城市道路绿化断面布置形式有以下几种：一板二带式。这是道路绿化中最常用的一种形式，即在车行道两侧人行道分隔线上种植行道树。此法操作简单、用地经济、管理方便。但当车行道过宽时行道树的遮荫效果较差，不利于机动车辆与非机动车辆混合行驶时的交通管理。二板三带式。在分隔单向行驶的两条车行道中间绿化，并在道路两侧布置行道树。这种形式适于宽阔道路，绿带数量较大、生态效益较显著，多用于高速公路和人城道路绿化。三板四带式。利用两条分隔带把车行道分成三块，中间为机动车道，两侧为非机动车道，连同车道两侧的行道树共为四条绿带。此法虽然占地面积较大，但其绿化量大，夏季蔽荫效果好，组织交通方便，安全可靠，解决了各种车辆混合互相干扰的矛盾。四板五带式。利用三条分隔带将车道分为四条而规划为五条绿化带，以便各种车辆上行、下行互不干扰，利于限定车速和交通安全；如果道路面积不宜布置五带，则可用栏杆分隔，以节约用地。其它形式。按道路所处地理位置、环境条件特点，因地制宜地设置绿带，如山坡、水道的绿化设计。原文链接： 我感觉我们在这里只能给你提供一些资料性的内容，具体的论文还需要你自己组织，去写
含羞草(Mimosa pudica L.)，是豆科含羞草属多年生草本花卉，原产于美洲热带地区.我为大家整理的含羞草科学论文，希望你们喜欢。 含羞草科学论文篇一 含羞草中总黄酮提取纯化工艺研究 【摘要】 目的研究提取纯化含羞草中总黄酮的最佳工艺条件。方法以芦丁为对照，含羞草总黄酮得率为考察指标，通过正交实验法优选超声提取总黄酮的最佳工艺。在此基础上，采用真空薄膜浓缩，超声脱色，大孔吸附树脂Diaion HP-20吸附分离纯化含羞草总黄酮提取物。结果最佳提取工艺为用10倍量的80%乙醇为溶剂超声提取3次，10 min/次。最佳分离纯化工艺为：采用大孔吸附树脂Diaion HP-20进行分离富集，以不同浓度的乙醇进行梯度洗脱，洗脱流速为5 ml/min，收集40%～60%乙醇洗脱部位并减压浓缩得总黄酮提取物，总黄酮的含量达到76%。结论优化了含羞草中总黄酮的提取纯化方法，为含羞草资源的综合利用和产业化开发提供了 参考 。 【关键词】 含羞草 总黄酮 提取 纯化 含羞草为豆科含羞草属植物含羞草Mimosa pudica的全草[1]，又名知羞草、怕羞草、喝乎草、刺含羞草等。主要分布在我国华东、华南、西南等地的山坡丛林、湿地、路旁,具有清热利尿、化痰止咳、安神止痛、凉血止血之功效，临床多用于急性肝炎、神经衰弱、失眠、肺结核咳血、血尿、结膜炎、跌打损伤、带状疱疹等症[2]。含羞草中含有大量对人体有益的活性物质，包括黄酮类、酚类、生物活性多糖、氨基酸类、有机酸类和其它微量元素。其中的黄酮类化合物具有显著的生理活性[3～5]，如抗脂质过氧化、抗衰老、清除自由基、抗肿瘤，降低血脂、抗菌抑菌、增强免疫力等作用。本文通过正交实验考察了超声提取含羞草总黄酮的工艺，同时采用大孔吸附树脂进行吸附分离，并结合真空薄膜浓缩、超声脱色等方法对含羞草提取物进行分离与纯化，以期为 工业 化生产提供参考依据。 1 仪器与材料 1.1 仪器UV-2102PCS紫外可见分光光度计(上海龙尼柯仪器有限公司);KQ-250B超声波提取器(昆山市超声仪器有限公司);NJL07-3型实验专用微波炉(南京杰全微波设备有限公司，额定功率800W);Millipore Simplicity型超纯水器(美国Millipore公司);RE-52A旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);真空薄膜浓缩装置[6](自装);101-1型电热恒温干燥箱;微量分析天平(EETTLER AE 240瑞士)，微孔滤膜(上海医药工业研究院);芦丁对照品( 中国 药品生物制品鉴定所提供)。 1.2 材料与试剂 含羞草于2003-05采自海南三亚,由海南大学植物学教授黄世满鉴定为豆科含羞草属植物含羞草的全植株;所用试剂均为分析纯。 2 方法与结果 2.1 标准曲线的绘制 准确称取干燥恒重的芦丁对照品12.8 mg，加60%乙醇(体积分数，下同)溶解并定容置100 ml的量瓶中，摇匀得质量浓度为0.128 g/L的对照品溶液。分别取上述芦丁标准溶液0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 ml于6只10 ml量瓶中，用60%乙醇补充至5 ml，各加入0.3 ml 5%亚硝酸钠，摇匀，放置5 min后各加入10%硝酸铝0.3 ml，摇匀。5 min后再加入1 mol/ml的氢氧化钠溶液4 ml，混匀，用60%乙醇稀释至刻度。10 min后于510 nm处测吸光度，试剂为空白参比，以芦丁质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，用最小二乘法进行线行回归,得芦丁含量与吸光度之间的回归方程:A=9.049 1C+0.006 4, r=0.999 7。 2.2 不同溶剂提取所得提取物得率及总黄酮得率的比较 2.2.1 不同溶剂提取所得提取物的得率比较 称取粉碎并过60目筛后的含羞草原料4份，每份20 g，分别选用50%的乙醇、80%的乙醇、甲醇、70%的丙酮4种不同的溶剂进行索氏提取，溶剂用量均为200 ml，提取时间为5 h。分别将提取液浓缩至稠膏状移入烘箱中烘干至恒重。称重， 计算 得率。结果见表1。表1 不同溶剂提取所得提取物及得率的比较(略) 2.2.2 不同溶剂提取所得总黄酮的得率比较 分别吸取一定量由不同溶剂提取所制得的含羞草提取液于10 ml量瓶中，添加60%乙醇溶液使体积约为5 ml，按照上述绘制芦丁标准曲线的方法，依次加入0.3 ml 5%亚硝酸钠、0.3 ml 10%硝酸铝、4 ml 1 mol/ml的氢氧化钠溶液，混匀，用60%乙醇稀释至刻度。静置20 min后用紫外可见分光光度计法测定不同溶剂提取所得提取液的吸光度，重复3次测定，并根据标准曲线换算出总黄酮的得率，计算平均含量及RSD。结果见表2。表2 不同溶剂提取所得提取物中总黄酮的得率比较(略) 由表1可以看出，由4种不同的溶剂进行索氏提取，以70%丙酮进行提取所得提取物的得率为最高;由表2可以看出，以80%乙醇为溶剂进行提取，所得提取物中总黄酮得率相对最高。虽然以70%丙酮提取得率最高且总黄酮的得率与用80%乙醇提取相当，但考虑到乙醇与丙酮相比，具有无毒安全，廉价易得的优点，故提取溶剂选用80%乙醇。 2.3 超声提取工艺的优选 2.3.1 样品溶液的制备与测定分别精密称定干燥并过60目筛的含羞草粗粉9份，每份20.00 g，以80%乙醇为溶剂，按正交实验表中所选取的因素水平分别进行超声提取。分别吸取一定量含羞草超声提取液于10 ml 量瓶中，添加80 %乙醇溶液使体积约为5 ml，按照上述绘制芦丁标准曲线的方法，依次加入亚硝酸钠、硝酸铝和氢氧化钠溶液，混匀，用80%乙醇稀释至刻度。静置20 min后测定吸光度， 计算 样品中总黄酮的含量。 2.3.2 正交设计通过正交实验，以芦丁的含量为考察指标，通过紫外法对超声提取方法进行正交实验，以优选出最佳提取工艺。选用L9(34)正交方案，以超声时间、超声次数及溶剂用量3个因素，每个因素3个水平设计实验方案。结果见表3～4。表3 考察因素与水平(略)表4 正交实验设计及实验数据(略) 2.3.3 超声提取最佳工艺 从表4中的直观分析可以明显看出提取的最佳组合为A1B3C3，即用10倍量的80%乙醇为溶剂超声提取3次，10 min/次。 2.4 分离纯化工艺优选大孔吸附树脂Diaion HP-20特别适合对黄酮苷类化合物的富集分离，因此本实验采用大孔吸附树脂Diaion HP-20对含羞草黄酮粗提物进行分离纯化。具体操作为：取药材1 kg，干燥后粉碎过60目筛，按照以上最佳工艺进行超声提取，得到的粗提物经真空薄膜浓缩至体积减半，加2%活性碳室温超声脱色2次，20 min/次。