细胞失水

细胞失水（共9篇）

细胞失水 篇1

信息技术在现代化教育中的地位日益上升, 显示了传统教育所不能比拟的优越性, 教育信息化的根本目的是使广大教师和学生充分利用优秀的教学资源进行教育教学改革, 提高教育水平, 推进素质教育, 实现培养探究性人才的目标。下面结合实践探究过程, 谈谈本人在生物实验和信息技术整合中的体会。

“探究植物细胞的吸水和失水”是高中生物中的一个经典实验, 该实验的实施可以帮助学生更好地掌握植物细胞失水和吸水的原理;帮助学生从不同的角度思考、分析、解释观察到的现象;帮助学生排除观察中各种无关因素的干扰, 帮助学生树立善于发现问题并积极参与讨论探求新知的态度。由于该实验强度大, 实验时间紧张, 实验时教师难演示、难指导等问题的存在, 导致使用传统显微镜进行该实验时成功率偏低, 实验效果减弱。经过试验, 笔者用实验室现成的器材加上家用数码相机和摄像头制作了简易的“摄像显微镜”, 解决了在传统显微镜实验中出现的种种问题。本文就“摄像显微镜”在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中的应用及其优点做一简单的介绍。

一、“摄像显微镜”的应用优点

1.有助于拓展实验探究

在实验中使用由数码相机及摄像头改进而成的“摄像显微镜”可以帮助学生节约时间, 所以我们可以在以上实验的基础上引导学生进行“探究紫色洋葱无色内表皮细胞吸水和失水”的探究性。将全班学生分成两个组, 各小组采用洋葱不同表皮细胞和不同蔗糖溶液进行质壁分离实验, 最后汇总全班各实验小组的照片, 展示实验结果。

照片展示: (质壁分离) 。

2.有助于师生及生生互动交流

在传统显微镜的实验教学中, 由于时间和精力有限, 教师只能对少数学生的显微镜物像进行观察, 对少数学生的显微镜的操作进行指导。每位学生只能看到自己显微镜中的物像或个别地进行小范围的交流, 所以由于互动交流的缺乏, 使得学生在实验课堂中所获得的技能和知识都大大减少。

在由数码相机改进而成的“摄像显微镜”的实验教学中, 通过多媒体技术, 教师可以在每一个步骤中了解学生的实验进程, 对所有学生进行监控和指导;同样, 通过多媒体技术, 师生可以看到不同视野的物像, 进行分析总结, 从而加强师生及生生之间的互动交流。

例如, 学生利用“摄像显微镜”, 通过分析讨论得出了如下结论:

(1) 质壁分离时图像出现了不规则现象

结论:①细胞壁棱角和蔗糖溶液接触面积大, 优先发生质壁分离。②外界溶液浓度过高, 细胞失水过度。

(2) 整个细胞被染成红色现象。

结论:细胞已经失去选择透过性, 说明这些细胞是死细胞。

(3) 物像只有轮廓, 没有填充紫色

结论:取材步骤中撕下的是内表皮或是撕下外表皮时细胞破裂, 内容物流失。

3.提高了学生学习生物的兴趣

生物学是一门实验科学, 学生在生物实验教学除了能了解掌握一定的原理、技巧和方法外, 还能提高生物的学习兴趣, 而使用由数码相机及摄像头改进而成的“摄像显微镜”就很好地加强了生物实验的这一功能。在“摄像显微镜”实验的教学中, 我们应对典型的美观的物像进行资源共享, 对实验中的难点和重点进行适时的指导, 对异常的错误操作步骤进行及时改正。以上的方方面面都可以提高学生的实验完成度和成功率, 从而提高学生学习生物的兴趣。

二、结束语

在生物实验教学中, 利用信息技术进行教学, 充分发挥信息技术的辅助作用, 可以很好地提高学生的学习兴趣, 引导学生积极主动地学习, 提升学生的创新能力和整体素质, 提高教学效率。

参考文献

[1]罗益群.“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验初探[J].中学生物学, 2005, 21 (1) .

[2]唐晓明, 姚新叶.未曾预约的美丽——质壁分离实验图像不规则的再探究[J].教学仪器与实验, 2010 (10) .

细胞失水 篇2

湖北大悟书生学校 韩丽

(一)教学目标

知识目标：通过探究实验说出细胞在什么情况下吸水和失水

能力目标：尝试提出问题，作出假设，进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计及操作

情感态度与价值观目标：参与课堂讨论与交流，体验科学探究的一般方法和步骤

(二)教学重难点

重点：尝试提出问题，作出假设，设计实验，验证假设 难点：通过观察发现问题、提出问题(三)学生分析

高中阶段学生具备一定的思维能力，但发现问题、分析问题、解决问题的探究思维还不成熟。(四)教学策略

针对学生现有的水平，通过一个个有层次的问题串，由浅到深一步步启发，诱导学生的探究思维，使学生主动思考，独立自主地进行探究。(五)教学方法

选用探究法教学开展教学，能充分训练学生的观察能力、分析能力和创造性思维。（六)教学过程 创设情境：

讨论一些生活中常见的现象,如生病打针瓶上标的都是0.9%生理盐水或5%葡萄糖溶液，为什么？动物细胞会吸水膨胀甚至胀破或失水，这是一种渗透作用。通过渗透装置演示渗透作用，总结原理和渗透作用的条件。渗透现象的产生必须具备两个条件：一是有半透膜存在，二是半透膜两侧的溶液存在浓度差。请同学们思考：动物细胞能失水和吸水，那植物能失水和吸水吗？

观察现象：展示小实验。生活中常见现象，如在盛有黄瓜条的盘里加盐发现水增多了,再过一段时间黄瓜条变软了，集市卖菜的人洒水能保鲜蔬菜;萎蔫的黄瓜泡在清水里会变得硬挺等。

提出问题 学生针对这些常见的现象很容易会想到植物细胞能吸水和失水了,在此基础上启发学生：植物细胞在什么条件下吸水和失水?用什么方法观察实验现象？应选择哪些材料进行实验呢？植物细胞失水或吸水结果预期怎么样？

展示成熟的植物细胞的结构，请同学们思考：植物细胞的什么结构相当于半透膜？

红细胞吸水会涨破，植物细胞具有细胞壁，吸水不会涨破。植物细胞的细胞壁是全透性的，伸缩性小。植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两次层膜之间的物质构成植物细胞的原生质层，原生质层伸缩性大。

做出假设：植物细胞的原生质层是一种半透膜 引导学生思考设计方案并预期实验结果。

设计方案：将有颜色的大液泡的植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液中和清水中，观察其大小的变化。

实验原理 当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。实验材料 1．材料紫色的洋葱鳞片叶

2.用具刀片，尖头镊子，滴管，载玻片，盖玻片，显微镜，吸水纸。3．试剂质量浓度为0．3 g/mL的蔗糖溶液，清水。

实验操作

（1）制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片 用滴管在载玻片中央滴一滴清水。用镊子撕取一小块颜色较深的洋葱鳞片叶外表皮，将这块表皮放在载玻片中央的清水滴中展平。用镊子夹起盖玻片，将盖玻片的一边先接触载玻片上的水滴，然后轻轻地盖在水滴上。（3）观察洋葱表皮细胞 将低倍镜对准通光孔，调节反光镜和光圈，获得明亮的视野。把做好的装片放在载物台上观察，直至获得清晰的影像。（3）观察质壁分离 取下临时装片，水平地放在桌上。用滴管从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引。重复上述操作，使洋葱鳞片叶表皮浸润在蔗糖溶液中。用低倍镜观察蔗糖溶液中细胞的变化。

