蒸发蒸腾作用对新型土工织物排水效率影响的试验研究

相比于传统土工织物,新型土工织物是一种因编织了亲水尼龙织物而在非饱和环境下具有较高排水效率的新型材料,其排水效率受铺设方式、降雨、温度、相对湿度等因素影响。目前关于铺设方式、降雨对其排水效率的影响已有一定研究,但有关蒸发、蒸腾作用对排水效率的影响还缺乏系统研究。鉴于此,基于已开展的砂土自由排水和新型土工织物水平铺设(排水端延伸至空气中)下的排水试验,首先通过在砂土中设置一层不同铺设方式下的新型土工织物(排水端未延伸至空气中,无蒸发),开展排水对比试验;随后,在砂土中设置一层新型土工织物,开展排水端延伸至空气中(蒸发),排水端穿过植草土壤(蒸腾)下的排水对比试验,探究新型土工织物在蒸发、蒸腾作用下砂土湿润锋、砂土含水率(体积、质量)的变化规律。结果表明:在砂土中铺设一层新型土工织物后,虽增加了排水路径,但新型土工织物排水端未延伸至空气中,不能进行蒸发作用,加之铺设的新型土工织物上无湿度差,不能产生吸力差,水分迁移仅受重力影响,其排水效率接近砂土自由排水,反之,水分迁移将受重力和吸力双重作用,更多的水分被排出;新型土工织物蒸发作用下的排水效率是无蒸发作用下的1.25倍,蒸发作用对排水效率的影响大于铺设方式;蒸发作用相当于天然“水泵”,新型土工织物相当于排水“管道”,若排水时间足够长,新型土工织物能持续降低砂土中水分;为发挥新型土工织物最佳排水效率,须将新型土工织物排水端延伸至空气中进行蒸发作用;用于排水的材料若在非饱和环境下排水效率低,不仅不能排水,反而阻滞水分迁移,抬升地下水位,产生不利的影响;植物蒸腾和土壤蒸发作用能提高新型土工织物排水效率,但影响小于蒸发作用。研究成果可为新型土工织物的排水设计、施工提供参考。

蒸腾作用类比实验的创新设计

基于已有研究成果,利用桂花枝条、截去两端的温度计、橡胶管等器材,进一步改进蒸腾作用实验,具有操作便捷、现象明显的优点,使蒸腾拉力现象可视化,便于学生观察实验现象。利用树状亚克力板和餐巾纸等器材,设计并制作蒸腾作用类比实验装置,类比纸树蒸发与植物蒸腾,既帮助学生理解蒸腾拉力,化解学习难点,更发展其类比推理的科学思维。

指向技术与工程实践的“蒸腾作用”教学设计

科学课程倡导以探究和实践为主的多样化学习方式,促使学生综合运用科学知识,解决实际问题,体验科学技术对生活与社会的影响。在“蒸腾作用”教学中,开展“营救倒伏的古树”项目学习,让学生经历工程实践的一般过程,通过前置实践、科学探究、建模解释、类比推理等活动,理解植物蒸腾作用概念,发展学生的技术与工程实践能力。

《叶的蒸腾作用》创新实验教学

植物如何排出体内的水分?为了解答这个问题,青岛版小学科学教材中设计了一个对比实验。在实验中,学生准备两株植物(一株有叶片、一株无叶片),分别用透明塑料袋罩住植物的地上部分,经过一段时间阳光的照射,学生可以观察到一个塑料袋内壁出现了较多水珠,另一个塑料袋内壁的水珠较少,由此证明植物体内的水分主要从叶片排出。

基于深度学习的“植物的叶与蒸腾作用”实验改进

深度学习强调学生能够全身心积极参与、在亲历实践中体验成功,是促进学科核心素养发展的学习方式.以“植物的叶与蒸腾作用”课堂实验教学改进为案例,突破课堂时间的界限,改进实验装置,创新实验方案,验证实验猜想,促进学生对蒸腾作用概念的深度理解.

