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植物光合作用的研究现状论文

发布时间:2024-06-30 10:55:02

植物光合作用的研究现状论文

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植物光合作用及其对光的需求无论是采用太阳光还是人工光进行植物生产,最终都是通过光合作用来完成产物的积累。光合作用是通过植物叶绿素等光合器官,在光能作用下将CO2和水转化为糖和淀粉等碳水化合物并释放出氧气的生理过程;与光合作用相对应的是呼吸作用,呼吸作用是通^植物线粒体等呼吸器官,吸收氧气和分解有机物而释放CO2与能量的生理过程,是植物把光合作用形成的碳水化合物作为能量用来形成根、茎、叶等形态建成的重要生理活动。呼吸作用包括与光合作用毫无关系的暗呼吸以及与光合作用同时进行的光呼吸2个部分。作物的光合作用与呼吸作用之间有一个相互平衡的过程,随着生长阶段的不同,其平衡点也不同。实际生产中经常利用控制作物的光合速度和呼吸速度来调节营养生长和生殖生长的相对平衡,达到提高目标产量或改善产品品质的目的。植物的光合作用与CO2的吸收、释放关系密切,光合时吸收CO2,呼吸时排放CO2,这2种生理活动是同时进行的,所以光合器官的叶片内外的CO2交换速度也就等于光合速度减去呼吸速度。通常把该CO2交换速度也叫做净光合速度,其中的呼吸速度则是暗呼吸速度与光呼吸速度的总和。一般而言,C3植物光呼吸速度高,C4植物光呼吸速度低。因此,净光合速度为0时,光合速度等于光呼吸速度。光合速度的单位为kg/cm2・s)或mol/cm2・s)(以CO2计),表示单位叶面积单位时间内CO2的吸收、排放或交换量。光强对作物光合的影响光合产物的形成与光照的强度及其累积的时间密切相关。光照的强弱一方面影响着光合强度,同时还能改变作物形态,如开花、节间长短、茎的粗细及叶片的大与厚薄等。在某一CO2浓度和一定的光照强度范围内,光合强度随光照强度的增加而增加。当光照强度超过光饱和点时,净光合速度不但不会增加,反而还会形成抑制作用,使叶绿素分解而导致作物的生理障碍。不同类型植物的光饱和点的差异较大,光饱和点一般会随着环境中CO2浓度的增加而提高。因此,植物生产中给予光饱和点以上的光照强度毫无意义;而另一方面,当光照强度长时间处于光补偿点之下,植物的呼吸作用超过了光合作用,有机物消耗多于积累,作物生长缓慢,严重时还会导致植株枯死,因此对植物生长也极为不利。通常情况下,耐荫植物的光补偿点为200~1000 lx,喜阳植物的光补偿点为1000~2000 lx。植物对光照强度的要求可分为喜光型、喜中光型、耐弱光型植物。蔬菜多数属于喜光型植物,其光补偿点和光饱和点均比较高,在人工光植物工厂中作物对光照强度的相关要求是选择人工光源的最重要依据,了解不同植物的光照需求对设计人工光源、提高系统的生产性能都是极为必要的。光质对作物光合的影响光质或光谱分布对植物光合作用和形态建成同样具有重要影响,地球上的植物都是在经过亿万年的自然选择来不断适应太阳辐射,并依据种类不同而具有光选择性吸收特征的。到达地面的太阳辐射的波长范围为300~2000 nm,而以500 nm处能量最高。太阳辐射中,波长380nm以下的成为紫外线,380~760 nm的叫可见光,760 nm以上的是红外线也称为长波辐射或热辐射。太阳辐射总能量中,可见光或光合有效辐射占45%~50%,紫外线占1%~2%,其余为红外线。波长400~700 nm的部分是植物光合作用主要吸收利用的能量区间,称为光合有效辐射;波长700~760 nm的部分称为远红光,它对植物的光形态建成起到一定的作用。在植物光合过程中,植物吸收最多的是红、橙光(600~680 nm),其次是蓝紫光和紫外线(300~500nm),绿光(500~600 nm)吸收的很少。紫外线波长较短的部分,能抑制作物的生长,杀死病菌孢子、波长较长的部分,可促进种子芽、果实成熟,提高蛋白质、维生素和糖的含量;红外线还对植物的萌芽和生长有刺激作用,并产生热效应。不同的光谱成分对植物的影响效果也不尽相同(表1),强光条件下蓝色光可促进叶绿素的合成,而红色光则阻碍其合成。虽然红色光是植物光合作用重要的能量源,但如果没有蓝色光配合则会造成植物形态的异常。大量的光谱实验表明,适当的红色光(600~700 nm)/蓝色光(400~500 nm)比(R/B比)才能保证培育出形态健全的植物,红色光过多会引起植物徒长,蓝色光过多会抑制植物生长。适当的红色光(600~700 nm)/远红色光(700~800 nm)比(R/FR比)能够调节植物的形态形成,大的R/FR比能够缩短茎节间距而起到矮化植物的效果,相反小的R/FR比可以促进植物的生长。所有这些特征都是植物工厂选择人工光源时必须考虑的重要因素,尤其是对于近年来发展起来的新型节能光源,如LED、LD以及冷阴极管等来说显得更为重要,因为这些光源需要通过不同光谱的单色光组合构成作物最适直的光质配比,以保障高效生产和节能的需求。光周期对植物的影响植物的光合作用和光形态建成与日长(或光期时间)之间的相互关系称其为植物的光周性。光周性与光照时数密切相关,光照时数是指作物被光照射的时间。不同的作物,完成光周期需要一定的光照时数才能开花结实。长日照作物,如白菜、芜青、芭英菜等,在其生育的某一阶段需要12~14 h以上的光照时数;短日照作物,如洋葱、大豆等,需要12~14h一下的光照时数;中日照作物,如黄瓜、番茄、辣椒等,在较长或较短的光照时数下,都能开花结实。

关于植物光合作用色素研究论文

[编辑本段]1. 光合作用的基本概念 中文解释光合作用(Photosynthesis)是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化 为有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者,是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量,效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环,光合作用是必不可少的。 英文描述Photosynthesis is the conversion of energy from the Sun to chemical energy (sugars) by green plants. The "fuel" for ecosystems is energy from the Sun. Sunlight is captured by green plants during photosynthesis and stored as chemical energy in carbohydrate molecules. The energy then passes through the ecosystem from species to species when herbivores eat plants and carnivores eat the herbivores. And these interactions form food chains. [编辑本段]2. 光合作用的基本原理光合作用可分为光反应和暗反应(又叫碳反应)两个阶段。 光反应条件:光照、光合色素、光反应酶。场所:叶绿体的类囊体薄膜。过程:①水的光解:2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下)。②ATP的合成:ADP+Pi→ATP(在光、酶和叶绿体中的色素的催化下)。影响因素:光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度等。意义:①光解水,产生氧气。②将光能转变成化学能,产生ATP,为暗反应提供能量。③利用水光解的产物氢离子,合成NADPH,为暗反应提供还原剂NADPH。 暗反应暗反应的实质是一系列的酶促反应。 条件:暗反应酶。场所:叶绿体基质。影响因素:温度、CO2浓度、酸碱度等。 过程:不同的植物,暗反应的过程不一样,而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。暗反应可分为C3、C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。对于最常见的C3的反应类型,植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内,通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5。起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与NADPH及ATP提供的能量反应,生成糖类(CH2O)并还原出C5。被还原出的C5继续参与暗反应。光合作用的实质是把CO2和H2O转变为有机物(物质变化)和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能(能量变化)。 [编辑本段]3. 光合作用的详细机制植物利用阳光的能量,将二氧化碳转换成淀粉,以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方,因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。 原理 植物与动物不同,它们没有消化系统,因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说,在阳光充足的白天,它们将利用阳光的能量来进行光合作用,以获得生长发育必需的养分。 这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下,把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉,同时释放氧气 注意事项上式中等号两边的水不能抵消,虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水,是植物吸收所得,而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程,人们更习惯在等号左右两边都写上水分子,或者在右边的水分子右上角打上星号。 光反应和暗反应请参见本词条的“基本原理”栏目。 吸收峰 叶绿素a,b的吸收峰叶绿素a、b的吸收峰过程:叶绿体膜上的两套光合作用系统:光合作用系统一和光合作用系统二,(光合作用系统一比光合作用系统二要原始,但电子传递先在光合系统二开始)在光照的情况下,分别吸收680nm和700nm波长的光子(以蓝紫光为主,伴有少量红色光),作为能量,将从水分子光解过程中得到电子不断传递,(能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给 辅酶二 NADP+。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质,势能降低,其间的势能用于合成ATP,以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两个氢离子,NADP +2e- +H+ =NADPH .还原性辅酶二 DANPH则在暗反应里面充当还原剂的作用。 有关化学方程式H20→2H+ 1/2O2(水的光解) NADP+ + 2e- + H+ → NADPH(递氢) ADP+Pi→ATP (递能) CO2+C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定) 2C3化合物→(CH2O)+ C5化合物(有机物的生成或称为C3的还原)ATP→ADP+PI(耗能)能量转化过程:光能→不稳定的化学能(能量储存在ATP的高能磷酸键)→稳定的化学能(糖类即淀粉的合成)注意:光反应只有在光照条件下进行,而只要在满足暗反应条件的情况下暗反应都可以进行。也就是说暗反应不一定要在黑暗条件下进行。 光反应阶段和暗反应阶段的关系①联系:光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系。光反应是暗反应的基础,光反应阶段为暗反应阶段提供能量(ATP)和还原剂(【H】),暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。②区别:(见下表) 项目光反应暗反应 实质光能→ 化学能,释放O2同化CO2形成(CH2O)(酶促反应)时间短促,以微秒计较缓慢 条件需色素、光和酶不需色素和光,需多种酶场所在叶绿体内囊状结构薄膜上进行在叶绿体基质中进行物质转化2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下) ADP+Pi→ATP(在光、酶和叶绿体中的色素的催化下)CO2+C5→2C3(在酶的催化下)C3+【H】→(CH2O)+ C5(在酶和ATP的催化下)能量转化叶绿素把光能转化为活跃的化学能并储存在ATP中ATP中活跃的化学能转化变为糖类等有机物中稳定的化学能[编辑本段]4. 光合作用的要点解析 光合色素和电子传递链组分 光合色素 类囊体中含两类色素:叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素,通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1,chla与chlb也约为3:1, 在许多藻类中除叶绿素a,b外,还有叶绿素c,d和藻胆素,如藻红素和藻蓝素;在光合细菌中是细菌叶绿素等。叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成,它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜,藻胆素是一类色素蛋白,其生色团是由吡咯环组成的链,不含金属,而类色素都具有较多的共轭双键。全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中,与蛋白质以非共价键结合,一条肽链上可以结合若干色素分子,各色素分子间的距离和取向固定,有利于能量传递。类胡罗卜素与叶黄素能对叶绿素a,b启一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同,叶绿素a,b吸收红,橙,蓝,紫光,类胡罗卜素吸收蓝紫光,吸收率最低的为绿光。特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大,这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件,有生态意义。 集光复合体(light harvesting complex) 由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用,并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用,叫做辅助色素。 光系统Ⅱ(PSⅡ) 吸收高峰为波长680nm处,又称P680。至少包括12条多肽链。位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体(light-hawesting comnplex Ⅱ,LHC Ⅱ)、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体(oxygen evolving complex)。D1和D2为两条核心肽链,结合中心色素P680、去镁叶绿素(pheophytin)及质体醌(plastoquinone)。 细胞色素b6/f复合体(cyt b6/f complex)可能以二聚体形成存在,每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6(b563)、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ(被认为是质体醌的结合蛋白)。 光系统Ⅰ(PSI) 能被波长700nm的光激发,又称P700。包含多条肽链,位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外,其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0(一个chla分子)、A1(为维生素K1)及3个不同的4Fe-4S。 光反应与电子传递P680接受能量后,由基态变为激发态(P680*),然后将电子传递给去镁叶绿素(原初电子受体),P680*带正电荷,从原 绿叶是光合作用的场所初电子供体Z(反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链)得到电子而还原;Z+再从放氧复合体上获取电子;氧化态的放氧复合体从水中获取电子,使水光解。 2H 2O→O2 + 2【2H】+ 4e- 在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA,QA又迅速将电子传给D1上的QB,还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来,另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体,同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素(plastocyanin,PC)中的Cu2+,再将电子传递到光系统Ⅱ。 P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递,由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白(ferredoxin,FD)。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下,将电子传给NADP+,形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。 以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化,当植物在缺乏NADP+时,电子在光系统内Ⅰ流动,只合成ATP,不产生NADPH,称为循环式光合磷酸化。 光合磷酸化一对电子从P680经P700传至NADP+,在类囊体腔中增加4个H+,2个来源于H2O光解,2个由PQ从基质转移而来,在基质外一个H+又被用于还原 NADP+,所以类囊体腔内有较高的H+(pH≈5,基质pH≈8),形成质子动力势,H+经ATP合酶,渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。 ATP合酶,即CF1-F0偶联因子,结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中,由4种亚基构成,是质子通过类囊体膜的通道。 卡尔文原理卡尔文循环(Calvin Cycle)是光合作用的暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。循环可分为三个阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)的第二位碳原子上。此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是,把原本并不活泼的二氧化碳分子活化,使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定,会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的NADPH+H还原,此过程需要消耗ATP。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应,一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化,最后在生成一个1,5-二磷酸核酮糖,循环重新开始。循环运行六次,生成一分子的葡萄糖。 C3类植物 二战之后,美国加州大学伯利克分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻,以确定植物在光合作用中如何固定CO2。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟,卡尔文正好在实验中用上此两种技术。 他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中,然后将C14标记的CO2注入容器,培养相当短的时间之后,将藻浸入热的乙醇中杀死细胞,使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物,再通过放射自显影分析放射性上面的斑点,并与已知化学成份进行比较。 卡尔文在实验中发现,标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与一直化学物比较,斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子, 所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现,CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。 C3类植物,如米和麦,二氧化碳经气孔进入叶片后,直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小,不含或含很少叶绿体,卡尔文循环不在这里发生。