（4）观察质壁分离的复原 取下临时装片，水平地放在桌上。从盖玻片的一侧滴入1～2滴清水，在另一侧用吸水纸吸引，以吸去蔗糖溶液。这样重复几次，盖玻片下的洋葱表皮又浸润在清水中。仍用低倍镜观察，看洋葱表皮细胞又发生了什么变化。

实验结果分析：学生自主实验，填写实验结果，每组派代表汇报实验结果，引导学生对实验结果与预期对比，得出正确结论。

教师介绍自身对照实验: 自身对照实验是指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离和复原实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。布置课外作业：

（1）在日常生活中你遇到过哪些细胞吸水和失水的现象?用所学知识解释现象。

细胞失水 篇3

关键词：质壁分离；质壁分离复原；取材；分离试剂

生物学是在大量实验实证基础上建立起来的一门学科，毋庸置疑对实验有一定的要求。新课程标准十分注重实验探究能力的培养，新教材中也把实验置于非常重要、不可或缺的地位。通过高中生物实验教学的一些经验和实践，笔者认为高中教材的某些实验，可以稍加改进或进一步探究，效果可更好。如在指导学生探究“植物细胞的吸水和失水”活动过程中，教材的参考案例为检验“原生质层相当于一层半透膜”，主要的实验现象为洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原的观察。若一味按照教材中提供的实验方法及步骤，笔者发现实验用时长，结果不明显，失败率高。故笔者思考能否通过实验取材及试剂的改进来缩短实验时间，提高实验的可行性。通过实践，发现效果较好。

一、取材方法的改进

教材中选用的材料是洋葱鳞片叶的紫色外表皮，外表皮一般由外到内颜色渐浅，仅有一两层符合选材标准，且表皮细胞紧密连结叶肉细胞，不易分开。若学生操作不当，会将叶肉细胞一起撕取，或将表皮细胞撕破，从而观察不到完整细胞，引起实验失败。为此，笔者做了相应改进：将洋葱鳞片叶剥离，使之不与茎相连，将剥离好的鳞片叶外表皮朝上，放置于通风及适当光照处，每天适时补充少许水分，过2～3天即可获得较多紫色表皮。在操作过程中，教参中提示用刀片在外表皮划-0.5cm见方的“井”字，后用镊子将“井”字中央撕下。但因内层鳞片叶嫩，含水量大，外层鳞片叶韧性较大，往往会撕取不完整。在实践中，操作者可沿叶脉垂直方向由内层向外层掰开，保持紫色外层不断（此时鳞片叶内层已断，但仍附着在外层），再沿叶脉方向轻拉，使鳞片叶内外层逐渐分离，仍保留少许附着，用刀片在分离处两端分别截取一段即可获得完整所需材料。这样既避免了与叶肉细胞相互粘连导致细胞重叠，又方便操作，减少实验时间。

二、分离试剂的改进

细胞发生质壁分离和复原所需时间长，而往往高中实验安排的是一节课，用于器材的准备、实验的讲解等要用十多分钟，真正用以实验操作的时间不多于30分钟，若用教材中的0.3g/mL的蔗糖溶液作为外界溶液进行质壁分离的观察又进行质壁分离复原实验，时间非常紧张，甚至有些组别都不能完成实验。如何能既保证实验质量，又缩短实验用时呢？于是笔者就思考：能否通过提高蔗糖溶液的浓度的方法来实现？但若浓度太高细胞会失活，导致不能进行质壁分离复原。那应选择什么样的浓度为宜呢？通过查阅文献资料，丁家强、韦蓉等发现蔗糖溶液浓度为0.50g/mL时洋葱表皮细胞就会失水死亡，难以进行质壁分离的复原。所以应在0.30g/mL～0.50g/mL之间寻找一个恰当的浓度来进行实验操作。

表1 不同浓度蔗糖溶液洋葱鳞片叶外表皮

细胞质壁分离及复原结果

■

从表1得出第4组和第5组质壁分离用时短，但大部分细胞死亡，已不能再复原，故不予考虑作为实验浓度；1、2、3组中，第1组完全质壁分离时间用时较长，质壁分离复原用时较短，已超过假定的实验总用时；第3组则相反，第2组两种用时居中，但总用时最短，所以0.35g/mL为最适合进行质壁分离及其复原实验的蔗糖溶液浓度。

在课堂教学中，学生操作实践后反应：蔗糖浓度高时较粘稠，在进行质壁分离复原操作时，加清水后在另一侧用吸水纸吸引不易进入材料内部，不能使洋葱鳞片叶表皮浸润于其中，实验误差较大；在有限的实验时间内可能看不到质壁分离复原，增加了实验的失败率。同时，粘稠的蔗糖溶液还会污染物镜，且难以清洗，影响实验器材的使用。由此，笔者就想能否采用其他分离试剂，以期取得更好的实验结果，且不影响器材的后续使用。经过实践，笔者认为用KNO3溶液替代蔗糖溶液效果较好，且KNO3溶液可被洋葱鳞片叶表皮细胞吸收发生质壁分离自动复原，从而省却加清水步骤，操作方便，用时较短。

KNO3溶液作为无机物，渗透势与蔗糖不同，那要选择KNO3溶液浓度应为多大？一般高中生物实验室所用KNO3溶液浓度低于0.25g/mL，故浓度设定在0.25g/mL以下进行研究。

表2 不同浓度KNO3溶液洋葱鳞片叶外表皮细胞

质壁分离及复原结果

■

分析表2数据可知：0.25g/mLKNO3溶液作为分离液滴加清水仍难以复原，原因在于大部分细胞已经失水过量死亡，KNO3溶液为0.19g/mL时，在有效观察期内质壁分离自动复原细胞数量较少，滴加清水就短时间可以复原，但因此使得实验变得繁琐。KNO3溶液为0.01g/mL下，质壁分离时间太长，达不到节省时间的目的。综合分析，0.07g/mL～0.13g/mL为比较适宜的KNO3实验浓度。为便于实验室中溶液配置，可选取中间值0.10g/mLKNO3溶液作为实验操作浓度。这种方法虽然不用添加清水，但不好把握时间，极有可能稍不注意就错过典型质壁分离细胞状态，需观察连续过程，适宜在演示实验或验证实验时采用。如若需保留质壁分离较长时间，如师生边探究边思考问题边操作或教师讲解，则建议采用上述0.35g/mL的蔗糖溶液作为分离试剂。

上述若干改进，既可以保证实验质量，又可以有效节省实验操作时间，大大提高了生物实验课的课堂效率，有利于学生养成良好的探究习惯以及拓展思维空间，从而顺利完成实验教学任务，实现相应的课堂教学目标。

参考文献：

[1]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书·生物1·分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2011.

