植物根系构型的生态功能及其影响因素

植物根系构型即根系在其生长介质中的生长与分布,直接影响着植物的生长和发育.通过概述植物根系构型的基本概念以及生态作用,总结影响植物根构型的诸多因素,主要包括根系的生物学特性、自然条件和人工干扰.基于当前的研究现状,提出了植物根系构型需进一步研究的问题.     

植物生长模型、模拟和可视化及其应用新进展

由中国科学院自动化研究所中法信息、自动化和应用数学联合实验室(HAMA)和中国农业大学联合举办的“植物生长模型、模拟和可视化及其应用”同际研讨会于2003年10月13-16日在北京举行。有来自法国、荷兰、德国、澳大利亚、英国、泰国、日本和国内的数百名学者参会，共提交60多篇论文。经评议，40篇被接收，其中包括4篇特邀报告。会议论文集以“Plant Growth Modeling and Applications”专辑的形式由清华—Springer出版社正式出版，内容涵盖植物生长的结构模型、功能和生理模型、模拟、可视化以及在农学、林学及土地利用方面的应用。从本次学术交流中可概括出有关植物生长模型、模拟和可视化及其应用在近几年所取得的进展。     

气候变暖对黄淮海平原冬小麦生长及产量影响的数值模拟

利用改进的荷兰Wageningen农业大学的产量生态学模式SUCROS，模拟了气候变暖引起的温度升高和降水量变化对黄淮海平原冬小麦生长发育及产量的影响。结果表明：黄淮海平原中、北部地区，由于自然降水远小于小麦生育期的生理需水量，无灌溉条件下小麦生长相当困难；黄淮海平原南部地区，气温升高加快了冬小麦的生长发育速率，缩短了生育历程，在无土壤水分亏缺的理想状态下，适度升温有利于冬小麦生长及产量的提高；但在土壤水分亏缺时，温度升高，虽改善了冬小麦越冬条件，使其叶面积指数增高，CO2同化能力增强，但高温加大了土壤蒸发，使小麦生长中、后期水分亏缺加重，小麦绿叶同化能力降低，最终使产量下降。当气候变暖伴随降水量增大时，这一现象有所缓解。若气候变暖伴随降水减少，则产量下降加剧。模拟显示，流行于该区的农田林网可有效地改善农田小气候，提高小麦的水分利用率和干物质生长量。在气候变暖的严峻形势下，组建农林复合生态系统应作为一种可持续发展的农业经营策略加以推广应用。     

基于波动方程的三维水体仿真模拟

如何有效模拟3D水体表面的动态传播过程一直是数字流域的热点问题.从基于流体力学原理的简化方程出发,该方程与地震波动方程具有相似性,同时构建了对应的有限差分数值计算格式,并推导了稳定性条件.以较为剧烈变化的水面为初始边界条件,通过波动方程的数值迭代,构建了连续的、真实的、动态的水体传播场景.数值计算表明,基于波动方程水波模拟方法的模拟效果符合水波传播的物理规律,可以再现水体表面的动态变化过程,且计算效率较高.     

北疆高产棉花根系生长规律的研究Ⅰ根系的构型与动态建成

在大田条件下 ,研究棉花根系构型分布和动态建成结果表明 ,北疆高产棉花根系生物量的积累呈S型曲线 ,其中线性增长期从 6月下旬 (盛蕾期 )至 7月下旬 (盛花期 ) ,较地上部相应时期早约 1 0天。随种植密度的增大 ,根系生长率下降、快速生长期提前。根系在土壤中的下伸过程呈S型曲线 ,构型分布符合 Y =Ae-Bx 指数方程 ,有 52 .4%、65.8%和 73.3%以上的根量分别集中在地表 2 0、30和 40cm深的土层内 ,80 .6%以上的根量集中在植株两侧 0～ 1 5cm土体内。与内地棉区相比 ,北疆棉花根量小 ,但生产力更高     

“根系生物学”一个新兴的研究领域

作为现代生物科学的一个新分支,根系生物学(Root Biology Radical Biology)是近年来发展起来的一个边缘交叉学科,它的研究目的是从人们往往忽视的植物地下部分--根系入手,了解并利用根系及其微生态系统的特性和功能,从而为植物的生长调控、遗传改良提供理论基础.该学科的研究内容包括根系的形态、生理、遗传特性与植物功能,根系及根际化学,根际微生物及其共生体系,根际微生态,根系的生物物理特性及模拟,根系的食品和医药利用,等等.涉及到的学科有植物学、植物生理学、植物遗传学和分子生物学、植物营养学、土壤学、农业微生物学、农业工程学、食品科学和医药学等.     

