光响应曲线（共4篇）
光响应曲线 篇1
悬铃木方翅网蝽主要危害悬铃木, 以成虫和若虫群集于叶背面刺吸汁液取食, 造成悬铃木叶正面形成许多密集的黄白色褪绿斑点, 从而抑制叶片光合作用, 影响植株生长, 导致树势衰弱[1]。本文选择大叶浓密型 (类型I) 和小叶稀疏型 (类型II) 2种二球悬铃木作为研究对象, 探讨受方翅网蝽危害后的光响应曲线变化规律。
1 材料与方法
以合肥市望江西路同一道边上的悬铃木为供试材料。以8年树龄的2种类型悬铃木各1株设定作为1组 (2株紧邻) , 共设5组10株。
试验仪器为美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合作用测定系统。结果通过Excel进行整理数据, 并采用DPS软件进行逐步多元回归分析。
2 结果与分析
弱光条件下, 光强度是控制光合作用的主要因素, 曲线的斜率即为表观量子效率, 表观量子效率越大, 利用弱光的能力越强[2,3,4]。由于冬季植物光合作用效率低, 本试验测定春、夏、秋3个季节的光响应曲线进行分析。
注:y:净光合速率, x:光合有效辐射
注:y:净光合速率, x:光合有效辐射
注:y:净光合速率, x:光合有效辐射
结合表3可知, 光响应曲线拟合程度 (R2) 均大于0.9, 拟合情况良好。春季, 类型Ⅰ的光补偿点最低 (为9.89μmol/ (m2·s-1) ) , 最大表观量子效率最大 (0.0335) , 属于正常偏大范围内, 说明在春季类型Ⅰ其耐阴程度最高, 在弱光的情况下也能很好的进行光合作用。在夏季, 三者之中类型Ⅰ仍具有较低光补偿点 (11.93μmol/ (m2·s-1) ) , 而类型CK具的光饱和点最高 (为900μmol/ (m2·s-1) ) , 说明三类型Ⅰ利用弱光的能力较强, 而CK则能适应较强的光合有效辐射。在秋季, 类型Ⅱ的光补偿点最高, 说明较春夏两季类型Ⅱ利用弱光的能力有所减弱, CK的光补偿点较最低且光饱和点最高, 说明秋季里类型CK的光适应能力比其它2种类型树种更强, 光适应范围较广。
3 结论与讨论
试验结果表明, 类型I和类型II的最大净光合速率 (Pnmax) 、光补偿点 (LCP) 、光饱和点 (LSP) 和最大表观量子效率 (AQY) 与对照树种相比水平较低, 这种现象不利于光合产物的积累。寄主树种之间相比较, 3个季节 (春、夏、秋) Ⅰ的光补偿点都较低, 说明Ⅰ是用弱光能力要高于类型II;除了秋季类型II的光饱和点高于类型I外, 其它都较低, 说明总体来讲类型I的对于强光的忍受能力要高于类型II。
参考文献
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光响应曲线 篇2
1 试验材料与方法
1.1 试验材料与试验设计
试验中所选用的材料均为石楠、红叶石楠‘红罗宾’和‘鲁宾斯’2年生扦插苗, 于2011年7~9月进行, 采用完全随机试验设计, 试验共设4个遮荫处理和对照CK (全光照) , 试验处理方法分别为:处理1为全光照的35%;处理2为全光照的25%;处理3为全光照的15%;处理4为全光照的5%;CK为全光照。每处理重复3次, 5盆为1个重复, 为避免相互遮光, 设置各处理间距为lm。
1.2 光合———光响应曲线参数测定
