干旱与半干旱区一年生植物水势对模拟降水变化的响应

植物水势可以反映和度量植物水分状况.通过测量叶片水势,可以掌握植物受水分胁迫程度,以及植物对水分的敏感程度.以内蒙古干旱与半干旱区2种藜科一年生猪毛菜类植物:猪毛菜(Salsola collina)、雾冰藜(Bassia dasyphylla)和2种禾本科一年生小禾草类植物:虎尾草(Chloris virgata)、冠芒草(Pappophorum boreale)为研究对象,模拟5 mm、20mm、70 mm和150 mm四种降水量水平,通过监测叶片水势来研究一年生植物水势对降水量变化的响应.研究表明,一年生猪毛菜类植物比一年生小禾草类植物对降水更敏感,一年生小禾草类植物比一年生猪毛菜类植物更抗旱.一年生猪毛菜类植物表现出以相对较高的水势来延迟脱水的干旱适应方式,一年生小禾草类则表现出更多以较低的水势来忍耐脱水的干旱适应方式.     

基于电涡流技术的叶尖间隙及定时测量研究

透平机械叶尖间隙以及叶片的振动幅值是表征叶片健康状况以及进行叶片故障预测的重要参数。本文提出一种基于电涡流传感技术的叶尖间隙及振动幅值测量的方法,该方法利用电磁感应原理,通过测试标定获取输出电压信号与叶尖间隙变化的关系,提出在欠采样情况下叶顶间隙的获取方法。运用高速采集装置进行叶尖定时信号采集,获取叶片达到传感器的时间;随后结合电涡流叶尖间隙及定时分析算法对测试信号进行后处理计算,可得到旋转机械在运行状态下的叶尖间隙及叶片振动参数。在搭建的模拟实验台上进行不同运行转速下的测试实验,结果表明该测量方法可以准确获取叶尖间隙值及叶片振动位移值,相较于传统的电容技术及光纤技术具有更强的抗环境干扰能力,适合执行长期的状态监测任务,有较高的工程实践价值。     

基于RFE_RF算法的幼龄沉香叶片含水率预估模型

【目的】针对随机森林算法在树木水分预测模型中高维度变量筛选困难及精度较低的问题,研究基于递归特征消除(RFE)与随机森林(RF)的融合算法,构建幼龄沉香(Aquilaria sinensis)可见光图像与叶片含水率的估测模型,探索适合幼龄沉香生长的水分条件,为实现沉香幼苗水分亏缺程度的无损监测提供可行方法。【方法】以2年生的名贵树种沉香为研究对象,用相机获取4种不同水分梯度下的幼龄沉香可见光图像,提取15种图像特征,利用递归特征消除法筛选沉香叶片最优的图像特征子集,然后结合随机森林算法构建沉香叶片含水率的预测模型,最后利用十折交叉验证法,将RFE_RF模型与常规随机森林(RF)以及最小二乘法支持向量机(LSSVM)相比较,检验模型的可行性。利用递归特征消除和随机森林融合(RFE_RF)算法筛选出幼龄沉香叶片图像的标准红光值(I_NR)、饱和度(S)、矩形度(E_R)3个特征,并以此作为模型自变量。【结果】与重度水淹胁迫相比,幼龄沉香对于长期重度干旱胁迫更加敏感,且干旱时间超出2周时幼苗叶片严重受损,威胁沉香生长;沉香最适叶片水分生长范围为50%~65%,适度增加水分,有利于沉香生长。基于RFE_RF融合算法构建的预测模型敏感度、特异性、误报率和精度分别达到88.64%、85. 31%、14. 39%和91.62%,优于LSSVM模型效果;与RF预测模型相比其敏感度提高3.34%、特异性提高10.87%、误报率降低36.83%、精度提高13.39%。【结论】基于RFE_RF融合算法建立的沉香叶片颜色、形状特征与含水率的模型,解决了随机森林过程中高维度变量选择问题,提高了RF在林木水分预测模型中的精度,实现了沉香幼苗叶片含水率的无损估测和诊断,为珍贵树种在经营管理中对水分进行准确管控提供了新思路。     