抽滤，除去滤渣后继续真空薄膜浓缩至无醇味，得提取物。用大孔吸附树脂Diaion HP-20进行湿法装柱(色谱柱：6 cm×80 cm，柱体积：450 ml)，以水、20%乙醇、40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、乙醇溶剂系统进行梯度洗脱，控制洗脱流速为5 ml/min。分别收集不同浓度的乙醇洗脱液。将各部分洗脱液进行真空薄膜浓缩、后转移至旋转蒸发仪中真空浓缩至干燥粉末，计算得率。同时按照上述的紫外法检测总黄酮的含量。结果见表5。表5 大孔吸附树脂分离纯化实验结果(略) 由表5可看出，用中等浓度40%乙醇洗脱效果较好，总提取物得率达到43.48%，总黄酮含量可达到87.38%;从洗脱情况看，总黄酮主要集中在40%～60%乙醇洗脱部位，水洗脱部位经理化检测发现除含少量的黄酮外，还含有较多的多糖等大极性化合物，可将这部分弃去，而20%乙醇、80%乙醇及乙醇洗脱部位相比之下则含少量的黄酮类成分。因此，按照以上方法对含羞草总黄酮粗提物进行分离富集与纯化，收集各洗脱部位，将40%～60%乙醇洗脱部位合并，进行真空薄膜浓缩后即可得到总黄酮提取物，经紫外测定总黄酮的含量达到76%。 2.5 最佳提取纯化工艺 由实验得到最佳提取纯化含羞草总黄酮的工艺：新鲜含羞草→干燥后粉碎→过60目筛→室温超声提取→提取液→真空薄膜浓缩至体积减半→浓缩液→加2%活性炭室温超声波脱色2次→抽滤除去滤渣→脱色液→继续真空薄膜浓缩至无醇味→上大孔树脂Diaion HP-20柱→用水及乙醇混合溶剂梯度洗脱→分别收集洗脱液→将40%～60%乙醇洗脱液合并减压浓缩至干→干浸膏样品→检测含量→成品。 3 讨论 本实验选用芦丁作为对照品,因为芦丁是黄酮化合物中比较有代表性的一种，其B环的3，4-邻二酚羟基部位发生紫外吸收,可以通过测定芦丁对照品的吸收度,从而求算供试品中总黄酮的含量。这是总黄酮含量测定实验中比较经典的方法。 通过实验证明，提取含羞草中总黄酮的最佳工艺为用10倍量的80%乙醇为溶剂超声提取3次，10 min/次。 本实验采用大孔吸附树脂Diaion HP-20分离含羞草中的黄酮类成分，选择不同浓度的乙醇溶液进行洗脱，得出40%乙醇溶液洗脱效果较好，总分离物得率达到43.48%，总黄酮含量达到87.38%。另外水洗脱部位得率较高，含少量黄酮，还含有较多的大极性化合物。在用大孔吸附树脂分离含羞草总黄酮时，可先用水洗脱，除去大量的大极性化合物，减少影响，再用40%乙醇进行洗脱。 现代 药理研究表明，黄酮类化合物在心血管系统、内分泌系统和抗肿瘤方面具有明显的药理作用。含羞草总黄酮的药理活性未见深入研究。本文利用大孔吸附树脂分离纯化含羞草总黄酮，为进一步研究含羞草总黄酮的药理活性,更好地开发利用含羞草资源奠定了基础。 【 参考 文献 】 [1]江苏新医学院.中药大辞典[M].上海：上海 科学 技术出版社，1986:1147. [2]全国中草药汇编编写组.全国中草药汇编[M].北京：人民卫生出版社，1975:464. [3]华光军, 郭 勇. 黄酮类化合物药理研究进展[J]. 广东药学，1999,9(4):9. [4]黄河胜. 黄酮类化合物药理作用研究进展[J]. 中国 中药杂志，2000,25(10):499. [5]王 玮, 王 琳.黄酮类化合物的研究进展[J]. 沈阳医学院学报，2002,4(2):115. [6]袁 珂, 俞 莉.真空薄膜浓缩装置的研制及应用研究[J]. 分析化学,2005,33(9):1358. 含羞草科学论文篇二 含羞草的总黄酮提取技术 【摘要】文章分析了提取纯化含羞草中总黄酮的最佳工艺条件。优化了含羞草中总黄酮的提取纯化方法，为含羞草资源的综合利用和产业化开发提供了参考。 【关键词】含羞草 总黄酮 提取 纯化 含羞草为豆科含羞草属植物含羞草Mimosa pudica的全草，又名知羞草、怕羞草、喝乎草、刺含羞草等。主要分布在我国华东、华南、西南等地的山坡丛林、湿地、路旁,具有清热利尿、化痰止咳、安神止痛、凉血止血之功效，临床多用于急性肝炎、神经衰弱、失眠、肺结核咳血、血尿、结膜炎、跌打损伤、带状疱疹等症。含羞草中含有大量对人体有益的活性物质，包括黄酮类、酚类、生物活性多糖、氨基酸类、有机酸类和其它微量元素。 一、材料与试剂 含羞草采自海南三亚,由海南大学植物学教授黄世满鉴定为豆科含羞草属植物含羞草的全植株;所用试剂均为分析纯。 二、方法与结果 1、 标准曲线的绘制 准确称取干燥恒重的芦丁对照品12.8 mg，加60%乙醇(体积分数，下同)溶解并定容置100 ml的量瓶中，摇匀得质量浓度为0.128 g/L的对照品溶液。分别取上述芦丁标准溶液0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 ml于6只10 ml量瓶中，用60%乙醇补充至5 ml，各加入0.3 ml 5%亚硝酸钠，摇匀，放置5 min后各加入10%硝酸铝0.3 ml，摇匀。 2 、不同溶剂提取所得提取物得率及总黄酮得率的比较 1)不同溶剂提取所得提取物的得率比较 称取粉碎并过60目筛后的含羞草原料4份，每份20 g，分别选用50%的乙醇、80%的乙醇、甲醇、70%的丙酮4种不同的溶剂进行索氏提取，溶剂用量均为200 ml，提取时间为5 h。分别将提取液浓缩至稠膏状移入烘箱中烘干至恒重。称重，计算得率。 2)不同溶剂提取所得总黄酮的得率比较 分别吸取一定量由不同溶剂提取所制得的含羞草提取液于10 ml量瓶中，添加60%乙醇溶液使体积约为5 ml，按照上述绘制芦丁标准曲线的方法，依次加入0.3 ml 5%亚硝酸钠、0.3 ml 10%硝酸铝、4 ml 1 mol/ml的氢氧化钠溶液，混匀，用60%乙醇稀释至刻度。静置20 min后用紫外可见分光光度计法测定不同溶剂提取所得提取液的吸光度，重复3次测定，并根据标准曲线换算出总黄酮的得率，计算平均含量及RSD。 3 、 超声提取工艺的优选 样品溶液的制备与测定分别精密称定干燥并过60目筛的含羞草粗粉9份，每份20.00 g，以80%乙醇为溶剂，按正交实验表中所选取的因素水平分别进行超声提取。分别吸取一定量含羞草超声提取液于10 ml 量瓶中，添加80 %乙醇溶液使体积约为5 ml，按照上述绘制芦丁标准曲线的方法，依次加入亚硝酸钠、硝酸铝和氢氧化钠溶液，混匀，用80%乙醇稀释至刻度。静置20 min后测定吸光度，计算样品中总黄酮的含量。 4 、 分离纯化工艺优选大孔吸附树脂Diaion HP-20特别适合对黄酮苷类化合物的富集分离，因此本实验采用大孔吸附树脂Diaion HP-20对含羞草黄酮粗提物进行分离纯化。具体操作为：取药材1 kg，干燥后粉碎过60目筛，按照以上最佳工艺进行超声提取，得到的粗提物经真空薄膜浓缩至体积减半，加2%活性碳室温超声脱色2次，20 min/次。抽滤，除去滤渣后继续真空薄膜浓缩至无醇味，得提取物。用大孔吸附树脂Diaion HP-20进行湿法装柱(色谱柱：6 cm×80 cm，柱体积：450 ml)，以水、20%乙醇、40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、乙醇溶剂系统进行梯度洗脱，控制洗脱流速为5 ml/min。分别收集不同浓度的乙醇洗脱液。将各部分洗脱液进行真空薄膜浓缩、后转移至旋转蒸发仪中真空浓缩至干燥粉末，计算得率。同时按照上述的紫外法检测总黄酮的含量。 用中等浓度40%乙醇洗脱效果较好，总提取物得率达到43.48%，总黄酮含量可达到87.38%;从洗脱情况看，总黄酮主要集中在40%～60%乙醇洗脱部位，水洗脱部位经理化检测发现除含少量的黄酮外，还含有较多的多糖等大极性化合物，可将这部分弃去，而20%乙醇、80%乙醇及乙醇洗脱部位相比之下则含少量的黄酮类成分。