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植物生长物质的研究现状论文

菊科植物的花和果赵毓棠菊科是比较年青而进化程度较高的一个大科。虽然出现在地球上的时间较晚,但由于该科植物在形态结构上先进,对环境适应能力强,使这个年青的科在较短的时间内,不论在种的数量上还是分布范围上,均跃居世界种子植物之冠。许多植物分类专家和系统演化专家都一致认为它在被子植物(尤其是双子叶植物)系统演化中的地位,发展到了最高阶段。 菊科植物的绝大部分属、种的营养体都是草本,木本者甚少,仅占本科植物种数的。从进化角度看,草本植物以种子或地下器官(根、根茎、块茎、球茎等)度过环境的不良时期,比木本植物适应性强,因而较木本植物进化。菊科植物除少数种类(如百日草、鬼针草)为对生叶外,多为互生单叶。 1.菊科植物繁殖器官的特点是头状花序。 头状花序是由许多无柄小花(或仅有一朵花)密集着生于花序轴的顶部,聚成头状。外形酷似一朵大花,实为由多花(或一朵)组成的花序。一般再由许多头状花序组成圆锥花序、伞房花序等。漏芦属的头状花序小,只包含一朵花,由许多小的头状花序又组成较大的复头状花序。 头状花序的最外面,包有总苞,一般为绿色,叶状,它的功能无疑是在头状花序未开放之前,包在外面起保护作用。但本科中许多属、种的总苞,特化成具有特殊用途的器官,如蜡菊的总苞变成膜质,并有鲜艳的色彩,用它吸引昆虫;牛蒡、苍术及苍耳等的总苞变成钩刺,腺梗菊、豨莶等的总苞上具粘质的腺毛,可利用动物来传播果实、种子。 由许多小花集成头状花序,这就使本来不太明显的每个小花集在一起,显得较大而醒目,尤其当某些属、种花序边缘的舌状花开放后,使花序变得更大、更醒目,以利于招引更多的昆虫。 有些属、种的头状花序中,各小花之间有了明确的分工,如向日葵,花序边缘的舌状花是不能结实的无性花,中间的管状花既能产生花粉,又能结果实,是两性花,而金盏菊与之不同,边缘的舌状花是能结实的雌花,而中间的管状花全是只能产花粉而不能结实的雄花。 2.头状花序上每朵花的结构,简要概括有如下几点:萼片变成冠毛,花瓣5枚连合,雄蕊聚药、子房2心皮下位。但各属、种之间差异很大,简化或特化现象很普遍。 萼片:萼片是保护器官,尤其在花蕾时期。菊科的头状花序外围有总苞统一保护,所以萼片失去了它原有的作用,有些种类特化成为果实顶端刺状、毛状或片状的“冠毛”,成为果实种子的传播器官,如蒲公英、鸦葱等具毛状冠毛,可借风力使果实到处飘扬。又如鬼针草,冠毛变成刺状,可使果实附着于动物身体上,借以传播。 花瓣:5枚,互相连合成管状或舌状。从进化角度看,合瓣花是后出性状,要比离瓣花进化。若花瓣的基部连合成较长的管,顶端五个花瓣呈辐射对称排列的,叫管状花,如向日葵花序中央的小花。若花瓣基部连合成较短的管,五个花瓣连合成为片状,两侧对称,向一侧伸展的叫作舌状花,花瓣顶端五个齿,表明该舌状花是由五枚花瓣连合而成。如蒲公英的花。有的种类花瓣基部连合成较长的管,但花瓣五枚形成唇形,分上下二唇,往往有的只发育一个唇,另一个唇退化,形成假舌状花,如金盏菊和向日葵花序外围的小花。在花冠管的基部,有环形的蜜腺,可分泌花蜜贮存在管的基部。 雄蕊:5枚,花丝互相分离而花药边缘互相连合形成空筒形,即聚药雄蕊。每当花药成熟时,将花粉粒撒在聚药雄蕊的“筒”中,待雌蕊花柱生长时,将它们“推”出筒外。有些种类花药的基部特化成“尾”状,其功用是保护花瓣管基部的蜜腺和花蜜,免遭灰尘或雨水的侵蚀。在每个花药的顶端有突出的“药隔”,在雄蕊未成熟时,此五个药隔互相靠合形成一个“盖子”,封住花药管的口部,起防护作用。 雌蕊:子房下位,二心皮构成,一室,一枚倒生胚珠,基底着生。花柱一条,伸于花药管中,顶端柱头2裂,但在雌蕊尚未成熟时,柱头不张开。在花柱上部,常生有一圈毛,叫“扫粉毛”,每当花柱发育而伸长的过程中,此“扫粉毛”即可将雄蕊花药“撒”在花药管中的花粉粒“推”出,便于来访的昆虫携带。菊科植物花一般都是雄蕊先熟,花柱伸长过程中将花粉粒“推”出后,顶端的柱头再张开来接受其它花传来的花粉。这是避免自花传粉的适应。但是,一旦柱头上没接受到其他花传来的花粉,即异花传粉遭到失败,也无妨,柱头可以下弯,将“授粉面”接触到自己的花柱上,沾上自花产生的花粉粒,完成自花授粉。 3.菊科的果实是不开裂的干果,果皮致密,其中只含有一粒种子,一般认为是瘦果。但它来源于二心皮,并且是子房下位形成的,这与由一心皮形成的子房上位的瘦果有所不同,严格说起来应叫“菊果”或“连萼瘦果”(Cypsela)。 菊科植物大多数花序较大而鲜艳,适于虫媒传粉,但另外有些属、种的花并不鲜艳,例如蒿属(Artemisia)、苍耳属(Xanthium)及豚草属(Ambrosia)等,它们的花序很小,黄绿色,很不鲜艳。这些植物是由虫媒特化成风媒的一个类型。苍耳属植物是雌雄同株,异花,雄花序较小,还保留扁平的头状花序,花期很短,花谢后即脱落,往往不被人们注意到。雌花序(即所谓的“苍子”)的花序轴(托)木质化,外有许多钩刺,其中包有两朵雌花,每朵雌花只剩下一个子房和二裂的花柱,成熟时整个花序脱落。 向日葵在我国各地广为种植,取材容易,而且花序及花都较大,便于观察,下面将它的各部器官作一简述,供教学参考。 向日葵是原产北美洲的一年生大型草本油料作物,种子含油量~52%。高2~4米,大型的心脏形叶,互生。头状花序单生于茎顶,一般直径30厘米,大的可达60厘米。头状花序的花序轴(托)扁平,其中充满白色海绵状的填充物(薄壁细胞)。花序边缘围有3~4层绿色的总苞。最外圈的花为鲜黄色的“舌状花”(边花),中央为黄褐色的管状花(盘花)。舌状花(边花)(见图c)是不育性的无性花,功能就是吸引昆虫来访,帮助传粉。花瓣基部连合成短管,花瓣上部扁平、伸展,由三枚花瓣连合而成,另外两枚花瓣退化,所以有人称它为“假舌状花”。子房三角柱状,内无胚珠,花柱和雄蕊皆退化,不复存在。萼片退化成膜质的“冠毛”,一般三枚,分别着生在子房三个角的顶端。子房基部无明显的苞片。管状花(盘花)(见图B)的五枚花瓣基部连合成管状,上部五个齿,辐射对称。在花瓣管的下部膨大成球形,上生纤毛,其作用有二:1.膨大的空腔内贮花蜜供来访的昆虫采食。2.膨大的部分彼此靠得紧密,填充了花冠管之间的空隙,防止雨水、灰尘或长吻昆虫伤害下面的子房。萼片退化成膜质三角形的小薄片,着生在扁平子房的两个上角,已无明显的作用,果实成熟时脱落。雄蕊的花药黑褐色,连合成管,药隔三角形,黄褐色。雌蕊的子房下位,未成熟时白色,壁薄而软,待成熟后,果皮变硬而具黑色花纹。每个子房的基部都有一枚膜质的苞片包住子房,白色,顶端有三个裂齿,当果实成熟脱落时,此苞片仍存留在扁平的花序轴上。 菊科植物依据头状花序内花的形态及乳汁的有无可分为两个亚科12个族。划分标准即: 管状花亚科(Asteroideae)植物体不含乳汁,头状花序皆为管状花或至少花序中的盘花为管状花。包括11个族,大多数菊科植物都属于此亚科。应当说明的是我们日常栽培的菊花(Dendranthema morifolium)虽花序中央的盘花似舌状,那是长期人工选择的结果,它无乳汁应归于本亚科。蒿属、向日葵等,也都属于本亚科。 舌状花亚科(Cichorioideae)植物体含乳汁,头状花序上皆为舌状花。只包含一个族。蒲公英、莴苣、苣荬菜等都属于本亚科。 菊科植物与人类生活关系较为密切。其中有许多著名的观赏花卉如菊花、大丽菊、万寿菊、金盏菊、翠菊、蜡菊、大波斯菊(秋英)、瓜叶菊、雏菊等。日常食用的蔬菜有莴苣、茼蒿(北京称蒿子秆),菊芋(姜不辣),生菜等。药用种类较多如除虫菊、红花、牛蒡、蛔蒿(花序中产驱蛔虫有效成分——山道年)、苍术、泽兰、大蓟等。可提取芳香油的植物有艾纳香(Blumeabalsamifera),蒸馏后提取的挥发性物质即冰片,黄花蒿(Artemisia annua)全草可提取芳香油。橡胶草(Taraxacum kok-saghyz)是北方较寒冷地区的草本橡胶资源植物,苏联曾大量栽培。对人类生活有害的植物如蒿属某些种,专门生长在农田中,是庄稼的大敌。豚草属一些种的花粉对某些人易产生过敏反应。