[2]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书·生物1·分子与细胞·教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2011.

[3]丁家强.对“植物细胞质壁分离与复原”实验的探究[J].中学生物学，2004（6）：41-42.

[4]韦蓉，杨君萍，王永旭.高中生物教学中探究式教学方法的实践和思考[J].民主教学，2013（15）：199-200.

摘 要：按照教材进行洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原实验操作用时长，结果不明显，笔者从改进实验取材方法和分离试剂入手提高实验的可行性，在节省实验操作时间的同时保证实验质量，促进学生实验能力的提高。

关键词：质壁分离；质壁分离复原；取材；分离试剂

生物学是在大量实验实证基础上建立起来的一门学科，毋庸置疑对实验有一定的要求。新课程标准十分注重实验探究能力的培养，新教材中也把实验置于非常重要、不可或缺的地位。通过高中生物实验教学的一些经验和实践，笔者认为高中教材的某些实验，可以稍加改进或进一步探究，效果可更好。如在指导学生探究“植物细胞的吸水和失水”活动过程中，教材的参考案例为检验“原生质层相当于一层半透膜”，主要的实验现象为洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原的观察。若一味按照教材中提供的实验方法及步骤，笔者发现实验用时长，结果不明显，失败率高。故笔者思考能否通过实验取材及试剂的改进来缩短实验时间，提高实验的可行性。通过实践，发现效果较好。

一、取材方法的改进

教材中选用的材料是洋葱鳞片叶的紫色外表皮，外表皮一般由外到内颜色渐浅，仅有一两层符合选材标准，且表皮细胞紧密连结叶肉细胞，不易分开。若学生操作不当，会将叶肉细胞一起撕取，或将表皮细胞撕破，从而观察不到完整细胞，引起实验失败。为此，笔者做了相应改进：将洋葱鳞片叶剥离，使之不与茎相连，将剥离好的鳞片叶外表皮朝上，放置于通风及适当光照处，每天适时补充少许水分，过2～3天即可获得较多紫色表皮。在操作过程中，教参中提示用刀片在外表皮划-0.5cm见方的“井”字，后用镊子将“井”字中央撕下。但因内层鳞片叶嫩，含水量大，外层鳞片叶韧性较大，往往会撕取不完整。在实践中，操作者可沿叶脉垂直方向由内层向外层掰开，保持紫色外层不断（此时鳞片叶内层已断，但仍附着在外层），再沿叶脉方向轻拉，使鳞片叶内外层逐渐分离，仍保留少许附着，用刀片在分离处两端分别截取一段即可获得完整所需材料。这样既避免了与叶肉细胞相互粘连导致细胞重叠，又方便操作，减少实验时间。

二、分离试剂的改进

细胞发生质壁分离和复原所需时间长，而往往高中实验安排的是一节课，用于器材的准备、实验的讲解等要用十多分钟，真正用以实验操作的时间不多于30分钟，若用教材中的0.3g/mL的蔗糖溶液作为外界溶液进行质壁分离的观察又进行质壁分离复原实验，时间非常紧张，甚至有些组别都不能完成实验。如何能既保证实验质量，又缩短实验用时呢？于是笔者就思考：能否通过提高蔗糖溶液的浓度的方法来实现？但若浓度太高细胞会失活，导致不能进行质壁分离复原。那应选择什么样的浓度为宜呢？通过查阅文献资料，丁家强、韦蓉等发现蔗糖溶液浓度为0.50g/mL时洋葱表皮细胞就会失水死亡，难以进行质壁分离的复原。所以应在0.30g/mL～0.50g/mL之间寻找一个恰当的浓度来进行实验操作。

表1 不同浓度蔗糖溶液洋葱鳞片叶外表皮

细胞质壁分离及复原结果

■

从表1得出第4组和第5组质壁分离用时短，但大部分细胞死亡，已不能再复原，故不予考虑作为实验浓度；1、2、3组中，第1组完全质壁分离时间用时较长，质壁分离复原用时较短，已超过假定的实验总用时；第3组则相反，第2组两种用时居中，但总用时最短，所以0.35g/mL为最适合进行质壁分离及其复原实验的蔗糖溶液浓度。

在课堂教学中，学生操作实践后反应：蔗糖浓度高时较粘稠，在进行质壁分离复原操作时，加清水后在另一侧用吸水纸吸引不易进入材料内部，不能使洋葱鳞片叶表皮浸润于其中，实验误差较大；在有限的实验时间内可能看不到质壁分离复原，增加了实验的失败率。同时，粘稠的蔗糖溶液还会污染物镜，且难以清洗，影响实验器材的使用。由此，笔者就想能否采用其他分离试剂，以期取得更好的实验结果，且不影响器材的后续使用。经过实践，笔者认为用KNO3溶液替代蔗糖溶液效果较好，且KNO3溶液可被洋葱鳞片叶表皮细胞吸收发生质壁分离自动复原，从而省却加清水步骤，操作方便，用时较短。

KNO3溶液作为无机物，渗透势与蔗糖不同，那要选择KNO3溶液浓度应为多大？一般高中生物实验室所用KNO3溶液浓度低于0.25g/mL，故浓度设定在0.25g/mL以下进行研究。

表2 不同浓度KNO3溶液洋葱鳞片叶外表皮细胞

质壁分离及复原结果

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分析表2数据可知：0.25g/mLKNO3溶液作为分离液滴加清水仍难以复原，原因在于大部分细胞已经失水过量死亡，KNO3溶液为0.19g/mL时，在有效观察期内质壁分离自动复原细胞数量较少，滴加清水就短时间可以复原，但因此使得实验变得繁琐。KNO3溶液为0.01g/mL下，质壁分离时间太长，达不到节省时间的目的。综合分析，0.07g/mL～0.13g/mL为比较适宜的KNO3实验浓度。为便于实验室中溶液配置，可选取中间值0.10g/mLKNO3溶液作为实验操作浓度。这种方法虽然不用添加清水，但不好把握时间，极有可能稍不注意就错过典型质壁分离细胞状态，需观察连续过程，适宜在演示实验或验证实验时采用。如若需保留质壁分离较长时间，如师生边探究边思考问题边操作或教师讲解，则建议采用上述0.35g/mL的蔗糖溶液作为分离试剂。

上述若干改进，既可以保证实验质量，又可以有效节省实验操作时间，大大提高了生物实验课的课堂效率，有利于学生养成良好的探究习惯以及拓展思维空间，从而顺利完成实验教学任务，实现相应的课堂教学目标。

参考文献：

[1]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书·生物1·分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2011.

[2]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书·生物1·分子与细胞·教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2011.

[3]丁家强.对“植物细胞质壁分离与复原”实验的探究[J].中学生物学，2004（6）：41-42.

[4]韦蓉，杨君萍，王永旭.高中生物教学中探究式教学方法的实践和思考[J].民主教学，2013（15）：199-200.

