基于生长模型的林分场景可视化构建研究

林分场景的可视化构建,是基于林分的自身生长规律模型,通过计算机图形学的理论和虚拟现实的方法来实现的.以北京市昌平区油松人工林为研究对象,利用现有的森林资源调查数据,结合预测林分生长精度较高的胸高断面积模型,通过林分场景渲染的各种方法,实现了林分生长的可视化模拟.

Abstract：

Stand visualization is realized based on a stand growth model and performed by using computer graphics theory and virtual reality approach. In a study reported in this paper, stand growth simulation of a Chinese pine plantation in Changping District of Beijing was fulfilled, using the existing forest inventory data and combining it with a stand basal area growth model which has high prediction accuracy, according to a variety of scene rendering methods.     

虚拟间作植物根系竞争生长的可视化系统研究

基于模拟根系形态结构的Simroot系统的几何建模理论,结合计算机图形学方法建立了虚拟间作植物根系竞争生长过程的三维可视化模拟系统。将间作大豆—玉米根系的生长参数输入模拟系统中进行模拟。结果表明,该系统能够形象逼真地显现间作植物根系竞争生长过程中的形态结构和生物特性。     

萌发的小麦种子及其幼苗对Cd2+胁迫的响应

研究了萌发的小麦种子及其幼苗对不同浓度Cd^2＋胁迫的响应。结果表明：随着Cd^2＋浓度的增加,小麦种子的发芽率、根和芽的生长以及α-淀粉酶活性、幼苗生物量增加呈下降趋势,而叶组织中MDA浓度、电解质渗漏率呈上升趋势。Cd^2＋对小麦种子的萌发与萌发种子中α-淀粉酶活性有关,使幼苗生物量增加与其导致膜脂质过氧化有关。     

基于三维动态生长模型的水稻根系模拟

以水稻‘淦鑫688’‘两优培九’‘金优463’‘陆两优996’为试材,利用根箱栽培试验研究水稻不同生长时期根系的形态结构和分布与生理生态因子之间的相互关系;统计分析水稻根系的形态参数,量化其生物学意义和结构特征,基于水稻根系拓扑结构,提出了一种融合发根时间、发根位置、生长速率和生长方向的水稻根系三维动态生长模型。对模型模拟值与观测值进行相关性分析,纳什效率系数为0.811~0.899,均方根误差为0.121~0.135,平均偏差为0.125~0.137,表明模型的准确度较高。以水稻根系三维动态生长模型作为算法基础,利用Visual C++开发工具和OpenGL开放图形库构建了实现水稻根系三维生长可视化仿真系统。对水稻根系的不定根、一级枝根、二级枝根和三级枝根的拟合度和误差进行分析,结果显示,其平均模拟拟合度分别可达到89.36%、90.12%、90.86%和91.75%。     

水稻苗期耐Cd2+胁迫的QTL定位研究

利用韭菜青×IR26杂交后代建立一个重组自交系群体(recombinant inbred line,RIL)及相应的SSR分子标记连锁图谱,在2007和2008年进行Cd2+(5 mg·kg-1)胁迫下水稻幼苗耐Cd2+胁迫的QTL分析.结果表明:2007年检测到3个与幼苗耐Cd2+胁迫有关的QTLs,包括1个控制相对苗高的位点qRSH-7和2个控制单株相对干重的位点qRDW-lla和qRDW-llb,分别位于第7和第11染色体;2008年检测到6个与幼苗耐Cd2+胁迫相关的QTLs,包括3个控制单株相对干重的位点qRDW-J、qRDW-2和qRDW-7,1个控制相对苗高的位点qRSH-2,2个控制相对鲜重的位点qRFW-2和qRFW-7,分别位于第1、2、7染色体.在定位的9个QTLs中,qRDW-7和qRFW-7都位于第7染色体的RM6872与RM11标记之间,加性效应分别为4.89和5.44,表型贡献率为18.02%和15.24%;qRSH-7和qRDW-1的加性效应分别为5.09和-3.64,表型贡献率为13.48%和10.06%;其余位点表型贡献率均低于10.0%.     

