植物根系吸水模型研究进展

根系是植物获取水分的主要器官,它直接影响整个植株的输水量以及生命活动。在水资源短缺的状况下,了解根系生长过程中的需水特性并提高农业中水资源的利用率,一直是节水灌溉技术中研究创新的热点。因此,在研究过程中需要对植物根系的吸水量进行精确估算,建立根系吸水模型是定量化研究植物根系吸水特性的重要方法。概述根系吸水的原理及其主要影响因素,对不同研究方法下的根系吸水模型进行分类研究,并阐述其适用范围及优缺点,同时介绍了水盐共同胁迫下的根系吸水模型。最后对目前的根系吸水模型进行分析,提出了今后的研究方向。研究成果为构建水稻根系三维动态吸水模型提供了基础。

植物根系吸水模型研究进展

植物根系吸水模型是当前生态水文和陆面过程建模领域最为活跃的研究方向,是研究流域水文、生态、环境以及水资源可持续利用等科学问题中最为关键的部分,研究植物根系吸水的物理和生理机制及其影响因素,是建立植物根系吸水模型的基础.本文通过对植物根系吸水模型研究的回顾,讨论了水分和盐分胁迫在根系吸水中的作用、根系吸水的多维模型、根系吸水在陆面过程中的作用等问题,指出植物根系吸水模型发展所面临的问题并展望了未来的发展方向.

土壤-植物-大气连续体(SPAC)系统中植物根系吸水模型研究进展

土壤植物系统是土壤-植物-大气连续体(SPAC)中的一个重要子系统。植物根系吸水过程是SPAC系统中水分运移规律研究的重要内容。从影响根系吸收土壤水分的影响因素入手,现有根系吸水模型可分为经验模型、半经验半理论模型和理论模型3类。文章综述了自20世纪60年代初第一个单根吸水模型以来的植物根系吸水模型及其最新研究进展,指出未来研究的重点是注重根系吸水机理同时,修改和完善已有根系吸水模型,简化模型参数,使之更易应用于实际。

植物根系吸水模型的发展动态

综述了自1960年Gardner第1个单根吸水模型建立以来的植物根系吸水模型，对模型加以分类，并对其优缺点和适用性进行了阐述，可供现代节水灌溉的理论和应用研究参考。

荒漠植物根系吸水的数学模型

关于土壤 -植物 -大气连续统 ( SPAC)的研究是当前热点之一 ,研究该连续统 ,土壤水分是联结纽带。土壤水分通过植物根系和土面蒸发进入大气从而使三者成为一连续统。植物根系吸水是把土壤中水分输送入大气的关键形式 ,搞清植物吸水模式将为认识 SPAC奠定基础。目前研究植物根系吸水模式的文章很多 ,按其研究对象来说 ,主要是农作物研究 ;按研究区域来说 ,主要为降水条件充足的区域。目前研究干旱荒漠区天然植物的根系吸水模式还没有 ,本文就此研究了中国干旱内陆荒漠区的多年生小灌木 (以苦豆子 ( Sophora alopecuroides)为例 )

植物根系吸水模型的研究进展

土壤—根系系统是SPAC水分连续体中重要的子系统。现有的根系吸水模型大致可以分为微观模型和宏观模型。分析了根系吸水模型的发展趋势,指出必须注重根系机理和根系结构的研究,并修改和完善植物根系吸水模型,使之成为多种农业活动的理论基础。

“探究成熟植物细胞是否通过渗透作用和吸水”的教学设计及实施

根据对教材的分析，我们将本节知识内容与验证性实验进行重新设计，通过创设探究情境，诱导学生提出探究课题：成熟的植物细胞是否通过渗透作用失水和吸水。再引导学生探寻实验原理、设计并实施实验方案，最终通过分析实验结果得出有关结论。这样将教学活动组织成在教师引导下师生共同参与的探究学习过程，通过探究活动，使学生体验科学探究的过程，

低/特低渗透油藏砂–泥岩复合岩性模型吸水特征研究

大庆朝阳沟油田低/特低渗透油藏自1986年以来历经30多年水驱开发,目前已进入中高含水阶段,地下油水分布状况复杂,呈现出高注采比、低地层压力保持水平的现象,与常规油藏符合物质平衡理论的现象具有较大差异。本文以朝阳沟油田为研究对象,研制符合低/特低渗透油藏地质特征的砂–泥岩复合岩性模型,开展储层、过渡岩性、泥岩等不同岩性的吸水特征实验,分析油水分布状况,深入研究低/特低渗透油藏注水开发普遍高注采比的原因。研究结果表明,除了砂岩储层吸水外,过渡岩性、含砂泥岩、纯泥岩均有不同程度的吸水能力,吸水量分别占30%、11%、7%,即仅有52%左右的注入水在地层条件下真正驱替原油,这一研究成果揭示了低/特低渗透油藏注水量高、地层压力低的真实原因,为低/特低渗透油藏砂–泥岩储层有效开发对策的制定提供了依据。

