观察植物生长日记

观察植物生长日记（推荐12篇）

观察植物生长日记 篇1

2月12日

今天爸爸拿了些泥土、种子和两个泡沫盆回家。我把种子埋在泥土里，然后给它们浇水。我今天种了黄瓜、节瓜、丝瓜、苦瓜、甜蜜豆、芥兰。

2月17日

今天是播种的第五天，芥兰的种子发芽了，它们看上去很小。爸爸前几天说我们把芥兰的种子埋起来是不对的，芥兰的种子小小的埋起来它们就没有力气长出来。没想到现在居然能发芽了。

2月18日

今天又有更多的芥兰发芽了，昨天发芽的芥兰叶子有两片，今天这叶子长大了很多。

今天不仅是芥兰，还有黄瓜也发芽了，黄瓜的芽上面有些白色的毛毛。

让人兴奋的是，甜蜜豆的种子也发芽了，甜蜜豆的芽是白色的，小小的还看不清。

2月19日

今天又有更多更多的芥兰长了出来，芥兰的两片叶子就像蝴蝶的翅膀。

黄瓜长得很快，昨天还没长叶子今天叶子就长得很大了。黄瓜的`两片叶子像蜻蜓的翅膀。

甜蜜豆长得很慢，叶子还没长出来。

苦瓜和丝瓜也发芽了，但是很小很小还看不清。

2月20日

今天丝瓜长出了两片叶子，那两片叶子是黄色的像鸭子的嘴巴。晚上我给植物浇水，我发现芥兰一到晚上就会把叶子合拢。

2月22日

今天我们又拿多了两个泡沫盆种东西，我们买了些种子，有菜心、白菜、香瓜、圣女果、葱。晚上我把它们种到盆里了。

2月24日

今天丝瓜的叶子绿了，两片叶子张开了。

芥兰在两片叶子的中间长出了一片小叶子。

甜蜜豆长出了很多片叶子。

前天播下的种子就剩下葱和香瓜没发芽，菜心、圣女果、白菜都发芽了。这些种子小小的，我们都把它们洒在泥土表面，第三天就发芽了。

2月26日

我今天丝瓜又长多了一片叶子，有三片叶子了。苦瓜长了两片大叶子。菜心和白菜都长了两片小叶子，它们的叶子和芥兰的叶子一样，都像蝴蝶的翅膀。芥兰又长多了两片叶子。原来圣女果根本没有发芽。

3月1日

因为我们不懂得怎么种，浇水太多了，甜蜜豆死了很多，只剩下一棵。今天甜蜜豆长了十几片叶子，在顶端长了一条细细长长触须，这触须是攀爬用的，就像手一样抓住棍子往上爬，我们在它的旁边插了一根棍子，让它爬上去。苦瓜长了两片心形的大叶子，芥菜长了第三片叶子，有些已经长第四片叶子了。黄瓜和丝瓜都长了三片叶子。

外婆说以后把我们的阳台当成菜园，种的菜都给我吃。

3月8日

这几天下好大的雨，对我们的植物没有影响，植物长得更大了。甜蜜豆还没爬上竹竿，它长第二条触须了。黄色的圣女果发芽了，它的叶子是细细尖尖的,有的已经在长第三片叶子。

我们上次去鳄鱼公园参观了瓜果园，捡了两颗红色的圣女果，把它们的核放到了泥土里，现在已经长了三片叶子。

3月16日

今天我发现芥兰的叶子上出现了虫咬过的痕迹，我们找不到虫子。菜心和白菜长得很好，因为长得太密密麻麻了，我就拔了一些菜苗煮来吃了，菜苗很好吃。

苦瓜、丝瓜和黄瓜都干枯了很多，真可惜，因为前几天冷空气降临，把他们冷坏了。种东西一点都不容易，种下去的时候又怕它们长不出来，长出来之后又怕它们被虫子咬，又怕它们被冷坏。

植物生长观察日记2

文竹观察日记第1篇

在那个沙发角落的橱子上，摆着一盆文竹，它是那样安静，那样柔美。

文竹，正如它的名字一样，干净、淡雅。它长得很快，不几天，就已经枝叶茂盛了，打开窗子，微风吹来，文竹的枝干在微风中摇曳着，像一位舞蹈家摆动着纤细的身子。文竹的叶子长得极快，长大了的叶子像一片片翠绿的云，它摸着那么柔软。仔细观看，一根根又长又细的枝条从泥土里钻出来，弯弯曲曲，似乎在寻找一片自己将来生长的空间。短的枝条甚至只有一厘米长，比针还细，比棉花还柔软，若你不细心观察，很难看到它们的变化。长的枝条长的一直垂到地面，有一些枝条与枝条之间甚至打一个结继续长。在每根枝条上，又伸出许多小枝条，小枝条上长满了绿生生的叶子。

不时有几根蜿蜒盘旋数米的枝条伸展开来，就像百米冲刺的冠军一样遥遥领先，这些纸条上并没有叶子，却有很多刺，这些刺可没有文竹的叶子那么温顺，一不小心碰到它，它会毫不客气地扎你一下。还有一些枝子，长到几厘米就停止生长了，枝上只伸出了两三根小枝子，但是，不要瞧不起它们，上面的叶子一样很茂密。

我们家养的这盆文竹叶子一边疏，一边密，阳光照射的那面叶子浓密，几根枝条交叉在了一起，每跟枝条上都有上百片叶子，多的眼花缭乱，而叶子稀疏的这边是背光的一面，只有几根空枝子，却长得异常的长，我仔细量了一番，它们平均有两米五的长度。除了这些，我还发现，枝条上的刺，其实是一个生长叶子的“出口”，叶子长出来了，刺也就没有了。

只要细心观察、连续观察就会有新奇的发现。

文竹观察日记第2篇

文竹虽然没有君子兰那样高贵，也不像水仙花那样亭亭玉立，但它能让人感到清新、舒适、雅趣。

文竹和竹子非常相似，根深深地嵌入泥土中，枝干下粗上细，末梢向外弯曲。茎上每一段为一节，长满尖刺。文竹的叶子有些怪异，看上去像松树叶一样坚硬，摸一摸感觉恰恰相反，它像绒毛一样轻盈，像纸巾一般柔软，又有点光滑，也许文竹就因此得名。文竹全身青绿色，现在正值夏日，就又披上了一件深绿的风衣。

文竹喜欢呆在阴凉的地方，尤其讨厌夏天烈日的暴晒。但它不娇贵，生命力旺盛，有着腊梅一样的坚强。高温时节，我常隔三岔五地给它浇水，但它依然长得郁郁葱葱。夏天，文竹长得非常快，它伸展的枝叶已像吊兰一样倒垂下来。

文竹，我喜欢你!喜欢你的淡雅、坚强、幽香，更喜欢你那纤细而有活力的绿叶。

文竹观察日记第3篇

我家的阳台有很多盆美丽、有名的花。但是阳台一角的最小的、最不起眼的文竹却是我最喜欢、最珍惜的植物。

文竹刚生出叶子的时候颜色是嫩绿的`，她逐渐长大，颜色就变成翠绿的。叶上稍微带点黄。把她看得大一些，就好象秋天的枫叶那般美丽。

观察植物生长日记 篇2

1 石门消落带示范区概况

1.1 石门消落带示范区地点

石门消落带示范区位于嘉陵江江北区石门段, 面积约30000 m2, 海拔163~177 m, 坡度5°~45°。土壤类型为潮土 (潮土是发育在河流冲积及海相沉积物上, 是受潜水作用形成的一类土壤) , 土质为砂壤土, 主要是砂土含有少量壤土和砾石。