利用DH群体研究Cd2+对小麦苗期生长的影响

镉(Cd)是农田土壤重金属污染的主要元素,易被植物吸收,并通过食物链在人体内富集.研究不同浓度的Cd2+胁迫对小麦苗期生长的影响,对小麦防镉污染生产具有重要意义.本文以花培3号和豫麦57两个品种构建的含有168个双单倍体(DH)群体为实验材料,在相同遗传背景和大样本下进行了不同浓度Cd2+胁迫下对小麦苗期生长性状影响的研究分析.结果表明:Cd2+胁迫下小麦幼苗和根系生长受到抑制,浓度越高,抑制作用就越大,DH群体株系间所有性状的方差分析F值达0.01极显著水平,说明存在着基因型差异.在0 mg/L(对照)、40 mg/L和120 mg/L三种浓度Cd2+下各性状之间的相关性也存在着差异,与对照相比Cd2+胁迫下根体积与根平均直径呈现极显著正相关;株高与根平均直径、根平均直径与根表面积、根尖数与茎叶鲜重没有相关性,叶龄与根系总长、根表面积、根体积、根尖数也不再具有相关性,而根系总长与茎叶鲜重、根尖数与茎叶干重之间由极显著水平变为了显著水平.根平均直径与浓度呈极显著正相关,相关系数为0.754,茎叶鲜重、茎叶干重、株高、叶龄、根系总长、根表面积、根体积、根尖数、根鲜重、根干重10个性状与浓度都呈负相关.     

Cd2+、Pb2+胁迫下对开蕨配子体发育的比较研究

为明确重金属污染对对开蕨配子体生长发育的影响,探究对开蕨濒危的内在原因,以对开蕨配子体为材料,分别设置土壤中不同含量Cd2+(0.2、0.4、0.8 mg/kg)和Pb2+(20、40、80 mg/kg)对其配子体进行单因素胁迫培养,应用光学显微镜对配子体形态结构进行比较观察,并统计了心形原叶体、精子器、颈卵器的形成时...     

Cu2+、Cd2+胁迫对番茄幼苗生长及过氧化物酶活性的影响

笔者以番茄2个种（402,205）为材料,研究不同浓度Cu^2＋、Cd^2＋对番茄幼苗生长及过氧化物酶活性的影响,以期为Cu^2＋、Cd^2＋对番茄的伤害机制提供理论依据。     

Cd2+胁迫条件下青岛大扁藻的生理应答

研究山东青岛大扁藻在重金属Cd2+胁迫下的生物学效应,结果表明:在Cd2+的胁迫下,24h时4mg/L处理组藻细胞比对照上升了2.6％(P＞0.05),其他浓度对青岛大扁藻生长有明显的抑制作用,对其生长的72h半数有效抑制浓度＞300mg/L.在Cd2的胁迫下青岛大扁藻的谷胱甘肽含量迅速升高,36mg/L时达峰值,是对照的2.67倍(P＜0.05),类胡萝卜素的含量变化相对平缓.36mg/L处理组藻细胞SOD活性为3.45x10-8U/个,与对照比上升了63.5％(P＜0.05),维生素C过氧化物酶活性峰值出现在110mg/L处理组,较对照上升了89.2％(P＜0.05),青岛大扁藻的维生素C过氧化物酶、SOD活性对Cd2+有很强的适应力.藻细胞在Cd2+的胁迫下产生了大量的MDA,在高浓度下呈下降趋势,但仍处在较高的水平.藻细胞的维生素C过氧化物酶、SOD活性及MDA含量的改变与Cd2+的浓度具一定的相关性.     

