休眠效果（共7篇）
休眠效果 篇1
种子发芽率的高低是决定种子质量优劣的主要指标之一。做好种子发芽试验, 在种子经营管理与农业生产上都具有重要意义。但是, 种子发芽受到若干条件的制约, 进行种子发芽试验应采用适当的条件和方法, 严格技术操作, 才能获得正确的试验结果[1]。禾谷类作物种子普遍存在休眠现象, 其中麦类的休眠期非常明显, 小麦种子发芽试验时打破种子休眠是很重要的。赤霉素 (GA3) 和低温处理都能有效地打破种子休眠[2], 但对最合适的温度和赤霉素溶液浓度的研究还未见报道。本实验利用泰安市农科院的6个自育品种对其做了初步研究, 为以后发芽试验选择合适的条件及节约试验成本提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为泰安市农业科学研究院自育品种泰山21号、泰山22号、泰山23号、泰山24号、泰山9818和泰山223。以上各品种都是来自泰安农业科学院下设的各繁种基地。
1.2 试验方法
(1) 选用大小均匀、直径为0.05～0.80 mm的细砂做发芽床, 使用前进行洗涤和高温消毒, 加水至砂子含水量的70%～80%备用。
(2) 从经充分混合的净种子中, 每个品种随机数取300粒, 设3次重复, 每100粒为1次重复。
(3) 发芽盒中先铺一层湿砂, 将数取的种子均匀的排在上面, 粒与粒之间保持一定的距离, 然后加盖10 mm厚的湿砂, 盖好盒盖[3], 然后放入20℃光照培养箱中进行发芽率实验。
(4) 低温处理:将各重复种子放在湿润发芽床上, 分别在6℃、7℃、8℃、9℃、10℃的条件下处理3天, 然后放入20℃光照培养箱中进行发芽试验。
(5) 赤霉素处理:分别用0.02%、0.04%、0.05%、0.06%、0.08%的赤霉素溶液湿润发芽床进行发芽试验, 以后加水保持发芽床湿润。
2 结果与分析
由表1和图1对照可以看出, 低温处理在6～10℃下能有效地打破小麦种子休眠, 在此温度范围内处理后的小麦种子发芽率比对照显著提高, 而且各品种均在8℃条件下发芽率最高, 说明8℃是打破小麦种子休眠的最适温度。由图1可看出, 各品种间受低温影响程度也存在着差异, 其中泰山24号和泰山223种子休眠期很容易被低温打破, 发芽率较高。
由图2和表1对照可以看出, 赤霉素溶液浓度在0.02%～0.08%之间能有效地打破小麦种子休眠, 在此浓度范围内处理的小麦种子发芽率显著提高。各赤霉素溶液浓度对打破小麦种子休眠差异不显著, 说明赤霉素溶液浓度在0.02%～0.08%之间对打破小麦种子休眠的效果差异较小。所以, 在利用赤霉素溶液打破种子休眠时, 为节约成本可采用低浓度溶液。
3 讨论
由于各小麦品种的产地来源不同, 收获和存放时间及方式也不尽相同, 各品种在标准发芽实验条件下发芽率大小有较大差别。
从本试验可以看出, 低温处理和赤霉素溶液处理都能有效地打破小麦种子休眠, 都能使小麦种子的发芽率明显提高。低温处理在6～10℃范围内能有效地打破小麦种子休眠, 而在8℃条件下效果最好。赤霉素溶液浓度在0.02%～0.08%范围内能有效打破小麦种子休眠, 而此范围内各浓度处理对打破小麦种子休眠的效果差别不大。
泰安市农科院自育的这6个品种中, 泰山24号和泰山223休眠期较短, 容易通过低温和赤霉素溶液处理打破休眠, 发芽率表现相对较好;而泰山9818和泰山21号休眠期则相对较长, 低温及赤霉素处理对打破休眠其效果相对较差。因此, 在进行小麦种子发芽试验时, 要根据不同品种的这些特点来选择适当的试验方法, 从而使试验效果更好, 节约试验成本。
摘要：在6～10℃温度和0.02%～0.08%浓度的赤霉素溶液处理小麦种子打破其休眠, 结果表明, 8℃温度条件是打破小麦种子休眠的最适温度;而不同浓度赤霉素溶液打破小麦种子休眠的效果差异不显著。泰安市农科院自育小麦品种间的休眠期存在差别, 泰山24和泰山223两个品种 (系) 的休眠期较短, 发芽率较好, 容易通过低温和赤霉素处理打破休眠。
关键词：小麦种子,低温,赤霉素,休眠,发芽率
参考文献
[1]王军伟, 邵阳.种子发芽试验中应注意的几个问题[J].North-ern Horticulture.2005, (133) :46.
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[3]张素芬, 郑红玉, 高勇, 等.利用变温测定麦种收购期间的发芽率[J].中国种业, 2005, (12) :50.