水分胁迫对梭梭叶片气体交换特征的影响

对梭梭叶片在自然水分胁迫下的气体交换特征进行了研究。结果表明,梭梭在旱季与雨季时的光合作用日变化曲线均呈双峰型,具有光合午休现象。在旱季,植物气孔开度减小,从而减少了水分的散失,而严重的水分胁迫引起叶肉细胞光合活性的降低。根据Farquhar和Sharkey提出的关于区分光合作用的气孔限制与非气孔限制的两个标准,在水分亏缺较严重的旱季,光合午休主要是由非气孔因素引起的;而在雨季,光合午休主要是由气孔因素导致的。通过光合午休、梭梭叶片1天中的气体交换主要发生在上、下午光合较高而蒸腾较低的那部分时间里,从而使水分利用效率比较高,这是梭梭对干旱生境的一种适应方式。     

电涡流位移传感器测量模型及其在叶尖间隙测量中的空间滤波效应

基于电涡流位移传感器测量原理,建立叶尖间隙的有限元模型.根据涡轮发动机等旋转叶片设备叶尖间隙的结构特征与测量需要,建立了具有矢量特性的叶片点阵模型.分析叶片厚度、叶片转速、传感器敏感区大小、信号采样速率引起的空间滤波效应,以及对叶尖间隙测量结果的影响.研究结果表明,一定叶片厚度情况下,叶片转速、传感器敏感区、信号采样速率存在最低要求,这一结论可为叶尖间隙测量系统设计提供重要理论依据.     

甘薯水分关系的主分量分析

运用多元统计数学中主分量分析的方法计算和比较了甘薯离体叶片的水势、相对含水量、束缚水、水分饱和亏缺、质膜透性、丙二醛和游离脯氨酸含量等植物水分生理指标的变化。结果指出：水势、相对含水量和丙二醛等对水分胁迫作出反应的敏感程度较高。表明主分量分析方法是综合评价甘薯抗旱生理指标的一种好的研究方法。     

叶尖开孔对风力机流场的影响研究

以NREL Phase VI叶片的1/8缩比模型为研究对象,在叶片叶尖区域设计由前缘到叶尖端面的3个环形通气孔,改变叶尖流场分布.采用CFD的方法,通过转速变化分析叶尖表面的压力分布情况及其叶尖涡的发展过程,进而研究叶尖开孔对风力机叶尖涡的影响.研究结果表明:转速低于900 r/min时,叶尖开孔对叶片气动性能影响不大;而转速高于900 r/min时,叶尖开孔可降低涡核强度,加速叶尖涡耗散,提高叶片气动效率.从环形通气孔中喷射的气流对来流有明显的抑制作用,能够减小尾流区内的轴向速度.在加速叶尖涡的耗散和降低叶尖涡的强度方面,风力机叶尖处开孔在转速超过900 r/min以上时被视为一种比较有效的设计.     

彩叶草耐旱性研究

采用叶绿素荧光分析技术,分析水分胁迫对彩叶草的株高、冠幅、叶片数及叶面积的影响,对Fv/Fm及光合速率的影响,对qN,qP值的影响,对生物量配比及根冠比的影响,得出以下结论:叶绿素荧光对彩叶草水分胁迫十分敏感,是研究水分胁迫的良好探针;通过叶绿素荧光参数的变化,可研究在水分胁迫下,光合作用的状况;用测定荧光参数来研究植物水分胁迫的方法简便,快速,在水分胁迫研究中有广泛的应用.     