因此，按照以上方法对含羞草总黄酮粗提物进行分离富集与纯化，收集各洗脱部位，将40%～60%乙醇洗脱部位合并，进行真空薄膜浓缩后即可得到总黄酮提取物，经紫外测定总黄酮的含量达到76%。 5 、最佳提取纯化工艺 由实验得到最佳提取纯化含羞草总黄酮的工艺：新鲜含羞草→干燥后粉碎→过60目筛→室温超声提取→提取液→真空薄膜浓缩至体积减半→浓缩液→加2%活性炭室温超声波脱色2次→抽滤除去滤渣→脱色液→继续真空薄膜浓缩至无醇味→上大孔树脂Diaion HP-20柱→用水及乙醇混合溶剂梯度洗脱→分别收集洗脱液→将40%～60%乙醇洗脱液合并减压浓缩至干→干浸膏样品→检测含量→成品。 三、讨论 本实验选用芦丁作为对照品,因为芦丁是黄酮化合物中比较有代表性的一种，其B环的3，4-邻二酚羟基部位发生紫外吸收,可以通过测定芦丁对照品的吸收度,从而求算供试品中总黄酮的含量。这是总黄酮含量测定实验中比较经典的方法。 通过实验证明，提取含羞草中总黄酮的最佳工艺为用10倍量的80%乙醇为溶剂超声提取3次，10 min/次。 本实验采用大孔吸附树脂Diaion HP-20分离含羞草中的黄酮类成分，选择不同浓度的乙醇溶液进行洗脱，得出40%乙醇溶液洗脱效果较好，总分离物得率达到43.48%，总黄酮含量达到87.38%。另外水洗脱部位得率较高，含少量黄酮，还含有较多的大极性化合物。在用大孔吸附树脂分离含羞草总黄酮时，可先用水洗脱，除去大量的大极性化合物，减少影响，再用40%乙醇进行洗脱。 现代药理研究表明，黄酮类化合物在心血管系统、内分泌系统和抗肿瘤方面具有明显的药理作用。含羞草总黄酮的药理活性未见深入研究。本文利用大孔吸附树脂分离纯化含羞草总黄酮，为进一步研究含羞草总黄酮的药理活性,更好地开发利用含羞草资源奠定了基础。 参考文献： 1、黄河胜. 黄酮类化合物药理作用研究进展[J]. 中国中药杂志，2000,25(10):499. 2、全国中草药汇编编写组.全国中草药汇编[M].北京：人民卫生出版社，1975:464. 看了含羞草科学论文的人还看 1. 关于植物的科学论文 2. 关于植物生长的科学论文 3. 草业科学论文 4. 关于写植物的科技论文 5. 科学论文范文
菊科植物菊科是比较年青而进化程度较高的一个大科。虽然出现在地球上的时间较晚，但由于该科植物在形态结构上先进，对环境适应能力强，使这个年青的科在较短的时间内，不论在种的数量上还是分布范围上，均跃居世界种子植物之冠。许多植物分类专家和系统演化专家都一致认为它在被子植物（尤其是双子叶植物）系统演化中的地位，发展到了最高阶段。菊科植物的绝大部分属、种的营养体都是草本，木本者甚少，仅占本科植物种数的1.5%。从进化角度看，草本植物以种子或地下器官（根、根茎、块茎、球茎等）度过环境的不良时期，比木本植物适应性强，因而较木本植物进化。菊科植物除少数种类（如百日草、鬼针草）为对生叶外，多为互生单叶。1．菊科植物繁殖器官的特点是头状花序。头状花序是由许多无柄小花（或仅有一朵花）密集着生于花序轴的顶部，聚成头状。外形酷似一朵大花，实为由多花（或一朵）组成的花序。一般再由许多头状花序组成圆锥花序、伞房花序等。漏芦属的头状花序小，只包含一朵花，由许多小的头状花序又组成较大的复头状花序。头状花序的最外面，包有总苞，一般为绿色，叶状，它的功能无疑是在头状花序未开放之前，包在外面起保护作用。但本科中许多属、种的总苞，特化成具有特殊用途的器官，如蜡菊的总苞变成膜质，并有鲜艳的色彩，用它吸引昆虫；牛蒡、苍术及苍耳等的总苞变成钩刺，腺梗菊、豨莶等的总苞上具粘质的腺毛，可利用动物来传播果实、种子。由许多小花集成头状花序，这就使本来不太明显的每个小花集在一起，显得较大而醒目，尤其当某些属、种花序边缘的舌状花开放后，使花序变得更大、更醒目，以利于招引更多的昆虫。有些属、种的头状花序中，各小花之间有了明确的分工，如向日葵，花序边缘的舌状花是不能结实的无性花，中间的管状花既能产生花粉，又能结果实，是两性花，而金盏菊与之不同，边缘的舌状花是能结实的雌花，而中间的管状花全是只能产花粉而不能结实的雄花。2．头状花序上每朵花的结构，简要概括有如下几点：萼片变成冠毛，花瓣5枚连合，雄蕊聚药、子房2心皮下位。但各属、种之间差异很大，简化或特化现象很普遍。萼片：萼片是保护器官，尤其在花蕾时期。菊科的头状花序外围有总苞统一保护，所以萼片失去了它原有的作用，有些种类特化成为果实顶端刺状、毛状或片状的“冠毛”，成为果实种子的传播器官，如蒲公英、鸦葱等具毛状冠毛，可借风力使果实到处飘扬。又如鬼针草，冠毛变成刺状，可使果实附着于动物身体上，借以传播。花瓣：5枚，互相连合成管状或舌状。从进化角度看，合瓣花是后出性状，要比离瓣花进化。若花瓣的基部连合成较长的管，顶端五个花瓣呈辐射对称排列的，叫管状花，如向日葵花序中央的小花。若花瓣基部连合成较短的管，五个花瓣连合成为片状，两侧对称，向一侧伸展的叫作舌状花，花瓣顶端五个齿，表明该舌状花是由五枚花瓣连合而成。如蒲公英的花。有的种类花瓣基部连合成较长的管，但花瓣五枚形成唇形，分上下二唇，往往有的只发育一个唇，另一个唇退化，形成假舌状花，如金盏菊和向日葵花序外围的小花。在花冠管的基部，有环形的蜜腺，可分泌花蜜贮存在管的基部。雄蕊：5枚，花丝互相分离而花药边缘互相连合形成空筒形，即聚药雄蕊。每当花药成熟时，将花粉粒撒在聚药雄蕊的“筒”中，待雌蕊花柱生长时，将它们“推”出筒外。有些种类花药的基部特化成“尾”状，其功用是保护花瓣管基部的蜜腺和花蜜，免遭灰尘或雨水的侵蚀。在每个花药的顶端有突出的“药隔”，在雄蕊未成熟时，此五个药隔互相靠合形成一个“盖子”，封住花药管的口部，起防护作用。雌蕊：子房下位，二心皮构成，一室，一枚倒生胚珠，基底着生。花柱一条，伸于花药管中，顶端柱头2裂，但在雌蕊尚未成熟时，柱头不张开。在花柱上部，常生有一圈毛，叫“扫粉毛”，每当花柱发育而伸长的过程中，此“扫粉毛”即可将雄蕊花药“撒”在花药管中的花粉粒“推”出，便于来访的昆虫携带。菊科植物花一般都是雄蕊先熟，花柱伸长过程中将花粉粒“推”出后，顶端的柱头再张开来接受其它花传来的花粉。这是避免自花传粉的适应。但是，一旦柱头上没接受到其他花传来的花粉，即异花传粉遭到失败，也无妨，柱头可以下弯，将“授粉面”接触到自己的花柱上，沾上自花产生的花粉粒，完成自花授粉。3．菊科的果实是不开裂的干果，果皮致密，其中只含有一粒种子，一般认为是瘦果。但它来源于二心皮，并且是子房下位形成的，这与由一心皮形成的子房上位的瘦果有所不同，严格说起来应叫“菊果”或“连萼瘦果”（Cypsela）。菊科植物大多数花序较大而鲜艳，适于虫媒传粉，但另外有些属、种的花并不鲜艳，例如蒿属（Artemisia）、苍耳属（Xanthium）及豚草属（Ambrosia）等，它们的花序很小，黄绿色，很不鲜艳。这些植物是由虫媒特化成风媒的一个类型。苍耳属植物是雌雄同株，异花，雄花序较小，还保留扁平的头状花序，花期很短，花谢后即脱落，往往不被人们注意到。雌花序（即所谓的“苍子”）的花序轴（托）木质化，外有许多钩刺，其中包有两朵雌花，每朵雌花只剩下一个子房和二裂的花柱，成熟时整个花序脱落。向日葵在我国各地广为种植，取材容易，而且花序及花都较大，便于观察，下面将它的各部器官作一简述，供教学参考。向日葵是原产北美洲的一年生大型草本油料作物，种子含油量43.9～52%。高2～4米，大型的心脏形叶，互生。头状花序单生于茎顶，一般直径30厘米，大的可达60厘米。头状花序的花序轴（托）扁平，其中充满白色海绵状的填充物（薄壁细胞）。花序边缘围有3～4层绿色的总苞。最外圈的花为鲜黄色的“舌状花”（边花），中央为黄褐色的管状花（盘花）。舌状花（边花）（见图c）是不育性的无性花，功能就是吸引昆虫来访，帮助传粉。花瓣基部连合成短管，花瓣上部扁平、伸展，由三枚花瓣连合而成，另外两枚花瓣退化，所以有人称它为“假舌状花”。子房三角柱状，内无胚珠，花柱和雄蕊皆退化，不复存在。萼片退化成膜质的“冠毛”，一般三枚，分别着生在子房三个角的顶端。