1.2 植被情况

示范区以2004—2007年进行的耐水淹试验地为基础, 现有植被是由水杉、池杉、枫杨、秋花柳、杭子梢、枸杞、长叶水麻、卡开芦、甜根子草、香根草、狗牙根、扁穗牛鞭草、块茎薹草等构成的单一或复合群落。其中, 在170 m高程以下分布着大量的禾本科草本植物, 主要有卡开芦、甜根子草、狗牙根、扁穗牛鞭草、野青茅等。

2 数据观测

2.1 水位记录

在夏季汛期和冬季三峡库区蓄水后, 每天早、中、晚各观察1次水位, 记录水位淹没梯度的时间, 统计出各高程的连续水淹时间和水淹总时间。连续水淹时间是指一次洪峰来临后, 淹没该高程的天数;水淹总时间为该高程淹没时间的总和。

2.2 植物生长观察

观察不同高程植物在水淹没期间和水退后的生长表现, 如叶片变黄、萎蔫、枝条枯萎、植株枯死、发芽/分蘖以及恢复生长情况等。

3 结果与分析

3.1 2010年度重庆主城嘉陵江消落带水位分析

由图1和表1可知:2010年夏季汛期从6月1日开始到9月30日三峡大坝开始蓄水止 (石门水位168.83m) , 163 m淹没长达138 d, 持续淹水122 d;最高水位186 m, 180 m高程淹没时间达10 d左右, 175 m高程淹没21 d。10月26日三峡大坝坝前水位达到175 m (朝天门水位最高达到176.97 m) 。175 m高程持续淹没时间约90 d, 168 m自7月淹没后至翌年2月中旬始露出, 164 m淹没达178 d。在2011年1月下旬水位逐渐下降, 到2月8日, 处于消落期的三峡水库已由最高蓄水位175 m降至170 m, 寸滩水位为169.88 m。至3月31日退到164.69 m。总之, 不同高程全年淹没时间变化较大, 175 m高程淹没时间达110余天, 淹水深度11 m163 m高程淹没深度为23 m, 几乎全年被淹没。

3.2 冬季淹水后植物生长性状

观察5种禾本科植物在受水淹胁迫时叶片、茎秆和整个植株的生长情况, 综合如下。

(1) 卡开芦:夏季水淹90 d、退水20 d后发出新芽, 冬季淹水130 d, 部分枝叶枯死;淹水近180 d, 主茎及少部分枝条存活, 边退水边开始萌发。

(2) 甜根子草:夏季水淹60 d、持续水淹30 d, 叶片枯萎;水淹80 d、持续水淹45 d, 叶片全部脱落;水淹92 d, 植株茎仍存活, 地上部分枯死;冬季水淹148 d, 植株茎秆80%死亡;淹水170余天, 仅5%左右茎秆存活。退水20 d后开始萌发, 1个月左右盖度达85%以上。

注: (1) 重庆主城区水位以寸滩水位为基准校正。 (2) 淹水深度为重庆主城50年一遇洪水水位186 m与零水位160 m之差。 (3) 水位统计时间, 夏季为2010年3月26日至9月30日, 冬季为2010年10月1日至2011年3月31日。三峡水库蓄水水位基本都在175 m。

(3) 狗牙根:夏季水淹40 d、持续水淹30 d, 地上部分开始死亡;水淹108 d, 持续水淹77 d地下根仍存活, 退水后10 d开始发出新叶。冬季淹水近180 d, 且被大量泥沙掩埋, 退水后25 d左右萌发新芽。

(4) 扁穗牛鞭草:夏季水淹40 d、持续水淹35d, 地上部分全部死亡;水淹108 d、持续水淹77 d, 退水后14 d开始发出新叶。冬季淹水近180 d, 且被大量泥沙掩埋, 退水后40 d左右萌发新芽。

(5) 野青茅:夏季汛期淹水时已基本完成生活史, 地上叶片部分叶片枯死, 茎秆仍存活, 随水位消退, 发出新芽。老株冬季淹水180 d左右, 露出水面7 d左右即开始萌发新芽, 沉积泥沙中有大量种子萌发, 20 d左右盖度可达85%, 高约108 cm (表2) 。

3.3 淹水后植物恢复生长特征观察

经过冬季反季节淹水后, 不同生活型植物表现出不同的生活策略, 其淹水后恢复生长情况详见表2。可见, 低矮草本植物如扁穗牛鞭草、狗牙根主要在茎秆节间萌发新株或新芽;块茎苔草则从块茎基部萌发新株;野青茅除了从多年生植株基部、茎秆上萌发新芽外, 其大量种子从沉积泥土中萌发, 能迅速返青, 覆盖度很大。高草甜根子草主要从宿存根茎基部萌发新株, 残留的茎秆下部萌发较多;而卡开芦除从宿存根茎大量萌发新株外, 近地面的茎秆都能萌发新株, 上部茎秆节间萌发新芽多达6个。

4 小结与讨论

三峡工程举世瞩目, 三峡库区消落带植被是一种比较特殊的消落带植被, 对其进行长期监测和研究是评价三峡工程生态影响的一项重要内容, 近年来受到广泛关注。目前已经发表的研究结果主要包括植物群落分类排序、植物物种多样性和植物区系。1994年, 谢宗强等[7]就已经开始关注淹没对库区原有植物和植被的影响。王勇等[8]和白宝伟等[9]基于三峡自然消落带植被分析, 对三峡水库蓄水后175 m以下的植被进行了预测。2006年三峡水库蓄水156 m以后, 杨朝东等[10]调查了秭归太平溪港至巴东楠木园的145~156 m消落带植物群落类型及分布特点;王强等[11]对开县澎溪河、刘荣等[12]对白夹溪沿岸海拔175 m以下范围的植被进行调查, 研究表明:土壤含水率的变化及分布格局对消落带植物带状分布有较大影响, 消落带内植物物种丰富度和多样性较低。

而在2010年三峡库区正式蓄水至175 m后, 对消落带植被产生了哪些影响呢?本文仅对石门消落带示范区内5种禾本科植物的生长表现和恢复情况作了一个简单的观察统计, 对长期的水淹和水位的季节变动导致消落带内植物种类组成、植被空间分布格局及多样性发生巨大变化情况, 尚待进一步的深入研究。

摘要：重庆主城区嘉陵江段冬季蓄水长达3个月。2010年10月26日三峡库区正式蓄水至175m, 本文观察记述了五种禾本科植物水淹胁迫后的生长性状和恢复情况, 旨在积累消落带植物在受胁迫时生长策略选择方面的长期生态学数据, 为消落带恢复重建过程中植物筛选、生态保护及合理利用提供科学依据。

关键词：消落带,禾草植物,长期淹水,生长性状

参考文献

[1]徐治国, 何岩, 闫百兴, 等.营养物及水位变化对湿地植物的影响[J].生态学杂志, 2006, 25 (1) :87-92.

[2]刘永, 郭怀成, 周丰, 等.湖泊水位变动对水生植被的影响机理及其调控方法[J].生态学报, 2006, 9 (26) :3117-3126.

[3]马龙, 刘廷玺.科尔沁沙地植物生态型与地下水位及土壤水分的关系研究[J].中国沙漠, 2007, 27 (3) :391-396.

[4]王海洋, 陈家宽, 周进.水位梯度对湿地植物生长、繁殖和生物量分配的影响[J].植物生态学报, 1999, 23 (3) :269-274.