中药材吸水膨胀动力学数学模型的建立及对大黄的验证实验研究

目的 :建立中药材吸水膨胀动力学数学模型及对大黄进行研究 ;方法 :用动力学方法建立中药材吸水膨胀动力学数学模型 ,用余水法测定不同时间大黄药材吸水量 ,并用残数法对数据进行曲线拟合 ,其拟合优度采用方差分析 ,以确定大黄药材的吸水动力学模型 ,再进一步计算各动力学参数。结果 :中药材吸水膨胀遵循多元一级线性乳突模型 ,大黄药材吸水膨胀的动力学模型为三室 ,α =0 .32 4 1min-1 ,β =0 .0 1 85min-1 ,π =5 .6 5 9× 1 0 -3 min-1 ,V∞T =1 .72 6mL·g-1 ,V∞1 =1 .0 0 8mL·g-1 ,V∞2 =0 .2 81 4mL·g-1 ,V∞3 =0 .4 36 6mL·g-1 ,K =0 .2 1 86min-1 ,K1 2 =0 .0 2 4 2 6min-1 ,K2 1 =0 .0 74 2 2min-1 ,K1 3 =6 .4 0 2× 1 0 -3 min-1 ,K3 1 =0 .0 2 4 81min-1 。结论 :中药材吸水膨胀服从一级线性动力学量变 ,可用线性乳突模型表达。

植物根系吸水机理的研究进展

近年来，植物根系吸水机理在细胞、组织和整体水平上的研究进展非常迅速，对阐明植物抗旱机制及其高效利用有限水资源途径的探讨具有重要意义。本文主要对植物根的复合结构和根系在土壤中的分布、根系中水流性质等方面的最新研究状况进行了概述，特别详细地论述了水通道蛋白的表达及功能与根系中水分运动的关系、以及根系输水的调节和根系吸水过程中的信号传导方面的研究动态，并且评价了根的复合运输模型和根系吸水的数学模型等，最后就其可能生理意义及其应用前景作了评述。

植物根系吸收土壤水分的一个简化模式 Ⅰ:模式

本文根据植物根系吸收土壤水分的物理过程,提出了一个既能反映根系吸水机理,表达式又相当简单的数学模型。该模型除能预报根系吸水的一些水分动态和水势动态外,还能预报有效根密度的时空变化。

南方地区非充分灌溉稻田水稻根系吸水模型研究

作物根系吸水是土壤 -植物 -大气连续体水分传输问题研究中的一个重要部分 ,同时又是根区土壤水分动态模拟必不可少的资料。本试验对非充分灌溉稻田水稻根系分布特征进行研究 ,对水稻分蘖期根系吸水进行动态模拟 ,得到非充分灌溉水稻的根系吸水模型 ,并用实测资料对模型进行验证。结果表明 。

STEM教育视角下的实验改进——以“探究植物细胞的吸水和失水”实验改进为例

STEM教育是基于真实问题情景,促进学生进行深度学习、探究学习的跨学科教育,有助于培养学生的生物学学科核心素养。“探究植物细胞的吸水和失水”是必修1新教材第4章“细胞的物质输入和输出”中的一个重要探究实验,涵盖了渗透吸水、失水原理等重要知识点,是中学生物教学的一个重难点。此实验中的原理、实验设计、装置改进和数据分析是开发STEM研究型课程的良好素材,具备与STEM教育理念无缝融合的优势。该项目融入STEM教育理念的教学目标分析见表1。

植物根系吸水特性研究

植物根系吸水特性是ＳＰＡＣ系统中水分运移规律研究的重要内容。现有的根系吸水模型大致可分为３类：经验模型、半经验半理论模型和理论模型。此领域的研究最早始于５０年代末６０年代初，进入７０年代，各种根系吸水模型相继出现。随着计算机科学的发展与普及以及ＳＰＡＣ水分传输动态模拟研究的深入，在８０年代涌现出了大批研究成果。未来研究的重点是：注重根系吸水机理研究、修改与完善已有的根系吸水模型、植物根系结构研究、根区水分运移力能关系研究、植物根系吸水特性应用研究和植物根系过程可视化的研究。

土壤植物系统中植物根系吸收土壤水份研究进展

土壤植物系统是土壤—植物—大气连续体中的一个重要的子系统，该系统中的植物根系吸收土壤水份的研究已受到国内外的普遍重视，成为旱地农业生态系统中最为活跃的研究课题之一。从土壤—植物—大气连续体入手，对植物根系吸收土壤水份的影响因素，植物根系吸收土壤水份的微观模型及宏观模型等。

