指南[M].郑州:河南科学技术出版社,2012.

[2]夏振平.园林植物栽培与绿地养护技术[M].北京:中国农业大学出版社,2013.

[3]金雅琴.园林植物栽培学[M].上海:上海交通大学出版社,2012.