[5]罗文泊, 谢永宏, 宋凤斌.洪水条件下湿地植物的生存策略[J].生态学杂志, 2007, 26 (10) :1478-1485.

[6]张虹.三峡库区消落带土地资源特征分析[J].水土保持通报, 2008, 28 (1) :46-49.

[7]谢宗强, 陈伟烈, 梁松筠, 等.三峡库区特有植物及三峡工程对其影响[J].国土与自然资源研究, 1994 (4) :61-65.

[8]王勇, 厉恩华.三峡库区消涨带维管植物区系的初步研究武汉植物学研究, 2002, 20 (4) :264一274.

[9]白宝伟, 王海洋, 李先源, 等.三峡库区淹没区与自然消落区现存植被比较[J].西农农业大学学报, 2005, (5) :119-122, 126.

[10]杨朝东, 张霞, 向家云.三峡水库消落带植物群落及分布特点的调查[J].安徽农业科学, 2008, 36 (31) :13795-13796, 13866.

[11]王强, 刘红, 袁兴中, 等.三峡水库蓄水后澎溪河消落带植物群落格局及多样性[J].重庆师范大学学报 (自然科学版) , 2009, 26 (4) :48-54.

植物的生长方向 篇3

科学家们首先想到的是重力,他们从物理学想到,地球的引力一定是影响植物生长方向的重要因素。著名的英国生物学家、进化论的鼻祖达尔文曾观察到,植物的芽和根在改变生长方向时,各部分细胞的生长速度不同,但这又是由什么来决定的呢?达尔文无法做更进一步的解释。

到1926年,美国植物生理学家弗里茨·温特做了一个颇能说明问题的实验。他使植物的胚芽鞘一面受光照,另一面对着无光的黑暗处,结果胚芽鞘的生长发生了有趣的变化,渐渐地朝着有光的方向弯曲。后来,温特从胚芽鞘中分离出一种化合物——植物生长素,它具有促使植物生长的功能。胚牙鞘受到遮阴部分生长加快,受光部分则由于缺少生长素而生长较慢,结果导致弯曲发生。于是温特认为,植物的茎或叶片的弯曲是由于生长素在组织内的不对称分布造成的。当植物受到策略刺激时,植物组织下部的生长素含量会大大增加,于是就使植物的根朝下生长,而茎则朝上生长了。

自从温特发现植物生长素的秘密后,很多科学家投入到这一研究领域。他们发现,植物根总是朝着地心引力的方向生长,这同样是通过生长调节剂在根细胞里不同的分布来实现的,于是这些学者们提出,也许有一种被称为“平衡面”的“策略感应物”流向根细胞的底部,从而影响生长调节剂在细胞中的分布。水平放置的根,其上面比下面生长快,致使根向下生长,可是这种“平衡面”究竟属于何物?又是如何起作用的呢?学者们一时无法知晓。

前不久,美国俄亥俄州立大学的植物学家迈克尔·埃文斯以及他的同事,提出了一个崭新的理论。他们认为,无机钙对于植物的生长方向起着举足轻重的作用。因为他们在研究中发现,在植物的弯曲生长过程中,无论是根冠下侧部位还是芽的上侧部位,都存在着高含量的无机钙。那么,无机钙又是如何使植物辨别方向的呢?埃文斯解释说,因为根冠有着极为丰富的含淀粉体的细胞,淀粉体就会把其内部的钙送到根冠下侧。这时,如果用特殊的实验手段去阻止钙的移动,植物马上就会不按正常的方式去生长。同样,植物的芽虽然没有冠部,但也含有丰富的淀粉体,淀粉体也能将其内部的无机钙送到上侧的细胞中,这显然说明,无机钙对植物生长方向有着不可忽视的重要作用。

那么,既然淀粉体内有许多无机钙,而无机钙又能在植物体内来去自如,除了重力之外,又是哪一种力量使无机钙如此方便地上下移动呢?最近,美国德克萨斯州立大学的研究人员斯坦利·鲁在研究中发现,这是由于细胞的上端和下端之间的电荷不同,两端电荷的不一致引起细胞极化。结果,为数众多被极化的细胞排列在一起,总电荷就强得足够吸引任何相反电荷的钙原子,驱使它们在体内移动。于是斯坦利·鲁提出,由于细胞的极性带动钙的移动,从而导致植物茎干总是向上生长,而根则朝地下生长。

植物生长观察日记 篇4

金秋十月，秋高气爽，没有雨的骚扰，让人心情非常舒畅。小蒜也在抓住这个好时机继续它的生长旅程。生长速度最快的小嫩芽已经长到了大约十四厘米，它的另一根小嫩芽也长到了两厘米半左右，并和长的那个小嫩芽形成了一个y字形。生长速度最慢的小嫩芽依然保持着“力争上游”的势头，长到了差不多五厘米。它的支撑芽还是生长缓慢，长度最多不过三毫米。我想，支撑芽的营养会不会都被小嫩芽抢去了呢?大部分的根都长到了大约四、五厘米，它们在杯底迅速繁衍，不停地向下盘踞，好像在寻找更多的生长空间。

我不知道小蒜能存活多久，但我一定会细心地照料它!

【精华】植物生长观察日记 篇5

时间如快马般匆匆，一天又过去了，我们一定有不少所感触的事情吧，让我们一起认真地写一篇日记吧。快来参考日记是怎么写的吧，以下是小编帮大家整理的植物生长观察日记3篇，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

植物生长观察日记 篇1

20xx年1月31日

今天，佳凌给我送来了一盆水仙种球。这些水仙花种球像一个个白白嫩嫩的胖娃娃，头顶长着一条尖尖短短的、顶部嫩黄色的小辫子，大种球两边各长着一个小种球；种球下面有许多细细的短须，这就是水仙花的根须了。我把水仙花种球小心翼翼地摆放到花盆里，倒入一些清水，放到桌子上。一会儿爸爸回家了，说：是谁把大蒜放到这里啊？

植物生长观察日记 篇2

我奶奶家的院子里，有两盆牵牛花，是隔壁的夏奶奶送给她的，用瓦盆装着。

瓦盆排列在墙角，从墙头垂下两根麻绳，每条距离七八寸，让牵牛花的藤蔓缠绕上去。藤蔓从两片叶子中间引伸出来以后，不到一个月的功夫，爬得最快的一株要齐墙头了。

今年，奶奶家院里的牵牛花的叶子格外的绿，绿得是那么茂盛，花蕾又格外的多，到底有多少？奶奶说：“反正今年开花要比去年开的多很多。”

牵牛花每一个叶柄处生长一个花蕾，当长到像谷粒那么大，便枯萎了。据奶奶几年的经验，奶奶已经知道了最初的一批花蕾是开不出花儿的，到后来发育得越来越茂盛，新的叶蔓比根部的肥大，那时的花蕾才会开花呢！

牵牛花的生命力非常强，一次，正当它含苞欲放的时候，我不小心，把牵牛花的.茎折断了，只剩下一小截还在土里，我不想让它死，所以我让它在盆里继续长着。奶奶发现了，硬要拔出来，我拦着奶奶坚决不让。奶奶说：“它已经不能活了。”我不信，我精心保护着它，天天给它浇水，过了几天，我惊喜地发现牵牛花又长出了新的芽儿。它竟然活了过来。我真不敢相信它有这么强的生命力。