基于学习进阶的蒸腾作用概念教学

以蒸腾作用的概念教学为例,基于学习进阶理论对教学内容进行规划设计,确定学习进阶维度,围绕经验、映射、关联、系统和整合五个学习进阶层级,构建学习进阶框架。结合学习进阶框架,沿着“分析学情、创设情境”,“问题导向、建构概念”,“多元评价、诊断反馈”的进阶路径进行概念教学,依次进阶、逐步构建概念。

植物蒸腾作用的土力学效应

在高速公路路基边坡的生态防护工程中,大多只考虑植物根系的加筋作用,忽略了植物的水力作用.植物蒸腾引起根系土的吸力增加,导致抗剪强度增加,影响根系土的土-水特性.本文系统地介绍了植物的蒸腾作用机理,分析了蒸腾作用对根系土的吸力和土-水特征曲线的影响机理,根据蒸腾作用对根系土孔隙分布分维和进气值的影响,提出一种植物蒸腾作用引起根系土强度增加的计算方法,定量分析了植物蒸腾作用对根系土强度的影响程度.

荒漠植物梭梭和沙拐枣光合作用、蒸腾作用及水分利用效率特征

运用开放式气体交换LI-6400便携式光合作用测定系统,研究了梭梭(Haloxylonammodendron)和沙拐枣(Calligonummongolicum)的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)及水分利用效率(WUE)特征。结果表明:梭梭和沙拐枣在湿润状况下的Pn日变化呈单峰型,梭梭低于沙拐枣,日平均分别为19.60±0.12μmol·m-2·s-1和24.06±0.50μmol·m-2·s-1;E也是梭梭低于沙拐枣,日平均分别为5.53±0.08mmol·m-2·s-1和8.21±0.26mmol·m-2·s-1;WUE则不同,日平均梭梭高于沙拐枣,分别为3.28±0.05mmolCO2·mol-1H2O和2.84±0.06mmolCO2·mol-1H2O。WUE年均值也是梭梭高于沙拐枣,二者最高值都出现在9月,次高值出现在7月,WUE的高低变化与年降水量的高低分布一致。在湿润和干燥两种状况下,梭梭和沙拐枣Pn对光强的响应表明,水分条件好时Pn明显增大,光能利用率提高。从湿润状况时的净光合速率、光饱和点和CO2补偿点,以及干燥状况时也具有低CO2补偿点,确定梭梭和沙拐枣具有C4光合途径。

乔木蒸腾作用的主要测定方法

参阅了近年来国内外研究树木蒸腾作用的文献 ,对研究乔木水分利用的各种代表性方法 (整树容器法、称重法、蒸渗仪法、Li 16 0 0稳态气孔计法、风调室法、遥感法、水量平衡法、组织热平衡法、热脉冲法、涡动相关法、波文比法、彭曼联合法 )的原理、应用技术与方法进行探讨 ,分析其优缺点 ,并具体介绍作者目前所采用的热扩散式探针法及遇到的问题与改进 ,认为热扩散探针法 (TDP)是目前研究乔木整树蒸腾作用比较理想的方法。

树种蒸腾作用、光合作用和蒸腾效率的比较研究

各树种在年生长季不同测期的蒸腾速率日进程曲线一般呈单峰型。蒸腾速率与环境因子的相关性大小依次为 :光照强度、气温、相对湿度和大气水势。蒸腾速率日变化一般可用具有光照因子的优化模型 (即光照型、光温型、光湿型和光温湿型 )来模拟。年生长季树种蒸腾速率 ( g· g- 1L D· h- 1)排序由大到小为 :柠条 ( 0 .92 69± 0 .2 0 89) (平均值±标准差 ,以下同 )、小叶杨 ( 0 .71 77± 0 .2 4 1 0 )、河北杨( 0 .62 56± 0 .1 60 9)和北京杨 ( 0 .60 0 7± 0 .2 749) ;净光合速率 ( mg CO2 · g- 1LD· h- 1)排序自高至低为 :柠条 ( 1 4.5949± 4.662 7)、小叶杨 ( 1 3.40 55± 2 .9994)、河北杨 ( 1 3.2 569± 4.3531 )和北京杨 ( 1 1 .6989± 2 .5884) ;蒸腾效率 ( g DM· g- 1H2 O)排序由高至低为 :北京杨 ( 1 .41 %± 0 .42 % )、河北杨 ( 1 .35%± 0 .36% )、小叶杨 ( 1 .2 6%± 0 .2 3% )和柠条 ( 1 .0 0 %± 0 .2 7% )