从各试验植株中部选3~4片完全展开的向阳功能叶片, 光合———光响应曲线的测定用便携式光合仪选择在完全晴朗天气下的9:00~10:00左右时进行。测定前对待测叶片在自然光强下诱导15min, 测定时每个叶片重复10次, 取平均值, 叶片水分利用效率用公式WUE=Pn/Tr计算。对光响应测定结果, 按非直角双曲线方程对光响应参数进行估算:
2 结果与分析
这3种石楠属植物幼苗在经过遮荫后AQY都有不同幅度的升高。AQY随着光照强度的降低而上升, 均在处理4条件下达到最高值。但各处理间差异不显著, 表明这3种石楠属植物在荫生环境下捕获光量子用于光合作用的能力较强。
在CK条件下, 3种植物的LSP在1000~1400μmol·m-2·s-1左右, 其它光照条件下, LSP在200~600μmol·m-2·s-1左右, 且‘红罗宾’和‘鲁宾斯’的光饱和点在处理3和处理4条件下差异不显著, 与其它各处理不论在0.01还是0.05水平都差异显著, 表明3种植物具有很强的向阳喜光特性。
随着光照强度的降低, 3种植物的Rd都有一定程度的减小, 但是‘红罗宾’和‘鲁宾斯’的各处理Rd在0.01水平上差异不显著。石楠在CK条件下, 显著高于其它处理, 遮荫对3种幼苗的Pmax值具有明显的影响, 遮荫降低了3种石楠属植物幼苗的Pmax值, 表现为强光下种幼苗具有较高Pmax值, 而弱光下较小。在相同光强下, ‘红罗宾’和‘鲁宾斯’的最大净光合速率均高于石楠。
3 讨论
AQY是光合作用中光能转化最大效率的一种度量, 羧化效率 (CE) 与叶片中Rubisco的活性相关, 2个参数可以反映光合机构的光合能力变化情况[2]。一般情况下, 弱光处理后植物叶片AQY值都有提高, 但对不同品种和不同研究条件下, 有不同的结果[3]。本研究中, 3种植物经遮荫处理后, 其AQY均有上升但差异不显著。遮荫处理后AQY的不同变化趋势, 可能与植物种类及其对光照的要求不同有关, 也可能与弱光处理的强度或时间有关。‘鲁宾斯’和‘红罗宾’的AQY较石楠高, 说明‘鲁宾斯’和‘红罗宾’对弱光有更强的适应调节能力。本研究中, 遮荫明显地降低了3种石楠属植物幼苗的光补偿点和暗呼吸速率 (P<0.05) , 处理3和处理4之间差异不显著。植物光补偿点和暗呼吸速率的降低, 是植物对弱光环境的适应性反应, 也称为植物光合作用的光驯化现象。光补偿点降低有利于植物在低光强下以最大能力利用低光量子密度进行光合作用, 进而提高有机物质的积累, 维持碳的平衡;而较低的暗呼吸速率, 可能是由于适应了低光环境的植物具有相对较低的呼吸速率以减少对碳的损耗, 这与很多研究者的结果一致[4]。相同光强下, 石楠的暗呼吸速率都比‘鲁宾斯’和‘红罗宾’高。
4 结论
随着光照强度的降低, 3种石楠属植物幼苗的AQY有不同幅度的升高, LSP和LCP逐渐降低, 在CK条件下‘鲁宾斯’的LSP为1208.761μmol·m-2·s-1, LCP为17.105μmol·m-2·s-1, ‘红罗宾’的LSP为1146.801μmol·m-2·s-1, LCP为12.938μmol·m-2·s-1, 石楠的LSP为1320.849μmol·m-2·s-1, LCP为21.060μmol·m-2·s-1。遮荫也不同程度地降低了3种石楠属植物幼苗的Pmax和Rd, 在相同光强下, ‘红罗宾’和‘鲁宾斯’的Pmax和Rd均高于石楠。
摘要：随着光照强度的降低, 3种石楠属植物幼苗的AQY有不同幅度的升高, LSP和LCP逐渐降低, 遮荫也不同程度的降低了, 3种石楠属植物幼苗的Pmax和Rd, 在相同光强下, ‘红罗宾’和‘鲁宾斯’的Pmax和Rd均高于石楠。