瓜蒌种子休眠原因与破除休眠研究 篇2
据笔者观察,瓜蒌果实成熟过程中,果实内有自然形成的液态物质(果汁)较长时间地浸润种子,待果实自然成熟且风干后,原来的液态物质就失水固化并存在于种子的表面,为进一步研究引起瓜蒌种子休眠的原因,寻找更便捷的破除种皮障碍的方法[3],本试验观察了瓜蒌果汁对小麦、白菜种子萌发的影响,并探讨了浓硫酸、清水冲洗在破除瓜蒌种子休眠中的作用。
1 材料与方法
1.1 实验材料
成熟的瓜蒌果实于2008年10月采集于河南新乡森林公园的竹林中,采集地点瓜蒌为野生的种群,将新鲜果实(果实成熟但未风干,果皮为橘红色)采回后,用清水洗净晾干后,剥去果皮,用无菌纱布挤压过滤得新鲜果汁(果汁原液),置4℃冰箱保存备用。种子用清水冲洗30 min至表面无明显果汁残留,自然晾干(20 d)后作发芽试验。
1.2 实验方法
1.2.1果汁浸种时间对种子萌发的影响
分别用果汁原液浸泡小麦、白菜种子2 h、6 h、12 h、18 h、24 h,将浸泡后的种子用清水冲洗10 min后做发芽试验:将2种种子分别置于垫有3层滤纸的发芽盒内,用蒸馏水保持滤纸湿润,每处理3次重复,每个重复100粒种子,发芽温度20℃,每天观察、记录发芽情况,统计最早发芽天数(最早有种子萌发的时间,以胚根突破种皮2 mm为发芽标准)7 d后统计发芽率,称量幼苗鲜重,用以下方法计算简易活力指数:
简易活力指数= 发芽率×幼苗鲜重(g)
1.2.2不同浓度果汁浸种对种子萌发的影响
分别用果汁原液、50%果汁(果汁中加等体积蒸馏水稀释,其他浓度果汁配制方法相同)、25%果汁、12.5%果汁、蒸馏水(ck)浸泡小麦、白菜种子12 h, 发芽方法同1.2.1。
1.2.3浓硫酸对瓜蒌种子萌发的影响
分别将瓜蒌种子用浓硫酸(98%)浸泡5 min、10 min、20 min、40 min、60 min,用清水冲洗种子10 min,并去除种子表面因酸蚀而形成的附着物后,将瓜蒌种子置于垫有3层滤纸的发芽盒内发芽,发芽温度白天26℃、晚上20℃,每处理3次重复,每个重复100粒种子。每天观察、记录发芽情况,25 d后统计发芽率,称量幼苗鲜重。
1.2.4 流水冲洗对瓜蒌种子萌发的影响
用清水连续冲洗种子12 h,用清水浸泡12 h (保持湿润)的种子作对照,发芽方法同1.2.2。
试验数据均用SAS6.12软件进行方差分析。
2 结果与讨论
2.1 瓜蒌果汁浸泡时间对种子萌发的影响
如表1、表2所示,瓜蒌果汁浸泡小麦、白菜种子对种子开始萌发时间影响不显著,但对发芽率和简易活力指数均表现为抑制作用,且抑制作用随浸种时间的延长而加强,浸种时间超过18 h,小麦种子不能萌发;浸种24 h,白菜种子萌发率为零。同时,随发芽率降低,表示种子田间生活能力的简易活力指数降低。
数据后具有不同字母者为差异显著(P<0.05),下同
2.2 瓜蒌果汁质量分数对种子萌发的影响
如表3、表4所示,不同质量分数瓜蒌果汁浸泡对小麦、白菜种子萌发均表现为抑制作用,随果汁质量分数增加,小麦、白菜的发芽率及简易活力指数均下降,其中,对小麦种子的萌发影响更为明显。
由以上结果可知,瓜蒌果汁的浸泡可以显著抑制种子的萌发,并且这种抑制作用表现为明显的浓度、时间依赖效应。瓜蒌种子成熟后,长时间浸润于果汁中,果实自然干燥后,果汁干燥并附着于种子表面,在生产中若播种前未对种子进行长时间清洗,将可能对瓜蒌种子的萌发产生抑制。
2.3 浓硫酸处理对瓜蒌种子萌发的影响
从表5可以看出,浓硫酸处理瓜蒌种子对破除瓜蒌休眠有一定作用,试验范围内,浓硫酸处理10 min效果最好,可使发芽率较对照提高一倍,同时,种子活力指数提高一倍以上。但浓硫酸处理时间大于10 min后,虽然硫酸可以破坏种皮,但胚同时受到酸蚀,因此,种子发芽率及活力指数未见提高。
2.4 流水冲洗对瓜蒌种子萌发的影响
从表6可以看出,和清水浸种12 h相比,流水冲洗瓜蒌种子12 h显著提高了种子的发芽率和活力指数,其原因可能是流水冲洗掉了附着于种子表皮上的萌发抑制物,解除了部分种子的休眠。
本试验结果认为,果汁抑制物的存在和种皮障碍是引起瓜蒌种子休眠的原因,流水冲洗、浓硫酸腐蚀种皮是破除瓜蒌种子休眠的有效手段,浓硫酸浸泡种子10 min和流水冲洗瓜蒌种子12 h均为在生产中易于实施的促进种子萌发的方法。
瓜蒌种皮中存在抑制种子萌发的物质[1,2],这种抑制作用可能与果汁的长时间浸润种子有关。种子中存在抑制物质的情况在自然界相当普遍,作物种子中最重要的抑制物质是脱落酸、酚类物质、香豆酸、阿魏酸和儿茶酚等[4] ,瓜蒌种子中抑制物质的具体成分和作用机理有待进一步研究。