子房基部无明显的苞片。管状花（盘花）（见图B）的五枚花瓣基部连合成管状，上部五个齿，辐射对称。在花瓣管的下部膨大成球形，上生纤毛，其作用有二：1．膨大的空腔内贮花蜜供来访的昆虫采食。2．膨大的部分彼此靠得紧密，填充了花冠管之间的空隙，防止雨水、灰尘或长吻昆虫伤害下面的子房。萼片退化成膜质三角形的小薄片，着生在扁平子房的两个上角，已无明显的作用，果实成熟时脱落。雄蕊的花药黑褐色，连合成管，药隔三角形，黄褐色。雌蕊的子房下位，未成熟时白色，壁薄而软，待成熟后，果皮变硬而具黑色花纹。每个子房的基部都有一枚膜质的苞片包住子房，白色，顶端有三个裂齿，当果实成熟脱落时，此苞片仍存留在扁平的花序轴上。菊科植物依据头状花序内花的形态及乳汁的有无可分为两个亚科12个族。划分标准即：管状花亚科（Asteroideae）植物体不含乳汁，头状花序皆为管状花或至少花序中的盘花为管状花。包括11个族，大多数菊科植物都属于此亚科。应当说明的是我们日常栽培的菊花（Dendranthema morifolium）虽花序中央的盘花似舌状，那是长期人工选择的结果，它无乳汁应归于本亚科。蒿属、向日葵等，也都属于本亚科。舌状花亚科（Cichorioideae）植物体含乳汁，头状花序上皆为舌状花。只包含一个族。蒲公英、莴苣、苣荬菜等都属于本亚科。菊科植物与人类生活关系较为密切。其中有许多著名的观赏花卉如菊花、大丽菊、万寿菊、金盏菊、翠菊、蜡菊、大波斯菊（秋英）、瓜叶菊、雏菊等。日常食用的蔬菜有莴苣、茼蒿（北京称蒿子秆），菊芋（姜不辣），生菜等。药用种类较多如除虫菊、红花、牛蒡、蛔蒿（花序中产驱蛔虫有效成分——山道年）、苍术、泽兰、大蓟等。可提取芳香油的植物有艾纳香（Blumeabalsamifera），蒸馏后提取的挥发性物质即冰片，黄花蒿（Artemisia annua）全草可提取芳香油。橡胶草（Taraxacum kok-saghyz）是北方较寒冷地区的草本橡胶资源植物，苏联曾大量栽培。对人类生活有害的植物如蒿属某些种，专门生长在农田中，是庄稼的大敌。豚草属一些种的花粉对某些人易产生过敏反应。
城市绿化建设应遵循生态、景观、和经济三个原则 城市绿化的目的是为了改善生态环境、美化生活环境，增进人民身心健康。要真正提高一个城市的绿化水平，营造出一个宜人的居住环境，在绿化建设过程中，必须要坚持生态，景观，经济三个原则。一、坚持生态原则 城市生态系统是一个特殊的生态系统，与自然生态系统最大的区别在于其组成成分的数量比例的不同，自然生态系统中植物（生产者）所占的比例最大，而在城市生态系统中，人类占据了最重要的地位和占了最大组成比例，使得生态结构从正金字塔变成了倒金字塔，城市生态系统变得人为、不完整、开放、复杂、脆弱、高质量（物理学意义上的），同时，也具备了完全取决于人类对其所施加的影响而可以向不同方向发展演替的特性。我们在城市绿化建设过程中，就是要利用生态学的基本原理，努力使城市生态系统向自然生态系统靠拢，使城市生态系统接近于自然生态系统。绿色植物通过光合作用固定太阳能和固定有机物质的初级生产过程，是我们这个世界一切活动所需能量和物质的最初始来源，虽然城市绿化的目的已不是依靠种植植物来提供居民所需物质，但绿色植物对环境的改善作用、对城市景观的改善作用却是当代城市人所最需要的，曾经长期居住在原始丛林中的人类祖先无疑在遗传基因中嵌入了对绿色植物的本能爱好，城市绿化的作用就应是尽量满足这种需求，这就要求我们在城市这个有限的人类居住空间里，尽量地多设置绿地，多建设绿地，多增加绿量，使绿地发挥出最大的生态效益，营造宜人的居住环境。 增加城市绿地数量，是增加城市绿量的首要保证。增加绿地数量，首先要靠政府重视，政府要依靠城市总体规划和绿地系统规划，保证城市达到一定的绿地率和公园绿地面积，这在当前的社会经济发展水平以及国家提倡走可持续发展之路，提倡建设生态省、创建园林城市等政策实施和大环境下，应该不成问题。但是绿地分布的均匀性问题应引起重视，按国家标准，应在500米的距离内有休闲绿地供居民享受，这方面我们还有差距，有待继续努力。 其次是依靠市场经济的杠杆作用，大力引导农民发展苗木生产，增加供应城市苗木的生产绿地。再者，就是通过我们的宣传发动，提高全体市民的绿化意识，使所有的单位、小区、居民、街道等都做到“见缝插绿”，争创园林达标单位、园林式单位等。园林部门要充分利用现有的法律法规，把好绿地率审核这一关，把城市的绿地面积真正提高上去。 在绿地建设中增加绿量，这一问题现在各方面都重视不够，要真正改善城市的生态环境，增加绿量是非常重要的一个方面，一块缺乏绿量的绿地，其生态效益必然不会好。我们仍需要大力提倡乔、灌、藤 、草、地被结合，黄土不露天，多种全冠大苗大树。关于种大树的问题，社会各界的看法不尽一致，笔者认为，一个城市如果没有一棵大树，会显得这个城市非常地没有历史，没有文化的沉淀，就象一个暴发户，梁实秋描述暴发户用的就是‘树小墙新画不古’这么一句话。在绿地建设时适当种些大树还是必要的，但在种植大树时，必须要做到取之有道、移之有法，尽量利用旧城改造、村庄搬迁、水库淹没区、土地整理时等需要搬迁的大树，严禁盗移古树名木，掠夺性移植生态公益林中的大树。移植大树的过程中，必须十分注意保持大树的基本树冠，我们在市民广场建设中，15万多平方米的面积，基本上用的都是全冠树木，效果非常好。 此外，园林主管部门对所有的绿化项目要严格进行审批把关，做到保证有足够的绿量。充分体现改善生态环境这一目的。 绿量问题还有一方面是植物品种的多样化，努力争取在所建绿地中尽多地安排能够兼容的各种植物，增加生态系统的复杂性和稳定性。二、坚持景观原则 坚持景观原则，也就是要有精品意识，在有了绿量的前提下，绿地要有美感，要有赏心悦目的感觉，这样，才会让人心情舒畅，才能达到促进人的心理健康的目的。这就要求我们所种的绿地，不但要有绿量，还要有质量，充分发挥造景艺术手法，通过植物配置，营造出一种艺术化的园林景色。 中国是世界园林之母，早在三千多年前，殷周时已筑台掘池开始有囿的营造。秦汉建筑宫苑时，筑土而山，开始进行山水创作，至魏晋南北朝，发展成以山水为主题的人工山水园，缀山理水技术已经比较高明。唐宋文化艺术空前繁荣，山水画名家辈出，造园艺术受山水画的影响，发展到以诗情画意进入园林的阶段，增强了意境的表现，称唐宋写意山水园。一些官僚地主、文人雅士居住于繁华的城市，渴慕田园生活，欲闹处寻幽，于是在宅旁辟地茸园，园中就低掘池，就高缀山，接以亭廊，立楼建阁，修竹茂林，悬藤垂萝，造园水平已相当高明。中国古典园林现存的以北方的皇家园林和南方的私家园林为代表，以小桥流水、曲径通幽、步移景换、小中见大、迂回曲折、亭台楼阁、诗情画意等为其主要表现手法，与其相呼应的是中国的古典建筑，或是皇宫禁苑，或是豪宅大院。但历史发展到今天，中国的城市建筑风格早已与世界接轨，城市已由高楼大厦、摩天大楼、宽畅马路、城市广场、住宅小区所等组成，再用中国古典园林的造园手法来建设绿地会与现代建筑显得非常的不协调。但现在的园林建设大量地模仿国外的造园手法，疏林草地，大草坪等景观不时出现，造成千城一面、地域不分、风格模糊的绿化局面，则丧失了中国园林的历史传统和文化精髓，并非好的绿化手法。 中国造园艺术自古以来就讲究意境，中国园林真正的精髓应该是源于自然，高于自然，模仿自然，胜过自然，以意境二字给人以无穷的回味。但恰恰这意境二字很难用文字和图画表述，明朝计成《园冶》所说：古人百艺，皆传之于书，独无传造园者何？曰：‘园有异宜，无成法，不可得而传也。’……，这正说明了造园艺术的深奥所在。盆景艺术是中国特有的一种艺术，可以浓缩自然，模拟自然，创造理想的自然，你可以在高不盈尺的一棵树上产生出许多联想，所以把盆景艺术称为无声的诗、立体的画，叫缩地千里、缩龙成寸。我们在造景中，可以借鉴组合盆景和山水盆景的制作手法，通过植物种植和植物配置，造出各种各样的富有意境的园林景观，如草地景观、森林景观、灌木景观、沼泽景观、水体景观等，以多样性的生态景观来丰富城市环境，这样才能造出有中国特色的大地景观，这也是当代园林工作者所应追求的目标。 