土壤－植物－大气复合系统内水热迁移特性

通过对非饱和土壤内部热、水、气耦合迁移特性，植物根系吸水特性及植物蒸腾的描述，建立了反映土壤－植物－大气复合系统内温度、水分、含气量等的动态变化过程的一般数学模型．作为一个算例，还用该模型对利用地下多孔埋管引入冷凝水来加热与灌溉土壤的效果进行了数值模拟．模拟结果一方面反映了模型的可行性，另一方面亦为植物生长的热物理环境的优化设计提供了依据．     

植物根部水分再分配研究的区域特征及生态意义

在一些干旱、半干旱或季节性干旱地区,当植物的一部分根系处于较湿润的土壤层中,且土壤水势梯度合适的条件下,植物便会利用水分再分配来合理调配水分以缓解植物的干旱状况.植物根部水分再分配研究主要在有干湿季节交替或出现一段时间干旱的地区进行,这些地区包括萨瓦纳地区、具有热带或温带季风气候的地区以及具有地中海气候的地区.除此之外,在一些温带大陆性气候区也有部分研究.水分再分配现象使各土壤层中水分合理分配,上下运送的水分能够使植物根系保持湿润,从而延长和增强根系的活动性.再分配水分可提供植物白天蒸腾作用需要的部分水源,通过土壤-根系-大气系统促进水分运动,且释放到上层土壤中的水分还可以为周围邻近植物提供水分.由于养分一般储存在土壤的上层,水分的上下运动可以促进土壤中养分的循环以增强养分吸收、微生物过程,并提高养分的利用率.目前,水分再分配的研究区域越来越广泛,研究方法也趋于多样化和成熟.     

土壤中热、湿、气及溶质耦合迁移的数学模型

从连续介质力学出发，应用Whitaker提出的局部体积平均法，建立了一个描述植物生长的土壤中热、湿、气及溶质耦合迁移的多场数学模型，以揭示非饱和土壤内复杂的传输机理．此模型中考虑了植物根系对水分、热量、气体和溶质的吸收或排放，同时在边界条件中反映了植物冠层对土壤表面遮阳的影响．因此，该模型相对于已有的其他模型来说，所包含的物理机制更加完备，并且它还具有可解性．     

土壤-植物根系复合体弹性模量的理论研究

为探索植物根系与土体间相互作用的特性,基于土力学、复合材料力学的基本理论,分析了土壤-植物根系复合材料的性能,借鉴于矩形模型理论的分析方法,并在该模型基础上作了一些简化和假设,详细推导出了土壤-植物根系复合体的弹性模量的理论计算公式,推导过程中综合考虑了应力、应变同时存在的情况,该求解值能够真实完整地代表实际值,以此来推动土壤-植物根系复合体工程特性的深入研究,为工程绿化、植被护坡、边坡稳定等方面的应用提供理论基础。     

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。     

土壤—植物—大气复合系统内水热迁移特性

通过对非饱和土壤内部热、水、气耦合迁移特性，植物根系吸水特性及植物蒸腾的描述，建立了反映土壤－植物－大气复合系统内温度，水分，含气量等的动态变化过程的一般数学模型。作为一个算例，还用该模型对利用地下多孔埋管引入了冷凝水来加热和灌溉土壤的效果进行数值模拟。     

城市污水不同土地处理条件下土壤-作物系统中氮净化模拟模型与模拟分析

通过温室条件下冬小麦不同种植方式、污水不同土地处理状态下水氮运移吸收和净化过程模拟试验,分析了作物生长、根系生长与分布、根系对水分氮素吸收规律以及根系竞争吸收与土壤中水、氮含量的关系,以及氮净化规律等．在此基础上,建立了作物生长→根系生长与分布→根系吸水、吸氮→土壤中水氮运移转化→作物生长循环计算联合模型．以模拟试验为背景,用数值模拟分析了城市污水不同水氮土地处理条件下作物生长与土壤─作物系统中水氮运移吸收转化过程和土壤中氮净化机理．为建立环境地学工程的分支模型──污水土地处理控制模型提供了基础模拟计算方法．     

不同栽培条件对小麦根系发育的影响

一、引言根系是植物体的一个重要营养器官和代谢器官,它对于植物体的生长发育、尤其是对地上光合作用器官的形成有着极其重要的作用。近年来许多学者(等)的研究证明根系对于植物有机体的生长发育不仅仅在运输水分和必须的营养物质上起着主动而积极的作用,同时证明根系具有把从地上部分器官得到的同化产物加以改造的意义。对根系在植物生长和发育过程中的作用以及它们的活动对形态形成过程的关系进行过研究并指出:生长和发育——是植物有机体由周转环境中吸收营养物质并将     