Cu2+、Cd2+胁迫对小麦幼根SOD活性及其基因表达的影响

采用水培试验探索不同浓度(0 mg/L、5 mg/L、30 mg/L和60 mg/L)Cu2+或Cd2+胁迫(24 h、48 h、72 h和96 h)后对小麦幼根超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,并通过实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time fluorescence quantitative PCR, Real-time Q-PCR)检测Cu/ZnSOD基因表达。结果表明,Cu2+胁迫处理72 h后,各处理SOD活性均较对照极显著提高(P<0.01),且30 mg/L浓度下SOD酶活性最高,是对照的3.67倍;而Cd2+胁迫处理后,幼根SOD活性整体呈现“升-降-升”的趋势,胁迫前期酶活性的降低程度与Cd2+浓度成正比,至72 h酶活性最低。Cd2+胁迫条件下Cu/ZnSOD的表达量明显高于Cu2+胁迫。不同时间Cu2+胁迫下,Cu/ZnSOD基因表达均呈现5 mg/L浓度处理高于60 mg/L和30 mg/L,表明低浓度促进而高浓度抑制该基因表达;而对于Cd2+胁迫,Cu/ZnSOD基因随浓度的升高和时间的延长呈现明显下降趋势,至96 h最低。本实验结果表明,Cu2+、Cd2+胁迫处理后浓度对基因表达的影响较大。该结果为深入探讨重金属胁迫下小麦幼根中SOD特性的研究提供理论参考和技术支持。     

镉、铅胁迫对麻疯树幼苗生长的影响

采用盆栽试验研究了不同浓度的镉(Cd2+)和铅(Pb2+)对麻疯树幼苗生长及幼苗叶片的叶绿素含量、叶片细胞超微结构、丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白含量以及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明,两种重金属处理后,麻疯树幼苗的株高、根长、根重和地上鲜重抑制作用较为明显;随着Cd2+、Pb2+浓度的增大,叶片叶绿素总量总体呈下降趋势,MDA和可溶性蛋白含量升高,SOD活性则先上升后下降。Pb2+胁迫下,POD活性随浓度呈先升后降的趋势,CAT活性则逐渐上升,叶绿体双层膜分辨不清,基质大量溢出;Cd2+胁迫下,POD活性随浓度缓慢上升,CAT活性则是先上升后下降,叶绿体结构轻微变形,呈圆形且有肿胀现象,基质少量溢出。     

遮阴处理对小桐子幼苗生长的影响

[目的]为小桐子的大面积种植提供科学依据。[方法]设计4.8%、14.9%、46.0%、100%4种透光率,研究遮阴处理对小桐子幼苗生长的影响。[结果]随着遮阴强度的增加,小桐子幼苗的气孔密度、比叶重、叶绿素a/b值、单位叶面积鲜重、光补偿点、叶片最大净光合速率均下降,而叶片的呼吸速率、表观量子效率不同程度地增加。低光强下光-光合曲线的直线方程的相关系数为0.942 3～0.994 8,表明低光强下光与光合速率呈良好的线性关系。[结论]遮阴处理下,小桐子植株的生理指标有了不同程度的变化,表现出植株对弱光的利用能力增强,对强光的利用能力减弱。     

植物生长调节剂对贵州麻疯树生长和产量的影响

以贵州两年生麻疯树为试材,研究了喷施专用生产药剂B 750 mL/hm2、多效唑450 g/hm2对麻疯树生长和产量的影响。结果表明:施用生产药剂B和多效唑均能有效地抑制麻疯树的营养生长,促进其开花结果,从而显著地提高麻疯树的单株产量,以多效唑的效果更为明显。     

不同种源膏桐在干旱胁迫下生理指标的变化

以不同种源膏桐实生盆栽幼苗为试验材料,研究其在自然干旱胁迫下水分饱和亏 缺、质膜 相对透性、丙二醛含量、叶绿素含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量的变化。结果表明, 随着干旱胁迫 时间的延长,红河、永涛和元阳3个种源膏桐的叶绿素含量逐渐缓慢降低,至胁迫末期, 分别为对照 的76.85%、53.61%和45.66%;饱和水分亏缺、质膜相对透性、丙二醛含量、脯氨酸含量和 可溶性 糖含量呈上升趋势,其中后3个指标的增幅明显,至胁迫末期,分别为对照的465.19%、 429.98% 和554.85%,615.22%、627.33%和786.25%, 232.00%、305.13%和294.74%。综合分析认 为,3 个种源膏桐的抗旱能力由强到弱依次为:红河、永涛、元阳。     

