生理条件（通用3篇）
生理条件 篇1
随着公路建设的长足发展,公路交通安全问题日益突出,仅2011年上半年,全国共接报交通事故1 840 998起,同比增长1%,直接经济损失4.4亿元[1]。根据表1[2,3]交通事故数据统计,可见,道路交通事故在逐年增长,给国民经济和生命财产造巨大影响。驾驶员驾驶操作行为是人、车、环境因素综合作用的结果。26%的驾驶员交通肇事行为由人与环境的综合因素引起[4]。公路环境条件是公路交通人机环境系统的重要组成部分,直接影响驾驶员的心里和生理状态,进而影响其行为,导致交通安全问题。
由于西部地区受地形、地质特征的限制,公路多是依山傍岩、落差大、坡长且陡、弯道盲道多、视距不足、起伏不平,相比其他地区,公路重大恶性交通事故发生率最高[5]。频发的事故表明,目前用于山区的公路线形设计指标仍有一些需要探讨的地方。近年来,综合考虑驾驶员的交通行为和心理、生理特征的公路线形设计已成为国外研究的热点,而我国这方面的研究还处于起步阶段[6,7]。文中基于图形化生物医电工程实验平台对驾驶员动态行为进行实时有效的跟踪监测,并分析研究驾驶员在山区公路条件下的心率影响变化。
1 驾驶员心率变化的影响因素
道路交通系统是人、车、路、环境相互作用的一个整体。从生理学角度讲,驾驶员行车时,道路、环境和车辆3者的信息都是通过感觉系统以神经信号的形式传送给驾驶员的脑中枢,在脑中枢的信息处理系统中,将传入的有关信号进行识别与相应的处理,使驾驶员的交感神经产生兴奋,导致驾驶员心率变化快慢,间接反应了驾驶员本身的行车紧张性,最后从驾驶员手、脚的操作控制车辆的运行轨迹和速度的形式表现出来,构成了行为输出过程[8]。由此可把驾驶员视为一个多通道的有限输送容量的信号处理系统来研究,将复杂山区公路环境条件下对驾驶员的影响因素划分为心理特征和生理特征,具体如图1所示。
心率是反映人体紧张性的有效指标。文中选用心率指标作为驾驶员心理与生理的研究指标,其原因如下:心率指标可以客观、直接、方便地测量驾驶员在驾驶车辆时的紧张程度,找出其规律性,这对减轻驾驶员行车时的生理负荷,减少交通事故的发生非常必要。
2 实验系统的设计与实现
2.1 硬件系统组成
系统的总体框架如图3所示,主要由硬件和软件两大部分组成。硬件主要包括多路心电放大器,如图2所示,数据采集卡和NI教学实验室虚拟仪器套件NI ELVIS,如图4所示,以及PC机。目的是实现心电采集、处理和A/D转换,将信号通过DAQ板引入到PC机中进行处理。
2.2 软件系统
实验采用美国NI公司开发的图形化生物医学起步包,它和数字采集硬件作为图形化实验平台,可以帮助使用者大幅降低编程工作,将主要精力放在算法研究上。生物医学起步包具有数据文件格式转换、生物信号记录,信号降噪、心电信号产生和特征提取,以及心率变异性分析等内置功能,与数据采集硬件结合后,无需编程即可完成生物医学微电实验。另外,它还包含LabVIEW程序模板,可以帮助调试自定义算法。
3 数据采集和分析
实验以广西省内某二级山区公路为研究路段,该公路的特点是连续长上下坡,落差大,具有西部山路特征的普遍性。在车辆起步后,生物医学起步工具包和各仪器同时记录采集到得实时数据。数据采集过程中车内保持安静,避免不必要的信号干扰,重复实验采集测试路段驾驶员动态心电信号相对最稳的信号为研究对象。生物医学起步工具包中的在线信号降噪记录仪,利用自适应滤波算法在信号采集过程中实时降低噪音干扰,这样就可以采集到接近驾驶员真实的心率实时变化信号如图5(a)所示,为后续对心率的分析提供可靠的信号源。心率变化是相邻两个脉搏时差的曲线,稳定心率的波形近似于直线,不正常的心率变化则与驾驶员的行车紧张性相关,如图5(b)所示,即外部环境对驾驶员心理和生理的影响。