摘 要：按照教材进行洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原实验操作用时长，结果不明显，笔者从改进实验取材方法和分离试剂入手提高实验的可行性，在节省实验操作时间的同时保证实验质量，促进学生实验能力的提高。

关键词：质壁分离；质壁分离复原；取材；分离试剂

生物学是在大量实验实证基础上建立起来的一门学科，毋庸置疑对实验有一定的要求。新课程标准十分注重实验探究能力的培养，新教材中也把实验置于非常重要、不可或缺的地位。通过高中生物实验教学的一些经验和实践，笔者认为高中教材的某些实验，可以稍加改进或进一步探究，效果可更好。如在指导学生探究“植物细胞的吸水和失水”活动过程中，教材的参考案例为检验“原生质层相当于一层半透膜”，主要的实验现象为洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原的观察。若一味按照教材中提供的实验方法及步骤，笔者发现实验用时长，结果不明显，失败率高。故笔者思考能否通过实验取材及试剂的改进来缩短实验时间，提高实验的可行性。通过实践，发现效果较好。

一、取材方法的改进

教材中选用的材料是洋葱鳞片叶的紫色外表皮，外表皮一般由外到内颜色渐浅，仅有一两层符合选材标准，且表皮细胞紧密连结叶肉细胞，不易分开。若学生操作不当，会将叶肉细胞一起撕取，或将表皮细胞撕破，从而观察不到完整细胞，引起实验失败。为此，笔者做了相应改进：将洋葱鳞片叶剥离，使之不与茎相连，将剥离好的鳞片叶外表皮朝上，放置于通风及适当光照处，每天适时补充少许水分，过2～3天即可获得较多紫色表皮。在操作过程中，教参中提示用刀片在外表皮划-0.5cm见方的“井”字，后用镊子将“井”字中央撕下。但因内层鳞片叶嫩，含水量大，外层鳞片叶韧性较大，往往会撕取不完整。在实践中，操作者可沿叶脉垂直方向由内层向外层掰开，保持紫色外层不断（此时鳞片叶内层已断，但仍附着在外层），再沿叶脉方向轻拉，使鳞片叶内外层逐渐分离，仍保留少许附着，用刀片在分离处两端分别截取一段即可获得完整所需材料。这样既避免了与叶肉细胞相互粘连导致细胞重叠，又方便操作，减少实验时间。

二、分离试剂的改进

细胞发生质壁分离和复原所需时间长，而往往高中实验安排的是一节课，用于器材的准备、实验的讲解等要用十多分钟，真正用以实验操作的时间不多于30分钟，若用教材中的0.3g/mL的蔗糖溶液作为外界溶液进行质壁分离的观察又进行质壁分离复原实验，时间非常紧张，甚至有些组别都不能完成实验。如何能既保证实验质量，又缩短实验用时呢？于是笔者就思考：能否通过提高蔗糖溶液的浓度的方法来实现？但若浓度太高细胞会失活，导致不能进行质壁分离复原。那应选择什么样的浓度为宜呢？通过查阅文献资料，丁家强、韦蓉等发现蔗糖溶液浓度为0.50g/mL时洋葱表皮细胞就会失水死亡，难以进行质壁分离的复原。所以应在0.30g/mL～0.50g/mL之间寻找一个恰当的浓度来进行实验操作。

表1 不同浓度蔗糖溶液洋葱鳞片叶外表皮

细胞质壁分离及复原结果

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从表1得出第4组和第5组质壁分离用时短，但大部分细胞死亡，已不能再复原，故不予考虑作为实验浓度；1、2、3组中，第1组完全质壁分离时间用时较长，质壁分离复原用时较短，已超过假定的实验总用时；第3组则相反，第2组两种用时居中，但总用时最短，所以0.35g/mL为最适合进行质壁分离及其复原实验的蔗糖溶液浓度。

在课堂教学中，学生操作实践后反应：蔗糖浓度高时较粘稠，在进行质壁分离复原操作时，加清水后在另一侧用吸水纸吸引不易进入材料内部，不能使洋葱鳞片叶表皮浸润于其中，实验误差较大；在有限的实验时间内可能看不到质壁分离复原，增加了实验的失败率。同时，粘稠的蔗糖溶液还会污染物镜，且难以清洗，影响实验器材的使用。由此，笔者就想能否采用其他分离试剂，以期取得更好的实验结果，且不影响器材的后续使用。经过实践，笔者认为用KNO3溶液替代蔗糖溶液效果较好，且KNO3溶液可被洋葱鳞片叶表皮细胞吸收发生质壁分离自动复原，从而省却加清水步骤，操作方便，用时较短。

KNO3溶液作为无机物，渗透势与蔗糖不同，那要选择KNO3溶液浓度应为多大？一般高中生物实验室所用KNO3溶液浓度低于0.25g/mL，故浓度设定在0.25g/mL以下进行研究。

表2 不同浓度KNO3溶液洋葱鳞片叶外表皮细胞

质壁分离及复原结果

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分析表2数据可知：0.25g/mLKNO3溶液作为分离液滴加清水仍难以复原，原因在于大部分细胞已经失水过量死亡，KNO3溶液为0.19g/mL时，在有效观察期内质壁分离自动复原细胞数量较少，滴加清水就短时间可以复原，但因此使得实验变得繁琐。KNO3溶液为0.01g/mL下，质壁分离时间太长，达不到节省时间的目的。综合分析，0.07g/mL～0.13g/mL为比较适宜的KNO3实验浓度。为便于实验室中溶液配置，可选取中间值0.10g/mLKNO3溶液作为实验操作浓度。这种方法虽然不用添加清水，但不好把握时间，极有可能稍不注意就错过典型质壁分离细胞状态，需观察连续过程，适宜在演示实验或验证实验时采用。如若需保留质壁分离较长时间，如师生边探究边思考问题边操作或教师讲解，则建议采用上述0.35g/mL的蔗糖溶液作为分离试剂。

上述若干改进，既可以保证实验质量，又可以有效节省实验操作时间，大大提高了生物实验课的课堂效率，有利于学生养成良好的探究习惯以及拓展思维空间，从而顺利完成实验教学任务，实现相应的课堂教学目标。

参考文献：

[1]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书·生物1·分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2011.

[2]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书·生物1·分子与细胞·教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2011.

[3]丁家强.对“植物细胞质壁分离与复原”实验的探究[J].中学生物学，2004（6）：41-42.

谈热网失水及降低失水方法 篇4

作为某热源厂技术调度室的一名调度人员, 在采暖季的运行过程当中, 每天都要统计热网失水量, 主要是一次网失水量和一补二热力站的失水量。在13年~14年采暖季运行过程当中, 两者的失水量之和每日大约都在400 t, 有的热力站一天补水量甚至四五十吨, 由此认为, 热源厂热网失水是比较严重的, 本文将对这个问题进行系统的分析并提出减少补水量的途径。

1 热网失水分析的必要性

近年来国家对生产单位节水节能的要求越来越高, 2008年太原市自来水费又做了上调, 东山某热源厂的供热方式为双热源并网运行, 热源厂三台90 t的热水锅炉以及东山电厂的蒸汽通过中心换热站得到热水, 其设计供回水温度为:热源厂110℃/70℃, 中心站150℃/70℃, 两趟水混合后为130℃/70℃, 按每日失水量400 t计算, 则一个采暖季损失热量:

按煤的有效利用系数为0.7计算, 折合成标准煤约为367 t, 这些损失还未包括制水热力站以及自管站的补水量, 而热网补水方式为中心站补软化水, 造价高。当系统失水量过大时, 既导致热损失过大、成本增高, 又会造成系统水力、热力工况失调, 难以保证正常供热, 若补水量过大使得补水质量不能保证时, 不得已补入自来水还会导致管道设备结垢和腐蚀, 降低了供热设备和管网的使用寿命。

因此我们供热公司应从自身做起, 调度人员增强自身素质, 把握运行大局, 及时发现问题, 果断处理, 减少公司的热损失, 同时也是为用户正常用热提供了保证。

2 热网失水的形式

从理论上讲, 供热系统热损失一般分为系统因素和非系统因素。系统因素主要是指供热系统中的自然蒸发和机械泄露, 如阀门、补偿器、排气、排污操作失水等, 以及热网升降温时为维护系统压力排出膨胀水或补入软化水;非系统因素主要是事故失水和用户偷放热水。

据理论得出, 水的温度在4℃以上时随温度的升高体积将会膨胀, 系统膨胀水量可由下式计算得出:

其中, ΔV为水的体积膨胀量, m3;Vb为系统工作压力下水温升高后水的体积, m3;Va为系统工作压力下水温升高前水的体积, m3;W为管网中水的重量, kg;v2为系统工作压力下水温升高后水的比容, m3/kg;v1为系统工作压力下水温升高前水的比容, m3/kg。

东山一次网总容水量为6 000多吨, 系统工作压力为2.5 MPa, 当热网开始运行时, 水温大约需由10℃升至80℃, 按上式计算, 系统膨胀水量ΔV=5×106× (0.001 027 6-0.000 998 9) =172.2 m3。相反, 当热网停运时, 管网中水的平均温度将会降到10℃左右, 若要维持供热锅炉不被汽化, 就必须补入172.2 m3的软化水。当热网温度升高时, 系统便会自动泄压, 将部分软化水直接排掉;而系统降温时, 又要补入等量的软化水。此外, 由于采暖期室温气温是经常变化的, 调度也会经常调整热网温度, 由此而引发的膨胀水量也是不可忽视的。

如果是事故情况下的热网管道失水, 其失水量将与事故状况、管段控制的措施以及抢修能力速度等情况有关, 无法做出定量估算。

3 热网失水的原因

热网失水从供热公司自身角度来分析, 主要有以下原因:

1) 系统调节功能差, 不能有效解决水力、热力工况失调的问题, 长时间处于带病运行状态。2) 工作人员自身缺乏一定的供热专业知识和运行经验, 不能对供热系统进行运行调节, 不能从供热参数上看出运行问题, 不能保证热力系统在最佳工况下运行。3) 管理人员和运行人员没有用高标准来要求自己。主要表现在:节水意识差, 认为供热中耗水耗电不可避免, 从主观上没有重视节水的重要性;热网发生漏损后, 不能及时判定漏水, 只靠增加补水量来维持压力, 当补水实在跟不上时才会想到用户跑水, 有的无人值守站更是接到用户反映才做处理;当管网漏损点不明显时, 有时维检人员还通过加压冲水使地面塌陷来查找漏点;对于老化的用户管网, 不能有效的督促用户更新改造, 只能坐等跑冒滴漏现象发生后再作处理;没有严格按照规章制度和工作标准来要求各部门, 没有认真按照技术规范和操作规程来进行运行、管理和维修;管理和施工脱节, 施工时使用了劣质的管件, 或焊口照相合格后一两年就出现漏水, 遗留了跑冒滴漏堵的隐患。

4 减少补水量的途径

有效的减少补水量, 需要从技术和管理两方面来落实。

从技术方面讲:1) 在供热管网设计时就应力求密闭, 应尽量选用波纹补偿器、压力等级较高的排气泄水阀门或较严密的球形阀等管路附件, 尽量减少排气、泄水的次数, 这样虽然增加了投资, 但可以减少管网正常失水量, 同时也减少了事故隐患。2) 建议系统中设置膨胀水箱来收集容纳系统膨胀水。从目前情况看, 当系统升温时膨胀水一般都是直接排掉, 而当系统降温时, 又要向系统补入软化水, 为此需支出两倍于膨胀水量的造价。3) 当用户盗水严重时, 应考虑在管网中加入臭味剂, 投放药剂应合理选择时段, 例如6时~8时, 11时~13时, 18时~22时, 一周内应选择在周五、周六、周日投药, 一个供热期内应选择在节假日和低温运行期投药。

从管理方面讲, 首先要提高全体职工的业务水平, 尤其是技术人员的工作能力。只有技术人员具备专业素质以后, 才能使热网处于较合理的运行状态, 才能正确分析热网水利工况, 对设计和布局中的不合理问题进行改造, 校核热网的供热能力, 重新分配热负荷, 尽量使热网达到水力和热力平衡。其次要建立健全的管理体制, 做好各项考核工作。例如调度应该敏感的判断出问题所在, 并及时准确下达指令, 各工种人员要迅速处理问题并及时反馈调度, 互相推诿怕揽责任, 只会人为的增加供热成本, 阻碍企业的发展, 这就需要严格的奖惩制度来约束。

热力行业用水量是巨大的, 无论是从供热成本还是环保要求, 我们热力人都应该主动的减少热水损失和能量浪费, 为创造节约型社会贡献出一份力量。

摘要：以某热源厂热网失水为研究对象, 介绍了热网失水分析的必要性, 研究了热网失水的形式, 从供热公司自身角度对热网失水的原因进行了研究, 并从技术和管理两方面提出了减少补水量的途径, 以起到保护能源的作用。

关键词：热网失水,系统,调节,补水量

参考文献

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[2]归耕.城市集中供热探讨[J].理论探索, 1995 (1) :92-93.

浅谈供热管网失水成因及对策 篇5

一、供热系统失水问题的原因

我国七十年代末期, 开始发展起来的供热管网系统, 近十年来, 大量建设了一大批新的供热管网, 新旧管网交替, 形成了具有一定代表性的供热管网失水原因。具体问题如下:

1、热网系统老化。一些老供热区域管线老化, 包括室内系统年久失修, 跑水、冒水及管道爆裂时有发生, 造成了老区供热系统失水量大。

2、热网正常泄漏。热网的各种附件如阀门、放风等的跑冒滴漏及排污等, 这部分虽然不大, 但这也是不可忽略的原因。

3、管网养护不当。供热运行期间未对管网进行防垢、养护, 停热期间, 也未对管网加压湿保, 造成管网结垢、腐蚀严重, 为管网大量失水留下隐患。

4、意外事故失水。热网的散热器片、阀门、管路本身及其他附件突然损坏而造成的失水。

5、人为放水。一是用户盗取热网中的热水洗涤衣物。依据各个换热站计量表显示, 每天早6时至8时、晚间8时至10时, 以及逢年过节前一两天、周六周日都是失水高峰就足以说明这点, 而且占失水量的绝大部分。二是热网由于各种原因而存在水力失调现象, 用户暖气不热, 采用放水的办法来增加流速, 提高室温导致失水。