不同截杆高度对麻疯树生长的影响

把1年生的麻疯树截杆成6种不同的高度．研究其对植株生长的影响。结果表明：不同截杆高度对株高、地径、冠幅和枝长增长量以及萌芽数、成枝率、枝粗、枝下高和不同长度的萌发枝数量都有显著的影响。综合这些指标来看,在实际生产中,把麻疯树幼树截成60或80cm高更为适宜,能使植株生长更快、更健壮,促进更多的侧芽萌发和成枝,并形成更合理的树冠结构。     

干旱胁迫对麻疯树幼苗光合特性及生长的影响

采用盆栽控水的方法,研究了不同程度干旱胁迫对麻疯树幼苗叶片光合特性及植株生长的影响。结果表明:麻疯树幼苗叶片相对含水量(LRWC)、苗高生长量(△H)、地径生长量(△D)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均随胁迫时间的增加而下降;水分利用效率(WUE)在轻度和中度干旱胁迫下升高,重度干旱胁迫下极显著降低(P<0.01);胞间CO2浓度(Ci)在轻度和中度干旱胁迫下有所降低,重度干旱时极显著上升(P<0.01)。说明在轻度和中度干旱胁迫下麻疯树幼苗光合能力下降的主要原因是气孔限制,而重度干旱胁迫下光合能力下降的主要原因是非气孔限制。在轻度和中度干旱时麻疯树幼苗以降低光合生长和蒸腾耗水、提高水分利用效率来适应环境、维持生命,但长势变弱,而严重干旱时麻疯树幼苗的生长受到土壤水分的严重限制。     

航天搭载对小桐子生长、光合特性和产量的影响

[目的]利用航天诱变技术开展小桐子的育种工作,以期为选育出产量高、种子出油率高、适应性强的新品种提供丰富的育种材料。[方法]以云南西双版纳和元阳2个种源地的小桐子种子为试材,利用航天搭载手段进行诱变处理,研究了航天搭载对当代植株的生长、光合特性、种子产量及含油率的影响,并对小桐子产量与生长和光合因子之间的相关性进行分析。[结果]航天搭载诱变明显促进了植株的生长,提高了植株的光合能力、种子产量。小桐子产量与株高、地径等因子有0.05水平显著的相关性。[结论]利用航天搭载进行小桐子种质创新是可行的。     

品种与种植地对麻疯树生长差异的影响

将麻疯树FD-8号和云热1号种植于菜地、坡耕地和坡荒地,研究不同品种与种植地麻疯树生长差异.结果表明,品种间或种植地间麻疯树生长均表现出较大差异.其中FD-8号苗木生长优势较云热l号的明显;种植于菜地的麻疯树植株生长优势较种植于坡耕地和坡荒地的明显;FD-8号种植于菜地表现出速生和挂果早的生长优势.可见,麻疯树生长性状与品种和种植地密切相关.     

NaCl胁迫下小桐子幼苗叶片蛋白质变化分析

探究NaCl胁迫下小桐子(Jatropha curcas)幼苗叶片蛋白质的变化.以小桐子幼苗叶片为材料,用去离子水、10％的NaCl、0.2％的NaOH、70％的乙醇提取蛋白质,用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测活性蛋白质的分布及差异.结果表明,胁迫时间12h,40、60 mmol/L NaCl胁迫小桐子,幼苗叶片的蛋白质变化最明显.     

镉胁迫对花生种子萌发及幼苗生理特性的影响

通过研究Cd2+胁迫下花生种子萌发及幼苗的主要生理指标的变化,探讨了镉胁迫对花生种子萌发和幼苗生长的毒害机理。结果表明:Cd2+浓度为0~80 mg/L时,各处理间种子发芽势无显著差异,当Cd2+浓度达到20 mg/L时,出苗率随Cd2+浓度升高明显降低,并且,Cd2+浓度与出苗率极显著负相关(r=-0.97**);Cd2+浓度与株高和根长呈极显著和显著负相关(r=-0.844**,-0.752*);与根系活力、叶绿素a含量、叶绿素b含量均呈极显著负相关(r=-0.852**,-0.993 7**,-0.817 8**);与幼苗生物量、CAT活性与Cd2+浓度呈显著负相关(r=-0.705*,-0.068 18*)。为有效缓解花生早期镉伤害提供了理论依据,也为农业镉污染研究和治理以及污染生态学的研究提供了理论基础。