植物根系吸水模型的研究进展

土壤—根系系统是SPAC水分连续体中重要的子系统。现有的根系吸水模型大致可以分为微观模型和宏观模型。分析了根系吸水模型的发展趋势,指出必须注重根系机理和根系结构的研究,并修改和完善植物根系吸水模型,使之成为多种农业活动的理论基础。     

植物三维形态虚拟仿真技术体系研究

植物形态结构及生命属性的数字化、可视化表达是现代农业的重要研究内容,开展数字植物研究具有重要理论意义和应用价值.提出数字植物三维形态虚拟仿真技术体系框架,按照数据-知识-模型的逻辑关系,从三维数据获取、几何建模、场景显示和交互应用4个层次论述和总结了数字植物三维形态虚拟仿真关键技术,系统介绍了相关技术的理论基础和应用前景.重点阐述了数字植物三维形态虚拟仿真所面临的关键问题及可行的解决方案,以期为数字植物研究的进一步发展提供参考.     

基于应力场的植物根系模拟及工程应用

通过研究植物根系形态形成机理,以等应力原则为基础,对植物根系的形态形成过程进行了计算机模拟,并提出了一种新的结构拓扑优化设计方法.研究结果表明,土壤和植物根系之间的剪切应力是控制植物根系形态形成的主要力学因素,而基于植物根系形态形成原理的结构拓扑优化设计方法,可应用于薄壁板壳结构的加强筋分布设计,快速得到加强筋分布的近似最佳拓扑形态,以作为进一步详细设计的初始模型.     

植物根系占位对土壤热湿迁移的影响

将土壤床作为非饱和多孔介质,考虑土壤内热、湿、气的耦合迁移机制,针对根系占位或不占位两种情况,对植物根系土壤床中的传热传质进行数值模拟,比较土壤中各量场的分布,分析植物根系占位对土壤床内热量及水分迁移的影响,计算和分析结果表明,植物根系的占位对土壤床内水分迁移有明显的影响,根系的存在使土壤内部的水分分布更为均匀,有利于水分向植物根系密集的上层土壤迁移,也有利于水土保持。     

Change of water use efficiency and its relation with root system growth in wheat evolution

Raising crop water use efficiency (WUE) is the physiological basis to implement crop high efficiently using water. The present soil column and field experiments are designed to investigate the change of wheat WUE (Triticum aestivum L.) at whole plant level and root system growth in evolution and the relationship between WUE and its root system growth using 10 wheat evolution genotypes with different ploidy chromosomes sets. Results show that in wheat evolution from 2n→6n, WUE at whole plant level increases with the increase of ploidy chromosomes, and root system growth (root weight, root length) and root/shoot ratio of wheat decrease with the increase of ploidy chromosomes under dry and irrigated conditions. WUE is negatively correlated with root weight and root/shoot ratio of wheat in evolution, significantly. Root system growth has an adverse redundancy for WUE in wheat evolution, and the root redundancy reduces with the increase of ploidy chromosomes, which result in the increase of wheat WUE at whole plant level.     

甘肃小麦栽培模拟优化决策系统的研制

小麦是甘肃省种植面积最大的农作物之一,运用计算机进行小麦生产的管理和决策,可实现保优、节本、增效的目标.将甘肃省多年来所取得的小麦生产管理方面的成果与数学模拟相结合,研制出适宜甘肃小麦生产的管理与决策系统.     

基于可视化仿真的车间设施布局研究

文章针对传统物流规划中数学优化方法存在的不足,在分析利用可视化仿真技术进行布局的优点和虚拟环境下车间布局的优化过程的基础上,提出了一种基于可视化仿真的车间布局设计方法;利用仿真分析软件构建了生产系统的数字化仿真模型,结合设定的生产布局优化目标,通过对生产系统的仿真分析,实现了对生产系统的布局优化。     

