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干旱胁迫下4种锦鸡儿属植物叶脉密度与最低水势关系

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中国沙漠 2018年第6期38卷 1252-1258页

作者：姚广前魏阳毕敏慧聂争飞方向文兰州大学生命科学学院/草地农业生态系统国家重点实验室甘肃兰州730000

以内蒙古中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla),新疆北部粉刺锦鸡儿(Caragana pruinosa)、多刺锦鸡儿(Caragana spinosa)为材料,探讨4种植物叶脉特征是否存在差异,是否促进干旱胁迫下叶忍耐的最低水势的... 详细信息

以内蒙古中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla),新疆北部粉刺锦鸡儿(Caragana pruinosa)、多刺锦鸡儿(Caragana spinosa)为材料,探讨4种植物叶脉特征是否存在差异,是否促进干旱胁迫下叶忍耐的最低水势的分化。结果表明:中间锦鸡儿、小叶锦鸡儿叶忍耐的最低水势分别为-6.0 MPa和-6.5 M Pa,粉刺锦鸡儿、多刺锦鸡儿忍耐的最低水势分别为-4.0 M Pa和-4.4 M Pa;最低水势与一级脉密度、二级脉密度无线性关系,但随三级叶脉密度和细脉密度的增加而线性增加;最低水势随一级脉、二级脉、三级脉和细脉导管壁厚与导管腔直径比值的三次方(t/b)3增加而增加,但只与细脉(t/b)3显著线性相关。和新疆分布种相比,内蒙古分布种三级脉和细脉密度的增加,细脉抗塌陷能力的增强促进了叶干旱胁迫下忍耐的最低水势的下降。

关键词：锦鸡儿属植物干旱适应能力叶脉结构最低叶水势

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仿植物叶片的机织面料开发及湿舒适性能研究

仿植物叶片的机织面料开发及湿舒适性能研究

作者：高婕东华大学

学位级别：硕士

近年来随着生活水平的提高,消费者对服装面料的舒适性有了更多的关注以及更高的要求。衬衫是大部分上班族一年四季必备的服饰单品,在高温高湿的夏季亦被贴身穿着,所以其湿舒适性的研究显得格外重要,期望其具备及时剥离人体汗液并快速蒸... 详细信息

近年来随着生活水平的提高,消费者对服装面料的舒适性有了更多的关注以及更高的要求。衬衫是大部分上班族一年四季必备的服饰单品,在高温高湿的夏季亦被贴身穿着,所以其湿舒适性的研究显得格外重要,期望其具备及时剥离人体汗液并快速蒸发散湿的功能。故本课题聚焦于具有良好湿舒适性能的夏季衬衫面料的开发,受植物叶片中水分传导与蒸腾作用的启发,运用仿生的方法,设计仿植物叶片的机织面料,测试其湿舒适性能,并探究相关的仿生结构参数对织物导湿、散湿性能的影响,从而为夏季衬衫面料的开发提供新的思路与方向。首先,建立仿植物叶片的机织面料设计方案。通过研究植物叶片中的水分传导及蒸腾作用机理,以及植物叶片宏观和细观的形态特征,建立仿植物叶片的机织结构模型,包含负责水分传导的叶脉区和水分蒸发的叶面区,以及叶面区的气孔结构。此外,根据在植物叶片的水分传输与蒸腾作用中发挥重要作用的叶脉结构、叶面结构、叶脉密度、气孔密度、叶片中水分含量梯度等叶片结构或性状指标,建立织物仿生结构参数。之后以叶脉区、叶面区的功能特点为依据,设计了3种叶脉结构和4种叶面结构,共组成12种仿叶片组织,且在叶脉区配置亚麻纱,在叶面区配置涤棉纱线,形成仿生织物设计方案,并且设计了3种纯棉对照样。其次,对所设计的仿生织物进行上机织造共得到15种织物试样。下机处理后对织物试样的形貌特征和性能进行测试,包括经纬密、厚度、克重等基本参数,以及透气性、导湿性、散湿性等湿舒适性参数。最后,分析仿生结构参数对织物湿舒适性能的影响,包括导湿性能和散湿性能。结果表明:(1)叶脉结构中,网目叶脉结构表现出了最为突出的导湿、散湿性能。(2)叶面结构中,透孔组织表现出了最为优异的导湿能力,但叶面结构对织物散湿性能的影响不及叶脉结构。(3)叶脉密度的增加对织物导湿性能、散湿性能的影响均较小,从产品开发的角度来看,不足以支持更高的成本投入。(4)气孔密度与导湿性能的关系不显著,但与散湿性能存在显著的正相关关系。(5)纱线亲水性的梯度需搭配合理的织物结构,可表现出优秀的导湿、散湿性能,且优于消费者认可度高的纯棉织物。综合来看,网目组织的叶脉搭配透孔组织的叶面的仿生织物表现出了最优秀的湿舒适性能。本文所得结论可以为后续夏季衬衫面料的开发提供技术支持。

关键词：仿生设计机织面料湿舒适叶脉结构叶面结构

水稻叶片结构的基因型差异及其对不同光照条件的响应

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水稻叶片结构的基因型差异及其对不同光照条件的响应

作者：杜婷华中农业大学

学位级别：硕士

随着水稻育种进程的不断发展,现代育成的高产水稻品种具有穗大、冠层结构合理、光能利用率高等特点。前期对我国不同时期培育的水稻品种的研究表明品种改良还间接改变了水稻叶片结构,然而,来自不同地区的不同水稻类型间叶片结构的差异... 详细信息