差不多又过了一个多月，牵牛花开花了，一朵朵牵牛花像一个个小喇叭，淡紫色的，好看极了！

植物生长观察日记 篇3

我家里种了一种植物吊兰，通常我看见植物的跟都是生长在土里的。而我们家的吊兰的跟去长在水里的，跟被水泡的白白的，叶子依然绿绿的，我觉得非常奇怪，怎么花和鱼一样也能生活在水里呀，妈妈告诉我说：有些植物是可以水养的，那样会看起来干净一些。

吊兰有一种吊的本来。它不像文竹那样生长的节节向上刚，而是整个身子长成后向下悬吊着，叶子也随着向下垂，像是绿色的瀑布。

有一次，我发现吊兰花瓶的水干了，叶子也有点枯萎了，妈妈发现后，赶紧给它换水，过了几天竟然又活了而且从它的跟里又长出了一些新的嫩叶，吊兰的生命力真是顽强。它的乐观向上的生命力令人敬佩。

植物生长过程观察日记 篇6

听说妈妈种了很多豆芽。今日，我准备去看一看。

来到阳台上，我掀开上头遮盖的叶片，一眼就看到了豆芽。

它那嫩绿的小片，绿得可爱，十分引人注目。它那白色的身体，

笔直地挺立着，像一个威武的哨兵。

以前，我不明白那豆芽是用什么种出来的。此刻，我明白了。因为妈妈告诉我说：“种豆芽，当然要靠绿豆了呀!”用绿豆来生豆芽?我似乎没有明白妈妈说得意思，就问：“什么，绿豆怎样生豆芽呀?”

“绿豆就不能生豆芽吗?先要把绿豆放在盆里浸泡半天，再把浸泡的绿豆铺撒在利水的筲箕或撮箕里，再用阔叶遮盖起来放在家里，每隔三五小时，浇一次干净的水。过几天，那绿豆就发出了小芽儿。等它长到必须的时候，这就是我们需要的豆芽。”妈妈十分有耐心地回答着我的问题。

我觉得妈妈说的很有道理，自我也决定种一次豆芽。

9月30日 星期五 晴

中午放学后，遵照妈妈种豆芽的方法，我先把绿豆浸泡在瓷盆的水里。午时放学后，我把浸泡的绿豆铺撒在有许多小洞的长方形篮子里，在绿豆上头用桐子叶遮盖，并打算在以后的几天里，每一天浇三五次干净的凉水。

10月5日 星期三 晴

在前几天里，我亲自给豆芽浇水，看到了豆芽脱皮，出根，发芽，长高的全过程。那脱皮的豆芽，像一只只小小的白色的蝌蚪;那嫩绿的小片，先是合拢的，不几天就慢慢地张开，像一朵绿黄色的小花。十分庆幸的是：我种的豆芽又白又胖，十分健康。妈妈说：“这豆芽不仅仅让人喜爱，还是一种可口的蔬菜。”

无极植物生长灯的剖析 篇7

植物主要是依靠太阳的能量进行光合作用而生长、开花、结果。植物通过绿叶对太阳光谱中的不同波长成分进行吸收和反射, 吸收的太阳光、根部吸收上来的水和空气中的二氧化碳, 产生光致生物变化变为糖类。由于自然界经常出现千变万化的气候变化和光照变因, 使植物在各个不同的生长期不能充分吸取到自身不同生长期间所需要的光合营养, 给生长带来不利[1], 对此, 科学合理的人工光谱——紫外线中的不同波长对植物的生长创造了很好的吸收和反射条件。大大促进植物叶片加厚, 尤其是对根茎类植物的生长, 具有十分明显的催生快长作用, 能促使植物提前开花, 改变成熟期, 打破休眠、控制发芽和提高植物品质。灯放射出的光如同阳光照射, 主要适用于补充植物光照 (西红柿、黄瓜、草莓、豆苗、茶叶、盆景花卉等大棚植物) 促进植物生长, 适用于大棚内种植的各种植物[2]。

太阳辐射是许多不同波长的光波所组成, 人眼所能看见的光谱范围, 只是太阳射到地球表面的全部辐射波段的一小部分。到达地面上的太阳辐射包括紫外线、可见光和红外线三个部分。在太阳光谱中, 对于植物生长起最重要的是可见光部分 (波长400~760 nm) , 但紫外线 (波长10~400 nm) 和红外线 (波长760~100000 nm) 也有一定的作用[3]。

1太阳辐射不同光谱对植物的影响

1波长>1 000 nm的辐射, 被植物吸收转化为热能, 影响植物体温和蒸腾情况, 可促进干物质的积累, 但不参加光合作用;

2波长为720~1 000 nm的辐射, 只对植物伸长起作用, 其中波长为720~800 nm的辐射称为远红外光, 对光周期及种子的形成有重要作用, 并控制开花与果实的颜色;

3波长为610~720 nm的红光、橙光可被叶绿素强烈吸收, 某种情况下表现为强的光周期作用;

4波长为510~610 nm的光, 主要为绿光, 表现为的光合作用与弱成形作用;

5波长为400~510 nm的光, 主要为蓝紫光, 被叶绿素和黑色素强列吸收, 表现为强的光合作用与成形作用;

6波长为320~400 nm的光, 外辐射起成形和着色作用, 如使植物变矮、颜色变深、叶片变厚等;

7波长为280~320 nm紫外线对大多数植物有害;

8波长<280 nm的远紫外辐射可立即杀死植物。

科学试验证明, 不同波长的光对植物生长有不同的影响, 见图1所示。可见光中的蓝紫光与青光对植物生长及幼芽的形成有很大作用, 这类光能一直影响植物的伸长而使其形成矮而粗的形态;同时蓝紫光也是支配细胞分化最重要的光线;蓝紫光还能影响植物的向光性。紫外线是使植物体内某些生长激素的形成受到抑制, 从而也就抑制了茎的伸长;紫外线也能引起向光性的敏感, 并和可见光中的蓝、紫和青光一样, 促进花青素的形成。可见光中的红光和不可见光中的红外线, 都能促进种子或者孢子的萌发和茎的伸长。红光还可以促进二氧化碳的分解和叶绿素的形成。

此外, 光的不同波长对于植物的光合作用产物也有影响, 如红光有利于碳水化合物的合成;蓝光有利于蛋白质和有机酸的合成。因此, 在农业生产上通过影响光质而控制光合作用的产物, 可以改善农作物的品质。高山或者高原地区的植物, 一半都具有茎杆矮短、叶面积缩小、毛茸发达、叶绿素增加、茎叶有花青素存在、花朵有颜色等特征, 这是因为在高山上温度低、再加上紫外线较多的缘故。

国内最近几年随着农业生产力的提高, 温室大棚发展很快, 其原因是:

1国内搞活蔬菜市场, 采用温室大棚生产反季节蔬菜;

2北方生产期短, 水稻及其它果实类蔬菜的春季育苗;

3人工控制作物生长条件的高科技型的植物工厂, 实现无土栽培, 无污染食品等的生态农业发展的需要等。

但由于北方及黄河流域等冬季气温低, 日照时间短, 满足不了作物生长的需要;南方虽然气温较高, 但冬春两季多阴雨天, 也会出现日照不足, 因此, 国内温室大棚普遍需要补光。

2无极植物生长灯

在传统农业生产中一般使用普通电光源补充光照和应用不同覆盖材料等农业技术措施。如采用单色荧光灯或彩色塑料薄膜, 改变光环境以调控设施栽培环境中植物的生长发育。但这些措施存在着不同程度的问题, 如缺乏对具体光谱成分的分析导致光质处理不纯、光强不一致、接近甚至或低于植物的光补偿点, 照射光源能效低等。无极植物生长灯在植物设施栽培环境中的大量应用研究结果表明, 无极植物生长灯能够解决这些难题, 特别适合应用于人工光控制型植物设施栽培环境。