杉木人工林针叶光合与蒸腾作用的时空特征

对 3个林分 (密度A :16 6 7株·hm- 2 ;B :32 33株·hm- 2 ;C :976 7株·hm- 2 )的测定和分析表明 ,树冠不同部位的同龄叶的光补偿点、光饱和点及其最大光合速率不同 ;树冠同一层内 ,成熟针叶光合速率依当年生叶、1a生叶、2a生叶递减。强光下 ,中层叶的蒸腾速率明显小于上层叶。弱光下 ,中层和下层叶具有较高的蒸腾速率 ,几乎等于甚至超过上层叶。一般而言 ,杉木针叶光合作用的光饱和点为 10 0 0～ 190 0 μmol·m- 2 s- 1 ,光补偿点很低 ,大致在 4 .780～ 30 .114 μmol·m- 2 s- 1 范围。同一枝条不同部位不同年龄针叶光合和蒸腾的能力差异明显。枝条后部针叶净光合速率和蒸腾速率明显小于处于枝中、前部的同龄叶 ,却明显具有较高的量子利用效率或对弱光 (以散射光为主 )的利用效率 ,分别为当年生叶 :0 .0 0 6 6 0 μmolCO2 ·μmol- 1 PAR ;1a生叶 :0 .0 1794 μmolCO2 ·μmol- 1 PAR ;2a生叶 :0 .0 12 97μmolCO2 ·μmol- 1 PAR。针叶最大光合速率可达 13.335 μmolCO2·m- 2 s- 1 。同一枝条不同部位的杉木针叶的蒸腾效率变化于 0 .0 0 35～ 0 .0 0 7gCO2 ·g- 1 H2 O ,越靠近枝条后部 ,蒸腾效率越低。一般而言 ,阳生叶的光合能力是阴生叶的 2～ 4倍。生长季中当年生针叶光合和蒸腾速率的日变化?

硅对番茄生长及光合作用与蒸腾作用的影响

为探讨番茄对硅的生理响应特性,本文采用营养液培养方法,研究了0(CK)、0.6(T1)、1.2(T2)、1.8(T3)mmol/L 3个硅水平对番茄生长及水和CO2交换参数的影响。结果表明,番茄植株各器官硅含量均随营养液硅水平升高而显著增加,且以叶片差异最为显著,T1、T2、T3处理番茄叶片硅(SiO2)含量分别比CK高250.90%、403.59%、552.69%;番茄生长量、叶片叶绿素含量均以T2、T1处理较高,而T3处理则与CK无显著差异。T1、T2处理的净光合速率(Pn)亦显著高于CK,在11:00 Pn达峰值时,分别比CK高15.36%和23.12%,而T3处理则比CK低5.74%;番茄叶片蒸腾速率(Tr)则随硅水平的提高而降低,13:00时T1、T2、T3处理的Tr分别比CK低7.42%、11.47%和23.08%,硅处理番茄的瞬时水分利用效率(WUEi)均显著高于CK,11:00时WUEi达峰值时,T1、T2、T3处理分别比CK高22.22%、35.47%和17.52%。表明营养液硅(SiO2)水平以1.2 mmol/L为好。

沙柳光合作用和蒸腾作用日动态变化的初步研究

沙柳是毛乌素沙地流动沙丘和固定沙丘上广泛分布的重要固沙植物。叶片的光合速率呈现出不规则的日动态变化 ,在 1 0 :0 0～ 1 1 :0 0及 1 4 :0 0出现光合午休现象。蒸腾速率呈现出单峰型的日动态变化 ,蒸腾在午后 1 5:0 0达到最大。水分利用效率在早晨 9:0 0后保持在 2～ 2 .5μmol CO2 · mmol-1 H2 O左右。叶片水分亏缺也表现出规律性的变化。从早晨开始 ,叶片水分亏缺逐渐增大 ,在 1 8:0 0达到最大值。比较生长季节的不同时期环境因子的变化情况表明 ,春末的光照强度和气温比夏末高 ,但土壤水分含量则相反。沙柳在春末的光合速率、蒸腾速率分别是夏末的 79%和 72 .4% ,表明水分亏缺是影响沙柳生长发育的主要限制因素。

黄土半干旱区侧柏蒸腾作用及其与环境因子的关系

利用Li 160 0稳态气孔仪,对黄土半干旱区山西省方山县试验地侧柏的蒸腾作用及其环境因子进行测定.该研究的目的是为分析该地区侧柏蒸腾作用对环境因子的响应和侧柏最适的水分生态条件提供理论依据.结果表明:蒸腾速率日变化曲线呈双峰型,蒸腾速率与土壤含水量的关系呈三次曲线相关,蒸腾速率与气孔阻力的关系呈幂函数相关.蒸腾作用受环境因子综合作用的影响。