参考文献
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[2]孙婷,刘鹏,徐根娣.栝楼种子休眠特性分析[J]中国农业科学2008,41(12):4273~4280
[3]许桂芳,刘明久,席世丽,赵刚.破除红蓼种子休眠研究初报.[J]种子,2005,24(1):24~25
蓝莓花芽休眠进程研究 篇3
近年来, 随着果树设施栽培的兴起, 休眠研究引起了人们的广泛关注。芽是植物常见的休眠器官, 是温暖地区落叶果树栽培和设施果树生产的主要限制因子之一。为实现果树的反季节栽培, 提高果树设施栽培的经济效益, 已成为芽休眠研究的热点。蓝莓因其特有的医用保健价值越来越受到人们的关注, 但其货架期较短, 如何延长其供应市场的时间或实现其反季节栽培已成为蓝莓设施栽培所要解决的主要问题。近年来, 蓝莓鲜果市场需求不断增加。但由于对蓝莓芽休眠及其解除机制认识不足, 栽培生产中往往出现引种失败、花芽休眠解除不彻底、产量低、设施栽培技术落后等问题, 限制了蓝莓的栽培及推广, 严重影响了蓝莓产业的发展。蓝莓设施栽培的不断发展也从客观上要求了解蓝莓休眠特性, 以便确定适宜的品种及设施升温时间, 开发有效的人工破眠技术, 最终实现蓝莓的可控栽培。因此, 蓝莓芽休眠的研究具有重要的经济意义。本文研究重点是在确定蓝莓花芽休眠状态的具体时间上, 为以后揭示蓝莓花芽休眠的分子机制奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为蓝莓品种蓝丰, 试验期间未进行修剪和化学药剂处理。试验时间为2014 年10—12 月。
1.2 培养方法
采集带有长势饱满、健康花芽的枝条, 置于装有清水的玻璃瓶中, 以淹没基部2~3 cm为宜, 立即放入培养室中培养, 培养条件为:光周期12 h, 光照强度为320μmol/ (m2·s) ;温度 (25±3) ℃;空气相对湿度为75%。每隔2 d换1次水, 同时剪去基部少许, 露出新茬。培养3周后统计萌芽率, 以花芽顶端露绿为萌芽标准。当水培枝条第1个芽萌发时间≥10 d时, 判定该枝条进入内休眠[5];萌芽率≥50%时的采样日期为内休眠解除的日期[6]。每个处理3个枝条, 重复3次。
1.3 萌芽率统计
培养3 周后统计萌芽率, 萌芽率 (%) =花芽萌发个数/总花芽个数×100。
1.4 数据处理
利用Excel软件处理数据并作图。
2 结果与分析
以花芽萌发率判断休眠的进程。从图1可以看出, 2014年10月15日采集的蓝丰花芽萌芽率为85.86%, 此后萌芽率持续降低。11月15日采集的花芽, 第1芽在15 d后萌发, 表明此时花芽已进入内休眠。随着温度持续降低及日照长度的变短, 蓝丰花芽休眠程度进一步加深。11月22日采集的蓝丰花芽完全不能萌发。12月15日采集的花芽萌芽率均开始升高, 12月30日采集的蓝丰花芽萌芽率达到最高的70.09%。
3 结论与讨论
植物的芽休眠从类休眠开始一直持续到生态休眠结束, 中间持续几个月的时间, 如何缩短植物的芽休眠时间对于提高落叶果树的经济效益具有重要意义。通过本试验对蓝莓品种蓝丰花芽休眠进程中萌芽率的统计, 确定了蓝丰花芽不同休眠状态的具体时间, 认为在试验年度, 蓝莓品种蓝丰10 月30 日开始进入休眠诱导状态, 11 月15 日至12 月15 日期间, 蓝莓花芽处于深度休眠 (内休眠) 时期。12 月3日内休眠完全解除。为后续蓝莓休眠分子及生理机制的研究奠定基础。
摘要：芽休眠是温暖地区落叶果树栽培和设施果树生产的主要限制因子之一。试验以蓝莓品种蓝丰为试验材料, 在休眠进程中对其萌芽率进行检测, 确定蓝莓花芽内休眠的具体时间。结果表明:蓝丰花芽内休眠时间是11月15日至12月15日。
关键词：蓝莓,花芽,休眠进程,萌芽率
参考文献
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解除防风种子休眠方法 篇4
1 材料与方法
1.1 材料
室温干藏种子, 2007年秋季从黑龙江省大庆市购得当年野生防风种子。
1.2 GA溶液浸种
分别用始温45℃温水、GA溶液100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm浸泡防风种子24 h, CK种子未经任何处理, 置于20℃恒温培养箱内进行发芽试验。3次重复[3,4]。
1.3 细沙摩擦