随着水稻育种进程的不断发展,现代育成的高产水稻品种具有穗大、冠层结构合理、光能利用率高等特点。前期对我国不同时期培育的水稻品种的研究表明品种改良还间接改变了水稻叶片结构,然而,来自不同地区的不同水稻类型间叶片结构的差异及其与不同光照条件下水稻光合特征和生长速率的关系还少有研究。本研究以来自3K和533水稻群体的272个材料(分为东南亚籼稻、现代改良籼稻、温带粳稻、热带粳稻、秋稻、混合型等类型)为基础,分析了各亚群之间叶片结构的差异以及各个叶片结构性状之间的关系;利用1个低气孔密度的近等基因系材料和对照品种9311探究了不同气孔密度水稻材料的光合特性;同时,选取来自6个不同亚群的20个水稻材料,比较了不同光照模式下水稻叶片结构对叶片气体交换参数和植株生长速率的影响。主要试验结果如下:(1)供试的272个水稻材料气孔形态特征与叶脉结构存在显著的基因型差异,气孔密度(D)的变异范围达300 mm至410 mm,大叶脉间距(IVD)和小叶脉间距(IVD)的变异范围达1251μm至1564μm,以及204μm至219μm。籼稻品种气孔密度显著高于粳稻品种,而叶脉间距显著小于粳稻品种。现代改良籼稻亚群具有更高的气孔密度,但其叶脉结构性状与其他亚群相比无显著差异。叶片各结构性状间具有显著的相关性,叶脉间距与叶脉横截面大小呈显著的正相关关系,叶脉间距与气孔密度呈显著的负相关关系。(2)9311和珍汕97×9311近等基因系材料中95号材料气孔形态特征与气体交换参数存在显著的差异,9311气孔密度显著高于95号水稻材料,但二者气孔大小无明显差异。气孔形态特征与气孔导度和光合作用对光强变化的响应速率无关。相比于95号水稻材料,9311叶脉密度更大,因而具有更高的水力导度,但水分利用效率略低于95号水稻材料。(3)不同光照模式对20个供试水稻材料叶片结构、气体交换参数和生长速率的影响非常大,波动光环境处理显著缩小了气孔宽度,但对气孔密度的影响较小,此外,波动光环境处理显著增加了大叶脉间距和横截面宽度。不同光照模式对叶片气体交换参数的影响在不同水稻材料中的表现并不一致,气孔形态特征与气体交换参数无关,可能与植物生长的光环境过低有关。波动光环境处理显著降低了植株的生长速率,但气体交换参数与植株的生长速率没有明显的相关性。今后的研究应该在自然环境下利用群体材料研究叶片结构与叶片碳同化效率以及植株生长速率的关系。

关键词：水稻波动光气孔结构叶脉结构光合速率气孔导度

CXK-60立式加工中心动态特性研究及优化

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CXK-60立式加工中心动态特性研究及优化

作者：李治翔兰州理工大学

学位级别：硕士

重心的分布对加工中心的动态特性有较大影响,因此为保证其具有良好的加工性能,加工中心整体的重心分布必须在合理的范围之内。本文从质量在空间分布的变化会影响机械结构的固有频率这一原理入手,提出了加工中心重心域的概念。采用双调... 详细信息

重心的分布对加工中心的动态特性有较大影响,因此为保证其具有良好的加工性能,加工中心整体的重心分布必须在合理的范围之内。本文从质量在空间分布的变化会影响机械结构的固有频率这一原理入手,提出了加工中心重心域的概念。采用双调和样条插值的方法预测出固有频率在加工中心重心域内的变化规律。以加工中心的立柱为例,在基于植物叶片的叶脉仿生设计的前提下,以优化加工中心的重心分布和静、动特性为目的,从理论、仿真、优化三个方面入手,分析了加工中心的动态特性。本文主要工作如下:(1)基于瑞利(Rayleigh)商的极小、极大值性质和机床动力学方程修改的理论推导,通过建立加工中心集中质量参数的理论模型分析了当质量矩阵发生改变时对整机固有频率的影响。从立柱和横梁的质心相对位置在空间变化的角度提出了加工中心重心域的概念,为加工中心动态特性分析和优化提供了依据。(2)由主轴箱在加工空间内的极限位置确定了加工中心的重心域,并在其内选择设计了15个仿真点。利用有限元仿真试验和双调和样条插值分析预测出了加工中心前十阶固有频率和谐响应幅值在重心域内的变化规律。分析发现,重心域面积越小,整机在加工空间内的固有频率越高,同时谐响应幅值越低。基于正交实验设计和极差法分析了加工中心立柱的各结构参数变化对重心分布和整机质量的影响,为立柱结构参数优化提供了思路。(3)基于仿生设计的理念,以植物叶片的叶脉作为仿生设计的生物原型,采用相似性原理对立柱与植物叶片进行了相似性评价,论证了将叶脉作为立柱筋板仿生设计的生物原型的合理性。根据叶脉结构的特点建立叶片的有限元模型,得到叶脉结构参数与其静、动特性的关系,最终确定了初步仿生设计的立柱模型。和原有的立柱性能对比发现,仿生设计的立柱静、动态特性均有了一定程度的提高,同时质量减小257Kg。(4)针对初步设计的仿生立柱,采用响应面法分析了立柱各结构参数对响应指标的影响程度。基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对重心域面积、一阶固有频率、最大静变形、整机质量四个指标进行了多目标优化,得到了仿生立柱结构参数的最佳组合方案。通过有限元仿真对比,立柱和加工中心的性能达到了综合最优,由此验证了本文提出的将重心域面积最小作为优化目标的正确性。

关键词：加工中心重心域双调和样条插值叶脉结构多目标优化响应面遗传算法