3.1 心率稳定性分析
NI图形化生物医学起步包中的心率分析就是对心率进行预处理,利用时域、频率域或统计分析方法,从中提取某种特征信号。文中利用庞加莱图对心率稳定性进行分析,庞加莱图中的X轴表示:和前一个脉搏的间隔;Y轴表示:和后一个脉搏的间隔;稳定的心率将集中在一个小圆圈内。图6是驾驶员在试验路段某一时刻的心率变化,可看出驾驶员心率在复杂山路环境条件下,心率变得不稳定,驾驶员的紧张情绪也在增强。该方法对研究者来说使用简单方便,但要真正的对驾驶员在复杂山区公路条件下心率的变化研究,还需要进一步研究,这也是下一步将要做的工作。
3.2 环境对驾驶员心率增长率影响分析
心率增长率与心率相比更能真实衡量驾驶员行车过程中的生理变化程度。其计算公式[7]如式(1)所示
式中,Ni表示驾驶员行车过程中某一时刻的心率增长率;ni表示驾驶员行车过程中某一时刻的心率值,单位bpm;
据文献[9]可知,心率增长率超过20 时驾驶员会紧张;当心率增长率超过40时,驾驶员会惊慌。
由图7可以看出,01驾驶员行驶时的心率变化曲线上下起伏大,多数心率增长率在20%～40%之间,个别在40%～45%之间。这些数据表明在该情况下,01驾驶员多数情况处于紧张状态,甚至有时出现惊恐现象,心理负荷较重。
由图8可以看出,02驾驶员的心率增长率大部分在30%～40%之间,比01驾驶员心率相对加快,部分心率变化率已超出40%,最大值接近50%。说明驾驶员处于极度紧张状态,甚至个别时候会恐慌。
由图7、图8比较可以看出,驾驶员之间尽管存在一定的个体差异,但在恶劣的山区公路环境条件下心率增长率都有着较大的影响。图中01及02驾驶员都出现了紧张状态,但02驾驶员比01驾驶员波动幅度更大,更为紧张。这说明心率变化与驾龄和年龄有关。驾驶员在行车过程一旦出现紧张状态,容易产生交通事故。另外,从图中可以看出,在弯坡组合,盲道等事故多发的地方,由于视距不足,两名驾驶员也不同程度的出现了心率突变,这也说明心率突变容易导致交通事故。
4 结束语
在复杂山区公路上行车时,驾驶员的心理生理都会不同程度地受到影响,不安全感也增大,心理较为紧张,对车速把握不准,这时极易发生交通事故。通过对心率不稳定和心率增长率研究,得出以下结论供道路线形设计和驾驶员行车安全参考:(1)本文通过分析在复杂山区公路段采集驾驶员心率,结果表明驾驶员在行车过程中都出现了心率不稳,警惕性下降,易出现驾驶疲劳现象。(2)通过对两名驾驶员心率增长率的分析研究,结果表明心率变化快慢和行车紧张程度的变化与驾驶员本身的驾龄、年龄、阅历有一定的关系。(3)山区公路复杂的公路线形对驾驶员心理及生理造成较大的影响。从图7和图8两名驾驶员的心率增长图中可以看出,在同一时间段都出现不同程度的心率突变。该节点上都是弯坡组合、盲道路段,其线形综合指标较大,视距不足,驾驶员心理紧张,行车较危险,因此,应尽量避免这种线形组合或采取其他适当措施以减小驾驶员的心理负荷。
参考文献
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[2]公安部交通管理局.2009年全国公路交通情况[EB/OL].(2010-09-30)[2011-12-26]http://www.mps.gov.cn/n16/n85753/n85870/2450243.html.