林木蒸腾作用测定和估算方法

蒸散是陆地生态系统降水量输入后生态系统水分消耗和大气之间水分交换重要的生态过程,包括土壤蒸发过程和植物蒸腾作用,对于区域水分平衡和全球水分循环有着重要的意义。其中,林木蒸腾作用是森林生态系统水分平衡的重要部分,受到冠层结构及其发展变化、土壤特性和自然环境因子等多种因素的影响。针对不同的植被覆盖类型,国内外许多研究通过各种手段和方法,如快速称量(RM)、稳态气孔计(SSP)、光合作用测定(PS)、整树容器(WP)、风调室(VC)、盆栽称量(WPP)、液流测定法(SPM)、蒸渗仪(L)、水量平衡(WB)、能量平衡(EB)、波文比(BR)、涡动相关(EC)、彭曼联合法(PMM)和遥感(RS)等来估算林木蒸腾作用。本文介绍了林木蒸腾研究中主要测定手段和方法的基本原理、具体技术、适用范围及优缺点,为森林生态系统林木蒸腾作用研究中可靠的手段和合适的方法选择提供依据。

半干旱雨养区小麦光合作用、蒸腾作用及水分利用效率特征

对黄土高原半干旱雨养农业区田间春小麦叶片光合生理生态特征及其对环境因子的响应进行了分析,结果表明:天气晴朗时,净光合速率日变化呈典型的双峰曲线,有“午休”现象,上午明显高于下午,且不同生育期峰值出现的迟早不同;蒸腾速率日变化呈不明显的双峰型,其出现最大值的时间晚于净光合速率出现最大值的时间;在生长季节,叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度都受到多个环境因子的共同影响;不同时期,起主导作用的环境因子不同,且同一个因子对几个生理指标的影响程度和强度都有差异,其中,光合有效辐射是对蒸腾速率影响最强烈的环境因子,有显著的相关关系;空气湿度对光合作用的影响大于温度。受环境因子制约最为显著的生理指标是叶片的蒸腾速率和气孔导度。小麦叶片水分利用效率的日变化呈不明显的双峰型,上午高于下午,乳熟期日平均WUE比灌浆期低46.2%,且黄土高原半干旱雨养农业区WUE的高低变化与降水量的高低分布相吻合。

干热河谷主要植被恢复树种蒸腾作用

以金沙江干热河谷区10多种自然生长树种为试材,探讨了不同季节典型晴天里各树种叶片水平的蒸腾速率日动态规律,以揭示极端干热生境条件下供试树种蒸腾作用的动态特征。实验结果表明:在干旱生境(3月份)转向干热生境(5月份)时,大多数供试树种蒸腾速率的日变化峰值有所提前,蒸腾作用受到明显限制,而当干热胁迫解除、湿润生境(10月份)来临时,蒸腾作用受限程度减轻或消失,多数供试树种呈现出比较典型的峰状曲线;在干旱、干热以及湿润季节里,供试树种均可分为高、亚高、亚低和低蒸腾速率树种等4个类别,且随着季节的变化,树种所属类别或蒸腾速率大小排序存在明显变动,体现了树种特性在水分生理反应上的多样性表达;随着干热胁迫的加深,供试树种蒸腾速率的变化可分为增强型、减弱型及稳定型3种;树种蒸腾速率的变化方向与气孔导度的变化方向存在不一致的现象,树种蒸腾速率的季节性增减可能表现为气孔因素为主与非气孔因素为主两种控制形式。

磁化水滴灌对枣树光合作用与蒸腾作用的影响

【目的】阐明磁化水滴灌对枣树光合作用与蒸腾作用的异同。【方法】采用Li-6400光合作用测定仪,以普通水滴灌为对照,研究磁化水滴灌对枣树光合作用与蒸腾作用的影响。【结果】相同之处是蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Cond)为影响两处理枣树光合速率(Pn)的内部因子,两者Pn日变化都为双峰曲线,Tr为单峰曲线;不同之处是内外因子对Pn、Tr直接作用不同。【结论】磁化Pn的主要影响叶室相对湿度(RH S),对照叶温下蒸汽压亏缺(VpdL)、大气相对湿度(RH R)、RH S,磁化Tr主要依赖于外部因子大气温度(Tair)、叶片温度(Tleaf)、RH R、RH S、VpdL,对照的外部影响因子为Tair、RH R、RH S。