多浆荒漠植物与中生植物对干旱胁迫反应的比较研究

对旱生植物沙拐枣、梭梭和中生植物杨树、沙枣在干旱胁迫下的水分生理特性进行了比较研究.结果显示,4种植物均表现出不同程度的水分亏缺,并且具有明显的日变化,其中中生植物沙枣、杨树的水分亏缺日变化表现为大起大落.梭梭的水势低于其他3种植物,低水势有利于植物从土壤吸收水分,增强植物抗旱性.沙枣、沙拐枣的蒸腾速率日变化分别为双峰型和单峰型,而梭梭和杨树表现为平缓型.4种植物在整个蒸腾速率日变化过程中,环境因子起主导作用.4种植物的水分利用率日平均值依次为沙拐枣＞沙枣＞梭梭＞杨树.沙拐枣比梭梭能更有效地利用水分,尽管梭梭的水分利用效率低于沙拐枣,但其具有较低的水势和蒸腾速率,具有很强的水分吸收和减少水分丧失的能力,因此,相对而言也适宜在干旱的沙漠生境中生存.尽管沙枣的水分利用率较高,但因其具有较高的蒸腾和较大的叶面积,因此更适合于水分较好的荒漠生境,是主要的防护林树种.     

紫花苜蓿新品系MS-LM01的抗旱性初步鉴定

为阐明紫花苜蓿新品系MS-LM01的抗旱性,采用盆栽断水法模拟土壤干旱胁迫,设置三个水分梯度,研究不同紫花苜蓿品种响应干旱的形态和生理特征.结果表明:随着胁迫程度的增加,各品种的株高、根粗、生物量、叶片相对含水量、叶绿素含量、净光合速率都呈明显的下降趋势,而脯氨酸含量呈增加趋势.与其他4个品种相比,MS-LM01在轻度干旱(LS)和重度干旱(SS)处理下株高、生物量、根粗、叶片相对含水量、脯氨酸含量、净光合速率等对干旱胁迫的敏感程度较小.隶属值综合分析显示抗旱能力大小依次为陇东MS-LM01甘农3号金皇后中苜1号.表明新品系MS-LM01具有较强的抗旱性以及优良的农艺性状,这对干旱地区紫花苜蓿品种的选择以及抗旱性紫花苜蓿品种的选育具有重要意义.     

基于叶片图像的植物识别方法

 基于计算机的植物自动识别是植物识别分类学的发展趋势,本文提出了一种基于植物叶片图像的植物自动识别方法。该方法在对叶片图像进行亮度校正、中值滤波和阈值分割等预处理后,计算植物叶片的偏心率、圆形性、圆形度指标、方向角、最小矩形宽轴/长轴、最佳椭圆短轴/长轴6个形状特征参数和植物叶片的二阶矩、对比度、相关、熵、逆差矩5个纹理特征参数,再使用径向基人工神经网络设计了植物自动识别的分类器。通过对3种植物的60个叶片图像进行实验,仅用植物叶片形状特征进行植物识别的平均正确识别率为70.83%,利用植物叶片形状特征和纹理特征进行植物自动识别的平均正确识别率为83.3%,并得到了径向基人工神经网络的参数。实验结果表明,植物叶片图像的纹理特征能够提高植物自动识别的平均正确率,基于植物叶片图像的植物自动识别是切实可行的,研究成果为深入研究植物自动识别分类系统奠定了一定的理论基础。     

基于图像分割和仿射变换的真实感枫树绘制方法

提出了一种基于图像分割和仿射变换的真实感枫树绘制方法。该方法采用图像分割技术和形态学方法由真实枫叶获取枫叶的二值化掩模,然后在掩模的作用下,采用仿射变换在枫树枝上绘制不同形状和大小的具有真实纹理的枫叶。实验表明,采用该方法绘制的枫树枝,不仅很好地表现了枫树叶的形状,还保留了枫树叶的真实纹理。该方法可以推广到绘制任何真实感的植物。     

基于水平集和视觉显著性的植物病害叶片图像分割

为了提高植物病害叶片图像分割的准确性和效率,提出了一种基于水平集和视觉显著性的彩色图像分割方法.首先采用基于小波变换的显著性检测算法得到活动轮廓模型中曲线演化的初始位置,并构造一个基于显著区域的图像活动轮廓模型,再设计一个向量值图像的边界检测算子,引入到距离正则化水平集演化的改造中,以构造一个初始化轮廓更灵活,演化速度更快,目标分割更精确的新的水平集能量泛函.最后的实验对比表明,该方法具有较好的叶片病害部位分割效果.     