看麦娘(Alopecuras aequalis sobol)与小麦株高发育的动态模拟模型

模拟了潜在生产条件下看麦娘与小麦株高发育的动态变化,并建立了模拟模型,模糊可为进一步模拟看麦娘与小麦共生群体光合作用过程提供依据。     

XNA环境下粒子系统的飘雪仿真

由于现实环境中雪花的飘落是非常不规则的,仿真雪花的飘落也是有难度的。为了模拟现实中雪花飘落的真实情景,以达到尽可能逼真的效果,介绍了实现可视化仿真的一种技术手段和一个具体应用。介绍了粒子系统的基本原理和XNA平台的工作原理,阐述了在XNA平台下建立模拟雪花物理模型的技术和实现雪花飘落运动可视化仿真的可行性方法。通过参考现实中的飘雪场景,研究现实中雪花飘落的运动,在.NET开发平台下,利用C#语言和XNA技术,采用完全面向对象的思想,研究开发了一个研究人员能实时观测并能有效地驾驭雪粒子模型运动的粒子系统。该系统不仅实现了数据实时模拟与实验过程的实时控制,还实现了具有3D效果的飘雪仿真场景。研究人员可以通过实时交互,设置雪花在不同方向上的速度和加速度,以及通过调整观察距离,可以仿真演示出雪花在现实中的各种运动状态。通过实例验证了该粒子系统的效果良好,用粒子系统仿真雪花的飘落是可行的,实时地可视化仿真出的三维飘雪场景效果逼真。     

根区温度胁迫对小麦抗氧化酶活性及根苗生长的影响

通过水培的方式研究了根区温度胁迫对小麦抗氧化酶活性及根系与幼苗生长影响.结果表明:(1)改变根区温度对小麦根系抗氧化酶活性有明显的影响,根区温度过高或过低对小麦根系POD和SOD活性都具有激活效应,但随胁迫时间的延长,胁迫对SOD活性转为抑制效应,SOD活性迅速下降,MDA含量明显增加.(2)高温胁迫主要是抑制小麦根系的生长,表现为根长、根重、根系活性吸收面积与总面积及根冠比均明显低于中温处理,而株高和地上重却略有上升.低温胁迫对小麦地上部的影响大于根系.(3)在根温胁迫逆境条件下,小麦根系不是被动忍受逆境胁迫,而是主动地通过调节根系活力、根系SOD及POD活性等生理代谢过程,以减缓逆境的伤害.     

小麦的根系分泌物及典型分泌物间甲酚的化感作用研究

运用二氯甲烷分离提取了小麦水培幼苗的根系分泌物,并用气相色谱和质谱联用技术(GC-MS)进行了鉴定,对主要分泌物间甲酚的生物学效应进行了测试.结果表明,小麦根系分泌物二氯甲烷提取物主要包括氨基酸、有机酸、醇、脂、酮、醛、酚、苯、烃类、吲哚、噻唑等物质;高浓度的间甲酚对砂培作物幼苗芽干重的抑制作用大于对根干重的抑制,但土培条件下根干重受抑程度大于地上干物重;间甲酚在土壤基质中的界限浓度范围为150×10-6～300×10-6mol/kg土.     

变电构架复杂节点仿真分析系统开发与应用

基于ANSYS的APDL语言进行变电构架复杂节点几何对象的参数化分析与三维建模,采用UIDL语言进行交互式面向用户的图形界面设计,开发了变电构架复杂节点可视化仿真分析系统,并将该系统数值仿真结果与试验结果进行了对比分析,验证了其正确性。该系统弥补了设计规范中由于将构架简化为杆系结构体系而无法准确分析构架节点各组成部件内力的不足,有效提高了变电构架复杂节点的设计精度、效率以及用户接受程度。     

水下机器人视景仿真系统的开发

水下机器人的视景仿真在整个机器人的研制中占有非常重要的地位，基于软件Muhigen Creator和Vega，在SGI图形工作站上视景仿真系统被开发出来．介绍了利用Creator的建模方法，整个场景的生成过程，以及用Vega的图形界面Lynx和它提供的函数来实现对整个场景的控制．同时介绍了用X-Motif来开发控制窗口的关键技术．仿真结果表明，该仿真系统能够满足水下机器人智能控制软件的开发对所需要的调试环境的要求．     

商根系同构的判别

设Φ是典型型不可约根系 ,Δ是Φ的基 .若X Φ ,且X满足 :(1)X∩ (-X) = ;(2 ) x1,x2 ∈X ,当x1≠x2 时 ,有〈x1,x2 〉 ≤ 0 ;则称X为特殊的 .对这样的特殊子集X再定义一个图G(X) ,得到定理　设ΔJ,ΔK Δ ,若G(ΔJ)≌G(ΔK) ,则Φ/ΔJ ≌Φ/ΔK,其中Φ/ΔJ 表示Φ关于ΔJ 的商根系 .