[3]公安部交通管理局.2010年全国公路交通情况[EB/OL].(2011-09-15)[2011-12-26]http://www.mps.gov.cn/n16/n85753/n85870/2758752.html
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生理条件 篇2
辽西地区属于半干旱地区, 土地贫瘠, 降雨量少, 种植林木多为抗旱品种。近年来对一些国内外林木抗旱性的研究也有一定的进展, 但是对杨树的幼苗水分胁迫下的生理响应尚未见报道。本文以杨树1年生幼苗为研究对象, 采用渗透胁迫处理的方法, 研究银杨树苗体内生理指标对不同渗透胁迫强度的响应, 为水分胁迫下林木抗旱机理的进一步阐明, 林木抗旱能力评估及良种壮苗筛选提供理论依据。
2 材料与方法
2.1 实验材料及处理
杨树1年生苗为来自辽宁省朝阳县。选取生长一致的健壮苗木, 在1/2Hoagland营养液中过渡2d。选用PEG 6000 (聚乙二醇) 作为渗透剂, 设置10%、15%、20%3个浓度梯度 (W/V) 将苗木进行根际渗透胁迫处理 (相当于ψw=-0.3、-0.5、-0.9MPa) , 分别记为A1、A2、A3 (PEG分别溶解在1/2Hoagland营养液中) 。以不加渗透剂为对照, 每个处理与对照均3次重复, 处理72h。试验期温度25℃, 相对湿度为70%左右。
2.2 胁迫处理各指标的测定
水势的测定采用压力室法;质膜相对透性的测定用电导仪法;POD用木酚法;MDA用膜脂过氧化法。
3 结果与分析
3.1 苗木水势
图1a中可以看出, 在不同强度的渗透胁迫下, 杨树苗片水势呈现不同程度的下降。所有处理胁迫下水势呈下降趋势, 并且都比对照水势低。说明在一定的水分胁迫范围内, 杨树苗水势的响应表现出一致性, 高胁迫A3下降幅度稍高, 在胁迫的第3d, 其水势比对照下降2.82倍, 说明A3条件下已对杨树苗造成了严重的水分胁迫。
3.2 叶片POD活性
图1b中看以看出, 随着胁迫强度的加大和时间延长, 各处理POD活性变化不同。胁迫第1d各处理POD活性均高于对照。第2d胁迫处理都达到最大值, 其中A3强度下达到最高值, 第3d随着时间的延长出现下降趋势。可以看出, 胁迫强度越大POD峰值就越大;胁迫强度越轻, POD活性峰值出越小。
3.3 叶内MDA的含量
MDA是脂质过氧化的主要产物之一, 其含量可以表示脂质过氧化的程度。图1c中可以看出, 在胁迫的第1dA3强度下的MDA明显高于其他处理, 第3d上升到最高值。A1和A2处理的MDA含量出现相同趋势, 随时间的延长, MDA先增加后减少。
3.4 叶片质膜相对透性
图1d中可以看出, 随着胁迫强度和时间的延长, 除了A1处理下的膜相对透性略高于对照, A2和A3处理呈上升趋势, 说明中等胁迫强度就能使杨树苗处于伤害状态, 并且强度越大伤害越大。
4 结语
从上述试验比较可以看出, 杨树苗在3种强度水分胁迫下, 体内各生理指标随胁迫时间做出不同的反应。杨树苗对各项指标表现出不同的反应, 3种强度的胁迫可划分为3种类型: (1) 轻度胁迫型, PEG质量分数10%四种生理响应的曲线比较接近, 可以说明杨树苗对水分胁迫的反应存在一个内在的调节机制, 受到一定强度范围的胁迫后表现出相似的反应; (2) 中度胁迫型, PEG质量分数为15%的胁迫强度曲线接近轻度胁迫; (3) 严重胁迫型, PEG质量分数20%强度的胁迫下出现了较为明显的不同反应。杨树苗在15%强度下就出现伤害, 20%强度下达到严重伤害程度。
摘要：采用渗透剂对杨树幼苗进行了根际渗透胁迫处理。结果表明:杨树苗体内水势、POD活性、膜相对透性及MDA含量对渗透胁迫做出了不同生理反应。3种胁迫强度可划分类型:10%处理轻度胁迫型, 15%处理中度胁迫型, 20%处理严重胁迫型。杨树苗在15%处理下就出现伤害, 超过此胁迫强度则出现严重伤害。
关键词：杨树幼苗,水分胁迫,生理响应
参考文献
[1]谢寅峰, 沈惠娟, 罗爱珍, 等.南方7个造林树种幼苗抗旱生理指标的比较[J].南京林业大学学报, 1999, 23 (4) :13~16.
[2]谢寅峰, 沈惠娟, 罗爱珍.水分胁迫下南4种针叶树幼苗水分参数的测定[J].南京林业大学学报, 1999, 23 (1) :41~44.
[3]李吉跃.植物耐旱性及其机理[J].北京林业大学学报, 1991, 13 (3) :92~10.
[4]龚子端, 李高阳.PEG干旱胁迫对植物的影响[J].河南林业科技, 2006, 26 (3) :21~23.
[5]张志良, 翟伟菁.植物生理学实验指导[M].3版.北京:高等教育出版社, 2004.