关键词：光照,石楠属,光合——光响应曲线参数
参考文献
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[3] 金则新, 柯世省.云锦杜鹃叶片光合作用日变化特征.植物研究[J].200 (4)
光响应曲线 篇3
曲线梁线形优美,给人美的享受,其线形布置的灵活性使其备受城市桥梁的青睐。高墩曲线连续梁桥能很好的适应周边环境,在城市桥梁中占巨大的优势,对高墩曲线连续梁桥进行合理抗震设计至关重要。连续曲线梁桥的桥墩高度越来越大,其横向地震响应比较大,对其进行地震时程分析很有必要,能指导和修正高墩曲线连续梁桥的抗震设计。
1 计算模型及基本资料
以中山市35号快速路工程长江大桥引桥为原始模型,研究不同曲率半径以及墩高情况下,横截面尺寸不变时,高墩曲线连续梁桥的地震响应。构造三跨、五跨及七跨高墩曲线连续梁桥模型,跨径组合分别为3×30 m,5×30 m,7×30 m。全桥上部结构采用大悬臂带托梁的单室两箱梁,箱梁混凝土标号C50,中心梁高165 cm(不包括铺装),桥宽25.5 m(包括栏杆),双向六车道,桥面横向布置为:0.45 m(防撞墙)+12 m(行车道)+0.6 m(防撞墙)+12 m(行车道)+0.45 m(防撞墙)=25.5 m。盖梁和桥墩混凝土标号C30。横断面图见图1。
2 高墩曲线连续梁桥的横向地震分析
为了研究不同的地震波输入、不同墩高、主梁不同曲率半径及主梁不同跨数情况下高墩曲线连续梁桥的动力响应,选取了三跨、五跨及七跨模型进行计算。场地为Ⅱ类,地震基本烈度为7度,现在提高为8度进行地震计算。时程分析时,地震加速度峰值为0.1g,提高为0.2g进行抗震计算。输入Elcentro波进行计算,地震波输入前,均调幅到αmax0.2g,Elcentro波作用时间为20 s,时间步长为0.02 s,步数为1 000步,地震波加速度曲线见图2。
计算采用有限元通用程序ANSYS10.0,主梁、桥墩及盖梁均采用空间梁单元Beam4,模型采用柱面坐标,原点在主梁圆曲线的圆心位置,y方向为横桥向即沿半径方向,x方向为顺桥向即圆周切线方向,地震波输入方向是圆曲线圆心到主梁中点两点直线方向。在桥梁跨数变化时,比较支点横向位移及加速度响应。
2.1 不同墩高下的横桥向动力响应
三跨模型取曲率半径R=100 m,墩高度H=10 m～60 m,计算出在Elcentro波激励下,中支点(2号支点)的横桥向位移、速度和加速度响应。其时程分析结果的响应峰值见表1。
以上分析可得出:随着墩高的增加,横向激励时横桥向位移和速度开始增加很快,增加到一定程度时开始减小,但减小的幅度不大;墩高小于30 m时横桥向加速度比较大,随着墩高增大,横桥向加速度减小,在墩高增加到30 m以后,横桥向加速度值趋于稳定。
2.2 不同曲率半径下的横桥向动力响应
三跨模型取墩高H=30 m,主梁曲率半径R=100 m～600 m,在Elcentro波激励下,计算出中支点(2号支点)的横桥向位移、速度和加速度响应。其时程分析结果的响应峰值见表2。
以上分析可得出:随曲率半径增大,中支点在Elcentro波激励下的横桥向位移、速度和加速度响应基本不变。
2.3 不同桥梁跨数下的横桥向动力响应