三、坚持经济原则 经济原则也可说是可持续发展原则。可持续发展战略是二十一世纪全球普遍关注的大事，有经济的可持续发展、环境的可持续发展、人口的可持续发展、资源的可持续发展等等。在我们园林建设中，也存在可持续发展问题，尤其是我们园林管理部门，建成的绿地，今后大部分要由我们管理，除了建设费用，养护管理费用问题必须要引起我们的重视。一方面是直接的管理费用，另一方面是种下去的树木今后的发展和利用问题，这些都是园林事业的可持续发展问题。而在当前的园林建设工作中，存在许多的不合理的做法，笔者就此谈几点看法。 （1）片植 要增加绿量，片植无疑是增加绿量的一个好办法，这样做，施工企业是最喜欢了，施工技术简单，工程量又多，最容易获利。可是，作为建设业主来说，就要仔细想想了，片植的利弊哪个大，利在哪里？无疑是增加了绿量、施工容易、初植景观好看。而弊呢？严重违背植物的自然生长规律，限制了植物的地上地下生长空间，养护成本大，需要经常修剪，关键是寿命不长。按常规来说，十年的片植植物，生长必然严重衰退，此时挖出来的植物毫无用处，不挖难看，挖掉心痛，可是这与我们的可持续发展方针是相违背的做法。所以笔者认为，要尽量少用片植，除非十分必要，如道路隔离带。提高绿量可以用球灌木代替，配置得好，可以做出很多好的植物配置小品，球灌木长大了挖出来可以用，既不浪费资源，又能获取经济效益。 （2）草花 城市需要绿色和彩色，需要生命的色彩，用草花来点缀城市绿地，无疑是最有效的手段。但在城市中大量运用草花来装扮景观，其运营费用是相当高的。按杭州市的绿化养护标准，每平方米草花全年的费用是270元，大约是一般绿地的50倍，这样高的维护费用，显然不利于绿化事业的可持续发展，会更加重绿化养护经费不足的压力。解决的办法就是尽量在一般的地块多用宿根花卉或是地产的可自播的花卉，如菊花、凤仙、一串红、鸡冠花、茑箩、紫茉莉、蜀葵、鸢尾、萱草、牵牛花等等。 （3）树种 要纠正外来树种比本地树种好的偏见。只要是活的植物，它都有生态效益，至于好看不好看，则要看我们怎么种植，怎么养护了，要大力提倡多用本地树种，本地植物，不用或者少用外来植物。 （4）土壤（施肥） 城市绿地建设中，种植土的来源是一个很大的问题。土壤是植物生长的根本所在，没有好的土壤，就长不出好的植物。但现在在建绿地时，大量使用的是建筑垃圾、建筑废土，这种做法极不利于建成后绿地上树木今后的生长，但因种种原因所限，目前在绿地基础土壤处理上，很难做到按《园林树木建植技术规程》所要求的来做。针对这种情况，我们在建设绿地时，一方面要尽力争取使用符合要求的好的种植土，另一方面就要靠在养护管理时对绿地土壤进行改良，补充树木所缺乏的各种养分，也就是对植物在适当的时候进行施肥，以满足植物正常生长所需的营养需求。施肥最好用有机肥，值得提倡的是把修剪下的植物残体粉碎后返还于绿地。美国科学家研究后认为，植物地上部分出问题，如病虫害，大部分是由于土壤中的养分不能满足植物需要所至。 （5）地被（草坪） 草坪热曾经风靡中国，经过实践检验，在城市绿化中大量使用草坪并不适合中国的国情，存在养护费用高、需要消耗大量的水资源、生态效益相对不好等弊端，已被许多有识之士所认识，但在实际工作中，草坪的应用量仍然过大，用地被植物替换草坪仍需要我们大力提倡和推广。我们在这方面做了许多努力，在市民广场的绿化建设中，我们就使用了大量的地被植物，如花叶蔓、书带草、紫金牛、萱草、银蒿、金银花、虎耳草、红花酢浆草、鸢尾、常春藤、玉簪等。效果很好。 就是种草坪，在草种的选择上也有讲究，在台州地区，我们就曾经一直都被草种选择问题所困扰。台州地区位于亚热带中部，冬季寒冷，一般最低温可达零下3－5℃，夏季高温干热，最高温度可达38－39℃，尤其是六月份的霉雨季节，往往持续一个月的多雨湿热天气，紧接着就进入高温干旱的伏天，极不利于各种草坪的生长。我们试种过多种草种，都因其各自的缺点而难以满足城市绿化的生态效益和景观效益的双重需要。经过多年的探索，我们的结论是在本地如果不要求一年四季常绿，就种马尼拉草或天堂草，要达到冬天也绿，可以在马尼拉草上补播黑麦草。这样的草坪相对来说养护费用是比较低的。 （6）密植与疏移 由于强调绿化建设要一次成型，新建绿地上植物初植密度非常大，造成植物间生存竞争剧烈，部分植物必然处于受压状态而逐渐被淘汰，对于这部分植物，可以在受压初期就把其解放出来，通过疏移的办法，一方面解决了植物竞争的问题，有利于群体植物的生长，另一方面可以充分的利用植物资源。
植物在生长过程中，如果适当的添加一些科学技术，对于植物的健康成长是有一定的帮助的。下文是我为大家整理的关于植物生长的科学论文，希望能对大家有所帮助。
摘要：在长期的进化过程中，植物通过体内水分平衡即根系吸收水和叶片蒸腾水之间的平衡来适应周围的水环境。不同的水体对于水生植物的影响不尽相同，本文通过水体与水生植物的发展过程，分析了不同水体对水生植物的生长的影响。
关键词：水体;水生植物;水位;波浪;生长;影响
1水体与水生植物
1.1概念
水体指的是液态和固态水体所覆盖的地球空间。水圈中的水上界可达大气对流层顶部，下界至深层地下水的下限。包括大气中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物体内的水。各种水体参加大小水循环，不断交换水量和热量。水圈中大部分水以液态形式储存于海洋、河流、湖泊、水库、沼泽及土壤中;部分水以固态形式存在于极地的广大冰原、冰川、积雪和冻土中;水汽主要存在于大气中。三者常通过热量交换而部分相互转化。
水生植物一般指能在水中生长的植物。水生植物主要分为挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物四大类，有时把一些水缘植物和喜湿植物也划归水生植物。水生植物具有保存生物多样性、净化水质、美化水景和固坡护岸的作用。
1.2水体和水生植被的发展阶段
描述水生植被演替系列多通过植物群落的空间排列顺序(生态系列)来推断时间演替系列。水体沿岸带有沉水植物群落、挺水植物群落和湿生植物群落，它们代表了淡水水生植物群落演替的不同阶段。水生植被的演替以植被优势种的演替为代表。水生境中的原生演替是从藻类开始，路径是：藻类→沉水植被→浮叶植被→挺水植被→湿生植被→陆生植被，最终结局是水生植物和水体消失。逆向演替也称为退化，表现为其演替方向与原生演替相反。演替的结果是植被结构趋于简化，生物多样性下降。
任何水体一经产生就开始了在物理、化学和生物因子等方面的相互作用，早期环境因子起主导作用，到后期生物因子又占主导作用。同一生活型的不同水生植物可能是水体和水生植被不同发展阶段的代表性种类。例如，沉水植物苦草和竹叶眼子菜是水体发展早期的优势种，适宜水位波动大的环境，它们呈稀疏分布，群落生物量低。当水位逐步稳定后，水生植物的优势种可能更替为微齿眼子菜、黑藻和穗花狐尾藻等，水底密闭起来，群落生物量增加。
2水体水位对水生植物的影响
在自然生境中，水位很少保持不变，面对这种动态条件，植物通常会产生形态可塑性以及改变地下生物量和地上生物量的分配方式确保生存。对于整个群落而言，水位变动产生的影响也很显著。
2.1植物形态的改变