二、供热系统失水的对策

分析各种失水的原因, 就必须有针对性地采取各项有效措施, 逐步消灭补水量大的现象。

1、及时整改老化系统。老管线年久失修, 养护不当, 要花大力气, 加大投资进行改造, 减少管线爆裂造成的大量失水。据现在的能源价格计算, 供热热水成本已达8-10元/立方米, 热水损失的供热成本是惊人的。

2、主动巡检及时维修。加强供热管网运行期间的管理, 派维修人员加强对管网、设备巡回检查和日常维修, 杜绝跑、冒、滴、漏等现象的发生。这需要建立一套切实可行的经济处罚制度, 来约束巡检人员, 保证其工作质量, 督促其认真履行职责。

3、认真做好管网养护。管网养护的好坏, 直接影响供热效果。如果养护不好, 管网会结垢, 造成换热器效率降低, 管道、暖气片堵塞, 同时加速管网腐蚀、老化, 留下管网失水的隐患。因此, 要定期对管网加药, 运行一结束, 就要对管网加压保湿。同时运行前进行提压试验, 及时发现消除漏水的地方。这样运行时就不会再次出现大量的失水现象, 既减少了经济上的损失, 也减轻了维修工的劳动强度。

4、尽量减少事故漏失量。供热部门要建立意外事故失水的快速反应机制, 对出现的突发事故要有高效的应急处置程序。实际证明, 这方面做的好, 不但能减少意外失水事故的发生, 而且在很大程度上提升了供热质量, 树立供热部门的信誉。

5、多项措施并举, 治理人为泄水。对于偷放热水使用的用户, 提高公民的法律意识, 使广大住户认识到, 偷放热水也属于盗窃行为, 应该承担法律责任。对此, 要加大查处力度, 对私用管网内热水的用户, 一经发现要依法罚款, 罚款一部分的资金作为查处职工的奖金, 激发职工工作的积极性, 积极处理失水问题。目前, 比较普遍采用的是在热用户放水的重要时段, 采用向系统内注入抗失水剂。这种抗失水剂不仅使热网水变色, 而且带有刺鼻气味。热网水掺入抗失水剂后, 对窃取清洁热水洗涤衣物者确有抑制作用, 但对以采暖为目的的泄水者则毫无效果, 原因是泄水者可以将水引入下水后密封, 而且成本也很高。基于此, 作为供热部门应将解决住户温度不达标作为义不容辞的责任。对于循环不利环路, 一定要进行综合分析改造, 坚决杜绝因不热而放水的现象。

细胞失水 篇6

1 检测方法

铁路系统供热管线漏水检测通常采用音听、相关仪检漏、红外热像三种方法。

1.1 音听法

音听法就是使用专业的检测设备(俗称“听漏仪”)对地下管道泄漏声音信号进行采集、放大、分析、处理来判断和确定漏点的一种检测方法。由于在一定的压力条件下，地下管道发生泄漏时漏点会形成一种射流状态，当水喷射到土壤或周围介质时，泄漏声音就会在管道和周围介质中产生振动波。音听法正是通过检测这种声音信号确定漏点的位置。

1.2 相关仪检漏法

相关仪检漏法原理：当压力管道发生泄漏时，泄漏水的噪声会沿着管道向两端传播，由于到达管道两端传感器的时间不同，故而存在时间差，若给定已知管道长度和管径就可以得知声音在管道中传播的声速，然后将计算出的时间差和在管道中传播的声速代入计算公式，就可以计算出漏点的位置。

由此看出，用相关测漏法在测试漏点时，只需要将管道的长度、管道材质、管径3个参数输入到仪器中，仪器就会自动的计算出漏点的位置。该检测方法检测速度快，测试精度高，不受外界干扰信号的影响。

1.3 红外成像法

红外成像法就是利用漏点附近产生的温度变化，检测到红外信号的异常反应和变化来判断漏点位置的方法。其优点是不受测试距离的影响，携带方便，检测范围和应用领域广泛;缺点是若周围热源多，则定位误差大，受深度限制。

2 热网失水控制流程

热网失水控制流程可指导检漏人员科学、合理地进行管网失水的控制，确保在任何环境和条件下能够有效控制失水，准确地检测漏点。热网失水控制的过程中，不仅要了解和掌握管网补水量的变化、补水时段的异常，而且要熟悉管网图纸、压力、走向、补偿器位置、类型、甚至还要熟悉自应力平衡阀类型等等。失水控制流程如图1。

3 供热系统应用效果

2011年12月，公司委托北京沃尔斯新技术有限公司的检测人员对局管内某站段供热管网失水严重的两个站区进行了重点检测。检测前当前平均日失水率为18%，即日失水量为2816t，每小时失水量量高达117.3t。通过15天检漏人员的检测，共测出漏点56处，经开挖、修复系统节约失水量73t/h，折合采暖期失水量262800t。按当地平均软水单价约10元/t，年节约费用262.8万元。

3.1 检测前后的失水量分析

通过检测前后的失水量与失水率分析，可以看出本次检漏的效果非常明显，失水量比检测前下降了73t/h，失水率下降了11.2%。尽管没有完全达到住建部要求的2%失水率指标，但解决了管网泄漏的问题，其他失水主要是人为失水造成的。

3.2 泄漏原因分析

通过对泄漏数据的分析，可以看出该公司热网泄漏的主要原因是由弯头、直接头、补偿器、腐蚀造成的，分别占漏点数量百分比为弯头35.71%、直接头33.91%、补偿器21.43%、腐蚀8.93%。这说明今后在热网维护维护过程要重点加强这些薄弱环节的巡检和检漏。

3.3 成本效益比分析

本次检测共投入检漏设备成本37万元，获取经济效益262.8万元。根据成本效益分析比计算公式计算得出：B:C=262.8/37≈1:7，即经济效益收益率为700%。同样，我们可以计算出投资回报期为1.8个月。

4 结语

FZS高失水堵漏剂性能评价 篇7

高失水混合稠浆堵漏该技术适应于处理横向和纵向漏失带的渗漏,部分漏失及不太严重的完全漏失。利用稠浆的高失水性能,使之在漏失处迅速堆积固相(包括桥堵剂)而堵塞漏失通道。这类堵漏材料主要由硅藻土、凹凸棒石、海泡石、石棉粉、聚合物、石脊、水泥,惰性材料等按一定配比经过一定的加工而制成[7,8,9,10]。目前该类材料使用较多的有狄塞尔和DCM。

1 实验部分

1.1 实验药品与仪器

实验药品有:高失水堵漏剂FZS,荆州现代石油公司;膨润土;核桃壳(2～5 mm);锯末(1～2 mm)。

实验仪器为:MOD.ZNN-D型六速旋转粘度计,青岛海通达仪器厂;JHB型新型高温高压堵漏仪,荆州现代石油公司;PJ型翻转式配浆机,青岛海通达仪器厂。

1.2 试验用基浆的配制

量取4000 mL蒸馏水并加热至(75±2)℃;按膨润土:碱:水=72.2:2.9:1000的配比称取所需钻井液试验用钠土和纯碱;在搅拌条件下分别将纯碱和钻井液用钠土加入已备好的热中,搅拌均匀。