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植物在生长过程中,如果适当的添加一些科学技术,对于植物的健康成长是有一定的帮助的。下文是我为大家整理的关于植物生长的科学论文,希望能对大家有所帮助。

摘要:在长期的进化过程中,植物通过体内水分平衡即根系吸收水和叶片蒸腾水之间的平衡来适应周围的水环境。不同的水体对于水生植物的影响不尽相同,本文通过水体与水生植物的发展过程,分析了不同水体对水生植物的生长的影响。

关键词:水体;水生植物;水位;波浪;生长;影响

1水体与水生植物

概念

水体指的是液态和固态水体所覆盖的地球空间。水圈中的水上界可达大气对流层顶部,下界至深层地下水的下限。包括大气中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物体内的水。各种水体参加大小水循环,不断交换水量和热量。水圈中大部分水以液态形式储存于海洋、河流、湖泊、水库、沼泽及土壤中;部分水以固态形式存在于极地的广大冰原、冰川、积雪和冻土中;水汽主要存在于大气中。三者常通过热量交换而部分相互转化。

水生植物一般指能在水中生长的植物。水生植物主要分为挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物四大类,有时把一些水缘植物和喜湿植物也划归水生植物。水生植物具有保存生物多样性、净化水质、美化水景和固坡护岸的作用。

水体和水生植被的发展阶段

描述水生植被演替系列多通过植物群落的空间排列顺序(生态系列)来推断时间演替系列。水体沿岸带有沉水植物群落、挺水植物群落和湿生植物群落,它们代表了淡水水生植物群落演替的不同阶段。水生植被的演替以植被优势种的演替为代表。水生境中的原生演替是从藻类开始,路径是:藻类→沉水植被→浮叶植被→挺水植被→湿生植被→陆生植被,最终结局是水生植物和水体消失。逆向演替也称为退化,表现为其演替方向与原生演替相反。演替的结果是植被结构趋于简化,生物多样性下降。

任何水体一经产生就开始了在物理、化学和生物因子等方面的相互作用,早期环境因子起主导作用,到后期生物因子又占主导作用。同一生活型的不同水生植物可能是水体和水生植被不同发展阶段的代表性种类。例如,沉水植物苦草和竹叶眼子菜是水体发展早期的优势种,适宜水位波动大的环境,它们呈稀疏分布,群落生物量低。当水位逐步稳定后,水生植物的优势种可能更替为微齿眼子菜、黑藻和穗花狐尾藻等,水底密闭起来,群落生物量增加。

2水体水位对水生植物的影响

在自然生境中,水位很少保持不变,面对这种动态条件,植物通常会产生形态可塑性以及改变地下生物量和地上生物量的分配方式确保生存。对于整个群落而言,水位变动产生的影响也很显著。

植物形态的改变

以无性繁殖为主的水生植物,尤其是具有较遗传延展性的个体,能够通过改变植物本身的形态来适应水深在时空上较大的变化。如在深水里,蓖齿眼子菜的生活型从原来的毛刷型变为聚合型。这是有利的,能够增强植物的功能。各种生活型植物对于水深的变动呈现不同的形态。挺水植物对水位梯度的形态改变,主要包括生长形态、繁殖和生物量分配模式的改变。形态方面,主要包括叶柄伸长、异型叶的产生,茎长、茎数、茎直径、匍匐茎直径和匍匐茎等级的改变。如芦苇幼苗在淹没状态下其节间距会增长。这种增长有2个可能的机制,由于向周围水体释放的截短而导致乙烯浓度升高的或是由于溶氧减少导致乙烯产生增高的一种协调。在淹没期间,部分淹水植物所有的被淹没的叶子都会衰老,只有末端的叶子会偶尔幸存。繁殖的变化主要包括花期、花序长度、花瓣宽度以及繁殖器官干重等的改变。如芦苇在水位下降后其种子有很高的萌发率。浮叶根生植物改变的形态主要表现在叶和花。如水位上升,浮叶植物荇菜的叶柄迅速伸长,但是支撑叶片的叶柄和茎变得更脆弱。浮叶植物菱有相对发达的根系统,在一定范围内的水位变动下,菱仍能固定在底泥中,而且幼叶能通过叶柄的伸长维持在表面。水位的升高导致花以及芽苞被水淹,无法形成种子,水位降低并不会影响花和果实的产生。沉水植物的也很显著,如苦草在深水中具有较高的株高,叶更长更薄,因为在光强较弱的深水中合成单位干物质需要更多叶面积去获得光资源。而在水较浅时,光强太大会抑制其生长,叶子变成紫红色来调节对所需光资源的摄取。

植物数量的增加

水位对植物产生的另一个显著影响是改变其数量。对于不同生活型的植物而言,水深影响其生物量的机理是不一样的。水深直接地影响挺水植物群落的数量,通过减小光照强度间接地影响沉水植物群落数量。对于同 种植 物,水位的变动能改变地下数量和地上数量的分配比例。挺水植物随着水位的增加,茎重在整株数量中的比例上升,地下部分比例就会降低,分配到根和根状茎的数量降低,在风浪的作用下更容易被连根拔起。

植物物种的多样性

在沿岸带,通常水生植物生物多样性很高,其原因之一是水位波动使得沿岸带一直处于干扰状态。根据中度干扰法则,适度的干扰有利于物种多样性的提高。水位波动引起湿地种子库的再生也是重要原因,而且这种作用与洪涝和干旱发生的频率以及持续时间相关。水位的短期变动和长期变动,特别是水位下降,通过建立和破坏低多样性集群的外来物种入侵,从而影响物种多样性。水位下降是多种植物成功萌发和存活的先决条件,为适应浅水生活的物种建立创造了机会,也能支持新的外来物种的成功入侵。水位下降会阻止优势种控制整个群落,从而增加物种多样性。然而,在高水位条件下,很多湿地植物种的根茎萌发受抑制,降低了物种的多样性;如莱茵河畔在河流低泄量期间,夏季特大洪水会引起水生植物物种多样性减少。可见高水位和低水位对物种多样性的影响是不同的,相对于高水位,低水位的作用更显著而且有利。

3波浪形态的水体对水生植物的影响

江、河、湖岸浪蚀是这些水体顺向演替的自然过程,浪蚀淤积也是影响这些水体寿命的重要因素。在自然界随着水体的演替,岸坡趋缓并沉积土壤,为水生植物的生存繁衍创造了条件,植物的生长减缓了水岸的侵蚀,是演替的阻力,但植物体的腐烂沉积、水中有机质含量的大幅度提高,丰富了水体营养,提高了水体生物量,从这个角度说水生植物对整个水体的演替是有贡献的。

商住区和公共绿地内部的小水系一般来说范围小、禁航、水流缓慢,对岸线冲刷、侵蚀较小,对水生植物的种植生长影响不大。江河湖泊等水体由于风浪、船形波或水流急速冲刷给水生植物的种植、生存带来很大困难。如风浪和船形波将会直接或通过堤岸反射,强烈地直接拍打或摇动植物体,从而使植物叶片破碎、茎被折断,甚至植物体被连根拔起,影响植物的生长甚或导致其死亡。

4沼泽地对水生植物的影响

沼泽是指地表过湿或有薄层常年或季节性积水,土壤水分几达饱和,生长有喜湿性和喜水性沼生植物的地段。由于沼泽地土壤水多、缺氧,故沼生植物有发达的通气组织,有不定根和特殊的繁殖能力。沼泽可生长的水生植物很多,如萱草、泽泻、慈菇、海芋、花菖蒲、千屈菜、梭鱼草、小婆婆纳等。沼泽植被以挺水植物为主,多属于莎草科、禾本科及藓类和少数木本植物。

5结束语

水生植物具有观赏、净化以及生物多样性高的特点。水生植物及其环境是许多鸟类、鱼类和其他动物的栖息地和繁殖场所,在生物多样性保护方面具有重要意义。另一方面,水生植物及其环境又是一种脆弱的生态系统,易受到人类活动的影响。水体与水生植物关系也随着人类的活动影响,变得互动起来,水体的污染问题在水生植物的作用下也得到了很好的解决。

摘 要: 植物生长三维动画已经越来越广泛地应用在各个领域,如城市规划、影视娱乐、 广告 宣传等。对植物生长三维动画的研究内容、演示方式、动画特点进行归纳与概括。从软件技术的角度对植物生长三维动画的表现形式、研究现状、关键技术、制作 方法 、适用对象、优缺点进行研究、分析和比较,对该领域未来的发展趋势进行了展望。为有效推进植物数字可视化建设和提高动画创作效率提供参考。