现取三跨、五跨及七跨模型中曲率半径R=100 m,墩高取H=30 m。为了得到不同跨数的地震响应对比,在Elcentro波激励下,将三跨、五跨及七跨模型中的2号,3号和4号支点的位移及加速度响应峰值进行对比。其时程分析的响应峰值见表3。
以上分析可得出:桥梁跨数变化时,桥梁在Elcentro波激励下,横桥向位移、速度和加速度响应值都基本不变,可见桥梁跨数变化对激励下的响应影响不大。
3结语
以中山市35号快速路工程长江大桥引桥为基础,构造了三跨、五跨及七跨高墩曲线连续梁桥模型。用通用软件ANSYS10.0建立有限元模型,并选择Elcentro波进行激励,得出了不同墩高、不同主梁曲率半径和不同桥跨数情况下桥梁支点横桥向位移及加速度响应的变化规律。结论如下:
1)随着墩高的增加,横向激励时横桥向位移开始增加很快,增加到一定程度时开始略有减小;墩高不大时横桥向加速度比较大,随着墩高增大,横桥向加速度减小,在墩高增加到一定值时,横桥向加速度值趋于稳定。
2)随曲率半径增大,支点在Elcentro波激励下的横桥向位移及加速度响应基本不变,说明曲率半径变化对支点横桥向响应影响不大。
3)桥梁跨数变化时,桥梁在三种地震波激励下,横桥向位移及加速度响应值都基本不变,可见桥梁跨数变化对激励下的响应影响不大。
摘要：借助大型通用有限元软件ANSYS对高墩曲线连续梁桥进行地震时程分析,得出在Elcentro地震波激励下主梁支点处横桥向时程响应峰值与墩高、主梁曲率半径及桥跨数之间的相互关系。
关键词：高墩曲线连续梁桥,地震响应,地震时程分析
参考文献
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光响应曲线 篇4
空间紫外遥感仪器为我国第二代极轨气象卫星风云三号上的有效载荷。在轨运行期间它可以探测得到太阳紫外光谱辐照度和大气的太阳后向散射紫外光谱辐亮度,并通过太阳后向散射光谱辐亮度和太阳光谱辐照度的比值来反演大气中臭氧的含量和垂直分布。空间紫外遥感仪器是一台小型化、高精度的紫外-真空紫外光谱辐射计,无内定标标准光源,需要在飞行实验前进行地面辐射定标,其定标分为光谱辐照度定标和光谱辐亮度定标[1,2,3]。在光谱辐照度定标方面,由于遥感仪器在轨进行太阳紫外光谱辐照度测量时,太阳辐射以近似平行光方式照射仪器漫反射板,所以定标时应采用与在轨观测方式一致的平行光照射方法。美国SBUV系列臭氧监测仪器光谱辐照度定标装置中,光谱辐照度标准灯位于球面反射镜焦点,通过球面反射镜形成平行光束,辐照仪器漫反射板,标定仪器光谱辐照度响应度[4]。但目前对于我们来说,要准确测定球面反射镜的光谱反射率比较困难,会为平行光辐照度定标装置中引入约3%～5%的测量误差。为了尽量减小定标装置中引入附加误差,拟采用标准灯发散光直接照射仪器漫反射板的方法进行光谱辐照度定标,但此照射方法与平行光相比,会为仪器最后的定标结果引入多大的定标方法误差(以下简称方法误差)。
由于难以准确测定球面反射镜的光谱反射率,获得平行光定标单元的光谱辐照度值,所以不能通过两种照射方法定标结果的比对来直接获得发散光定标所引入的方法误差。针对以上情况,本文以辐射度学为理论基础,推导出了发散光和平行光两种照射方法标定的空间紫外遥感仪器光谱辐照度响应度的结果表达式,分析了影响两种照射方法定标结果的因素。通过相关的测试实验,数值估算了采用发散光照射方法为仪器定标时所引入的方法误差,估算结果对采用发散光照射方法为空间紫外遥感仪器进行光谱辐照度定标具有一定的指导意义。
2 发散光照射方法