1.3 试验用堵漏浆液的配制

将老化24 h后的基浆搅拌10 min,量取500 mL备用;按比例称取所需桥接材料,在搅拌条件下缓慢加入余下的基浆中,继续搅拌至均匀。

1.4 静态狭缝试验

选择一个开口尺寸较小的缝板,放在出口阀半接头处;将带有刻度的容器置于出口下面;在出口阀打开的情况下将配好的桥接堵漏浆注解4000 mL倒入试验装置中,旋紧罐盖,接通加压管线,均匀加压,同时启动计时器,加不同氮气压力,旋紧罐盖,接通加压管线。均匀加氮气压,同时启动计时器,每隔5 min,记录流出浆液累计体积;换开口尺寸较大的缝板重复上述步骤。

1.5 静态弹子床试验

将直径为15 mm的弹子装入套筒中,并置于弹子床支撑底座上。将带有刻度的容器置于出口下面;在出口阀打开的情况下将配好的桥接堵漏浆注解4000 mL倒入试验装置中,旋紧罐盖,接通加压管线,均匀加压,同时启动计时器,加不同氮气压力,旋紧罐盖,接通加压管线。均匀加氮气压,同时启动计时器,每隔5 min,记录流出浆液累计体积;释放压力后,取出弹子床,观察封堵情况并记录桥接材料的贯穿深度。

2 实验结果与讨论

2.1 常规堵漏材料

将核桃和锯末常规堵漏材料在不同压强下进行实验,实验结果见表1。由实验结果可知:随氮气压力的增加,单独相同加量的核桃壳和锯末,漏失量也随之增加。试验中,缝宽 1 mm 时,锯末能承受4 MPa的压力,漏失量小于100 mL;缝宽为2 mm时,1%锯末能承受2 MPa左右的压力;缝宽为 3 mm 时,2%锯末能承受3 MPa左右的压力;缝宽为4 mm时,2 MPa,泥浆即全漏。由此可知,锯末对小型裂缝的封堵效果还可以,但无法封住3 mm及以上的裂缝,且承压能力比较低,在实际生产中必须配合其他堵漏材料进行堵漏。核桃壳能封堵3 mm左右的裂缝,且在4 MPa压力以下,漏失量都比较小,承压能力比较高,但不能封死4 mm及以上的裂缝,必须配合其他化学堵漏剂使用。当锯末和核桃壳混合使用时,还没有相同加量单独核桃壳使用的效果好。

2.2 FZS高失水堵漏剂

FZS高失水堵漏剂堵漏实验效果见表2,由实验可知;高失水剂FZS、核桃壳及CMC复合堵漏剂的堵漏效果比较好,承压能力比较高时,漏失量不是很大,FZS加量的增加有利于漏失量的减少,且效果比较明显;增加核桃壳的量,泥浆漏失量也会减少,缝宽增加,相同加量的堵漏配方,漏失量都有所增加,当配方为基浆+1.5%FZS+2.5%核桃壳+1.0%CMC,漏失量达到最低。

注:均加了基浆,此处从略。

3 结 论

常规堵漏材料能封住尺寸较小的裂缝,但普遍承压能力比较低,高失水性堵漏材料FZS与常规堵漏材料配合使用,可以达到减少泥浆漏失量和提高漏层承压能力的双重效果;锯末单独不能封死3 mm裂缝,且承压能力低,核桃壳能封堵3 mm左右的裂缝,承压4 MPa左右,但不能封死4 mm及以上的裂缝;新型高失水剂FZS能封死4～5 mm裂缝,承压5 MPa以上,当配方为基浆+1.5% FZS +2.5%核桃壳+1.0%CMC,漏失量达到最低。

参考文献

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苗木失水对造林成活率的影响 篇8

一、试验地概况、材料和方法

1. 试验地概况

试验系在金坛市薛埠镇上阮村苗圃及造林地块进行。该地区是丘陵地带, 土壤为沙质壤土, 平均气温16.2℃, 年降雨量1073.6毫米, 四季分明。

2. 材料

在正常植株中抽取生长状况中等的1a生国外松播种苗, 并进行苗木分级。

3. 方法

将供试苗木从圃地中细心起出, 尽量保持根系完整、洗净, 用布吸干表面水分置于天平上称出鲜重, 然后摊放于空旷处晾晒, 定时称重, 达到预定失水指标时, 立即分组栽植。当年5月调查初期成活率, 12月生长期末调查成活率和生长量。

二、结果与分析

1. 苗木失水状况

⑴测定苗木初始含水率

供试的苗木必须在试验前起苗, 及时测定含水率 (见表1) , 整株苗木含水率为83%, 苗木各部位含水率以须根为最高, 其次是侧根, 叶的含水率高于主根, 主根又略高于苗干。

⑵各级苗木的失水速度

对各级苗木在一定时间内苗木丧失的水分重量除以苗木的最初鲜重作为失水率指标。表2是各级苗木的失水速率, 可以看出在环境条件基本一致的情况下, 苗木的失水速率按苗木等级递减序列为C→B→A, 且在初期差异最为显著。

⑶随时间推移苗木失水速率

选用生长状况中等的国外松苗木进行失水试验 (见表3) , 可见, 初期失水率很高, 经过25小时就达到14.8%, 50小时后达22.9%。这与初期苗木体内自由水含量较高, 随着时间延长而逐渐减少的趋势一致, 125小时之后, 随着时间的推移, 失水就明显减缓, 经过195小时才达到39.5%, 即从125~195的70小时内, 仅增加1.9%, 这可能是苗木体内损失自由水和束缚水的过度时期, 由于束缚水吸附于细胞组织, 是比较难以因蒸腾而脱水的, 如果失水超过这个界值, 就可能引起苗木凋萎而死亡。

⑷苗木不同部位的失水速率

在相同的外部环境条件下, 苗木各部位的失水速率 (见表4) 呈递减序列:为须根→侧根→针叶→主根→主干。地下部分与地上部分相比, 前者的失水速率明显地高于后者。

2. 苗木失水对造林成活率及苗木生长的影响

⑴失水程度不同对造林成活率及生长的影响

苗木失水对造林成活率及生长有明显的影响, 其成活率和生长量都是随着失水量增加而下降的。超过一定限度时, 苗木就完全失去生机。表5表明国外松1a生播种苗随起随栽 (失水率为0) , 移栽后成活率最高, 可达83.8%, 随着失水率增加, 成活率下降, 失水10%时, 成活率降至57.9%, 而失水35%时, 成活率仅为13.7%。失水40%时, 苗木全部不能成活。这可能是由于蒸腾使得苗木体内的水分减少, 组织活力下降, 影响了栽植的根系再生能力, 失水40%可能是苗木基本上消耗全部自由水, 继续下去就是损失束缚水, 从而发生了永久性凋萎。

⑵不同等级苗木对失水的反应

在失水程度相同的情况下, 不同等级苗的造林成活率及生长量是不同的。就国外松而言, 失水率为20%时, A、B级苗木造林成活率分别下降40%、30%, 而C级苗下降了53%, 说明弱苗对于失水的反应远大于合格苗 (见表6) 。