关键词: 三维技术; 植物; 生长; 动画

0 引言

植物是大自然的重要组成部分,随着计算机三维动画技术的发展,植物生长三维动画被广泛应用于 教育 、科研、遥感、游戏、数字影视等众多领域。

1 植物生长三维动画的生长方式

经过大量的理论和实证研究, 总结 了植物生长三维动画方式,主要有以下几种。

⑴ 破土而出式

植物最初是生长在暗地里的一颗种子,慢慢破土而出,拔节而长,枝繁叶茂,开花结果。这类生长动画便于演示植物动态的生长过程,营造出生命和希望爆发的活力。

⑵ 藤蔓伸展式

不少影视作品和建筑艺术动画中都能看到藤蔓植物慢慢伸展,绝强地依附攀援,增加场景生机和活力的景象。除了绿化的作用,这类动画给人以在逆境中不屈服,顽强展示生命力和活力之意。

⑶ 层叠上升式

层叠上升式比较符合林木类植物的生长规律。植物按照一定的层次从地面节节往上拉升,叶子、花、果等则以粒子形态般急剧增长,就像地面赋予无穷无尽的生命力和活力一样,给人以强烈的视觉冲击和神奇的创意享受。

⑷ 迷幻障眼式

迷幻障眼式是植物生长中比较虚幻、神化的方式,好比变 魔术 ,往往借助于强烈光效、迷幻烟雾等效果来实现,光效、烟雾之后植物出现在面前。

图1 植物生长三维动画方式

2 植物生长三维动画关键技术

植物生长三维动画有许多方法。3ds max、MAYA等三维软件都带有植物模型,粒子系统也能实现植物生长动画效果。但是三维软件自带的植物模型种类较少,粒子系统又难以实现较为真实、自然的生长动画效果。植物插件的出现,能有效解决动画效果和创作效率上的问题,成为三维动画创作的热门工具。下面就几款主要的植物插件进行分析和比较,以助于提高应用者的动画创作效率。

Ivy Generator和Guruware Ivy插件

Ivy Generator是德国康斯坦茨大学开发的一款藤本三维软件,主要用于模拟以攀爬为主的藤本或草本植物的生长。通过对生长参数的调节,可随机生成不同形态的藤本植物模型。其特点是不需要应用复杂的植物生长机理模型,侧重于计算机图形学,迅速生成逼真的植物模型,追求基于视觉效果的真实性[1]。但Ivy Generator不能直接实现植物生长动画,只有将模型输出成OBJ和MLT材质物体,再导入3ds max等三维软件中制作动画效果。该插件的系统耗用较大,不适合表现大规模的植物场景[2]。

Guruware Ivy是Ivy Generator的改进版本。Guruware Ivy使用更方便,功能亦有增强,通过为Age(藤蔓年龄)属性设置关键帧可以轻松实现藤蔓生长、攀爬的动画效果[3]。

XFrog

XFrog是德国Greenworks公司开发的三维植物软件,可实现植物的直观交互建模和生长模拟。XFrog所有的树叶、枝干、花朵等都采用实物扫描,使得模型更加真实,开放的光年系统和层级的表现方式,使其操作性更简便,可控性更强[4]。XFrog在植物生长模拟过程中,通过关键帧动画实现,有两种方法。①起始和结束关键帧为同一关键帧。可以保证模型拥有相同的拓扑结构,生成动画较为平滑。但应尽量减少直接修改植物参数的操作,否则会大大降低动画的真实感。②起始和结束关键帧为不同关键帧。可以把起始关键帧的模型细化,缺点是XFrog插补的部分较多,不如第一种方法的动画效果平滑自然[5]。 GrowFX

GrowFX是俄罗斯Exlevel公司基于3ds max平台开发的一款植物插件,可创建参数化的树木、花草及其他植物模型,自由创建风力和生长动画效果,前提是要有GrowFX调节出来的未塌陷的文件[6]。GrowFX除了可使用官方的植物库资源,还有灵活的自由度。通过植物年龄、生长方向、风效、动画效果等随机参数的调节,快捷得到植物的其他形态。

Vue

Vue是一个专业的CG景观设计工具套组,可以制作出逼真的自然环境,还可以和3ds max等三维软件套用。Vue可以在现有植物库基础上进行再加工和改造,容易产生新的植物形态和物种,根据用户实际需要自由形成植物生长、形态变化等动画效果。Vue操作简便、场景表现逼真。云计算的建模方式、快速的渲染时间等特点,使得它特别适合表现自然空间大场景,主要用于中、远景表现[7-8]。

T-Gen插件

T-Gen是第一个完全整合进SoftImage|XSI的植物生成插件,拥有强大的灵活性和无穷的可能性。可以使用几乎所有XSI工具对其产生的植物模型、材质、层级结构做进一步修改。T-Gen各类参数几乎都可用于设置动画效果,强大的优化工具使其在植物生长动画方面有着快速、高效的优势。

SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro

SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro都是目前在建筑漫游动画和园林设计中比较常用的植物插件,拥有强大的植物库,模型真实感强,绘制效率高,支持植物动力学,可模拟风吹植物动画效果,分别适宜表现中近景和大片的远景植物[9-10]。但它们没有植物生长动画功能,凭借丰富的软件开发接口可以和3ds max等三维软件结合使用,以实现植物生长动画效果。

3 结束语

植物生长三维动画将缓慢的植物生长过程动态化、形象化展现。本文所介绍的几种植物三维生长动画关键技术,因各自不同的特点和优势,在表现一些大型的自然场景中,往往需要把多种方式相结合。

由于植物结构复杂,表面细节丰富,使其无论在三维建模、动态模拟方面都存在较大难度,以下问题有待进一步深入研究:①当前主要实现单株植物的三维模拟,缺乏对于大规模植物生长动画场景的模拟研究;②植物形态受到光照、风力、温度等自然环境因素影响,对更为复杂、逼真的植物生长交互模拟将是未来的一个重要研究方向。

参考文献:

[1] 王海,林杉,黄心渊.植物生成软件的评价和比较[J].计算机仿真,:177-180

[2] 王媛等.An ivy Generator三维藤本植物建模技术应用研究[J].安徽农业科学,(08):3196-3197

[3] 孙楠.藤蔓可以这么“种”出来――Groupware Ivy插件牛刀小试[J].现代电视技术,:127-129

[4] 胡逊之.面向树木 科普知识 的三维游戏设计[D].北京林业大学,:27-28

[5] 王忠芝,胡逊之,伍艳莲,梁敬东.基于XFrog的树木建模及生长模拟[J].北京林业大学学报,:64-68

[6] Grow FX定制树[EB/OL].[2012-10-29

[7] 于淼,杨立新.基于Vue软件的景观场景表现技术的应用研究[J].中国园艺文摘,:94

[8] 贾勇,于淼.VUE软件在园林设计应用中的构成要素分析[J].中国园艺文摘,:116-117

[9] 赵塘滨.基于3ds max的自然场景制作技术[J].美术学刊,:57-58

[10] 刘颖,罗岱,黄心渊.基于OSG的SpeedTree植物模型绘制研究[J].计算机工程与设计,:2406-2407

无土栽培 无土栽培是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的一门新兴科学技术.它不用天然土壤,完全用化学溶液(营养液)栽培植物。 一、无土栽培的发展简史 人类对植物矿质营养的探索,可以追溯到公元前600年亚里斯多德的时代,但是目前比较公认的,有关植物矿质营养研究的最早科学报告是1600年Belgion Jan Van Helmant发表的著名的柳树实验。19世纪中叶(1842) Wiegmen 和 Polsloff第一次用重蒸馏水和盐类成功地培养植物,并证明了水中溶解的盐类是植物生长的必需物质。但这一时期的最杰出的代表人物,应当认为是 Van Liebig(1803-1873),他证明了植物体中的碳来自空气中的CO2,H和O来自NH3、NO3-,其它一些矿质元素均来自土壤环境。他的工作彻底否定了当时流行的腐殖质营养理论,建立了矿质营养理论的雏型,他的理论也是现代”营养耕作”理论的先导。 1838年德国科学家斯鲁兰格尔,鉴定出来植物生长发育需要15种营养元素。1859年德国著名科学家Sachs和Knop,建立了直到今天还沿用的、用溶液培养来植物矿质营养的方法。在此基础上,逐步演变和发展而成为今天的无土栽培实用科学技术。 1920营养液的制备达到标准化,但这些都是在实验室内进行的试验,尚未应用于生产。1929年美国加利福尼亚大学的 教授,利用营养液成功地培育出一株高米的番茄,采收果实14公斤,引起人们极大的关注。被认为是无土栽培技术由试验转向实用化的开端。 1935年一些蔬菜和花卉种植者,在Gericke的指导下,进行了大规模的生产实践。首次把无土栽培发展到商业规模,面积最大的有公顷。同时美国中西部发展了一些砂培和砾培的技术,水培技术也很快传到欧洲、印度和日本等地。Gericke教授并把无土栽培定义为”Hydroponics ”(hydor是”水”的意思,ponics意为”放置”)。 第二次世界大战期间,水培在生产上起了相当作用。在Gericke教授指导下,泛美航空公司在太平洋中部荒芜的威克岛上种植蔬菜,用无土栽培技术,解决了航班乘客和部队服务人员吃新鲜蔬菜问题。以后英国农业部也对水培发生兴趣,1945年伦敦英国空军部队在伊拉克的哈巴尼亚和波斯湾的巴林群岛开始进行无土栽培,解决了吃菜靠飞机由巴勒斯坦空运的问题。以后在圭亚那、西印度群岛、中亚的不毛沙地上,科威特石油公司等单位,都运用无土栽培为他们的雇员生产新鲜蔬菜。 由于无土栽培在世界范围内的不断发展,1955年9月,在荷兰成立了国际无土栽培学会。当时只有一个工作组、成员12人。而到了1980年召开的第五届国际无土栽培会议时,会员人数已发展到45个国家的300人。据不完全统计,全世界目前关于无土栽培的研究机构,大约在130个以上。栽培面积也不断扩大,在新西兰,50%的番茄靠无土栽培生产。在意大利的园艺生产中,无土栽培占有20%的比重。在日本无土栽培生产的草莓占总产量的66%、青椒占52%、黄瓜占37%、番茄占27%、总面积已达500公顷。荷兰是无土栽培面积最大的国家,1986年统计已有2500公顷。目前无土栽培技术,已在全世界100多个国家应用发展。 我国无土栽培技术在研究应用起步较晚,但较原始的无土栽培技术却有悠久历史。生豆芽、种水仙早有记载(至晚在宋代就有),但较正规的科学研究和生产试验,则是近十几年的事。山东农业大学于1975年开始用蛭石栽培西瓜、黄瓜、番茄等,均获成功,1987年在胜利油田推广面积达6000平方米。无土育苗技术已在我国广泛运用,北京市朝阳区1987年,无土育苗的数量,已占总育苗数量的%。1985年在河北省农科院蔬菜研究所,召开了全国会议,成立了中国的无土栽培学组,并于1986、1987、召开了全国性的学术讨论会,出席者多达百人。1988年5月,中国首次出席了在荷兰召开的第七届国际无土栽培学会的年会,并在会上发表了论文,引起了很多国家的重视。 二、无土栽培的优点 无土栽培之所以能迅速在全世界范围内发展,是因为这种新的栽培技术与常规土壤比较有许多优点。 (一)产量高、品质好 无土栽培能充分发挥作物的生产潜力,与土壤栽培相比,产量可以成倍或几十倍地提高,如4-4-1所示。 上表说明土壤栽培不仅产量低,而且消耗水分很多。 北京农业大学园艺系在北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验,自7月30日播种至9月14日,共计46天,浇水(营养液)共立方米。若进行土培,46天中至少浇水5-6次,需用50-60立方米的水,统计结果,节水率为%。节水效果非常明显,是发展节水型农业的有效措施之一。 无土栽培不但省水,而且省肥,一般统计认为土栽培养分损失比率约50%左右,我国农村由于科学施肥技术水分低,肥料利用率更低,仅30-40%,一半多的养分都损失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂,不仅有很多损失,而且各种营养元素的损失不同,使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中,作物所需要的各种营养元素,是人为配制成营养液施用的,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段,科学地供应养分,所以作物生长发育健壮,生长势强,增产潜力可充分发挥出来。 (三)清洁卫生 无土栽培施用的是无机肥料,没有臭味,也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还会使很多害虫的卵孳生,危害作物,无土栽培则不存在这些问题。尤其室内种花,更要求清洁卫生,一些高级旅馆或宾馆,过去施用有机花肥,污染环境,是个难以解决的问题,无土养花便迎刃而解。 (四)省力省工、易于管理 无土栽培不需要中耕、翻地、锄草等作业,省力省工。浇水追肥同时解决,由供液系统定时定量供给,管理十分方便。土培浇水时,要一个个地开和堵畦口,是一项劳动强度很大的作业,无土栽培则只需开启和关闭供液系统的阀门,大大减轻了劳动强度。一些发达国家,已进入微电脑控制时代,供液及营养液成分的调控,完全用计算机控制,几乎与工业生产的方式相似。 (五)避免土壤连作障碍 设施栽培中,土壤极少受自然雨水的淋溶,水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾,使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层,常年累月、年复一年,土壤表层积聚了很多盐分,对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培,一经建设好,就不易搬动,土壤盐分积聚后,以及多年栽培相同作物,造成土壤养分平衡,发生连作障碍,一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下,只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后,特别是采用水培,则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点,土壤消毒,不仅困难而且消耗大量能源,成本可观,且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品,同时药剂有害成分的残留还危害健康,污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。 (六)不受地区限制、充分利用空间 无土栽培使作物彻底脱离了土壤环境,因而也就摆脱了土地的约束。耕地被认为是有限的、最宝贵的、又是不可再生的自然资源,尤其对一些耕地缺乏的地区和国家,无土栽培就更有特殊意义。无土栽培进入生领域后,地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区,都可采用无土栽培方法加以利用。例如在中东和墨西哥,人们在海滨沙滩上建立起了很多塑料温室,与海水淡化系统相结合,采用无土栽培技术,生产新鲜蔬菜,成为沙漠中的绿洲,这为解决地球上许多贫瘠地区人民生活的困难,带来了福音。 此外,无土栽培还不受空间限制,可以利用城市楼房的平面屋顶种菜种花,无形中扩大了栽培面积。据1986年的卫星测定,北京市就有平面屋顶16000多亩,如果充分利用起来,可以产生很大的经济效益和社会效益。 (七)有利于实现农业现代化 无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约,可以按照人的意志进行生产,所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作,有利于实现机械化、自动化,从而逐步走向工业化的生产方式。目前在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”,是现代化农业的标志。我国航空工业进出口公司,曾在1986年引进了日本的无土栽培设备,也建立了一座小型的水增工厂,参观学习的人络绎不绝,反映出人们对这一新技术的兴趣。 三、无土栽培的类型和方式 无土栽培的方式方法多种多样,不同国家、不同地区由于科学技术发达水平不同,当地资源条件不同,自然环境也千差万别,所以采用的无土栽培类型和方式方法各异。 目前比较普遍的分类方法,是根据作物根系的固定方法来区分。大体上可以分为无基质(也称介质)栽培和有基质栽培两大类(表4-4-3)。 (一)水培 水培是指植物根系直接与营养液接触,不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长,这种方式会出现缺O2现象,影响根系呼吸,严重时造成料根死亡。为了解决供O2 问题,英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式,简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液(-1厘米)层,不断循环流经作物根系,既保证不断供给作物水分和养分,又不断供给根系新鲜O2。NFT法栽培作物,灌溉技术大大简化,不必每天计算作物需水量,营养元素均衡供给。根系与土壤隔离,可避免各种土传病害,也无需进行土壤消毒。 (二)雾(气)培 又称气增或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上,根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离钻孔,于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔2-3分钟喷雾几秒钟,营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高,需要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,目前还只限于科学研究应用,未进行大面积生产。 (三)基质栽培 基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中,通过滴灌或细流灌溉的方法,供给作物营养液。栽培基质可以装入塑料袋内,或铺于栽培沟或槽内。基质栽培的营养液是不循环的,称为开路系统,这可以避免病害通过营养液的循环而传播。 基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分与供O2之间的矛盾,且设备较水增和雾培简单,甚至可不需要动力,所以投资少、成本低,生产中普遍采用。从我国现状出发,基质栽培是最有现实意义的一种方式。 欧洲许多国家目前应用较多的基质是岩棉(rockwool),它是由60%的辉绿岩,20%石灰石和20%的焦碳混合后,在1600℃的高温下煅烧熔化,再喷成直径为毫米的纤维,而后冷却压成板块或各种形状。岩棉的优点是可形成系列产品(岩棉栓、块、板等),使用搬运方便,并可进行消毒后多次使用。但是使用几年后就不能再利用,废岩棉的处理比较困难,在使用岩棉栽培面积最大的荷兰,已形成公害。所以,日本现在有些人主张开发利用有机基质,使用后可翻入土壤中做肥料而不污染环境。 四、无土栽培技术要点 不论采用何种类型的无土栽培,几个最基本的环节必须掌握,无土栽培时营养液必须溶解在水中,然后供给植物根系。基质栽培时,营养液浇在基质中,而后被作物根系吸收。所以对水质、营养液和所用的基质的理化性状,必须有所了解。 (一)水质 水质与营养液的配制有密切关系。水质标准的主要指标是电导度(EC),pH值和有害物质含量是否超标。 电导度(EC)是溶液含盐浓度的指标,通常用毫西门子(mS)表示。各种作物耐盐性不同,耐盐性强的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘蓝类。耐盐中等(EC=4mS),如黄瓜、菜豆、甜椒等。无土栽培对水质要求严格,尤其是水培,因为它不象土栽培具有缓冲能力,所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低,否则就会发生毒害,一些农田用水不一定适合无土栽培,收集雨水做无土栽培,是很好的方法。无土栽培的水,pH值不要太高或太低,因为一般作物对营养液pH值的要求从中性为好,如果水质本身pH值偏低,就要用酸或碱进行调整,既浪费药品又费时费工。 (二)营养液 营养液是无土栽培的关键,不同作物要求不同的营养液配方。目前世界上发表的配方很多,但大同小异,因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析。营养液配方中,差别最大的是其中氮和钾的比例。表4-4-4介绍了从50年代到80年代不同科学家所采用的配方,可供参考。 配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本,生产上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液(原源),再进行稀释,可以节省容器便于保存。需将含钙的物质单独盛在一容器内,使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合,尽量避免形成沉淀。营养液的pH值要经过测定,必须调整到适于作物生育的PH值范围,水增时尤其要注意pH值的调整,以免发生毒害。 (三)基质的理化性状 用于无土栽培的基质种类很多,已在表4-4-3中列举,可供参考。可根据当地基质来源,因地制宜地加以选择,尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料做为无土栽培的基质。无土栽培对基质的要求是: 1.具有一定大小的固形物质。这会影响基质是否具有良好的物理性状。基质颗粒大小会影响容量。孔隙度、空气和水的含量。按着粒径大小可分为五级、即:1毫米;1-5毫米;5-10毫米;10-20毫米;20-50毫米。可以根据栽培作物种类、根系生长特点、当地资状况加以选择。 2.具有良好的物理性质。基质必须疏松,保水保肥又透气。南京农业大学吴志行等研究认为,对蔬菜作物比较理想的基质,其粒径最好以毫米,总孔隙度>55%,容重为克•厘米-3,空气容积为25-30%,基质的水气比为1:4。 3.具有稳定的化学性状,本身不含有害成分,不使营养液发生变化。基质的化学性状主要指以下几方面: PH值:反应基质的酸碱度,非常重要。它会影响营养液的pH值及成分变化。PH=6-7被认为是理想的基质。 电导度(EC):反映已经电离的盐类溶液浓度,直接影响营养液的成分和作物根系对各种元素的吸收。 缓冲能力:反映基对肥料迅速改变pH值的缓冲能力,要求缓冲能力越强越好。 盐基代换量:是指在pH=7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机机质如树皮、锯未、草炭等可代换的物质多;无机基质中蛭石可代换物质较多,而其它惰性基质则可代换物质就很少。 4.要求基质取材方便,来源广泛,价格低廉。浙江农科院园艺研究所选用南方农村广 为存在的砻糠灰(农村家庭饭用的燃料废渣),做无土栽培基质,栽培番茄,效果良好,大幅度降低了成本。 在无土栽培中,基质的作用是固定和支持作物;吸附营养液;增强根系的透气性。基质是十分重要的材料,直接关系栽培的成败。基质栽培时,一定要按上述几个方面严格选择。北京农业大学园艺系通过1986-1987年的试验研究,在黄瓜基质栽培时,营养液与基质之间存在着显著的交互作用,互为影响又互相补充。所以水培时的营养液配方,在基质栽培时,特别是使用有机基质时,会受基质本身元素成分含量、可代换程度等等因素的影响,而使配方的栽培效果发生变化,这是应当加以考虑的问题,不能生搬硬套。 (四)供液系统 无土栽培供液方式很多,有营养液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌系统、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等。归纳起来可以分为循环水(闭路系统)和非循环水(开路系统)两大类。目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法。 1. 营养液膜法(NET) (1)备三个母液贮液灌(槽)。一个盛硝酸钙母液,一个盛其它营养元素的母液,另一个盛磷酸或硝酸,用以调节营养液的pH。 (2)贮液槽。贮存稀释后的营养液,用泵将其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端回流。液槽大小与栽培面积有关,一般1000平方米要求贮液槽容量为4-5吨。贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液。 (3)过滤装置。在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器,以保证营养液清洁,不会造成供液系统堵塞。 2. 滴灌系统的灌溉方法 (1)备两个浓缩的营养液罐,存放母液。一个液罐中含有钙元素,另一个是不含钙的其它元素。 (2)浓酸罐。用业调节营养液的PH。 (3)贮液槽。用来盛按要求稀释好的营养液。一般300-400平方米的面积,贮液槽的容积1-吨即可。贮液槽的高度与供液距离有关,只要高于1米,就可供30-40米的距离。如果用泵抽,则贮液槽高度不受限制。甚至可在地下设置。 (4)管路系统。用各种直径的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻类的孳生。 (5)滴头。固定在作物根际附近的供液装置,常用的有孔口式滴头和线性发丝管。孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀,发丝管比较均匀。但共同的问题是易堵塞,所以在贮液槽的进出口处,也必须安装过滤器,滤出杂质。 五、无土栽培前景展望 从历史上来看,农业文明标志,就是人类对作物生长发育的干预和控制程度。实践证明,对作物地上部分的环境条件的控制,比较容易做到,但对地下部分的控制(根系的控制),在常规土培条件下很困难的。无土栽培技术的出现,使人类获得了包括无机营养条件在内的,对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力,从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约,完全按照人的愿望,向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展。这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长。 从资源的角度看,耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义。无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲,而且在不久的将来,海洋、太空也将成为新的开发利用领域。美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上,就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告,那只能是无土栽培。因而无土栽培技术在日本,已被许多科学家做为研究”宇宙农场”的有力手段,人们称为太空时代的农业,已经不再是不可思议的问题。 水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区,就是在发达的人口稠密的大城市,水资源紧缺也越来越突出。随着人口的不断增长,各种水资源被超量开采,某些地区已近枯竭。所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。 诚然,无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题。突出的问题是成本高、一次性投资大;同时还要求较高的管理水平,管理人员必须具备一定的科学知识,这也不是任何地方都能做到的。 从理论上讲,进一步研究矿质营养状况的生理指标,减少管理上的盲目性,也是有待解决的问题。此外,无土栽培中的病虫防治,基质和营养液的消毒,废弃基质的处理等等,也需进一步研究解决。 无土栽培在我国刚刚起步,还未广泛用于生产,特别是设施条件,供液系统工程本身,还未形成专门生产行业。由于种种因素限制,使得栽培技术与农业工程技术还不能协调同步,致使无土栽培技术在我国发展的速度,不如发达国家那样迅速。但是随着科学技术的发展、提高,更重要的是这项新技术本身固有的种种优越性,已向人们显示了无限广阔的发展前景。