以无性繁殖为主的水生植物，尤其是具有较遗传延展性的个体，能够通过改变植物本身的形态来适应水深在时空上较大的变化。如在深水里，蓖齿眼子菜的生活型从原来的毛刷型变为聚合型。这是有利的，能够增强植物的功能。各种生活型植物对于水深的变动呈现不同的形态。挺水植物对水位梯度的形态改变，主要包括生长形态、繁殖和生物量分配模式的改变。形态方面，主要包括叶柄伸长、异型叶的产生，茎长、茎数、茎直径、匍匐茎直径和匍匐茎等级的改变。如芦苇幼苗在淹没状态下其节间距会增长。这种增长有2个可能的机制，由于向周围水体释放的截短而导致乙烯浓度升高的或是由于溶氧减少导致乙烯产生增高的一种协调。在淹没期间，部分淹水植物所有的被淹没的叶子都会衰老，只有末端的叶子会偶尔幸存。繁殖的变化主要包括花期、花序长度、花瓣宽度以及繁殖器官干重等的改变。如芦苇在水位下降后其种子有很高的萌发率。浮叶根生植物改变的形态主要表现在叶和花。如水位上升，浮叶植物荇菜的叶柄迅速伸长，但是支撑叶片的叶柄和茎变得更脆弱。浮叶植物菱有相对发达的根系统，在一定范围内的水位变动下，菱仍能固定在底泥中，而且幼叶能通过叶柄的伸长维持在表面。水位的升高导致花以及芽苞被水淹，无法形成种子，水位降低并不会影响花和果实的产生。沉水植物的也很显著，如苦草在深水中具有较高的株高，叶更长更薄，因为在光强较弱的深水中合成单位干物质需要更多叶面积去获得光资源。而在水较浅时，光强太大会抑制其生长，叶子变成紫红色来调节对所需光资源的摄取。
2.2植物数量的增加
水位对植物产生的另一个显著影响是改变其数量。对于不同生活型的植物而言，水深影响其生物量的机理是不一样的。水深直接地影响挺水植物群落的数量，通过减小光照强度间接地影响沉水植物群落数量。对于同 种植 物，水位的变动能改变地下数量和地上数量的分配比例。挺水植物随着水位的增加，茎重在整株数量中的比例上升，地下部分比例就会降低，分配到根和根状茎的数量降低，在风浪的作用下更容易被连根拔起。
2.3植物物种的多样性
在沿岸带，通常水生植物生物多样性很高，其原因之一是水位波动使得沿岸带一直处于干扰状态。根据中度干扰法则，适度的干扰有利于物种多样性的提高。水位波动引起湿地种子库的再生也是重要原因，而且这种作用与洪涝和干旱发生的频率以及持续时间相关。水位的短期变动和长期变动，特别是水位下降，通过建立和破坏低多样性集群的外来物种入侵，从而影响物种多样性。水位下降是多种植物成功萌发和存活的先决条件，为适应浅水生活的物种建立创造了机会，也能支持新的外来物种的成功入侵。水位下降会阻止优势种控制整个群落，从而增加物种多样性。然而，在高水位条件下，很多湿地植物种的根茎萌发受抑制，降低了物种的多样性;如莱茵河畔在河流低泄量期间，夏季特大洪水会引起水生植物物种多样性减少。可见高水位和低水位对物种多样性的影响是不同的，相对于高水位，低水位的作用更显著而且有利。
3波浪形态的水体对水生植物的影响
江、河、湖岸浪蚀是这些水体顺向演替的自然过程，浪蚀淤积也是影响这些水体寿命的重要因素。在自然界随着水体的演替，岸坡趋缓并沉积土壤，为水生植物的生存繁衍创造了条件，植物的生长减缓了水岸的侵蚀，是演替的阻力，但植物体的腐烂沉积、水中有机质含量的大幅度提高，丰富了水体营养，提高了水体生物量，从这个角度说水生植物对整个水体的演替是有贡献的。
商住区和公共绿地内部的小水系一般来说范围小、禁航、水流缓慢，对岸线冲刷、侵蚀较小，对水生植物的种植生长影响不大。江河湖泊等水体由于风浪、船形波或水流急速冲刷给水生植物的种植、生存带来很大困难。如风浪和船形波将会直接或通过堤岸反射，强烈地直接拍打或摇动植物体，从而使植物叶片破碎、茎被折断，甚至植物体被连根拔起，影响植物的生长甚或导致其死亡。
4沼泽地对水生植物的影响
沼泽是指地表过湿或有薄层常年或季节性积水，土壤水分几达饱和，生长有喜湿性和喜水性沼生植物的地段。由于沼泽地土壤水多、缺氧，故沼生植物有发达的通气组织，有不定根和特殊的繁殖能力。沼泽可生长的水生植物很多，如萱草、泽泻、慈菇、海芋、花菖蒲、千屈菜、梭鱼草、小婆婆纳等。沼泽植被以挺水植物为主，多属于莎草科、禾本科及藓类和少数木本植物。
5结束语
水生植物具有观赏、净化以及生物多样性高的特点。水生植物及其环境是许多鸟类、鱼类和其他动物的栖息地和繁殖场所，在生物多样性保护方面具有重要意义。另一方面，水生植物及其环境又是一种脆弱的生态系统，易受到人类活动的影响。水体与水生植物关系也随着人类的活动影响，变得互动起来，水体的污染问题在水生植物的作用下也得到了很好的解决。
摘 要： 植物生长三维动画已经越来越广泛地应用在各个领域，如城市规划、影视娱乐、 广告 宣传等。对植物生长三维动画的研究内容、演示方式、动画特点进行归纳与概括。从软件技术的角度对植物生长三维动画的表现形式、研究现状、关键技术、制作 方法 、适用对象、优缺点进行研究、分析和比较，对该领域未来的发展趋势进行了展望。为有效推进植物数字可视化建设和提高动画创作效率提供参考。
关键词： 三维技术; 植物; 生长; 动画
0 引言
植物是大自然的重要组成部分，随着计算机三维动画技术的发展，植物生长三维动画被广泛应用于 教育 、科研、遥感、游戏、数字影视等众多领域。
1 植物生长三维动画的生长方式
经过大量的理论和实证研究， 总结 了植物生长三维动画方式，主要有以下几种。
⑴ 破土而出式
植物最初是生长在暗地里的一颗种子，慢慢破土而出，拔节而长，枝繁叶茂，开花结果。这类生长动画便于演示植物动态的生长过程，营造出生命和希望爆发的活力。
⑵ 藤蔓伸展式
不少影视作品和建筑艺术动画中都能看到藤蔓植物慢慢伸展，绝强地依附攀援，增加场景生机和活力的景象。除了绿化的作用，这类动画给人以在逆境中不屈服，顽强展示生命力和活力之意。
⑶ 层叠上升式
层叠上升式比较符合林木类植物的生长规律。植物按照一定的层次从地面节节往上拉升，叶子、花、果等则以粒子形态般急剧增长，就像地面赋予无穷无尽的生命力和活力一样，给人以强烈的视觉冲击和神奇的创意享受。
⑷ 迷幻障眼式
迷幻障眼式是植物生长中比较虚幻、神化的方式，好比变 魔术 ，往往借助于强烈光效、迷幻烟雾等效果来实现，光效、烟雾之后植物出现在面前。
图1 植物生长三维动画方式
2 植物生长三维动画关键技术
植物生长三维动画有许多方法。3ds max、MAYA等三维软件都带有植物模型，粒子系统也能实现植物生长动画效果。但是三维软件自带的植物模型种类较少，粒子系统又难以实现较为真实、自然的生长动画效果。植物插件的出现，能有效解决动画效果和创作效率上的问题，成为三维动画创作的热门工具。下面就几款主要的植物插件进行分析和比较，以助于提高应用者的动画创作效率。
2.1 Ivy Generator和Guruware Ivy插件
Ivy Generator是德国康斯坦茨大学开发的一款藤本三维软件，主要用于模拟以攀爬为主的藤本或草本植物的生长。通过对生长参数的调节，可随机生成不同形态的藤本植物模型。其特点是不需要应用复杂的植物生长机理模型，侧重于计算机图形学，迅速生成逼真的植物模型，追求基于视觉效果的真实性[1]。但Ivy Generator不能直接实现植物生长动画，只有将模型输出成OBJ和MLT材质物体，再导入3ds max等三维软件中制作动画效果。该插件的系统耗用较大，不适合表现大规模的植物场景[2]。
Guruware Ivy是Ivy Generator的改进版本。Guruware Ivy使用更方便，功能亦有增强，通过为Age(藤蔓年龄)属性设置关键帧可以轻松实现藤蔓生长、攀爬的动画效果[3]。
2.2 XFrog
XFrog是德国Greenworks公司开发的三维植物软件，可实现植物的直观交互建模和生长模拟。XFrog所有的树叶、枝干、花朵等都采用实物扫描，使得模型更加真实，开放的光年系统和层级的表现方式，使其操作性更简便，可控性更强[4]。XFrog在植物生长模拟过程中，通过关键帧动画实现，有两种方法。①起始和结束关键帧为同一关键帧。可以保证模型拥有相同的拓扑结构，生成动画较为平滑。但应尽量减少直接修改植物参数的操作，否则会大大降低动画的真实感。②起始和结束关键帧为不同关键帧。可以把起始关键帧的模型细化，缺点是XFrog插补的部分较多，不如第一种方法的动画效果平滑自然[5]。 2.3 GrowFX
GrowFX是俄罗斯Exlevel公司基于3ds max平台开发的一款植物插件，可创建参数化的树木、花草及其他植物模型，自由创建风力和生长动画效果，前提是要有GrowFX调节出来的未塌陷的文件[6]。GrowFX除了可使用官方的植物库资源，还有灵活的自由度。通过植物年龄、生长方向、风效、动画效果等随机参数的调节，快捷得到植物的其他形态。