基于形状特征的硅藻显微图像自动识别

硅藻是一类广泛分布于各类生境的单细胞生物,在许多领域具有广泛的应用,如水质监测、环境调查、石油勘探等,而这些应用都离不开对硅藻的种类鉴定.根据硅藻显微图像的形状特点,提出了对其进行预处理、分割、形状特征提取和分类的自动识别方法.采用了基于累积直方图的双轮廓叠加法的图像分割方法,可以有效抑制光照强度不一致、不平衡的影响,并充分利用显微镜下硅藻图像的轮廓特点,获得较好分割效果.同时对硅藻图像提取几何描述全局特征及形状签名特征,最后采用了基于误差反向传播算法的多层前馈网络(BP网络)进行分类.实验表明,该方法对11种浮游硅藻(包括12类轮廓)的自动识别率达到96.6%.     

基于数字图像处理的植物叶片面积测量方法研究

本文提出了一种基于数字图像处理的植物叶片面积测量方案.运用图像增强和图像分割方法对含有参照物的植物叶片照片进行图像处理,利用边缘检测得到植物叶片图像的边界信息以及像素比较法计算叶片的面积.结果表明,此方法具有较高的效率和实用性.     

不同水分条件下几种藤本植物幼苗的生理生化响应

采用人工模拟水分胁迫的方法,研究了安顺缫丝花、黄褐毛忍冬、葛藤3种藤本植物在不同水分胁迫条件下的生理生化响应.结果表明:在不同的水分条件下,3种藤本幼苗的叶片水分饱和亏缺、相对含水量、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及叶片质膜透性的变化趋势一致,表现为随着土壤相对含水量的降低,水分饱和亏缺和质膜透性升高、相对含水量降低、...     

四翅滨藜抗旱生理特性研究

通过盆栽控水和聚乙二醇(PEG)渗透胁迫(PEG渗透势为0%,5%,10%,15%,20%)试验,测定四翅滨藜幼苗叶的保水力、相对含水量、水分饱和亏、相对电导度、叶绿素含量、MDA含量、光合生理指标等,对四翅滨藜幼苗的抗旱生理特性进行研究。结果表明:盆栽控水6d土壤含水量(质量分数)下降为8.3%时,对其幼苗的光合生理指标没有明显影响;在渗透胁迫下,四翅滨藜幼苗叶相对含水量、叶绿素含量、自由水含量等呈下降趋势;水分饱和亏、相对电导度、MDA含量、束缚水含量等呈上升趋势;在严重胁迫(PEG渗透15%,20%)下,这些生理指标的变幅较大。四翅滨藜幼苗叶保水能力强,束缚水含量较高,抗旱性强。     

基于FDTD对尖端为轴锥体的光纤光镊的模拟分析

基于动量守恒,采用时域有限差分法(FDTD),仿真模拟了光纤光镊轴锥角和工作距离关系及捕获力大小和轴锥角的关系.结果表明工作距离和捕获力的大小和轴锥角度的大小有着密切的关系.模拟结果与其它相关文件报道的实验结果基本相符合.     

Changes in the power spectrum of electrical signals in maize leaf induced by osmotic stress

To quantify the characteristics of the power spectrum of plant electrical signals, we defined the following concepts:spectral edge frequency (SEF), spectral center frequency (SCF), power index (PI) and power spectral entropy (PSE). These parameters were used to examine and quantify changes in the power spectrum of electrical signals in maize leaves under osmotic stress. In the absence of osmotic stress, the SEF of the electrical signal in maize leaves was approx. 0.2 Hz and the SCF was approx. 0.1 Hz. The electrical signal in maize leaves was mainly a slow wave signal with a frequency of 0-0.1 Hz. After 2 h osmotic stress, the SEF and SCF of the electrical signal increased to higher frequencies. The proportion of the fast wave frequency also increased to 0.1-0.2 Hz, resulting in a dramatic increase in PSE. We also found that the changes in PSE and SCF were significantly correlated during osmotic stress. We propose that the changes in the PSE and SCF in maize leaves can be used as a sensitive signal indicating water deficit in leaf cells under osmotic stress. Thus, measurement of SCF or PSE of electrical signals in maize leaves could be used to develop early warning and rapid diagnosis techniques for the water demands of plants.