不同立地条件下荆条根系分布规律

根系分布特征有着特殊的生态意义,它反映出植物适应和改造环境的功能.采用土钻法对北京市门头沟区常见的灌木-荆条的根系特征进行调查和研究.结果表明,不同立地条件下的荆条根系分布特征具有明显的差异,不同径级(d≤1 mm/d＞1 mm)的根系生物量随土壤深度呈指数减少;不同立地条件下根系密度的垂直分布,均表现为从土壤表层到深层逐次递减,在各土层中,0-60cm土层中分布的根系密度所占的比重最大;而根系密度的垂直分布,也均表现为随着距离树干的距离增大逐次递减,0-40cm土层中分布的根系密度所占的比重最大.阴坡立地上的根系密度和生物量均小于阳坡立地,≤1mm的根系分布深度要大于＞1mm根系,有利于刺槐对深层土壤中水分、养分的吸收,适应干旱环境.     

群体行为影响的根系可塑性建模

依据根系生长发育过程中群体行为,构建了一种带偏好的群体交互模型,用于对虚拟根系可塑性的建模与仿真。视根尖作为根系群体中的智能个体。依据根尖个体对资源的竞争以及共享行为,构建根尖个体间交互模型。采用L系统构建简单动态根系生长模型,用于控制根系生长发育。结合群体交互模型与根系生长模型,在三种不同的土壤资源分布场景中分析群体行为对根系长度、根系在土壤中分布以及根系形态。结果表明群体交互影响下的根系生长能够感知土壤资源分布,并进行适应性的根系结构调整,从而为根系仿真提供一种简单的方法。     

三峡库区嘉陵江岸生优势须根系植物根系对土壤抗冲性的增强效应研究

对三峡库区嘉陵江江岸植被的12种优势须根系草本植物进行了研究,考察了各种植物根系对土壤抗冲性的增强作用,并利用WinRHIZO根系分析系统对各种植物根系的形态学指标进行了分析.结果表明:12种须根系植物对土壤抗冲性均有显著的增强效应,不同植物种对于土壤抗冲性增强的贡献大小不同,贡献大小与根系特征密切相关.建立了各种植物对土壤抗冲性增强值与根系生物量及形态学指标之间的回归关系,推荐了几种适用于江岸稳定和水土保持控制的具有推广价值的高土壤固持能力的植物物种.     

复垦土壤盐分污染的微波无损探测及定量分析

为解决矿区复垦土壤盐分污染的快速动态监测的技术问题,采用搭建物理模型方法,运用探地雷达探测了不同水分系列下的不同程度盐分污染的复垦土壤.经过衰减计算和增益调整分析了微波信号变化规律,采用多元线性逐步回归的方法,建立复垦土壤盐分含量和容积含水量的数学模型,这使得复垦土壤的盐分污染的微波探测从定性化分析向定量化研究迈出了一步.     

冬小麦根系生长的三维仿真模拟

根据冬小麦根系分布的试验测量参数与生长规律,综合考虑根系生长的生理生态模型和虚拟植物模型,构造了描述小麦根系生长的动态模型．在已建立的根系生长模型基础上,运用分形几何理论与计算机图形学技术,对耕作土壤环境下冬小麦根系构型进行了三维仿真模拟．根据根系实测参数,对冬小麦根系生长模拟进行宏观控制,可以真实再现冬小麦地下根系部分的动态生长过程．     

植物界里的“寄生虫”

我们知道,动物界里有不少寄生虫,如姜片虫、小麦线虫等,可是你知道吗?在植物中也有靠寄生活着的“寄生虫”。绝大多数高等植物都能用根系直接从土壤或水里吸收水分和无机盐,同时通过光合作用制造出自己生长所必需的有机营养。但是,有一部分高等植物生长所需要     