无极植物生长灯以其固有的优越性正吸引着世界的目光。特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下, 由于无极植物生长灯具有发光效率高、使用寿命长、安全可靠, 环保节能等特性, 使无极植物生长灯在照明市场的前景更备受全球瞩目。

无极植物生长灯光谱见图2所示, 蓝色光占60%;红色光占20%,

无极植物生长灯也由此不断发展, 基于空间环境的特殊要求, 空间高等植物栽培中使用的光源必须具有发光效率高、输出的光波适合于植物光合作用和形态建成、体积小、重量轻、寿命长、高安全可靠性记录和无环境污染等特点。与高压钠灯光源相比较, 无极植物生长灯更能有效地将光能转化成光合有效辐射。因此, 近年来在地面和空间植物栽培中倍受重视。研究表明无极植物生长灯照明系统能提供光谱能量分布均匀的照明, 其电能转换为植物所需光的效率超过高压钠灯的120倍。

高压钠灯植物专用灯光谱见图3所示, 蓝色光占3%, 红色光占7%, 而不可利用光却占了90%。

无极植物生长灯功率为150~400 W、输入电压为90~304 V、发光效率80 lm/W、寿命50 000 h。常见的有圆形光源灯具如图4所示, 矩形光源灯具如图5所示。

摘要：科学试验证明, 光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一, 通过光质调节, 控制植株形态建成是设施栽培领域的一项重要技术。不同波长的光对植物生长有不同的影响。可见光中的蓝紫光与青光对植物生长及幼芽的形成有很大作用。无极灯主要发红蓝光谱, 比传统植物灯有更强的促进植物生长优势。

关键词：高压钠灯专用灯,无极植物生长灯,光辐射,红蓝光谱

参考文献

[1]陈大华.节能灯技术与低碳照明, 河南科学技术出版社

[2]後腾英司.人工光源在植物工厂中的应用[J].夏晨, 译.中国照明电器, 2014 (2) :40-44.

[3]刘晓英徐志刚焦学磊杨铭.植物照明的研究和应用现状及发展策略[J]照明工程学报, 2013.8.24 (5) .

[4]潘瑞炽王小青李娘辉.植物生理学[D]2008.6:213-214.

植物生长素的奥秘 篇8

生长素是什么物质？植物的生长是由细胞分裂和细胞体积增大而引起的。可是，是什么物质促使细胞分裂，使植物生长的呢？植物学家发现，植物的茎尖内存在着一种控制植物生长的化学物质，它能通过琼胶去影响植物的生长。后来，科学家从植物体内把这种物质提取出来，并把它叫作“植物生长素”。生长素在植物体内的含量较少，且多集中在各生长部分的顶端。它有一个奇怪的特点，就是浓度不能过大，否则会抑制植物的生长。由于生长素本身是害怕阳光的，见到阳光就躲避，流到避光的一面去。所以背光一面生长素多了，长得就特别快，而向光的一面就长得慢些，这时植物就向生长得慢的向光面弯曲。

生长素与植物生长调节剂。植物生长素具有无污染、效率高等优点，为了使生长素为农业生产服务，人们通过试验制造了许多类似天然植物生长素的物质，能对植物的生长起刺激作用，这些人工合成的类似物叫植物生长调节剂。应用于农业生产具有以下几个功效：其一，类生长素可促进生根较难的植物的插枝生根。其二，生长素类可以增加坐果率、疏花疏果，形成无籽果实。其三，可以延迟器官脱落。其四，用生长素处理菠萝植株，可使植株结果和成熟期一致，便于管理和采收，也可使一年内各月都有菠萝成熟。

连续观察植物生长日记 篇9

国庆节老师给我们布置了一项任务——观察豆芽的发芽过程。

我准备了碗、水、纸巾和绿豆。先把纸巾放在碗里当作绿豆的床，再抓一把绿豆放进去，最后加入差不多比绿豆一高一指深的水就完成了准备工作，接下来我需要做的事情就是等待和观察。

绿豆最开始的时候大约5毫米左右长，全身绿绿的，我拿起放大镜仔细一看，绿豆的中间是一个黑褐色的点，边边是米黄色的，我想小芽应该是从这个中间的点点钻出来的吧?不仔细看根本就看不出来，我用鼻子闻一闻，有一股淡淡的草香味，用手去捏一捏，它很坚硬，犹如穿上了一件盔甲，这么硬的豆子，居然会发出豆芽，我有点不信，又有点期待。

10月4日星期一天气晴

早晨我迫不及待地来到客厅看绿豆，因为我太想知道它们长成什么样了，呀!它发生了翻天覆地的变化。小嫩芽从那个小点里钻了出来，模样是直直的，颜色是青绿色的，看上去是那么的嫩，我都不敢上手去摸它，生怕把它弄伤了。我更加期待它接下来的变化了。

10月7日星期四天气晴

每天早上一睁眼去看豆芽成了我每天的大事，今天真的豆芽让我大吃一惊。

它的茎已经长成了五六厘米，头上顶了两片嫩果子仿佛在跟我招手。它的根是棕色的埋在土里，看着就像一条小蛇。整一株小豆芽就像一位舞者在那里欢快地跳舞，看着它高兴的样子，我都笑了起来。

大蒜水培植物生长观察日记 篇10

今天放学我一回到家就和妈妈一起找出了种大蒜的材料。

首先把一些泥土倒入花盆至七分满，再加一些土拌松。因为我加的水太多了，所以要加一些干土进去搅拌，然后再把一整个大蒜分成几个蒜瓣，最后我把蒜瓣轻轻地插入泥土中，每个蒜瓣要有一定的距离。我这盆蒜一个个士兵一样站立在盆里。

我希望这盆蒜能够健康成长，我要把小蒜花照顾得绿油油的。

20xx年10月2日星期三晴

今天我给蒜浇水的时候，我发现它还没有发芽。

这时我有一些着急了，我把妈妈叫来，妈妈说：“心急吃不了热豆腐，蒜还在里边生长了。”

蒜是细长到粗的，有的蒜是直直地向上面长的，有的蒜是侧着长的，还有的是弯弯曲曲地长。蒜的衣服摸上去是光滑的，而上面的尖是粗糙的。

我希望蒜能健康地成长。

20xx年10月10日星期四晴

过了几天，我发现看两棵大蒜发芽了。我高兴不已。

我又把妈妈叫来，妈妈说：“祝贺你又发芽了两棵。”第一棵像是它头在衣服里面太闷了，所以它把衣服撞破了，绿色的头露了出来，呼吸新鲜空气，渐渐衣服全部都脱了。第二棵，它的衣服刚刚爆开，中间有一个尖尖的白白嫩嫩的小绿芽，我问妈妈：“为什么刚刚长的芽不是绿色的。”妈妈说：“因为叶绿素含量还不够，叶绿素合成需要阳光的作用，也就是说需要足够的阳光，大蒜才能健康地生长。”