植物调查论文研究现状

浅议我国草原野生植物保护与利用摘要:草原野生植物是草原的主要组成部分,是重要的物种资源,是我国生物多样性的具体体现,对维持草原生态平衡具有重要作用。保护草原野生植物,达到永续利用的目的是一个值得探讨的问题,本文介绍了保护草原野生植物重要性及我国草原野生植物保护现状,并对如何保护草原野生植物从几方面进行了探讨,初步提出了一些保护措施。关键词:草原 野生植物 保护我国是草原资源大国,草原资源极其丰富。草原植物是草原的基本构成成分。经调查,我国共有草原饲用植物6704种,分属5个植物门、246科、1545属。我国特有的草原植物种类也很丰富,共有13个科、45个种是我国特有的植物种。我国草原是中国乃至世界重要的种质资源库。保护草原野生植物重要性草原野生植物是我国重要的生物种质资源,对于维持草原生物多样性和保持草原生态平衡具有十分重要的作用。这些重要的野生植物资源在漫长的自然选择过程中获得了适应当地环境的优良特性,蕴藏着丰富的种质资源。草原野生植物一是具有重要的药用、工业用等经济价值,如虫草、从蓉、甘草、麻黄草;二是许多草原饲用野生植物是栽培植物的野生祖先和亲缘种,新植物品种选育的基础素材,如禾本科的大看麦娘、豆科的细齿草木犀、野大豆等。我国草原饲用野生植物种质资源概括体来有"三多",即当今世界栽培牧草的野生祖先在我国的多、近缘野生种多及珍贵牧草种类多;草原野生植物还是非常重要的保护生态环境的作用,如发菜、固沙草等。因此保护和利用草原野生植物具有十分重要的作用。2我国草原野生植物保护现状由于长期以来生态环境的日益恶化导致我国草原生态环境不断恶化,生态景观遭到破坏,生物多样性受到严重威胁,草原植物种质资源日益减少,许多草原野生植物己面临濒危。根据国家环保总局第一批公布的《中国珍稀濒危保护植物名录》389种植物中,我国草原植物有29科、51种及3个变种,占全部的。我国草原野生植物种类受威胁高出10%-15%的世界平均水平5个百分点,特别是自然条件严酷的长江、黄河源头及上游高寒草地,其植被及野生植物资源更是遭到严重破坏。虽然我国在80年代曾经组织有关单位开展了全国性的草原资源调查,基本上摸清了我国草原野生植物家底,但近二十多年来,我国草地生态环境的恶化以及滥采滥挖对草原野生植物种质造成了极大的破坏,因此急需组织开展草原野生植物调查研究工作。3草原野生植物保护探讨在开发利用草原饲用植物资源时有必要十分珍视它们的存在与发展。因此积极采取措施,保护我国草原野生植物,特别是珍稀濒危植物,是当前急需要开展的工作,也是一项重要的历史性任务。草原野生植物普查组织开展草原野生植物种质资源普查工作。主要按照《中国珍稀濒危保护植物名录》,同时结合《中国草地资源》所收集的草原野生植物种类进行普查,重点调查内容有种类、分布、数量等,并进行统计分析,指出每一种类现状和发展趋势,最终提出保护方案。通过普查,建立为建立我国草原野生植物的数据库。技术路线可以以80年代草地资源调查为基础,制定切实可行的普查方案,以地面调查为主,充分利用遥感技术。提高效率,节约资金,保证数据科学性。草原野生植物种质资源收集整理组织开展草原野生植物种质资源收集整理保存工作。采取异地保护措施,组织有关单位将植物种质资源的繁殖材料(主要是种子)采回,放在人工控制的环境中进行长期保存,主要是采用低温冷库进行异地保存。目前急需针对普查结果,将那些濒临灭绝的草原野生植物进行保存。利用草原自然保护区开展保护建立草原自然保护区是国内外公认的保护草原动植物资源的重要措施。因此,急需对现有的13个草原类自然保护区(其中国家级保护区1个)进行摸底调查。重点对保护区法规、规程制定、勘测划界(核心区、实验区和缓冲区)、保护区生物多样性保护情况、标本收集、制作、维护、更新以及科研等情况进行调查研究。通过这项工作基本摸清和掌握目前我国草原类自然保护区的生物和物种多样性,及其动态变化情况,在此基础上提出草原类自然保护区建设规划,同时提高保护区的管理水平,并为保护全国生态环境建设提供理论依据和实践证明。开展草原野生植物保护与利用情况调研通过实地调研和发放有关调研问卷,对全国草原野生植物保护与利用情况进行调研,对目前各地在草原野生植物保护与利用方面所采取的政策和主要措施调查,进一步总结分析我国草原野生植物保护与利用工作,提出草原野生植物保护与利用工作思路,向有关部门提出切实可行的工作措施,进行实施,提高草原野生植物保护与利用工作水平,加大保护力度,保护资源,保持生物多样性。加强草原野生植物保护管理长期以来,我国对草原野生植物缺乏有效的机构进行管理,同时采取的措施难以保证这项工作长期有效的开展。2003年农业部成立了农业部草原监理中心,对草原野生植物进行监督管理是中心的主要职能之一。各级政府部门也加强了对草原野生植物保护管理工作。当前急需在明确管理机构后,制定相应的规章制度,采取有效措施,加强对草原野生植物管理,尤其是那些具有一定经济价值的野生植物,如甘草、麻黄草等,更要加强采集、收购等管理工作,切实保护资源,维护生物多样性和生态平衡。