2.4 Vue
Vue是一个专业的CG景观设计工具套组，可以制作出逼真的自然环境，还可以和3ds max等三维软件套用。Vue可以在现有植物库基础上进行再加工和改造，容易产生新的植物形态和物种，根据用户实际需要自由形成植物生长、形态变化等动画效果。Vue操作简便、场景表现逼真。云计算的建模方式、快速的渲染时间等特点，使得它特别适合表现自然空间大场景，主要用于中、远景表现[7-8]。
2.5 T-Gen插件
T-Gen是第一个完全整合进SoftImage|XSI的植物生成插件，拥有强大的灵活性和无穷的可能性。可以使用几乎所有XSI工具对其产生的植物模型、材质、层级结构做进一步修改。T-Gen各类参数几乎都可用于设置动画效果，强大的优化工具使其在植物生长动画方面有着快速、高效的优势。
2.6 SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro
SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro都是目前在建筑漫游动画和园林设计中比较常用的植物插件，拥有强大的植物库，模型真实感强，绘制效率高，支持植物动力学，可模拟风吹植物动画效果，分别适宜表现中近景和大片的远景植物[9-10]。但它们没有植物生长动画功能，凭借丰富的软件开发接口可以和3ds max等三维软件结合使用，以实现植物生长动画效果。
3 结束语
植物生长三维动画将缓慢的植物生长过程动态化、形象化展现。本文所介绍的几种植物三维生长动画关键技术，因各自不同的特点和优势，在表现一些大型的自然场景中，往往需要把多种方式相结合。
由于植物结构复杂，表面细节丰富，使其无论在三维建模、动态模拟方面都存在较大难度，以下问题有待进一步深入研究：①当前主要实现单株植物的三维模拟，缺乏对于大规模植物生长动画场景的模拟研究;②植物形态受到光照、风力、温度等自然环境因素影响，对更为复杂、逼真的植物生长交互模拟将是未来的一个重要研究方向。
参考文献：
[1] 王海，林杉，黄心渊.植物生成软件的评价和比较[J].计算机仿真，2006.8：177-180
[2] 王媛等.An ivy Generator三维藤本植物建模技术应用研究[J].安徽农业科学，2008.36(08)：3196-3197
[3] 孙楠.藤蔓可以这么“种”出来――Groupware Ivy插件牛刀小试[J].现代电视技术，2009.2：127-129
[4] 胡逊之.面向树木 科普知识 的三维游戏设计[D].北京林业大学，2010.6：27-28
[5] 王忠芝，胡逊之，伍艳莲，梁敬东.基于XFrog的树木建模及生长模拟[J].北京林业大学学报，2009.31：64-68
[6] Grow FX定制树[EB/OL].[2012-10-29
[7] 于淼，杨立新.基于Vue软件的景观场景表现技术的应用研究[J].中国园艺文摘，2011.3：94
[8] 贾勇，于淼.VUE软件在园林设计应用中的构成要素分析[J].中国园艺文摘，2011.5：116-117
[9] 赵塘滨.基于3ds max的自然场景制作技术[J].美术学刊，2012.3：57-58
[10] 刘颖，罗岱，黄心渊.基于OSG的SpeedTree植物模型绘制研究[J].计算机工程与设计，2012.6：2406-2407
含羞草(Mimosa pudica L.)，是豆科含羞草属多年生草本花卉，原产于美洲热带地区.我为大家整理的含羞草科学论文，希望你们喜欢。 含羞草科学论文篇一 含羞草中总黄酮提取纯化工艺研究 【摘要】 目的研究提取纯化含羞草中总黄酮的最佳工艺条件。方法以芦丁为对照，含羞草总黄酮得率为考察指标，通过正交实验法优选超声提取总黄酮的最佳工艺。在此基础上，采用真空薄膜浓缩，超声脱色，大孔吸附树脂Diaion HP-20吸附分离纯化含羞草总黄酮提取物。结果最佳提取工艺为用10倍量的80%乙醇为溶剂超声提取3次，10 min/次。最佳分离纯化工艺为：采用大孔吸附树脂Diaion HP-20进行分离富集，以不同浓度的乙醇进行梯度洗脱，洗脱流速为5 ml/min，收集40%～60%乙醇洗脱部位并减压浓缩得总黄酮提取物，总黄酮的含量达到76%。结论优化了含羞草中总黄酮的提取纯化方法，为含羞草资源的综合利用和产业化开发提供了 参考 。 【关键词】 含羞草 总黄酮 提取 纯化 含羞草为豆科含羞草属植物含羞草Mimosa pudica的全草[1]，又名知羞草、怕羞草、喝乎草、刺含羞草等。主要分布在我国华东、华南、西南等地的山坡丛林、湿地、路旁,具有清热利尿、化痰止咳、安神止痛、凉血止血之功效，临床多用于急性肝炎、神经衰弱、失眠、肺结核咳血、血尿、结膜炎、跌打损伤、带状疱疹等症[2]。含羞草中含有大量对人体有益的活性物质，包括黄酮类、酚类、生物活性多糖、氨基酸类、有机酸类和其它微量元素。其中的黄酮类化合物具有显著的生理活性[3～5]，如抗脂质过氧化、抗衰老、清除自由基、抗肿瘤，降低血脂、抗菌抑菌、增强免疫力等作用。本文通过正交实验考察了超声提取含羞草总黄酮的工艺，同时采用大孔吸附树脂进行吸附分离，并结合真空薄膜浓缩、超声脱色等方法对含羞草提取物进行分离与纯化，以期为 工业 化生产提供参考依据。 1 仪器与材料 1.1 仪器UV-2102PCS紫外可见分光光度计(上海龙尼柯仪器有限公司);KQ-250B超声波提取器(昆山市超声仪器有限公司);NJL07-3型实验专用微波炉(南京杰全微波设备有限公司，额定功率800W);Millipore Simplicity型超纯水器(美国Millipore公司);RE-52A旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);真空薄膜浓缩装置[6](自装);101-1型电热恒温干燥箱;微量分析天平(EETTLER AE 240瑞士)，微孔滤膜(上海医药工业研究院);芦丁对照品( 中国 药品生物制品鉴定所提供)。 1.2 材料与试剂 含羞草于2003-05采自海南三亚,由海南大学植物学教授黄世满鉴定为豆科含羞草属植物含羞草的全植株;所用试剂均为分析纯。 2 方法与结果 2.1 标准曲线的绘制 准确称取干燥恒重的芦丁对照品12.8 mg，加60%乙醇(体积分数，下同)溶解并定容置100 ml的量瓶中，摇匀得质量浓度为0.128 g/L的对照品溶液。分别取上述芦丁标准溶液0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 ml于6只10 ml量瓶中，用60%乙醇补充至5 ml，各加入0.3 ml 5%亚硝酸钠，摇匀，放置5 min后各加入10%硝酸铝0.3 ml，摇匀。5 min后再加入1 mol/ml的氢氧化钠溶液4 ml，混匀，用60%乙醇稀释至刻度。10 min后于510 nm处测吸光度，试剂为空白参比，以芦丁质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，用最小二乘法进行线行回归,得芦丁含量与吸光度之间的回归方程:A=9.049 1C+0.006 4, r=0.999 7。 2.2 不同溶剂提取所得提取物得率及总黄酮得率的比较 2.2.1 不同溶剂提取所得提取物的得率比较 称取粉碎并过60目筛后的含羞草原料4份，每份20 g，分别选用50%的乙醇、80%的乙醇、甲醇、70%的丙酮4种不同的溶剂进行索氏提取，溶剂用量均为200 ml，提取时间为5 h。分别将提取液浓缩至稠膏状移入烘箱中烘干至恒重。称重， 计算 得率。结果见表1。