生理条件 篇3
关键词：奶牛,热应激,添加剂,采食量,泌乳性能
在热应激条件下, 奶牛的外在表现主要为采食量下降, 生产性能降低;内在表现则为机体代谢发生改变。大量研究表明, 日粮中的矿物质缓冲剂有助于缓解由热应激所引起的奶牛干物质采食量和产奶量的下降。试验主要研究复合型添加剂 (包含维生素和矿物质类) 对奶牛生产性能的影响, 探索代谢调控奶牛热应激的新途径。
1 材料与方法
1.1 试验动物
试验于2007年6月27日— 9月6日盛夏季节在浙江金华东兴实业有限责任公司伊康奶牛场进行。从该奶牛场选出22头产犊日期、产奶量相近的头胎奶牛作为试验动物。
1.2 试验设计
将22头奶牛根据胎次、泌乳天数、产奶量相近等原则随机配对分为2组, 分别为对照组和试验组, 每组各11头。对照组饲喂常规日粮, 试验组日粮中添加自配复合添加剂。预饲期为10 d, 正饲期为60 d。
1.3 试验环境与条件
22头奶牛集中饲养在同一栋双列式牛舍中, 统一饲养管理。每日7:00、14:00和19:00饲喂, 自由饮水。采用管道式挤奶, 日挤2次, 挤奶时间分别是7:00和19:00。牛舍24 h用风扇不间断吹风降温。
1.4 日粮组成和添加剂配方
日粮组成见表1, 添加剂配方见表2。
1.5 检测项目和数据统计
测定环境指标 (温度、相对湿度、风速) , 计算温湿指数 (THI) ;测定奶牛生理指标 (直肠温度、呼吸频率和心跳次数) ;测定奶牛采食量;测定奶牛干物质产奶量及乳成分。
数据用SPSS11.1软件进行统计分析, 不同处理间平均数的比较用t检验。
2 结果与分析
2.1 温湿指数变化 (见图1)
全期牛舍的平均温度为 (30.91±2.37) ℃, 温湿度指数平均为82.23±2.96 (74.44～89.70) 。白天平均温度7:30最低, 为28.26 ℃;此时温湿度指数也最低, 为79.45。通常认为温湿度指数超过72即会对奶牛产生热应激。因此, 试验期间供试奶牛处于严重热应激状态。
2.2 复合添加剂对奶牛生产性能的影响 (见表3)
注:同行数据肩注小写字母不同表示差异显著 (P<0.05) , 未标注字母表示差异不显著 (P>0.05) 。
试验组奶牛的干物质采食量 (DMI) 比对照组降低0.10 kg/头, 差异不大。
试验组奶牛产奶量为 (14.74±1.02) kg/头, 比对照组高0.22 kg/头, 提高1.52%, 差异显著 (P<0.05) 。从产奶量变化分析可以看出, 试验前2组的产奶量差异不显著 (P>0.05) , 对照组试验期的产奶量比试验前降低了16.36%;而试验组试验期产奶量与试验前相比增加了1.45%。
由表3还可以看出, 试验组与对照组相比较乳糖率升高, 但差异不显著 (P>0.05) ;乳蛋白率、总固体率、非脂乳固体率、乳脂率都降低, 其中乳脂率差异显著 (P<0.05 ) 。
2.3 复合添加剂对奶牛生理指标的影响 (见表4)
注:同行数据肩注小写字母不同表示差异显著 (P<0.05) 。
由表4可知, 试验组的直肠温度是39.34 ℃, 与对照组比较显著下降 (P<0.05) ;试验组的呼吸频率为69.67次/min, 显著高于对照组 (P<0.05) 。
3 讨论与结论
热应激期间由于奶牛代谢机能的紊乱导致奶牛干物质采食量下降, 另外, 由于酶的变化导致奶牛对饲料的消化率降低, 使机体的营养水平下降进而能量不足。试验结果表明, 日粮中添加复合添加剂可以改善奶牛机体的代谢功能, 一定程度上缓解了奶牛的热应激, 提高了产奶量, 但对干物质采食量作用不明显。
影响乳脂率和乳蛋白率的因素较多, 就营养而言, 乳脂率与日粮中粗纤维含量有关[1], 而乳蛋白则与蛋白质水平有关。热应激会使乳脂率、乳糖率、乳蛋白率、总固形物率和非脂乳固形物下降。本试验结果表明, 虽然乳糖率有升高的趋势, 但是乳脂率、乳蛋白率、总固形物率和非脂乳固形物体率都降低, 具体原因有待进一步研究。
热应激期间添加复合添加剂对奶牛干物质采食量没有影响;添加复合添加剂可以提高产奶量, 除乳脂率外对乳成分没有明显的影响;添加复合添加剂可以降低奶牛的直肠温度并增加奶牛的呼吸频率。
参考文献