开题报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料。这是一种新的应用写作文体,这种文字体裁是随着现代科学研究活动计划性的增强和科研选题程序化管理的需要应运而生的。开题报告一般为表格式,它把要报告的每一项内容转换成相应的栏目,这样做,既便于开题报告按目填写,避免遗漏;又便于评审者一目了然,把握要点。开题报告包括综述、关键技术、可行性分析和时间安排等四个方面 。开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。由于开题报告是用文字体现的论文总构想,因而篇幅不必过大,但要把计划研究的课题、如何研究、理论适用等主要问题。开题报告的总述部分应首先提出选题,并简明扼要地说明该选题的目的、目前相关课题研究情况、理论适用、研究方法。开题报告是由选题者把自己所选的课题的概况(即"开题报告内容"),向有关专家、学者、科技人员进行陈述。然后由他们对科研课题进行评议。亦可采用"德尔菲法"评分;再由科研管理部门综合评议的意见,确定是否批准这一选题。开题报告的内容大致如下:课题名称、承担单位、课题负责人、起止年限、报名提纲。报名提纲包括:(1)课题的目的、意义、国内外研究概况和有关文献资料的主要观点与结论;(2)研究对象、研究内容、各项有关指标、主要研究方法(包括是否已进行试验性研究);(3)大致的进度安排;(4)准备工作的情况和目前已具备的条件(包括人员、仪器、设备等);(5)尚需增添的主要设备和仪器(用途、名称、规格、型号、数量、价格等);(6)经费概算;(7)预期研究结果;(8)承担单位和主要协作单位、及人员分工等。同行评议,着重是从选题的依据、意义和技术可行性上做出判断。即从科学技术本身为决策提供必要的依据。[2]如何撰写毕业论文开题报告开题报告的基本内容及其顺序:论文的目的与意义;国内外研究概况;论文拟研究解决的主要问题;论文拟撰写的主要内容(提纲);论文计划进度;其它。其中的核心内容是“论文拟研究解决的主要问题”。在撰写时可以先写这一部分,以此为基础撰写其他部分。具体要求如下:1.论文拟研究解决的问题明确提出论文所要解决的具体学术问题,也就是论文拟定的创新点。明确指出国内外文献就这一问题已经提出的观点、结论、解决方法、阶段性成果、……。评述上述文献研究成果的不足。提出你的论文准备论证的观点或解决方法,简述初步理由。你的观点或方法正是需要通过论文研究撰写所要论证的核心内容,提出和论证它是论文的目的和任务,因而并不是定论,研究中可能推翻,也可能得不出结果。开题报告的目的就是要请专家帮助判断你所提出的问题是否值得研究,你准备论证的观点方法是否能够研究出来。一般提出3或4个问题,可以是一个大问题下的几个子问题,也可以是几个并行的相关问题。2.国内外研究现状只简单评述与论文拟研究解决的问题密切相关的前沿文献,其他相关文献评述则在文献综述中评述。基于“论文拟研究解决的问题”提出,允许有部分内容重复。3.论文研究的目的与意义简介论文所研究问题的基本概念和背景。简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题。简单阐述如果解决上述问题在学术上的推进或作用。基于“论文拟研究解决的问题”提出,允许有所重复。4.论文研究主要内容初步提出整个论文的写作大纲或内容结构。由此更能理解“论文拟研究解决的问题”不同于论文主要内容,而是论文的目的与核心。[3]毕业论文开题报告的格式(通用)由于开题报告是用文字体现的论文总构想,因而篇幅不必过大,但要把计划研究的课题、如何研究、理论适用等主要问题说清楚,应包含两个部分:总述、提纲。1 总述开题报告的总述部分应首先提出选题,并简明扼要地说明该选题的目的、目前相关课题研究情况、理论适用、研究方法、必要的数据等等。2 提纲开题报告包含的论文提纲可以是粗线条的,是一个研究构想的基本框架。可采用整句式或整段式提纲形式。在开题阶段,提纲的目的是让人清楚论文的基本框架,没有必要像论文目录那样详细。3 参考文献开题报告中应包括相关参考文献的目录4 要求开题报告应有封面页,总页数应不少于4页。版面格式应符合以下规定。开 题 报 告学 生:一、 选题意义1、 理论意义2、 现实意义二、 论文综述1、 理论的渊源及演进过程2、 国外有关研究的综述3、 国内研究的综述4、 本人对以上综述的评价三、论文提纲前言、一、1、2、3、··· ···二、1、2、3、··· ···三、1、2、3、结论四、论文写作进度安排毕业论文开题报告提纲一、开题报告封面:论文题目、系别、专业、年级、姓名、导师二、目的意义和国内外研究概况三、论文的理论依据、研究方法、研究内容四、研究条件和可能存在的问题五、预期的结果六、进度安排[4]毕业论文毕业论文是高等学校应届毕业生总结性的独立作业,是学生运用在校学习的基本知识和基础理论,去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程,也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结,是整个教学活动中不可缺少的重要环节。撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力,提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。

学校,我想说,请同学们爱护学校里的一草一木,告诉同学们要爱护你我他,爱护老师爱护家人。

芳香植物基因研究现状论文

芳香疗法在园林中的应用研究 摘 要:为了提供芳香疗法在园林中应用的理论依据。在介绍芳香疗法的定义及其发展过程的基础上,概括出它在国内外研究与应用现状,指出了目前仅用于工业和服务业的局限性;归纳出芳香疗法具有疗效可靠、安全舒适、无副作用等特点及在防病疗疾、优化环境和精神方面的功效;提出了其在园林绿地中“芳香植物专类园”、“夜花园”、“盲人植物园”、“保健绿地”等应用形式;并探讨了芳香疗法在园林应用中应注意的问题。从而为芳香疗法的应用提出了新思路、新方法。 关键词:芳香植物;研究;应用;芳香疗法 随着现代化工业的发展,环境和大气的污染严重威胁着人类的生命健康。由化学药物的毒副作用而导致的药源性病害有时比疾病本身更为严重。因而引起了医药界、科技界及相关学科研究人员的普遍重视,寻求无毒、无副作用的自然疗法已成为当务之急。芳香疗法以独特的药理作用和安全性引起人们的重视。但是,目前对芳香疗法的研究与应用主要集中在工业和服务业领域。本文为芳香疗法在园林中应用提供理论依据,对芳香疗法的作用、应用形式等进行了探讨。从而为芳香疗法的应用提出了新思路、新方法。 1 芳香疗法的概念与发展过程 1. 1 芳香疗法的定义及特点 芳香疗法(Aromatherapy) 是由法国化学家 于1928 年命名的,是指通过吸入香料或挥发性物质用于治疗、减轻、预防疾病、感染和不舒服等症状的方法[1 ] 。含有挥发性芳香油,具有芳香气味的植物,称为芳香植物(Aromatic plant) 。芳香疗法本质上是植物的挥发性芳香油中某些单离的成分在人类嗅感之后产生生理和心理反应,以达到防病与保健的目的[2 ] 。该方法具有疗效可靠、安全舒适、令人快慰及无副作用等特点[3 ] 。 1. 2 芳香疗法发展过程与现状 芳香疗法的历史非常悠久。研究表明,最早利用芳香疗法的是公元前3000 年左右的埃及人[2 ] ;中东、印度、希腊、罗马等古文明都有使用芳香疗法的记载。文艺复兴时代,因为活版印刷术的发明,使得芳香疗法与芳香植物的知识得以大量的保存,例如所罗门的《药方大全》。我国有后汉名医华佗用丁香等制成香囊,治疗呼吸系统感染和吐泻的记载;明代医药家李时珍在《本草纲目》中也列举多种清热、杀菌、镇痛的芳香植物[4 ] 。 芳香疗法作为一种治疗得到社会承认是在1964年法国医生Jean Valnet 出版了《Aromatherapie》一书之后[2 ] 。他将精油尝试用于病人并证明了它的效果,从而极大地促进了芳香疗法的广泛使用。随后,芳香疗法盛行于英国、法国等欧洲国家。并且法国、日本、德国等国家相继开设了“花香医院”,治愈了许多心血管病、高血压、气管炎、哮喘、神经衰弱、失眠的患者,尤其在神经系统、呼吸系统的疾病治疗中效果明显。多年来,国内外对芳香疗法的研究主要集中在芳香油的提取技术、芳香油的化学成分分析,应用主要局限于医药业、美容、化妆品工业、饮食制造业,香烟制造业等工业和服务业。 2 芳香疗法的功效 2. 1 防病疗疾 芳香疗法具有治疗疾病的功能: ①可以使神经体液进行相应调节,促进人体相应器官分泌出有益健康的激素及体液释放出酶、乙酰、胆碴等具有生理活性的物质,改善人体神经系统、分泌系统等,从而达到和谐全身器官功能的作用。 ②许多芳香植物的挥发油本身就具有药效作用,现已被证明,芳香油分子同药理活性物质一样具有确切功效,可被人体吸收并转移进血液中,对人体产生显著作用[1 ] 。 研究结果表明芳香油有以下药理作用:抗菌消炎和防腐作用, 如桂花( Osmanthus f ragrans ) 、丁香( Syringa oblata var. affinis) 、薰衣草( Lavandula angus-tifolia) 、紫苏( Perilla f rutescens var. argut ) 、木香( Rosa banksiae) 等; 解热镇痛作用, 如茉莉( Jasminum sam-bac) 等; 安神镇静作用, 如香叶天竺葵( Pelargoniumgraveolens) 、薰衣草、薄荷( Mentha haplocalyx) 等;祛痰止咳作用,如薄荷;抗肿瘤作用,如香叶天竺葵等[5 ] 。 2. 2 优化环境 2. 2. 1 净化空气 芳香疗法中的挥发物可消灭周围的微生物, 如所挥发出的苯甲醇、芳樟醇、香茅醇、牛儿醇等,能杀死许多有害微生物, 有的物质具有强烈的杀灭细菌、消毒的作用,效果强于福尔马林、紫外线,是绿色的、无污染的天然杀菌剂。如紫茉莉( Mirabilis jala-pa) 分泌出的气体对白喉、结核菌、痢疾杆菌只5s 即可杀死[6 ] ;多种挥发物还对细菌、流感病毒有一定的杀灭或抑制活性之能力。同时芳香植物本身有减少有毒有害气体以及吸附灰尘, 使空气得到净化的功能,如米兰( Aglaia odorata) 可吸收空气中的SO2 ,桂花、蜡梅( Chimonanthus praecox) 可吸收汞蒸气, 还有丁香、紫茉莉、含笑( Michelia figo) 等对SO2 、HF、Cl2一种或几种具有吸收能力,且具有吸收光化学烟雾、防尘降噪能力[6 ] 。 2. 2. 2 招蜂(鸟) 引蝶 芳香疗法中的挥发物可吸引蝴蝶等昆虫来采集花粉,而有些芳香植物的果实会吸引众多鸟类,可实现鸟语花香的理想景观效果。 2. 2. 3 驱蚊逐蝇 某些特殊挥发物能使蚊蝇、昆虫远遁,成为无毒、无污染、无残留的高效广谱的天然驱蚊(虫) 灵,如薄荷、罗勒( Ocimum basilicum) 、茴香( Foeniculum vulgare) 、薰衣草、灵香草( Lysimachia foenumgraecum)等。 2. 3 在精神方面的作用 医疗实践证明,气味与人的情绪有着密切的关系,芳香物质会对人类产生心理作用,且呈现出规律性,所以具备一定的治疗作用和实用价值。优雅的香气,沁人心脾,令人清爽,可提高神经细胞的兴奋性,给人一种愉快的感受,使情绪得到改善、消除疲劳从而调节免疫系统,如水仙花香味中含有酯酸苄酯等多种成分,在人们感受到脑疲劳时使用,顿时感到头脑清醒;茉莉花香气能刺激大脑,其兴奋功能强于咖啡;天竺葵花香有镇定安神、消除疲劳和催眠的功效;而吸入薰衣草油后会产生服用安定的镇定作用;桂花的香味有解郁、避秽之功,对某些狂躁型精神病患者有一定疗效[2 ] 。 3 芳香疗法在园林中的应用 目前,芳香疗法在国内外多在专门医院(或保健场所) 和化妆品工业上应用。而我国芳香植物资源极为丰富,在园林应用中的甚少。笔者认为,芳香疗法可推广至园林绿地中,既可改善城乡环境,又可让普通百姓保健、疗疾。下面就芳香疗法在园林中应用形式和注意事项进行探讨。 3. 1 芳香疗法在园林中的应用形式 ①芳香植物专类园。以丰富芳香植物为主,加之其他园林设计要素的配合,来建造“芳香植物观光园”,提供观赏、食用、饮茶、美容、沐浴、按摩等服务,使之具有生产、旅游、服务、休闲等功能。 选择地上部分具有芳香气味、姿态优美或花形美丽的芳香植物。采用乔木、灌木、藤本、草本搭配种植的原则,形成立体的观赏效果。同时结合配置一定比例的常绿植物,与气候、季象等条件统一考虑,实现三季有花、四季有景、天天有香,并通过宣传栏、植物挂牌等形式向游人介绍芳香疗法与芳香植物的科普知识。通过配置可作蔬菜或果实可食用的芳香植物,让游人参与采摘、收割。可通过设置茶馆、美容厅、浴池等设施,将对芳香植物深加工的产品加以利用。茶馆可为游人提供香茶,如: 茉莉花茶、桂花茶、栀子花茶、含笑花茶、玫瑰花茶、金银花茶等;美容厅可利用芳香油为客人按摩美容;浴池可进行芳香浴,即利用芳香植物的根、茎、叶进行沐浴,可洁净身体、滋润皮肤、消除肌肉酸痛、安定神经、促进血液循环,可利用的植物有迷迭香( Rosmarinus of-ficinalis) 、薄荷、玫瑰( Rosa rugosa) 等。 ②植物保健绿地。植物保健绿地旨在利用芳香植物所挥发的香气,使其随着病人的吸气而进入终末支器官,通过与肺组织的接触,即有利于呼吸道病变的治疗,也有利于通过肺部的吸收,增强药物的全身性效应,其医疗过程避开了充斥着药味的医院诊疗室,可以消除病人的心理障碍,且由于病人置于景色宜人的园林空间,能直接感受到大自然的温馨气息。这种对生理和精神上都良好的双重效应有利于病体的康复。 植物保健绿地也能为健康的游人提供具有高质量空气健身活动场地。在自然的香气中,放松神经,省思自我与自然的关系,来获得身心和谐的健康。所散出愉悦的芳香更能让人心情舒畅,消除疲劳,提高人体的自然免疫力,对生活节奏紧张的都市人来说无疑是一种解除压力的好方法。 植物园、综合性公园、森林公园、农业观光园、疗养院设置植物保健区(角) ;在居住区、敬老院、精神病院、劳教所、工读学校及其它单位附属绿地中,适当安排植物保健绿地。所选用的芳香植物以杀菌、防病治病、给人愉悦享受、观赏性强的为主。 ③盲人服务绿地。人通常情况下视觉所获得的信息量为最大,但盲人却失去了这一获得外界信息的重要手段。在设计界“以人为本”的今天,应给他们以足够的关怀。研究证明,视觉的丧失使其它器官的发展超过了正常人,特别是在嗅觉、听觉方面。因此,在盲人植物园等绿地中,芳香植物体现出巨大的优势。植物的花、果、枝、叶等所发出的芳香气息使盲人对植物界有了部分认识,同时在让其陶醉在香的世界中,心情舒畅,防病治病。 ④“夜花园”。随着经济的发展, 人们的文化生活日益丰富,夜花园以其安宁、神秘、浪漫而逐渐成为人们喜爱的一种园林形式,尤其炎热的夏季,夜花园成为人们消暑、纳凉、赏景的好去处。而此时人们的视觉所获得的信息量大幅下降。因此, 在“夜花园”中芳香植物也有广泛的应用前景。“夜花园”中所用的芳香植物应具备以下条件之一:仅在晚上开花的种类,如月见草( Oenothera erythrosepala) 、待宵草( Oenothera drummondii ) 、夜来香、晚香玉( Polianthes tuberosa) 、玉簪( Hosta plantaginea) 等; 可在晚上开花的种类, 如桂花、栀子花( Gardenia jasminoides ) 、白丁香( Syringa oblata var. affinis ) 、含笑、瑞香( Daphne odora) ;驱蚊逐蝇的种类;亮度强、明度大的白色系列花和黄色系列花。 3. 2 芳香疗法在园林应用中的注意问题 ①综合运用人体的五大感官。芳香疗法在园林中应用时,除通过嗅觉吸入香气外,应充分利用其它感官,如:视觉———观看自然景观或有疗效的色彩、听觉———聆听疗效音乐、味觉———品花草茶、触觉———泡浴,在多方面调节人体机能,尽快恢复健康。 ②芳香特性应与所处区域的功能、利用人群相适应。在“闹”的活动区, 应选择茉莉、百合( Lilium brownii) 等使人兴奋的种类; 而在“静”的休息区中,应选择薰衣草、水仙、紫罗兰( Matthiola incana) 等使人镇静的种类。不同人群对香味反应也有较大差异,如15 岁以前的青少年喜欢薄荷; 心脏病患者闻夜来香的香气会头痛;具过敏体质的人怕闻蒿类的味道。 ③香气浓度的控制。香气在室外易挥发,因此,必须通过地形、建筑物及植物的围合才能维持一定的浓度。同时应注意芳香植物所在地飘香季节的主风向,应将芳香植物布置在利用人群的上风向。 ④芳香植物的种植形式。应多以群植、片植形式为主,大面积栽植可构成壮丽的自然景观,可提供足量的香气,最能发挥其群体美。但不必成行成列,要疏密有致,应乔、灌、藤、草相结合。 参考文献: [1 ] 格哈特·布赫鲍尔,著. 李宏,译. 芳香疗法研究中使用的各种方法[J ] . 香料香精化妆品,2000 , (3) :35 - 39. [2 ] 欧阳杰,王晓东,赵兵,等. 香料植物应用研究进展[J ] . 香料香精化妆品,2002 , (5) :32 - 34. [3 ] 王潮霞,陈水林. 芳香与纺织品[J ] . 纺织导报,2002 , (3) :78 - 79. [4 ] 李时珍. 本草纲目(校点本) [M] . 北京:人民卫生出版社,1979. [5 ] 黄玉山,傅建熙,许平安,等. 植物精油研究进展[J ] . 河南林业科技,1999 ,19(4) :23 - 26. [6 ] 陈学年. 香花有益于健康[J ] . 西南园艺,2002 ,30(4) :59. 仅供参考,请自借鉴。 希望对您有帮助。 补充: 关于植物配置的:

基因工程技术的现状和前景发展 【摘要】从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术,经过30多年来的进步与发展,已成为生物技术的核心内容。许多科学家预言,生物学将成为21世纪最重要的学科,基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。【关键词】基因工程技术;前景;现状一、基因工程应用于植物方面 农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。农作物生物技术的目的是提高作物产量,改善品质,增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。基因工程在这些领域已取得了令人瞩目的成就。由于植物病毒分子生物学的发展,植物抗病基因工程也也已全面展开。自从发现烟草花叶病毒(TMV)的外壳蛋白基因导入烟草中,在转基因植株上明显延迟发病时间或减轻病害的症状,通过导入植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒的能力,已用多种植物病毒进行了试验。在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面,也已取得很大进展。植物对逆境的抗性一直是植物生物学家关心的问题。由于植物生理学家、遗传学家和分子生物学家协同作战,耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种(系)也已获得成功。植物的抗寒性对其生长发育尤为重要。科学家发现极地的鱼体内有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增长,从而免受低温的冻害并正常地生活在寒冷的极地中。将这种抗冻蛋白基因从鱼基因组中分离出来,导入植物体可获得转基因植物,目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。随着生活水平的提高,人们越来越关注口味、口感、营养成分、欣赏价值等品质性状。实践证明,利用基因工程可以有效地改善植物的品质,而且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域,近几年利用基因工程改良作物品质也取得了不少进展,如美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋白质合成基因,成功地导入到马铃薯中,培育出高蛋白马铃薯品种,其蛋白质含量接近大豆,大大提高了营养价值,得到了农场主及消费者的普遍欢迎。在花色、花香、花姿等性状的改良上也作了大量的研究。二、基因工程应用于医药方面目前,以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快的产业之一,发展前景非常广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。它们对预防人类的肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。在很多领域特别是疑难病症上,基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达到的作用。我们最为熟悉的干扰素(IFN)就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子,在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。 目前,应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试,并进入临床验证阶段;专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制,它可有目的地寻找并杀死肿瘤,将使癌症的治愈成为可能。由中国、美国、德国三国科学家及中外六家研究机构参与研制的专门用于治疗乙肝、慢迁肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的体细胞基因生物注射剂,最终解决了从剪切、分离到吞食肝细胞内肝炎病毒,修复、促进肝细胞再生的全过程。经4年临床试验已在全国面向肝炎患者。此项基因学研究成果在国际治肝领域中,是继干扰素等药物之后的一项具有革命性转变的重大医学成果。三、基因工程应用于环保方面工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力,已成为人们十分关注的问题。基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。美国利用DNA重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4种菌体基因链接,转移到某一菌体中构建出可同时降解4种有机物的“超级细菌”,用之清除石油污染,在数小时内可将水上浮油中的2/3烃类降解完,而天然菌株需1年之久。也有人把Bt蛋白基因、球形芽孢杆菌、且表达成功。它能钉死蚊虫与害虫,而对人畜无害,不污染环境。现已开发出的基因工程菌有净化农药的DDT的细菌、降解水中的染料、环境中有机氯苯类和氯酚类、多氯联苯的工程菌、降解土壤中的TNT炸药的工程菌及用于吸附无机有毒化合物(铅、汞、镉等)的基因工程菌及植物等。90年代后期问世的DNA改组技术可以创新基因,并赋予表达产物以新的功能,创造出全新的微生物,如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过PCR技术全部克隆出来,再利用基因重组技术在体外加工重组,最后导入合适的载体,就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株,从而大大地提高降解效率。四、前景展望由于基因工程运用DNA分子重组技术,能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体,具有新奇遗传性状的新型产物,增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用,对人口素质、环境保护等作出具大贡献。所以,各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用,抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落后于发达国家,更应当加速发展,切不可坐失良机。但是,任何科学技术都是一把“双刃剑”,在给人类带来利益的同时,也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物,它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等,甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改造;还有,克隆技术如果不加限制,任其自由发展,最终有可能导致人类的毁灭。还有,尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害,但不等于说转基因动植物就是十分安全的,毕竟这些东西还是新生事物,需要实践慢慢地检验。转基因生物和常规繁殖生长的品种一样,是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新性状,或消除原来的不利性状,但常规育种是通过自然选择,而且是近缘杂交,适者生存下来,不适者被淘汰掉。而转基因生物远远超出了近缘的范围,人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境,还缺乏知识和经验,按目前的科学水平还不能完全精确地预测。所以,我们要在抓住机遇,大力发展基因工程技术的同时,需要严格管理,充分重视转基因生物的安全性。【参考文献】[1]楼士林,杨盛昌,龙敏南,等.基因工程[M].北京:科学出版社,2002.[2]李庆军,董艳桐,施冰.植物抗虫基因的研究进展[J].林业科技,2002,27(2):22 26. 这还有一篇

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