图1为发散光照射方法标定仪器光谱辐照度响应度的示意图。定标光源为美国NIST的光谱辐照度标准石英卤钨灯F582,发光点尺寸约6 mm×20 mm;考虑到标准光源的辐射强度、仪器的响应度及信噪比,拟定光源发光中心与漫反射板视场中心的距离为500 mm。图2为仪器漫反射板发散光照射示意图,其中α平面为漫反射板平面,面积为70 mm×52 mm。β平面为虚构平面,它与发散光的中心入射光线垂直并通过漫反射板的视场中心,α平面与β平面夹角为45°。浅色阴影区域Sα位于α平面内,为仪器孔径光阑在漫反射板上的投影,呈梯形,是仪器在轨进行太阳观测时的有效视场;深色阴影区域Sfβ位于β平面内,为光源O和平面Sα周边的连线与β面交点所围成的平面,与Sα面具有相同的立体角Ω。
发散光照射时,空间紫外遥感仪器的光谱辐照度响应度表示为:Rf(λ)=Vf(λ)/Ef(λ),其中Ef(λ)为标准光源在Sfβ平面上的光谱辐照度平均值,Vf(λ)为仪器相应的信号读出值。Ef(λ)可进一步表示为
其中:Φf(λ)为标准光源在Sfβ平面上的光谱辐射通量值,Efβ(λ)为标准光源在Sfβ中心处的光谱辐照度值,εfβ(x,y)为面积Sfβ内的非均匀照射修正因子,反映发散光在Sfβ平面上辐照度值的非均匀性。Vf(λ)可进一步表示为
其中:Efα(λ)为标准光源在Sα中心处的光谱辐照度值;εfα(x′,y′)为面积Sα内的非均匀照射修正因子,反映发散光在仪器漫反射板处辐照度值的非均匀性;Rfα(λ,x′,y′)为发散光照射时,仪器在dSα面积处的辐射通量响应度。于是采用发散光照射方法定标时,仪器的光谱辐照度响应度可表示为
3 平行光照射方法
图3为平行光照射方法标定仪器光谱辐照度响应度的示意图。图4为仪器漫反射板平行光照射示意图,物理意义与发散光情况相同。根据式(3),平行光定标时,空间紫外遥感仪器的光谱辐照度响应度可表示为
其中:Spβ位于β平面,为平行光下光源O和平面Sα周边的连线与β面交点所围成的平面。Epβ(λ)为平行光光源在Spβ中心处的光谱辐照度值;Epα(λ)为平行光光源在Sα中心处的光谱辐照度值;εpβ(x,y)为面积Spβ内的非均匀照射修正因子,反映平行光在Spβ平面上辐照度值的非均匀性;εpα(x′,y′)为面积Sα内的非均匀照射修正因子,反映平行光在漫反射板处辐照度值的非均匀性;Rpα(λ,x′,y′)为平行光照射时,仪器在dSα处的辐射通量响应度。
4 影响定标结果的因素
根据式(3)、式(4),两种照射方法定标结果的相对偏差可表示为
当发散光定标距离为500 mm时,标准光源可近似按点光源处理,按文献[5]中的计算方法,这种近似引入的误差仅为0.03%,可忽略;平行光光源也可以看成是无限远处点光源,根据点光源对微面元的辐照度关系E=Icosθ/l2[5],有
将式(6)代入式(5)中,两种定标结果的相对偏差可表示为
由式(7)可知,影响两种照射方法定标结果的因素有以下四点:1)发散光在Sfβ平面及有效视场Sα平面上的光谱辐照度值不均匀;2)平行光在Spβ平面及有效视场Sα平面上的光谱辐照度值不均匀;3)由于平行光平行入射,发散光倾斜入射,导致仪器有效视场Sα在β平面上的投影Sfβ及Spβ的面积大小不同;4)由于发散光和平行光照射方法的不同,仪器在有效视场内同一面元处的辐射通量响应度不同。
5 数值估算