基于稳定同位素的SPAC系统水分转化研究进展

大气-土壤-植被连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC)系统水分转化过程是生态水文学重要的研究内容。稳定同位素作为天然的示踪剂能有效示踪、整合和指示SPAC系统中的水分输入、输出以及转化过程。笔者在简述稳定同位素应用原理的基础上，以垂直方向上SPAC系统水分运移的视角，阐释基于稳定同位素技术的土壤-根系界面水分运移、植物传输水分中存在的分馏和植物冠层-大气界面水分交换的研究进展，探讨了SPAC系统水分转化研究中稳定同位素技术在分馏机制、时间分辨率与空间异质性方面的局限性。认为未来基于稳定同位素的SPAC水分转化研究还需着重在以下3个方面进行：(1)借助广泛应用于其他领域的便携式同位素分析仪对各种同位素水池同位素组成进行原位观测；(2)结合多种同位素分析水体同位素组成来分析土壤-根系界面水分运移过程，进一步确定树木水分来源，提高识别和划分的准确性，并以此完善稳定同位素应用模型；(3)利用同位素标记盆栽实验精准控制叶片吸水的水源，高分辨率地解析叶片吸水的发生位置以及时间；(4)结合控制性同位素标记实验并利用离心技术提取木质部导管中的汁液水，对比分...     

不同水肥条件对四种豆科牧草生长的影响

本文用正交试验,分析土壤肥力及水分对四种豆科牧草的生物量及生长的影响,表明在温室条件下,水分对生物量增产作用最显著;水分对根系的生长也比肥力的影响显著;根瘤的形成及生长和水分关系十分明显,较湿的土壤有利于根瘤的形成,而肥力的作用和水分的作用相反,低肥土壤有利于根瘤的形成及生长;在生长中期以后,较多的水分及肥力对生长的促进作用十分显著,而在生长前期,适量的肥力及水分即可满足生长的需要.蝴蝶豆Centrosema pubescens的生物量最高,其次为旋扭山绿豆Desmodium intortum、大叶千斤拔Maghania macrophylla及圆叶舞草Codariocalyx gyroides.即使在旱瘦的条件下,蝴蝶豆的生物量也最高,其次为圆叶舞草,大叶千斤拔最低;根系生物量以大叶千斤拔最高,旋扭山绿豆最低.     

2株真菌修复石油污染土壤及对植物幼苗生长的影响

从石油污染的盐碱土壤中分离出具有降解石油性能的两株真菌,将其制成混合菌剂.通过掺混一定比例的石油污染原状土盆栽实验,以石油烃降解率、土壤脱氢酶活性和土壤的微生物多样性等为指标,测定了不同培养时间内各指标的变化.实验结果表明:受试土壤的总石油烃含量为21 000 mg/kg的情况下,加入5%菌剂后第56 d,真菌降解石油的效率达33.13%.在水培条件下,设置两类处理,即单独种植植物(分别为紫花苜蓿、燕麦)、微生物分别与两种植物组合,以表征植物根系活力的根脱氢酶活性和表征叶片脂质过氧化的丙二醛(MDA)含量为指标,研究了真菌促进植物的生长的作用.结果表明:添加5%菌剂在一定程度上提高了植物的根系活力,明显促进了植物生长.     

滴灌条件下土壤水分运移模型的辨识与优化

在滴灌条件下,滴头流量对土壤的水分运移影响很大,是影响作物生长的主要因素。基于滴灌条件下土壤水分运移的观测数据,建立滴头流量与水分运移距离的传递函数模型。利用粒子群优化(PSO)算法对模型的各个参数进行辨识与优化。在同一滴头流量下,比较不同土壤水分运移模型的动态变化,验证了传递函数模型在不同流量下的有效性,提出了实现实时调控滴头流量与运移距离的传递函数模型,为实现作物根系所需水分运移距离的反馈调节,有效地保证作物根系所需的水分,减小了水资源的浪费创造了条件。     

城市污水不同土地处理条件下土壤—作物系统中氮净化 …

通过温室条件下冬小麦不同种植方式,污水不同土地处理状态下水氮运移吸收和净化过程模拟试验,分析了作物生长,根系生长与分布、根系对水分氮素吸收规律以及根系竞争吸收与土壤中水、氮含量的关系,以及氮净化规律等。     

一种启发式的分布式最大独立集算法

从最大独立集问题的0-1整数规划数学描述入手,首先针对树图情形提出了一种基本的分布式树（Tree）算法,并证明该算法在树图情形下是最优的,然后将该Tree算法针对一般图情形进行了启发式的修正,得到一种新的分布式修正树（m-Tree）算法.理论分析表明,当图为树或二分图时,m-Tree算法可以简化为基于信用传播（BP）的分布式算法,是对BP算法的一种推广.仿真结果表明,对于树或二分图情形,m-Tree算法与BP算法都能收敛至最优解;对于一般图情形,m-Tree算法的收敛性能与权和性能均远优于BP算法,并且其权和性能接近最优解.