将种子掺1/3细沙方盆中研磨3~5 min, 至种子表面失去光泽, 有砂划痕迹, 去净细砂, CK种子未经任何处理, 置于20℃恒温培养箱内进行发芽试验。3次重复[5]。
1.4 有机溶剂浸种
分别用有机溶剂石油醚、乙醚、甲醇、丙酮和无水乙醇浸泡防风种子24、48、72 h后, 置于20℃恒温培养箱内进行发芽试验。3次重复[6]。
1.5 流水冲洗
取休眠状态的防风种子用双层纱布包好, 放在自来水下冲洗, 定期取种子20 g制备成粗提物100mL, 浓度为0.20g·mL-1, 测定其对白菜种子萌发、幼根生长的抑制情况, 并测定不同时间长度流水冲洗后防风种子发芽率[7]。
1.6 杨、柳枝浸出液
取春季萌发的一年生柳枝, 切成20cm长的插穗, 下端切成45℃以便于生根。插于装有蒸馏水的烧杯中, 待其生根后再继续培养4d左右, 取浸出液, 用滤纸过滤两次, 于消毒柜中贮存备用。以柳枝浸出液为萌发基质对防风种子进行萌发培养。分别设4个处理, 处理1:温浸防风种子+6mL柳枝浸出液, 处理2:防风干种+6mL柳枝浸泡液, 处理3:防风干种+6mL水, 处理4:温浸防风种子+6mL水[7]。
杨枝浸出液的制备与试验设计同上。
2 结果与分析
2.1 GA溶液浸种、细沙摩擦防风种子发芽率
经不同浓度GA溶液浸种和经细沙摩擦处理的防风种子发芽率, 浓度为400ppm GA溶液浸种防风种子发芽率最高, 达到65%, 0.05水平与干种对照发芽率 (55%) 差别显著, 0.01水平不显著。浸种处理发芽率67.5%, 显著高于干种对照。细沙摩擦处理发芽率57.5%, 与干种对照差别不显著。
2.2 有机溶剂浸种后防风种子发芽率
有机溶剂浸种后防风种子发芽率见, 石油醚浸种48h, 防风种子发芽率达到67.5%, 与干种发芽率相比差别显著, 浸种72h发芽率显著降低;乙醚浸种48h, 防风种子发芽率达到70%, 与干种发芽率相比差别显著, 浸种72h, 发芽率显著下降为0;丙酮浸种24h, 防风种子发芽率70%, 与干种发芽率相比差别显著, 浸种48h、72h发芽率显著下降;乙醇浸种48h, 防风种子发芽率62.5%, 与干种发芽率相比差别显著, 浸种72h发芽率显著下降为0。甲醇浸种, 发芽率显著下降。
因此, 采用石油醚浸种48h, 乙醚浸种48 h, 丙酮浸种24h, 乙醇浸种48h, 均可以显著提高防风种子发芽率, 但继续延长浸种时间, 有机溶剂会对种子产生毒害作用而导致防风种子发芽率显著下降。
2.3 流水冲洗后防风种子发芽率
流水冲洗后防风种子粗提液对白菜种子发芽率与幼根生长的影响, 随着流水冲洗防风种子时间的延长, 白菜种子发芽率逐渐增高, 幼根的长度逐渐增加, 防风种子中的抑制活性越低。
2.4 杨、柳枝浸出液浸种后防风种子发芽率
柳枝浸出液浸种后的防风种子发芽率见表1。
从表1中可看出, 温浸防风种子+6mL柳枝浸泡液处理发芽率达到75%, 与干种对照、温浸对照发芽率相比均差别显著。
杨枝浸种后的防风种子发芽率见表2。
从表2中可看出, 温浸防风种子+6mL杨枝浸泡液处理发芽率65%, 与干种对照发芽率相比差别显著, 与温浸对照发芽率相比差别不显著。
3 结论
有效解除防风种子休眠的方法:
3.1始温为45℃的温水浸种24h, 防风种子发芽率可提高至67.5%。
3.2流水冲洗48h, 防风种子发芽率可提高至75%。
3.3首先用始温为45℃的温水浸种24h, 然后加入柳枝浸出液, 防风种子发芽率可提高至75%。
参考文献
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延长杨树苗木休眠期技术 篇5
关键词：杨树,苗木休眠期,延长
杨树既是农民脱贫致富的优良速生树种, 又是当前木材旋切加工单位的首选树种, 因此, 栽植量很大。但由于其皮薄, 易失水, 造林后水源不足, 干旱天气极难保持水分平衡, 导致造林成活率不高, 翌年补植, 不仅影响1年生长量, 而且导致大小不一, 林相不整。发现新植苗木死亡时及时补植是提高造林成活率关键。笔者经过试验得出延长杨树苗木休眠期的主要技术措施, 现将其具体内容总结如下。
1 苗木选择
1.1 品种选择
进行优质苗木的培育工作, 杨树品种的选择, 既要考虑树种的速生性和抗逆性, 又要考虑东部耐水湿品种的选择和西部耐旱品种的选择。可供选择的品种主要有95杨、895杨、107杨、土耳其杨、35杨、72杨等。
1.2 苗木规格