“植物对水分的吸收”教学难点的突破

人敦版《高中生物·第一册》“植物对水分的吸收和利用”中的“渗透作用的原理”和“植物细胞吸水和失水的原理”是教学的重点和难点。教师通过实际教学发现学生对渗透作用不易理解，总是模棱两可；学生很难将“植物细胞吸水和失水的原理”与渗透作用联系起来。笔者多年来采取“实验-现象-思考-分析-结论”的探索程序，通过设计一系列实验和思考题的教学方式突破重难点，同时也培养了学生的逻辑思维能力、推理能力和综合分析能力，取得了较好的教学效果。

植物对水分的吸收和利用与矿质营养考点清单

考点一 吸胀吸水和渗透吸水 吸胀吸水是指细胞在形成液泡之前的主要吸水方式，其原理是吸胀作用．当大分子的淀粉粒和蛋白质等处于凝胶状态时，这些大分子之间有大大小小的缝隙．水分子会迅速地以扩散作用或毛细管作用等形式进入凝胶内部，

植物水分来源季节性变化对区域蒸散发模拟的影响

植物水分来源会随季节变化。在旱季表层土壤水分不充裕时,植物会逐步使用深层土壤水或地下水,而当雨季表层土壤水分充足时,植物主要使用表层土壤水。然而当前的水文模型、陆面模式和气象模型很少考虑这一现象。本文对分布式陆面-水文模型Par Flow.CLM进行改进,引入以能量差为驱动的根系吸水计算方法,分析植物水分来源季节性变化对区域蒸散发模拟的影响。改进后的模型能够较好地模拟区域蒸散量和土壤水动态,并能较好地再现植物对地下水的使用情况。改进模型结果显示,植物使用地下水的时间主要集中在旱季,植物对地下水的使用是植物应对干旱的重要策略之一。对比美国加利福利亚州Tonzi实验站干旱年2008和平水年2009的结果,2008年植物使用地下水时间比2009年长53 d,用量高36%。改进模型和原模型结果对比显示:当蒸散发主要受到能量限制时,两个模型的模拟结果较为一致;但当蒸散发主要受到水量限制时,两个模型在蒸散发和深层土壤水的模拟结果上有显著差异。改进模型考虑了植物水分来源季节性变化对区域蒸散发模拟的影响,并能模拟地下水位降低对植物用水的影响。结果表明:改进模型中植物腾发量比原模型结果高71 mm/a,占全年总腾发量的43%。若忽略植物水分来源的季节性变化,会对区域蒸散量和深层土壤水的模拟产生巨大影响,且这种影响在旱季或干旱半干旱地区更为明显。

不同处理对蒙古扁桃种子吸水及幼苗生长影响

通过对蒙古扁桃种子吸水过程、幼苗生长的观测,拟合了种子的吸水模型,分析了幼苗生物量的差异。结果表明:蒙古扁桃种子吸水过程适合对数函数曲线模型,吸水率分别适合幂函数、对数函数曲线模型;50℃温水处理水平可以有效地提高带内果皮种子的吸水量和吸水速度,不带内果皮种子经过温水处理后9 h、吸水量为6.3%时种子吸水量即基本达到饱和;种子在1 h内能够大量吸水,适应荒漠强降雨环境;内果皮能够吸收一定的水分,在环境干旱时可以减轻环境干旱造成的种子失水;幼苗地上部分生物量大于地下部分,带内果皮种子育苗能够有效地增加幼苗高度和根系长度。

基于稳定氧同位素的毛乌素沙地旱柳和小叶杨水分来源

确定干旱地区不同植被的水分来源情况,掌握不同水分条件下植被对潜在水源的利用率,对毛乌素沙地提高水资源利用效率以及更加合理地利用水资源具有重要意义。通过分析旱柳(Salix Matsudana)和小叶杨(Populus Simonii)木质部水、土壤水和地下水的氧同位素组成,采用贝叶斯混合(MixSIAR)模型量化旱柳和小叶杨对土壤水和地下水的利用率。结果表明:旱柳和小叶杨各月土壤含水量和土壤水δ^(18)O值均随深度的增加呈现先增加后减少的趋势。生长季旱柳和小叶杨会调节各层土壤水或地下水的利用率适应环境变化。在降雨量较少时,旱柳和小叶杨对各层土壤水的利用率较为均衡,分别为21.6%~28.2%和22.6%~28.8%;当降雨量较多时,旱柳和小叶杨主要的水分来源均为浅层土壤水,利用率最大可达60.1%和52.1%。研究反映了旱柳和小叶杨对毛乌素沙地的水分适应情况,确定了干旱地区人工植被的水分利用模式,掌握了不同水分条件下植被对潜在水源的利用率,表明未来毛乌素沙地人工植被建设中要以水定绿,灌草结合,尽量少选择乔木等高耗水植物种作为固沙造林树种。