我希望有一天大蒜全部都能发芽。

20xx年10月13日星期日晴

今天我发现还是只发了两棵蒜芽，但是我发现那两棵芽长高了许多。

第一棵已经长了两层了，真像一座塔，看去有些粗糙，上面那层是深绿色，还嫩嫩的。第二棵白色的小芽已经长到了2厘米高，长成了绿油油的小芽了。

20xx年10月20日星期日晴

今天我准备给大蒜浇水的时候发现全部都发芽了。

观察植物生长日记 篇11

关键词：植物生长调节剂；吲哚乙酸；抗逆性；增产

中图分类号：S482.8 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）11-0001-03

1880年，达尔文在研究金丝雀薏草向光性的过程中，提出植物体内存在一种可以诱导植株生长的物质。1928年，荷兰的Went对达尔文的试验进行了改进，并成功的利用琼脂块从燕麦胚芽鞘尖获得了一种植物活性物质，即人们所熟知的吲哚乙酸（indoleacetie acid，IAA），Went将其命名为植物生长素。这是人们获得的第一种植物激素，即一些在植物体内合成，并从生产处运送到别处，在低浓度时（1 μmol/L）对生长发育具有显著生理作用的微量有机物。植物生长调节剂是指化学结构和生理特性与植物激素功能相同或相似的活性物质。因此在农业生产中，外源植物激素实际上是植物生长调节剂。

1 植物生长调节剂的增产作用

到目前为止，已知的植物激素主要有5大类，分别是生长素（吲哚乙酸，IAA）、赤霉素（GA）、细胞分裂素（CTK）、脱落酸（ABA）和乙烯（ETH）。此外，还有一些新的物质如油菜素内酯（芸薹素内酯，BR）、三十烷醇、多胺、水杨酸（SA）6-苄基腺嘌呤（6-BA）等，都可以用作植物生长调节剂。植物生长调节剂通过改变植物内源激素的含量与分配，来影响植物内部相关基因的表达以及表达产物的运输与分配，进而调控作物的生长发育。这种调控可以提高农作物产量，如CTKs可调节小麦胚乳细胞的数目和大小，促进籽类的发育并提高粒质量；用适当浓度的6-BA（2 mmol/L）处理大豆花序，可使大豆结实率增加29%，籽粒数增加25%，籽粒产量提高30%；在水稻分蘖盛期利用喷施GA来抑制无效分蘖，可提高分蘖成穗率及增加每穗粒数，进而达到增产的目的。这种增产是一种从数量上体现出来的“显性”效果。此外，植物生长调节剂还可诱导产生一系列可以带来质量上“隐性”增产效果的抗性，包括抗逆性和抗病性。从稳产角度而言，这种抗性的诱导产生比单纯的增产效果更重要。

2 植物生长调节剂的抗逆作用

农业生产过程中，不可避免的遭受旱涝、低温、盐碱及病虫害等不良因素的影响，在这些逆境条件下，农作物的生长受到抑制，从影响种子萌发开始，幼苗素质、植株抗病能力、营养生长和生殖生长均受到严重损害，最终影响农业产量。而植物生长调节剂在这种情况下可以有效的提高作物抗逆能力，降低这种负面影响，进而促进作物的生长发育，最终保证农作物产量。

2.1 抗旱性

水是生命之源，是保证农作物生长的第一要素，因此干旱是影响农业生产的第一大威胁。植物生长调节剂的使用可以降低这种负面影响，其主要作用有2个：一是降低水分蒸腾速率，如高脂膜对气孔的作用，利用有限的水度过旱胁迫期；以黄腐酸为主要成分的抗蒸腾剂FA（Fulvic Acid）能够显著提高叶片的水势，通过增大气孔阻力，降低蒸腾速率，从而提高旱时的水分利用率，增强植株的抗旱能力；乙烯利（CEPA）在玉米幼叶上也有相似的作用。二是植物生长调节剂可以提高细胞内相关酶类活性，分解由旱胁迫产生的高氧化性自由基，在干旱条件下保护细胞的质膜系统，提高植株对旱胁迫的耐受性。例如氯化胆碱（Cholinechloride，CC）在干旱胁迫下，可以提高清除植株体内有害自由基的“防氧化酶”类活性，从而减轻细胞质膜被过氧化程度，进而提高小麦和玉米等幼苗的抗旱性；多效唑（PP333）对于旱胁迫的缓解作用也是基于这一原理。

在很多情况下，这两个方面会同时起作用，例如在干旱胁迫条件下SA可以延缓小麦苗期叶片相对含水量、叶绿素含量和蛋白质含量下降的趋势，通过水分渗透势来降低蒸腾作用，提高水分利用效率。同时SA还可以提高长氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等保护酶的活性，降低质膜透性。

2.2 抗寒/冷性

在世界上大部分地区，农作物种子萌发和幼苗生长处于低温阶段，不可预知的偶发性非正常季节降温可以在农业生产的开始阶段造成严重的灾害。因此，利用植物生长调节剂在这一阶段乃至整个作物生长时期减小低温损害已经成为世界性课题。

在水稻生产中，如果使用BR浸种24 h，低温逆境下幼苗电导率就会显著降低，同时SOD活性提高，MDA的积累减缓，ATP保持较高水平，减小低温对水稻幼苗的伤害。脱落酸（ABA）通过提高植株细胞内SOD酶、POD酶和CAT酶等保护酶系统的活性，来增加叶绿素含量，减少超氧化物自由基含量，从而防止质膜过氧化作用，进而提高水稻和辣椒幼苗的抗寒性。CC也可以通过增加植物体内抗冷性物质来提高膜的通透性，进而诱导烟草幼苗的抗寒性。三十烷醇、钙离子都可以通过保护细胞膜系统来减轻低温胁迫，从而提高植株抗寒性。

2.3 缓解盐胁迫

面对全球耕地数量日益减少的实际情况，更大限度的利用不同土地类型的耕地已经成为不可回避的现实，这使得在盐碱地中降低盐胁迫获得产量成为重要课题。当植物生长调节剂被发现后，如何利用其缓解盐胁迫对作物的影响得到了农业工作者的关注。近年来，水杨酸（SA）被广泛用于植物抗盐研究。在碳酸钠胁迫下使用外源SA可以促进玉米种子萌发，提高胚乳内POD、SOD活性，增强幼苗的抗逆性。在玉米幼苗期，还可以进一步使用外源ABA提高其耐盐性，其生理机制是降低植株渗透势和提高渗透调节能力，使幼苗在低水势条件下可以获得足够的水分。此外，ABA还可以诱导地上部分的钠离子转移到根部，减轻茎叶部分的盐害。而脯氨酸（Pro）除了可以通过渗透压来降低盐胁迫外，还可以提高POD和SOD活性，增强作物清除体内自由基的能力，减轻自由基的毒害。

nlc202309040009

其他植物生长调节剂对盐胁迫也有一定作用。例如多效唑（PP333）作为一种高效、低毒植物生长延缓剂和光谱性杀菌剂，除了能显著延缓植株生长以外，低浓度情况下也可以提高草莓苗的耐盐性；BR可以用于增强小麦种子萌发时的抗盐性。

2.4 抗病性

植物诱导抗病性是指经外界因子诱导后，植物产生的对有害病原菌的抗性。这些外界诱导因子包括细菌、真菌、病毒以及它们的代谢产物。除此之外，一些植物生长调节剂也具有诱导植物产生抗病的能力。

1979年对烟草普通花叶病毒（TMV）的研究发现，水杨酸（邻羟基苯甲酸，Salicylicacid，SA）具有诱导抗病活性，可以诱导引起烟草体内病程相关蛋白的积累。此后更全面的研究表明，SA是一种小分子酚类物质，可以诱导植物体内病程相关蛋白（PRs）基因表达以及获得抗病性（SAR）。植物被病原物侵染后，组织内SA含量迅速增加，提高超氧化物歧化酶等产生过氧化氢酶类的活性，抑制过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶的活性，最终通过积累过氧化氢来提高植物抗病性。