地茎要求在2.5 cm以上, 苗高3 m以上, 根系长20 cm以上, 无病虫害、无机械损伤[1]。笔者对未分级苗木的贮藏结果统计如下:出库时检查能够用于补植的苗木662株, 占66.2%;瘦弱苗131株, 占13.1%, 苗木呈现干缩现象, 顶芽及侧芽明显干缩, 已失去生活力;机械损伤苗32株, 占3.2%, 主要是起苗装卸过程中造成的干上皮部被踩破或挤破, 贮藏期间感染病害, 从受伤部位扩展腐烂, 造成整株苗木失去生活力;病苗175株, 占17.5%, 贮藏至4月15日, 先在干上表现出病状, 4月20日症状明显, 健康苗木皮滑翠绿, 而病苗干上呈现黑斑, 黑斑环绕1圈的, 其以上部分死亡, 皮与木质部分离发黑、枯死, 失去绿色光泽 (表1) 。
2 贮藏库的选择
1 000 t果品贮藏库2座, 500 t果品贮藏库1座, 深3m、宽13 m、长30 m的地窑2座, 楼房地下室4间。库温要求在4月能控制在6℃以下, 果库温度调节采用电调节, 贮藏窑和地下室采用冰块进行调节。
3 苗木入库
3.1 苗木入库时间
为了减少费用, 宜选在苗木芽将萌动之前, 一般在3月20—25日, 尽可能地缩短贮藏时间, 可延长休眠期。
3.2 苗木入库
先将进库苗打捆, 蘸浆包装, 每10棵杨苗打成1捆, 然后放泥浆中蘸根, 蘸根后用塑料布包好, 然后进库。入库苗木斜立放在果品架上, 每堆高度约50 cm, 堆度不可过大, 以免其自身发热影响贮藏。
3.3 贮藏中温湿度的调控
温湿度的调控对于苗木休眠期的延长至关重要。6年来的示范试验表明, 温度6℃以上, 容易打破苗木的休眠期, 导致苗木发芽, 容易增加苗木呼吸作用的营养消耗, 易通身发根[2]。温度过低, 由于苗木根系裸露容易造成冻害而致使苗木失去生活力。从贮藏试验观察结果看, 最佳的温度是2~6℃。对温度的调节, 冷库主要是用电调控, 其他2种方式采取的主要措施是充分利用地下低温环境, 适当放置冰块密封调节, 由于贮藏期间气温逐步回升, 而地温回升缓慢, 极易将温度调控在6℃以下。在湿度方面, 湿度过低, 贮藏苗木易失水干缩, 根芽易失去活力;湿度过大, 贮藏苗木生命活力增强, 易打破休眠而发芽发根。湿度低洒水, 湿度高采取通风换气, 最佳贮藏湿度为80%~85% (表2) 。
注:抽检分级苗木1 000株。
3.4 杂菌消毒
由于贮藏的苗木是活体, 贮藏期间正是气温回升阶段, 易造成病菌感染, 必须做好杀菌消毒工作。首先是做好贮藏库的杀菌消毒工作, 贮藏库各项准备工作完成后, 室内普遍喷洒1次石灰水。其次是入库苗木的根系消毒, 即用多菌灵和2‰磷酸二氧钾的混合液将苗木根系浸泡片刻再入库。三是贮藏期间的杀菌消毒, 即苗木入库后, 普喷1次多菌灵, 以后每隔10 d喷布1次, 整个贮藏期间喷布2~3次即可。
4 苗木出库
4.1 出库时间
出库时间由室外常规造林成活死亡的时间而定。当其他苗木都已发芽生长, 而常规造林的植株因苗木质量、栽植不当、干旱缺水等始终未发芽, 甚至干枯死亡, 可使用贮藏苗进行补植。据观察东海县杨树补植时间在4月15—25日, 一旦确定常规造林苗木死亡, 随即利用贮藏苗进行换植。
4.2 出库保湿
出库的运输保湿问题, 要充分利用天气状况。因为苗木出库时 (4月15—25日) 气温已回升, 如果遇上天气干燥的晴天, 出库苗木很容易失水而导致苗木水分失衡, 难以补植成活, 因此要尽量选择阴雨天出库, 并要做好出库苗木的保湿工作。苗木出库装车后及时喷洒清水, 并进行整车包装。白天运输的要用湿草帘覆盖后再用布整车包装, 夜晚运输可以不用草帘, 但做到“随出库随运输, 随到达随栽植”, 不能及时栽植的, 要将根系放置水中浸泡, 不可随意曝晒。
4.3 苗木栽植
采取“三大一深”造林技术, 栽后踩实浇透水[3]。定期观察生长情况, 遇到干旱季节, 要及时浇水。2005—2009年, 用贮藏苗木补植造林失败地块, 造林成活率达到90%以上, 适于东海县西部栽植树种有土耳其杨、107杨、35杨;适于东海县东部栽植树种有72杨、9杨、95杨、895杨。选择排水通畅、土地肥沃的圃地, 采用壮苗技术措施培育足量的壮苗[4]。
5 小结
延长杨树苗木休眠期技术简单易行, 可以使用冷库、地窖式冷藏库和利用已建好的地下室进行贮藏。贮藏过程中, 温度控制在2~6℃, 湿度在80%~85%。延长杨树苗木休眠期技术推广;可促进杨树产业化发展、加快国土绿化、绿色江苏等生态建设。江苏、安徽、河南、山东、湖南、湖北等地, 每年造林任务多, 都会有造林补植需求, 该技术市场前景广阔。
参考文献
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[3]孙时轩.造林学:第2版[M].北京:中国林业出版社, 1992.