塔里木河下游刚毛柽柳光合作用、蒸腾作用及水分利用效率特性研究

【目的】研究不同地下水位条件下和不同季节塔河下游刚毛柽柳净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率的日变化规律和特点，为阐明荒漠植物抗逆途径的多样性提供理论依据。【方法】利用LI-6400便携式光合作用测定系统，于8月初测定塔河下游三个不同地下水位样点刚毛柽柳（Tamarix hispida Willd）净光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）和水分利用效率（WUE）的日变化及同一地下水位条件下6、8、10月初不同季节各指标的日变化，比较分析测定指标的变化规律和指标间的关系。【结果】随着地下水位的下降，各样点刚毛柽柳的净光合速率日平均值呈下降趋势，地下水位分别为603、668和80 m的A、B、C样点Pn日平均值分别为1285、943和971 mol/（mg？s），且A、B两样点的Pn值在上午时段远大于下午时段，C样点上午时段Pn值明显下降，下午时段与A、B两样点相近；蒸腾速率日均值也随地下水位的下降呈下降趋势，而水分利用率日均值呈上升趋势，A、B、C三样点的E日均值分别为661、502 和354 mmol/（mg？s），WUE日平均值分别为172、166和242 mmolCO2/mol H2O，在地下水位最低的C样点WUE比水分条件较好的A样点提高了289%。在水分状况较好的同一水位条件A样点，8月初刚毛柽柳Pn日均值可达1285 mol/（mg？s），而6月初和10月初分别要比8月初降低了243%和1311%；E的日均值也8月初最大，分别比6、10月初高出2275%和2511%；WUE日均值则是6月初最高，8月初最低。【结论】塔河下游刚毛柽柳在地下水位下降为近7～80 m的干旱环境下，通过降低蒸腾速率，保持着体内较好的含水量，从而保证全天能维持着一定的光合水平，使得水分利用率得到有效提高，以此适应荒漠环境。在水分条件较好的情况下，为适应8月初的高温环境，刚毛柽柳通过高蒸腾降低体温，保持着最高的净光合速率日均值，但水分利用率日均值低于6月初和10月初。

铜毒对海州香薷(Elsholtzia splendens)不同种群光合作用和蒸腾作用的影响

通过水培实验,对种子分别来自湖北省铜绿山、赤马山铜矿区和红安非矿区的海州香薷种群在铜胁迫下的光合作用和蒸腾作用进行了比较研究。结果发现,矿区两个种群在铜胁迫下的光合能力明显比非矿区种群强,尤其在高Cu(100μmol/M)处理更为显著:如铜绿山和赤马山叶片净光合速率分别为13.15μmol CO2m-2s-1和12.59μmol CO2m-2s-1,为红安种群(1.07μmol CO2m-2s-1)的13倍;铜绿山和赤马山种群的光能利用效率分别为0.0221μmol CO2μmol-1和0.0224μmol CO2μmol-1photon,为红安种群(0.003μmol CO2μmol-1photon)的7倍。表观量子产额在两个矿区种群中没有明显的变化,低Cu(5和20μmol/L)处理促进了矿区种群叶绿素(Chl a和Chl b)含量的增加,而非矿区种群的这两个指标则随处理浓度的增加而迅速下降。来自矿区两个种群的蒸腾速率受铜的胁迫影响较小,而来自非矿区种群随处理浓度的加大而明显降低,其叶片的蒸腾速率在5、20μmol/L和100μmol/L浓度处理时迅速下降为对照的62.74%、50.96%和42.6%;水分利用效率在矿区两个种群中随处理水平的增大而提高,在100μmol/L处理时铜绿山和赤马山种群分别是对照的161.83%和130.41%,而非矿区种群随处理浓度的增加而急剧降低。另外,矿区两个种群的呼吸速率和气孔阻力随处理浓度的降低和升高的幅度明显比非矿区小。总之,在铜污染胁迫下,矿区种群保持的这种生理生态特性是其能在这种环境中正常生长定居的重要原因,是其长期进化的结果。