此外，PP333可以通过阻断菌体内羊毛甾醇C14氧化脱甲基反应，切断麦角甾醇的生物合成。利用此原理可以提高黄瓜幼苗对白粉病和霜霉病的抗性，降低大豆皱缩花叶病的发病率。而BR对水稻纹枯病、番茄火疫病以及白菜和萝卜的软腐病也具有一定的防治效果和抗性。

2.5 其他抗性

在农作物生长的中后期，倒伏现象是导致产量降低甚至绝收的重要因素。植株矮化、粗壮、基部节间短、根系发达等是抗倒伏作物的特点，可通过喷施植物生长调节剂来获得。PP333对花生地上部分的营养生长具有显著的延缓或抑制作用，能有效防治徒长和倒伏；作用于大豆时也可以改变株型、增加分枝、茎粗以及降低植株高度，实现抗倒伏的效果。

近年来，重金属污染成为农业生产活动中不可回避的问题。重金属不仅对农作物的生长发育产生负面影响，同时其在农产品中的积累会通过食物链进入人体，危害人类生命。喷施α-萘乙酸（NAA）可以降低Cd（镉）胁迫大豆叶片丙二醛（MDA）和脯氨酸的换量，提高亚硝酸还原酶（NR）活性，促进大豆的生长和生物产量的提高。此外，SA和GA能减轻大麦幼苗Cd的毒害作用。针对其他重金属胁迫作用，多胺可以显著改善铝胁迫下番红花的生长和生理生化状况；6-BA可以缓解Hg2+对花生的毒害作用。

3 植物生长调剂发展前景展望

植物生长调剂在诱导农作物抗逆性方面的应用，是发展高产优质高效农业的重要措施。（下转第5页）（上接第2页）大部分植物生长调节剂诱导植物抗逆性的作用是综合性的，例如SA不仅能够诱导植物抵御病毒等生物胁迫，而且可以诱导植物对低温、高温、盐害、水分亏缺、重金属、紫外辐射等非生物胁迫产生一定的抗性； BR可以维持植物正常的代谢活动，对低温、干旱、病害、盐胁迫以及除草剂药害产生抗逆性，因此被称为“逆境缓和激素”。

不同的调节剂可以对同一种环境胁迫诱导产生抗逆性。同时，众多的植物生长调剂在诱导抗逆性时可以进行协同作用。但值得注意的是，在不同浓度条件下，植物生长调节剂的作用有很大不同，甚至完全相反。在农业生产中科学地使用植物生长调节剂，并加强复配剂的使用研究，使其在农业生产中发挥更重要的作用。

虚拟植物小麦根系生长建模与研究 篇12

随着计算机图形学的发展, 人们一直探讨在计算机上对自然景物进行模拟。尤其是近年来, 自然景物的计算机模拟一直是计算机图形学中极具挑战性的问题之一[1]。植物生长分为地上生长部分和地下根系生长部分。由于根系隐藏于地下, 测量技术和理论方法的局限性;另外根系没有植物地上部那样明显的生长标志, 不容易划分根系生长的基本单元, 从而难以对根系结构生长建模[2]。虽然研究人员已开发了很多关于根系结构的模型[3,4], 但根系的研究还是远远滞后于植物地上部分。

二、重要的建模方法

国内外对虚拟植物的研究已经取得了一些成就, 建立了许多建模方法, 如迭代函数, 粒子系统, 双尺度自动机和L系统等。其中两种比较重要的方法:双尺度自动机和L系统。

(一) 双尺度自动机。

双尺度自动机是采用“微状态”和“宏状态”两种尺度的自动机模型。在模拟植物的生长过程时, 一般以一定的时间间隔和一定的单位尺度模拟[5]。由于叶元是植物的分生单位, 因此在双尺度自动机模型中, 用微状态代表叶元, 作为模拟的最小单位。用宏状态代表生长单元, 由于生长单元由叶元组成, 因此宏状态由微状态组成。双尺度自动机模型通过这两种状态的组合和循环模拟植物的生长过程, 生成植物的拓扑结构。

(二) L系统。

L系统理论是美国生物学家Lindenmayer[6]于1968年提出的, 其实质上是一个并行重写系统。通过对植物对象生长过程经验式概括和抽象, 构造公理 (初始状态) 与产生式集 (描述规则) , 对字符串进行有限次迭代, 能生成复杂图形。为建立完整有效植物模型, L系统不断扩展功能。早期L系统简称为确定型L系统, 利用“乌龟行走式解释算法”模拟简单规则分形几何图形。随后出现的随机L系统、参数L系统、开放式L系统和微分L系统等能很好地模拟植物生长。由于植物生长是三维的, 因此要将龟图解释进行三维空间重定向, 扩展为三维龟图解释。

双尺度自动机建模的特点在于直观、一目了然, L系统建模的好处在于能够将植物拓扑结构方便地转换成计算机能够识别的语言, 因此, 同时采用这两种方法, 可以大大提高效率。

三、小麦根系模型的构建

(一) 小麦根系结构单元划分。

采用类似于植物地上部基本生长单元划分的概念[5,7], 把根元作为根系的最小结构生长单元。根元上带有根尖分生组织与侧生原基, 它们将来都有可能形成新的根元。以单位有效积温T0表征一个根元生长所需的时间, 称为根元生长周期。用根元的生理年龄表征根系中包含的各种根个体的类型。

(二) 小麦根系的微状态。

采用双尺度自动机模型的微状态来描述根元。根元微状态的描述, 采用与描述植物地上部的叶元的微状态相对应。根元的微状态采用带图案的矩形表示根元, 带图案的圆表示侧根原基, 如图1所示。

植物地下部的自动机模型描述中, 规定微状态的生理年龄等于根元自身的生理年龄。

(三) 小麦根系的宏状态。

用双尺度自动机模型的宏状态描述根个体或者根轴。由于根个体或者根轴由根元组成, 所以宏状态由微状态组合而成。同一根个体或者根轴由同一类型的根元组成, 因此组成同一宏状态的微状态生理年龄相同, 宏状态的生理年龄等于组成其微状态的生理年龄。

为区别于微状态, 宏状态采用实线圈围起来, 如图2所示。

为了以后能方便地把小麦的双尺度自动机模型转化为L系统文法, 将双尺度自动机模型中的颜色 (填充图案) 改成由数字编号表示的生理年龄或者由字符表示的器官等预定义的特殊的部分。如图3所示。

宏状态中的微状态用1表示, 指示其生理年龄为1或者根类型为1, 矩形代表根段, 圆形中2和3代表下一生长周期侧根原基要长出根的生理年龄。

(四) 小麦根系生长模型。

1. 小麦根系生长特点分析。

小麦的根由初生根、次生根及侧根组成[8]。由种子胚发育的根称为初生根。初生根数目较少, 一般3~5条, 多者可达7条。由茎节和蘖节发育的根称为次生根。小麦的分蘖多, 次生根也比较多。当小麦的初生根与次生根生长到一定的时间后, 初生根和次生根上发生新的根, 称为一级侧根。一级侧根也可以产生次一级的分枝, 即二级侧根, 以此类推。