首先,根据发散光入射到平面Sα及Sfβ上不同面元处的角度不同,用角度(α,β)将平面Sα和Sfβ划分为不同的区域,其中α代表方位角,β代表俯仰角(相对于发散光中心入射光线)。当发散光定标距离为500 mm时,对应于平面Sα或Sfβ的面积大小,角度α、β的取值范围同为-3°∼3°。假设标准光源为朗伯光源,在Sα及Sfβ不同的面元区域上(α区域间隔取为1°,β取为0.5°),由辐照度值关系E=Icosθ/l2,可计算得到发散光照射修正因子εfβ(x,y)和εfα(x′,y′),结果如表1、表2所示。
由表1可知,发散光在Sfβ平面内的照射修正因子εfβ(x,y)值在(0.993,1.000)的区间内变化,根据积分中值定理,有下面关系存在:
其中:εfβ∈(0.9931,.000)。若将式(8)代入式(7)中,当εfβ分别取0.993和1.000时,对ε计算得到的较大值即为两种照射方法定标结果的最大相对偏差。
假设平行光光源的辐照度值均匀,那么其在Spβ及Sα平面内的非均匀照射修正因子
将式(8)、式(9)代入式(7)中,面积值βfS及βpS被化简掉。式(7)可写为
式(10)中,剩下未知量Rfα(λ,x′,y′)及Rpα(λ,x′,y′)分别代表发散光和平行光在仪器有效视场Sα内各面元处的辐射通量响应度。对于漫反射板的中心面元位置,有Rfα(λ0,°0,°)=Rpα(λ,0°,0°)(Sα的区域划分与发散光相同)。将式(10)中的分子分母同时除以Rfα(λ,0°,0°)或Rpα(λ,0°,0°),式(10)变为
其中分别代表发散光和平行光在有效视场内各面元处的辐射通量响应度在有效视场
中心处的归一化值(忽略归一化值随波长的变化)。由于仪器漫反射板并不是理想朗伯体,其通量反射比随通量入射角度的改变而改变,且有效视场内不同面元处可能存在通量响应的不均匀性,所以Rfα(x′,y′)和Rpα(x′,y′)的值需根据实际测试结果得到。
以平行光照射方法为例,测试原理如图5所示。首先利用滨松公司Φ4 mm硅光电二极管探测器、静电计和中心波长365 nm窄带滤光片(光谱带宽20 nm)构成滤光片型光谱辐射计,测量平行光定标单元不同位置处的辐射通量均匀性;然后在同一位置处,用Φ4 mm圆孔光阑取代硅光电二极管(保证圆孔光阑处入射通量不变),放置在仪器漫反射板前端,通过移动光阑位置,实现空间紫外遥感仪器对漫反射板有效视场内不同面元处辐射通量的读出值测量。利用辐射通量均匀性测试结果修正辐射通量读出值结果,再将读出值结果向(0°0,°)处作归一化,即可得到的值。发散光的测试过程与平行光相同。我们对分别进行了三次测量,任意面元处,重复性误差均小于0.4%。三次测试结果的平均值如表3、表4所示。
将的值代入式(11)中,在积分平面Sα内,利用面积区域求和近似代替面积积分进行数值计算,当=0.993时,ε=1.2%;当=1.000时,ε=0.5%。由此可知两种照射方法定标结果的相对偏差ε小于1.2%。
6 结论
以辐射度学为理论基础,推导出了发散光和平行光两种照射方法标定的空间紫外遥感仪器光谱辐照度响应度的结果表达式,分析了影响两种照射方法定标结果的因素。通过相关的测试实验,数值估算了采用发散光照射方法为仪器进行辐照度定标时所引入的定标方法误差。计算结果表明,在假设平行光辐照度值均匀及发散光源为朗伯光源的情况下,采用发散光照射方法定标时所引入的定标方法误差小于1.2%。数值估算结果对于采用发散光照射方法为空间紫外遥感仪器进行光谱辐照度定标具有一定的指导意义。
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