三、结论与讨论

细胞失水 篇9

我国学者对森林可燃物含水率也做了很多研究, 近几年对其变化规律的研究主要有, 张景群[8]对17种乔、灌木在春季和夏初的含水率进行了测定和分析, 得出不同树种在同一时期含水率有显著差别, 且由于生理特性的影响, 不同类型可燃物含水率达到最大值的时间也不同, 常绿型通常在3月中旬、而落叶型则在4月中旬;张国防等[9]对福建杉木人工林地表可燃物的含水率进行了测定, 并分析得出可燃物含水率的变化与气象因子及地表可燃物负荷量有密切的联系, 依次为相对湿度、风速、地表可燃物负荷量、温度;罗永忠等[10]对祁连山林区4种主要可燃物含水率变化规律进行了研究, 得出可燃物含水率在冬春季最低、夏秋季节较高, 并建立了可燃物含水率的预测模型。

森林可燃物含水率因受气候变化、自身理化特性及生物生态学特性等因素的影响, 导致不同森林可燃物在不同时期及可燃物本身不同部位含水率都有一定的差异;而且因有机物质组成、木质比重等不同, 其水分逸出的快慢 (失水率) 也有差别[3,7,8,9,10,11,12,13]。基于此, 笔者对江西省主要森林可燃物含水率进行测定分析, 旨在找寻可燃物失水率的变化规律, 为森林火险预报提供可靠信息, 为制定计划火烧、实施营林用火等提供基本依据。

1 材料与方法

1.1 材料来源

试验材料采集地点在江西井冈山自然保护区和梅岭国家森林公园。采集树种包括杉木Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.、马尾松Pinus massoniana Lamb.、黄山松P.taiwanensis Hayata、红楠Machilus thunbergii Sieb.et Zucc.、钩栲Castanopsis tibetanaHance、青冈Cyclobalanopsisglauca (Thunberg) Oersted、云山青冈C.sessilifolia (Blume) Schottky、木荷Schima superba Gardn.et Champ.、甜槠C. (Champ.ex Benth.) Tutch.、苦槠C.sclerophylla、樟树Cinnamomum camphora (L.) Presl、罗浮栲C.fabri Hance、鹿角栲C.lamontii Hance、杜英Elaeocarpus decipiens Hemsl、冬青Ilex chinensis Sims) 、猴头杜鹃Rhododendron simiarum Hance、油茶Camellia oleifera Abel共17种江西省主要针叶、常绿阔叶及灌木类型。采集样品包括成年健康大树上的成熟叶片、树冠中部2年生以上小枝 (0.5 cm以下) 。采集时间选择冬季、晴天, 每个树种叶、枝各3次重复。

气象资料来自试验地气象台站逐日数据, 包括每日14时相对湿度、气温和风速。

1.2 试验方法

样品采下后立即秤取其鲜重, 再用塑料袋密封带回实验室内, 将样品用报纸平摊在实验室的桌台上, 每日14时秤取其重量, 直至自然状态下不再失水为止。失水率计算公式:

根据以上公式求出可燃物每日失水率 (结果取2次重复平均值, 且误差不超过0.05) 。

1.3 数据处理

所有数据用Excel处理, 并用数理统计方法作相关分析。

2 结果与分析

2.1 树叶失水率变化分析

图1~图3分别为不同森林类型树叶日失水率的时间变化趋势。由图可知, 1) 各树种的树叶失水率随时间变化趋势基本一致, 基本表现为在开始阶段失水率都很高, 失水非常快, 随着时间延长至9d以后, 失水率相对较小, 并受天气条件的影响在较小范围内波动, 进入19 d以后, 各森林类型的树叶基本稳定一致。2) 不同可燃物类型间失水率存在一定差异, 树叶失水率日变化为:常绿阔叶林>针叶林>灌木林。阔叶树快于针叶树, 这是由于阔叶树接触空气表面积大, 水分易被蒸发。而针叶树和阔叶树表面的物质不同也会导致水分蒸发速率的差异, 如图1中的杉木和图2中的红楠、木荷失水就较快, 就是由于它们的表面物质所致。另外, 一般含水率高的树种失水较快, 含水率低的树种失水较慢。

2.2 树枝失水率变化分析

图4~6分别为不同森林类型树枝日失水率随时间变化趋势图。由图可知, 树枝和树叶变化趋势一致, 在开始阶段失水也较快, 随着时间的延长而变慢, 9 d后失水率在一个较小的范围作小的波动, 进入17 d以后, 各树种树枝的失水率基本趋于稳定。

比较树叶与树枝的失水率可知, 树叶失水率大于树枝, 并且日间变化幅度也比树枝大。可燃物失水率是时间的函数, 根据树叶、树枝的失水率与时间 (t) 进行统计分析, 结果表明, 失水率 (y) 是时间的二次函数, 可用下式表达:

y=at2+bt+c

经检验, 二次曲线方程相关性达极显著水平。

2.3 气象条件对可燃物失水率的影响分析

根据不同类型森林可燃物叶、枝的失水率资料和当日14时的相对湿度、气温和风速等气象要素资料, 采用Pearson相关性分析, 对各树种叶、枝的失水率与气象条件进行相关分析, 结果见表1。由表1可知, 1) 各树种的树叶和树枝失水率均与当日14时相对湿度呈较好的负相关, 绝大多数树种相关性达显著检验水平, 尤以树叶为明显, 基本达极显著相关, 表明相对湿度是影响可燃物失水快慢的最重要因素, 江西省当年10月至翌年4月处于低温干燥天气, 空气相对湿度低, 导致林内相对湿度也较低, 可燃物常处于干燥状态, 极易燃烧, 所以此段时间也是江西的防火季;2) 温度对失水快慢的影响不及相对湿度, 但还是具有一定的影响, 与失水率整体呈正相关, 说明温度高有加速失水的作用;3) 在林内, 由于森林的挡风作用, 林内的风速已被大大削弱, 故其影响不大, 但若在火灾发生情况下, 风却能大大地加大热量的传播, 从而使火的蔓延速度加快。

注:*, 在0.05水平 (单侧) 上显著相关, **, 在0.01水平 (单侧) 上显著相关

可见, 气象因子综合影响可燃物失水快慢。据此, 将当天14时相对湿度 (x1) 、气温 (x2) 和风速 (x3) 与森林可燃物失水率 (y) 进行多元统计回归分析, 建立可燃物失水率预测模型, 结果见表2。

经F检验, 失水率与气象因子关系模型均达到极显著相关水平。从各模型可得出, 树种构成中, 树叶对气象因子的感应整体高于树枝, 而树叶中又以针叶林树叶对气象因子感应最强 (R为0.612) , 树枝中则以灌木林对气象因子的感应最强 (R为0.562) 。

注:**在0.01水平 (单侧) 上显著相关

3 结论和讨论

可燃物失水率的快慢决定易燃和难燃。失水率快的可燃物易干燥, 易燃;失水率慢的可燃物水分多, 难燃。根据17种针叶树、常绿阔叶树和灌木不同器官失水率的测定与分析, 并与相对湿度、气温、风速建立多元回归, 结果当日14时的相对湿度与树叶的失水率呈极显著负相关, 与树枝呈显著负相关, 14时的相对湿度对失水率影响最大。不同可燃物类型的树叶逐日失水率均快于树枝, 且日间变化幅度也比树枝大。