胰岛素泵双机休眠策略 篇6
胰岛素泵又称持续皮下胰岛素输注 (CSII) , 是近几十年来临床上模拟人体生理胰岛素分泌的一种胰岛素输注系统, 是糖尿病治疗中一种安全有效的选择。[1]
胰岛素泵的研制已经有50余年的历史, 它是一种治疗糖尿病的高科技微型化电子产品, 具有微量输注、血糖控制稳定、可靠性高等优点。随着信息技术的迅速发展、电子产品的数字化和智能化的迅速提升以及电机产业的发展, 各种IC芯片不断更新换代, 胰岛素泵的体积越来越微型化, 性能越来越优, 可靠性和稳定性越来越好。但随之而来的功耗问题越来越凸显。本文主要介绍胰岛素泵的一种低功耗策略—双机休眠策略显。
1 胰岛素泵的功能
胰岛素泵, 作为每日多次注射胰岛素的代替产品, 具有很好的预测性和减少严重低血糖的危险性。这也注定了它的功能十分的强大, 具体功能如下:
(1) 本胰岛素泵可以每天连续24小时输注胰岛素, 每4分钟启动一次胰岛素基础输注, 输注方式接近人体的胰岛素分泌, 并且能够生成基础率输注曲线;
(2) 在输注方式上采用半自动调节, 即用户设置好不同时间段的基础量, 使其自动输入, 而每日餐前量或运动后根据具体时间进行餐前量和运动后剂量的临时设置;
(3) 本泵提供四种输注模式:基础量、临时基础率、大剂量和临时大剂量;
(4) 全中文液晶显示和菜单管理;
(5) 带有多种安全装置, 即使在最严重或极不寻常的情况下也能确保输注安全;
(6) 实时时间显示, 便于患者操作;
(7) 设有报警提示;
(8) 设有历史信息的记录和读取;
(9) 低功耗、便于携带、操作简单方便。
总的来说, 胰岛素泵较符合生理状态、安全、可靠、方便、灵活, 这些优越的性能可有效地将血糖控制到接近正常水平, 有效的延缓或者组织糖尿病并发症的发生和发展。胰岛素泵一经临床应用, 受到越来越多医护人员和糖尿病患者的偏爱, 迅速成为糖尿病治疗的未来趋势。
2 胰岛素泵的组成
本产品是采用以PIC单片机作为电子板的控制核心, 配以相应的外围模块共同构成电子信息板。根据其功能的要求, 它的硬件组成电路包括9个功能模块, 分别是中央处理模块、电源模块、电机驱动模块、检测模块、时钟模块、外部存储器模块、报警模块、显示模块和键控模块, 其中, 中央处理模块是该产品的控制核心。其硬件结构示意图如图1所示:
本胰岛素泵的中央处理模块是由美国微芯公司 (Microchip Technology Inc.) 生产的PIC18LF6720 (单片机1) 和PIC16F883 (单片机2) 两种类型的单片机构成, 二者采用通用同步/异步收发器USART模块, 设置为全双工异通信方式。由上图可知, 单片机主要与显示模块、键控模块、报警模块、外部存储器和时钟模块相连;单片机2主要与检测模块和电机驱动模块相连;电源模块同时为这两款打片机供电。
3 胰岛素泵双机休眠策略
对于像胰岛素泵这样的便携式产品来说, 功耗问题已经被提到与面积和速度同等重要的地位, 功耗大可以直接导致诸多问题。这里重点介绍一种胰岛素泵的低功耗设计策略—双机休眠策略。
由胰岛素泵的功能特点, 可以知道, 该产品的电机不应该连续工作, 而应该断续工作。因为胰岛素泵是一种完全模拟人体胰岛分泌胰岛素的电子产品, 人体大约每4分钟分泌一次胰岛素 (这里称作基础率) , 这也就必然导致电机每4分钟启动一次, 然后制动, 再启动, 如此往复。所以让胰岛素泵处于双休眠的状态下是非常节省功耗的, 也是非常必要的。
基本思想:系统的低功耗实现, 不仅仅是由硬件的设计来完成的, 而是需要通过软硬件联合来完成的。在软件的控制下, 硬件能响应软件发出的各种功耗指令而管理硬件, 系统的部分乃至整个系统处于工作、休眠或关机等状态, 从而达到降低功耗的目的[2]。对于胰岛素泵来说, 基础率的输注是每4分钟一次, 大剂量的输注是1天3～4次左右, 并且两种输注方式的输注时间非常短。这时, 只要在满足胰岛素泵可以正常工作的前提下, 对于处于“空闲”状态下的电路模块或电路单元及时关闭, 并对电路的各个路径进行补偿, 如相位的分配, 管脚的交换等来进一步降低功耗, 当被需要时, 处于“空闲”状态下的部分可以立即退出休眠。这样一来, 就可以达到降低功耗的目的。
具体策略如下: (1号板指PIC18LF6720, 2号板指PIC16F883)
1号板控制时钟芯片, 进行日期和分钟显示。同时时钟每小时产生一次方波, 1号板产生中断退出休眠确定现在是小时整点。这时候把当前一小时基础量传输给2号板。当有按键的时候1号板退出休眠。由于2号板待机时休眠, 1号板向2号板通讯时, 首先给2号板一个方波, 2号板产生中断退出休眠, 接收1号板的指令, 然后如果没有工作指令的时候再次进入休眠。
2号板在待机情况下进入休眠, 时钟芯片每秒钟产生一次方波, 2号板产生中断退出休眠, 当没有电机工作时再次进入休眠, 当电机工作时不进入休眠。当2号板工作时由于这时候1号板在没有按键的时候进入休眠状态, 2号板向1号板通讯时, 首先产生一个方波, 1号板这时候退出休眠产生中断, 接收2号板的指令, 然后接着进入休眠。无按键时, 1、2号板进入休眠, 当有按键时同时退出休眠。
把可调电源TXN-1502D调到1.5V, 电流表C655连接在电源负极与板子负极之间。本实验没有加压力负载。具体测量的数据如表1所示:
由以上数据可知, 在电机不工作的情况下, 当1号板、2号板、3号板都工作时, 总电流达到14mA, 而当1号板、2号板、3号板都处于休眠状态时, 总电流只有3mA, 可以节省11mA的电流;当1号板、3号板工作, 2号板休眠时, 总电流为5.2mA, 可以节省8.6mA的电流, 如果这时有按键按下时, 总电流达到约5.4mA, 可以节省8.4mA的电流。在电机在无压力负载下工作时, 单板工作的总电流为40mA, 而双板工作的总电流为48mA, 这时可以节省8mA的电流。
由上表双机休眠测量的数据, 可以得到结论:睡眠模式是一种可以用来降低功耗的可选方式。整个系统的动作处于被监控的状态, 如果系统或者电路在某段预设的时间段内处于空闲状态, 那么在满足胰岛素泵正常工作的前提下, 整个系统或者电路将自动关闭。但是其输入端还是处于相应状态, 一旦有任何输入信号被处发, 整个系统或者电路将重新激活, 回到正常的工作状态, 这样可以降低相应的功耗。由于胰岛素泵是一种需处于睡眠状态时间很长的器件, 所以这种模式非常的适合于胰岛素泵。
3 结语
随着现代科技技术的发展, 对于这种便携式的电子产品来说, 人们不仅要求器件的稳定性和高精度, 而且已慢慢把目光转向产品的功耗, 系统的规划及一些细节问题的掌控将直接影响系统的最终功耗, 而睡眠模式是一种可以有效降低功耗的可选方式。在日益激烈的市场竞争中, 如果我们能够注意并做到这一点, 那么我们的产品奖更具有竞争力[3]。
参考文献
[1]易卫军.胰岛素泵的研制和进展.医疗卫生装备, 2004. (7) :29—31.
[2]郭铭铭.低功耗CMOS集成电路设计方法的研究.合肥工业大学硕士学位论文, 2007 (12) :7
休眠效果 篇7
在热点地区或宏覆盖盲区, 传统的同构网已经无法满足用户流量需求, 严重影响用户体验, 故引入了Small Cell。Small Cell包含Micro、Pico、Femto等多种形态, 这种组网方式在3GPP Release-10中被引申为异构网 (Heterogeneous Network, Het Net) [1]。根据Small Cell论坛最新公布数据:截至2015年第一季度, Small Cell部署量已经达到1120万个, 其中90%以上的Small Cell部署在住宅、企业等室内环境中, 同时Small Cell也呈现出向市区室外、偏远地区等场景扩大部署范围的趋势, 预计2015年室内Small Cell部署数量将翻倍[2]。
Small Cell的大规模部署, 在解决热点区域覆盖问题的同时, 也引入了新的问题和挑战。在热点区域, Small Cell部署密度大, 距离比较近, 相互间覆盖区域交叠, 如果相邻的Small Cell采取同频部署, 在相同频带上进行数据收发, 不可避免地会产生同层干扰。
同时, 大量部署Small Cell会导致功耗加大, 尤其是在夜间流量比较小时, 很多Small Cell处于空闲状态, 将会严重浪费能源。为有效解决小区间干扰和能耗问题, 有必要使网络负载非常低或者无网络负载的Small Cell自主休眠以节省能源并且降低对临近小区的干扰。
3GPP在Release-12版本中引入了多种Small Cell休眠方案, 比如根据业务负载的增减、UE的到达或离开、UE分组数据的到达与完成等情况决定Small Cell的休眠与激活[3,4]。文献[5]引入了一种利用时延容忍的休眠机制, Small Cell短期随机开关, 用户为接入距离更近的Small Cell, 可以等待接入。
文献[6]呈现了基于当前的流量负载和网络环境的机会主义开关策略。文献[7]提出一种基于博弈论的动态开关调度算法。以上休眠方案都是以提升系统吞吐量为主, 并能降低部分功耗。
本文考虑在保证用户服务质量不下降或者下降在一个容忍度之内的前提下, 节省更多的能源, 提出一种平衡休眠机制, 权衡系统性能和能耗。
二、系统模型
为了使仿真场景更加符合实际情况, 3GPP定义了小型基站增强 (Small Cell Enhancements, SCE) 场景[3]。SCE场景与典型Het Net场景[8]相比, 引入了簇 (Cluster) 的概念, Small Cell部署在簇内, 用来模拟热点区域。
如图1所示, 本文采用SCE场景2a, Small Cell簇与Macro之间通过回程链路连接, Small Cell和宏小区工作在不同的频段
假设SCm上连有Nm个UE, 由于簇之间距离较远, 每个簇中的UE受到其他簇内Small Cell的干扰远小于本簇内Small Cell带来的干扰, 所以其他簇的干扰可作为背景干扰, 主要考虑本簇内的干扰[7]。连接到SCm上的第n个UE的SINR为:
其中, γm, n表示为从SCm到第n个UE的信道增益, σn表示噪声干扰和其他簇的背景干扰总和, Pi表示SCi的发射功率。则SCm上的第n个UE的数据速率可表示为:
其中, ωm, n表示SCm中第n个UE占用的带宽。根据式 (3) 可以计算出SCm的总速率:
同理, 假设宏小区MC上连有L个UE, 共有Z个宏小区, 计算出宏小区MC中每个UE的SINR以及MC的总速率:
RU, M其中, P表示MC的发射功率, [ωl表示MC中第l个UE占用的带宽。根据式 (4) 和式 (6) 可以得到宏小区覆盖范围中总的数据速率, 即总的用户吞吐量为:
通过改变Small Cell的状态可以获取不同的吞吐量, 那么状态集合Ω中存在某个元素可以使得系统吞吐量最大化。本文考虑的是节省更多能源, 前提条件是保证系统性能不恶化, 故引入一个功耗权衡参数α, 定义一个平衡函数:
权重参数α表示功耗占的比重, α=0时代表不考虑功耗, α越大, 则功耗占的比重越大, 本文中α的选取参考所有Small Cell都处于激活态时的系统吞吐量。本文最终目标是实现每个宏小区的平衡函数最大化, 即:
三、休眠机制
本节具体描述平衡休眠机制的实现过程, 定义状态切换时间间隔为1s。
第一步:
第二步:
t=t+1, 从Ω中任意选取一个未曾使用过的元素X, 然后完成状态转换和UE重连, 重新计算吞吐量Rtotal (t+1) 和平衡值Γ (t+1) , 与前一个时间点保存的平衡值Γ (t) 作比较, 继续保存较大的那个平衡值以及对应的Small Cell状态元素, 并且记为Γ (t) , 重复第二步;
第三步:
Ω中元素使用完毕, 结束循环, 存储使平衡值最大的状态元素X, 并将Small Cell状态切换为X。
四、仿真结果及分析
4.1系统仿真参数设置
具体仿真参数见表1。
4.2仿真结果
使用Small Cell全部处于激活态为基准线, 比较平衡休眠机制和基于UE连接的休眠方案。基于UE连接的休眠方案是指将没有UE连接的Small Cell休眠。
图2列出了基准线、本文提出的平衡休眠机制以及基于UE连接的休眠方案下边缘用户和中间用户的吞吐量。边缘用户吞吐量取用户吞吐量累积分布曲线5%-ile处的值, 中间用户吞吐量取用户吞吐量累积分布曲线50%-ile处的值。
从图2可以看出, 本文提出的平衡休眠机制的边缘用户与中间用户吞吐量介于基准线和基于UE连接的休眠方案之间。以基准线为准, 在每个Macro区域中UE数为6时, 基于UE连接的休眠方案的边缘用户吞吐量增益是25.5%, 中间用户吞吐量增益是48.5%, 平衡休眠机制的吞吐量增益相对低一些, 边缘用户吞吐量增益和中间用户吞吐量增益分别达到19.8%和17.5%。
随着UE数逐渐增多, 平衡休眠机制和基于UE连接的休眠方案这两种方式带来的用户吞吐量逐渐接近基准线, 在每个Macro区域中UE数为30时, 基于UE连接的休眠方案的边缘用户吞吐量增益和中间用户吞吐量增益分别为14.9%和10.8%, 平衡休眠机制的边缘用户吞吐量增益和中间用户吞吐量增益分别是8.8%和3.2%。
这说明基于UE连接的休眠方案可以带来非常显著的用户吞吐量增益, 相比之下, 平衡休眠机制考虑了功耗因素, 虽然用户吞吐量增益低于基于UE连接的休眠方案, 但却节省了更多的能源。
为了评估系统降低的能耗, 计算Small Cell的休眠比例, 具体数据如图3所示。
从图3不难看出, 基于UE连接的休眠方案的Small Cell休眠比例低于本文提出的平衡休眠方案。基于UE连接的休眠方案的休眠比例最高为40%, 而平衡休眠方案可达52.4%, 比基于UE连接的休眠方案高出了12.4%, 节省的能源也更多。
以上数据有效支撑了理论推断, 证明了平衡休眠机制的有效性。
五、结论
本文给出了一种权衡系统性能和能耗的平衡休眠机制, 在保证用户服务质量不下降或者下降在一个容忍度之内的前提下, 降低更多能耗。
该机制针对当前Small Cell的密集部署, 引入了平衡值的概念, 以系统性能为主, 加入功耗因素, 综合评价系统性能, 并结合系统级仿真平台, 评估本文所提出的机制。结果表明虽该机制然在系统性能上表现略差于基于UE连接的休眠方案, 但极大地节省了能源。
参考文献
[1]Damnjanovic A, Montojo J, Wei Y, et al.A survey on 3GPP heterogeneous networks[J].IEEE Wireless Communications, 2011, 18 (3) :10-21.
[2]Small Cell Forum.Market status statistics[OL].http://scf.io/en/documents/050_-_Market_status_report_June_2015_-_Mobile_Experts.php, 2015-6-9.
[3]3GPP TR 36.872 v12.1.0, Small cell enhancements for E-UTRA and E-UTRAN-Physical layer aspects[S].2013.
[4]3GPP TR 36.932 v12.1.0, Scenarios and requirements for small cell enhancements for E-UTRA and E-UTRAN[S].2013.
[5]Celebi H, Maxemchuk N, Li Y, et al.Energy reduction in small cell networks by a random on/off strategy[C]//Globecom Workshops (GC Wkshps) , 2013IEEE.IEEE, 2013:176-181.
[6]Samarakoon S, Bennis M, Saad W, et al.Opportunistic sleep mode strategies in wireless small cell networks[C]//Communications (ICC) , 2014 IEEE International Conference on.IEEE, 2014:2707-2712.
[7]Luo Z, Ding M, Luo H.Dynamic Small Cell on/off Scheduling Using Stackelberg Game[J].IEEE Communications Letters, 2014, 18 (9) :1615-1618.