2. 小麦根系模型的部分参数。

以苗期冬小麦为研究对象, 根据已有的试验测量数据, 以0℃为基温, 设定单位有效积温T0为20℃.d, 计算得到根系生长经历的周期数。设定初生根有4条, 次生根共20条。初生根与次生根生长没有延迟, 它们在经过2个周期数的生长之后才能产生分枝。初生根的每个生长单元上产生的一级侧根3条, 一级侧根每个生长单元上产生二级侧根2个。次生根的每个生长单元上产生的一级侧根4条, 一级侧根每个生长单元上产生二级侧根3个。冬小麦根系模型部分参数如表1所示。

3. 小麦根系双尺度自动机模型。

由以上分析, 小麦根系中的根类型分别为:初生根、次生根、一级侧根和二级侧根等。自动机模型中的微状态与宏状态应该包含小麦根系中各类根元间的关系以及根系的总体结构变化过程。为了连续地模拟根系结构的变化过程, 增设两种辅助的虚根元类型, 分别来描述根系中连续发生的初生根和次生根。

在小麦根系的自动机模型中, 把发生初生根的虚根元的生理年龄设为A1、发生次生根的虚根元的生理年龄设为A2, 初生根的生理年龄为1、次生根的生理年龄为2、两种一级侧根的生理年龄分别为3和4, 两种二级侧根的生理年龄分别为5和6, 如图4所示。

4. 小麦根系的双尺度自动机模型转化为L。文法如下:

Axiom:V1 (4, 0)

Production:

P1:V1 (n, t) →V1 (n, t+dt) //产生初生根的虚根元生存时间每跌代一次延长dt

P2:V2 (n, t) →V2 (n, t+dt) //产生次生根的虚根元生存时间每跌代一次延长dt

P3:A1 (n, t) →A1 (n, t+dt) //初生根的生存时间每跌代一次延长dt

P4:A2 (n, t) →A2 (n, t+dt) //次生根的生存时间每跌代一次延长dt

P5:A3 (n, t) →A3 (n, t+dt) //初生根的一次侧根的生存时间每跌代一次延长dt

P6:A4 (n, t) →A4 (n, t+dt) //次生根的一次侧根的生存时间每跌代一次延长dt

P7:A5 (n, t) →A5 (n, t+dt) //初生根的二次侧根的生存时间每跌代一次延长dt

P8:A6 (n, t) →A6 (n, t+dt) //次生根的二次侧根的生存时间每跌代一次延长dt

P9:I (t) →I (t+dt)

P10:V1 (n, t) :n>0→[A1 (2, 0) ]V1 (n-1, 0) //不产生根段, 只产生初生根

P11:V1 (n, t) :n=0→[V2 (20, 0) ]V1 (n-1, 0) //初生根长到一定时间后开始产生次生根

P12:V1 (n, t) :n<0→φ//不再产生初生根

P13:V2 (n, t) :n>0→[A2 (2, 0) ]V2 (n-1, 0) //产生次生根

P14:V2 (n, t) :n<=0→φ

P15:A1 (n, t) :n>0→I (t) A1 (n-1, 0) //初生根生长不产生侧根

P16:A1 (n, t) :n=0→A1’ (18, 0) A1 (n-1, 0)

P17:A1 (n, t) :n<0→φ

P18:A1’ (n, t) :n>0→I (t) / (θ) [A3 (12, 0) ][A3 (12, 0) ][A3 (12, 0) ]

A1’ (n-1, 0) //初生根生长并产生一级侧根

P19:A1’ (n, t) :n<=0→φ

P20:A2 (n, t) :n>0→I (t) A2 (n-1, 0) //次生根生长不产生侧根

P21:A2 (n, t) :n=0→A2’ (18, 0) A2 (n-1, 0)

P22:A2 (n, t) :n<0→φ

P23:A2’ (n, t) :n>0→I (t) / (θ) [A4 (12, 0) ][A4 (12, 0) ][A4 (12, 0) ]

[A4 (12, 0) ]A2’ (n-1, 0) //次生根生长并产生一级侧根

P24:A2’ (n, t) :n<=0→φ

P25:A3 (n, t) :n>0→I (t) / (θ) [A5 (8, 0) ][A5 (8, 0) ]A3 (n-1, 0)

P26:A3 (n, t) :n<=0→φ//初生根的一级侧根生长并产生二级侧根

P27:A4 (n, t) :n>0→I (t) / (θ) [A6 (8, 0) ][A6 (8, 0) ][A6 (8, 0) ]

A4 (n-1, 0)

P28:A4 (n, t) :n<=0→φ//次生根的一级侧根生长并产生二级侧根

P29:A5 (n, t) :n>0→I (t) A5 (n-1, 0) //初生根一级侧根的二级侧根生长

P30:A5 (n, t) :n<=0→φ

P31:A6 (n, t) :n>0→I (t) A6 (n-1, 0) //次生根一级侧根的二级侧根生长

P32:A6 (n, t) :n<=0→φ

在此L系统中, P1到P8表示初生根、次生根和它们的一级侧根、二级侧根生存时间在每迭代一次延长dt;P10和P12表示初生根发生;P11表示初生根长到一定时间后, 次生根开始发生;P13和P14表示次生根产生;P15、P16和P17表示初生根生长不产生分枝;P18和P19表示初生根继续生长并产生一级侧根;P20、P21和P22表示次生根生长不产生分枝;P23和P24表示次生根继续生长并产生一级侧根;P25和P26, P27和P28分别表示两种一级侧根生长, 并产生二级侧根;P29和P30, P31和P32分别表示两种二级侧根生长。

四、小麦根系的仿真实现

基于以上小麦根系生长模型, 以VC++为开发平台, 结合Open GL三维图形库技术进行模拟, 实现了小麦根系在计算机上的三维动态显示。

模拟小麦根系形态结构的算法简单描述如下:

小麦根系生长模拟效果如图5所示:

五、结语

本文用双尺度自动机和L系统相结合的方法实现了小麦根系的形态建模, 并且实现了根系生长的动态模拟。但其与真实小麦根系相比还存在一定的差异, 而且研究没有考虑环境, 如温度、水分、养料等对根系生长的影响。在后续的研究工作中把小麦根系生长过程与环境因素结合起来, 进一步研究小麦根系的生长规律, 对小麦增产研究有着极大的推动作用, 同时也推动了农业发展。

参考文献

[1] .张明书, 张燕, 王维民, 梁立凯.三维植物的计算机模拟算法研究[J].计算机技术与发展, 2006, 10

[2] .Jourdan C and Rey H.Modelling and simulation of the architecture and development of the oil-palm root system.ⅡEstimation of root parameters using the RACINES posterprocessor[J].Plant and Soil, 1997, 190:235~246

[3] .Lynch J P, Nielsen K L, Davis R D, Jablokow AG.SimRoot:Modelling and visualization of root systems[J].Plant and Soil, 1997, 188:139~151

[4] .Pages L, Vercambre G, Drouet J L, Lecompte F, Collet C, Bot J L.Root Typ:a generic model to depict and analyze the root system architecture[J].Plant and Soil, 2004, 258:103~119

[5] .赵星, de Reffye P, 熊范纶等.虚拟植物生长的双尺度自动机模型[J].计算机学报, 2001, 24 (6)

[6] .A Lindenmayer.Mathematical models for cellular interaction in development, PartⅠand PartⅡ[J].Journal of Theoretical Biology (S0022-5193) , 1968, 18:280~315

[7] .Yan H P, Kang M Z, de Reffye P, Dingkuhn M.A dynamic, architectural plant model simulating resource-dependent growth[J].Annals of botany, 2004, 93:591~602