表1 不同溶剂提取所得提取物及得率的比较(略) 2.2.2 不同溶剂提取所得总黄酮的得率比较 分别吸取一定量由不同溶剂提取所制得的含羞草提取液于10 ml量瓶中，添加60%乙醇溶液使体积约为5 ml，按照上述绘制芦丁标准曲线的方法，依次加入0.3 ml 5%亚硝酸钠、0.3 ml 10%硝酸铝、4 ml 1 mol/ml的氢氧化钠溶液，混匀，用60%乙醇稀释至刻度。静置20 min后用紫外可见分光光度计法测定不同溶剂提取所得提取液的吸光度，重复3次测定，并根据标准曲线换算出总黄酮的得率，计算平均含量及RSD。结果见表2。表2 不同溶剂提取所得提取物中总黄酮的得率比较(略) 由表1可以看出，由4种不同的溶剂进行索氏提取，以70%丙酮进行提取所得提取物的得率为最高;由表2可以看出，以80%乙醇为溶剂进行提取，所得提取物中总黄酮得率相对最高。虽然以70%丙酮提取得率最高且总黄酮的得率与用80%乙醇提取相当，但考虑到乙醇与丙酮相比，具有无毒安全，廉价易得的优点，故提取溶剂选用80%乙醇。 2.3 超声提取工艺的优选 2.3.1 样品溶液的制备与测定分别精密称定干燥并过60目筛的含羞草粗粉9份，每份20.00 g，以80%乙醇为溶剂，按正交实验表中所选取的因素水平分别进行超声提取。分别吸取一定量含羞草超声提取液于10 ml 量瓶中，添加80 %乙醇溶液使体积约为5 ml，按照上述绘制芦丁标准曲线的方法，依次加入亚硝酸钠、硝酸铝和氢氧化钠溶液，混匀，用80%乙醇稀释至刻度。静置20 min后测定吸光度， 计算 样品中总黄酮的含量。 2.3.2 正交设计通过正交实验，以芦丁的含量为考察指标，通过紫外法对超声提取方法进行正交实验，以优选出最佳提取工艺。选用L9(34)正交方案，以超声时间、超声次数及溶剂用量3个因素，每个因素3个水平设计实验方案。结果见表3～4。表3 考察因素与水平(略)表4 正交实验设计及实验数据(略) 2.3.3 超声提取最佳工艺 从表4中的直观分析可以明显看出提取的最佳组合为A1B3C3，即用10倍量的80%乙醇为溶剂超声提取3次，10 min/次。 2.4 分离纯化工艺优选大孔吸附树脂Diaion HP-20特别适合对黄酮苷类化合物的富集分离，因此本实验采用大孔吸附树脂Diaion HP-20对含羞草黄酮粗提物进行分离纯化。具体操作为：取药材1 kg，干燥后粉碎过60目筛，按照以上最佳工艺进行超声提取，得到的粗提物经真空薄膜浓缩至体积减半，加2%活性碳室温超声脱色2次，20 min/次。抽滤，除去滤渣后继续真空薄膜浓缩至无醇味，得提取物。用大孔吸附树脂Diaion HP-20进行湿法装柱(色谱柱：6 cm×80 cm，柱体积：450 ml)，以水、20%乙醇、40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、乙醇溶剂系统进行梯度洗脱，控制洗脱流速为5 ml/min。分别收集不同浓度的乙醇洗脱液。将各部分洗脱液进行真空薄膜浓缩、后转移至旋转蒸发仪中真空浓缩至干燥粉末，计算得率。同时按照上述的紫外法检测总黄酮的含量。结果见表5。表5 大孔吸附树脂分离纯化实验结果(略) 由表5可看出，用中等浓度40%乙醇洗脱效果较好，总提取物得率达到43.48%，总黄酮含量可达到87.38%;从洗脱情况看，总黄酮主要集中在40%～60%乙醇洗脱部位，水洗脱部位经理化检测发现除含少量的黄酮外，还含有较多的多糖等大极性化合物，可将这部分弃去，而20%乙醇、80%乙醇及乙醇洗脱部位相比之下则含少量的黄酮类成分。因此，按照以上方法对含羞草总黄酮粗提物进行分离富集与纯化，收集各洗脱部位，将40%～60%乙醇洗脱部位合并，进行真空薄膜浓缩后即可得到总黄酮提取物，经紫外测定总黄酮的含量达到76%。 2.5 最佳提取纯化工艺 由实验得到最佳提取纯化含羞草总黄酮的工艺：新鲜含羞草→干燥后粉碎→过60目筛→室温超声提取→提取液→真空薄膜浓缩至体积减半→浓缩液→加2%活性炭室温超声波脱色2次→抽滤除去滤渣→脱色液→继续真空薄膜浓缩至无醇味→上大孔树脂Diaion HP-20柱→用水及乙醇混合溶剂梯度洗脱→分别收集洗脱液→将40%～60%乙醇洗脱液合并减压浓缩至干→干浸膏样品→检测含量→成品。 3 讨论 本实验选用芦丁作为对照品,因为芦丁是黄酮化合物中比较有代表性的一种，其B环的3，4-邻二酚羟基部位发生紫外吸收,可以通过测定芦丁对照品的吸收度,从而求算供试品中总黄酮的含量。这是总黄酮含量测定实验中比较经典的方法。 通过实验证明，提取含羞草中总黄酮的最佳工艺为用10倍量的80%乙醇为溶剂超声提取3次，10 min/次。 本实验采用大孔吸附树脂Diaion HP-20分离含羞草中的黄酮类成分，选择不同浓度的乙醇溶液进行洗脱，得出40%乙醇溶液洗脱效果较好，总分离物得率达到43.48%，总黄酮含量达到87.38%。另外水洗脱部位得率较高，含少量黄酮，还含有较多的大极性化合物。在用大孔吸附树脂分离含羞草总黄酮时，可先用水洗脱，除去大量的大极性化合物，减少影响，再用40%乙醇进行洗脱。 现代 药理研究表明，黄酮类化合物在心血管系统、内分泌系统和抗肿瘤方面具有明显的药理作用。含羞草总黄酮的药理活性未见深入研究。本文利用大孔吸附树脂分离纯化含羞草总黄酮，为进一步研究含羞草总黄酮的药理活性,更好地开发利用含羞草资源奠定了基础。 【 参考 文献 】 [1]江苏新医学院.中药大辞典[M].上海：上海 科学 技术出版社，1986:1147. [2]全国中草药汇编编写组.全国中草药汇编[M].北京：人民卫生出版社，1975:464. [3]华光军, 郭 勇. 黄酮类化合物药理研究进展[J]. 广东药学，1999,9(4):9. [4]黄河胜. 黄酮类化合物药理作用研究进展[J]. 中国 中药杂志，2000,25(10):499. [5]王 玮, 王 琳.黄酮类化合物的研究进展[J]. 沈阳医学院学报，2002,4(2):115. [6]袁 珂, 俞 莉.真空薄膜浓缩装置的研制及应用研究[J]. 分析化学,2005,33(9):1358. 含羞草科学论文篇二 含羞草的总黄酮提取技术 【摘要】文章分析了提取纯化含羞草中总黄酮的最佳工艺条件。优化了含羞草中总黄酮的提取纯化方法，为含羞草资源的综合利用和产业化开发提供了参考。 【关键词】含羞草 总黄酮 提取 纯化 含羞草为豆科含羞草属植物含羞草Mimosa pudica的全草，又名知羞草、怕羞草、喝乎草、刺含羞草等。主要分布在我国华东、华南、西南等地的山坡丛林、湿地、路旁,具有清热利尿、化痰止咳、安神止痛、凉血止血之功效，临床多用于急性肝炎、神经衰弱、失眠、肺结核咳血、血尿、结膜炎、跌打损伤、带状疱疹等症。含羞草中含有大量对人体有益的活性物质，包括黄酮类、酚类、生物活性多糖、氨基酸类、有机酸类和其它微量元素。 一、材料与试剂 含羞草采自海南三亚,由海南大学植物学教授黄世满鉴定为豆科含羞草属植物含羞草的全植株;所用试剂均为分析纯。 二、方法与结果 1、 标准曲线的绘制 准确称取干燥恒重的芦丁对照品12.8 mg，加60%乙醇(体积分数，下同)溶解并定容置100 ml的量瓶中，摇匀得质量浓度为0.128 g/L的对照品溶液。分别取上述芦丁标准溶液0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 ml于6只10 ml量瓶中，用60%乙醇补充至5 ml，各加入0.3 ml 5%亚硝酸钠，摇匀，放置5 min后各加入10%硝酸铝0.3 ml，摇匀。 2 、不同溶剂提取所得提取物得率及总黄酮得率的比较 1)不同溶剂提取所得提取物的得率比较 称取粉碎并过60目筛后的含羞草原料4份，每份20 g，分别选用50%的乙醇、80%的乙醇、甲醇、70%的丙酮4种不同的溶剂进行索氏提取，溶剂用量均为200 ml，提取时间为5 h。分别将提取液浓缩至稠膏状移入烘箱中烘干至恒重。称重，计算得率。 2)不同溶剂提取所得总黄酮的得率比较 分别吸取一定量由不同溶剂提取所制得的含羞草提取液于10 ml量瓶中，添加60%乙醇溶液使体积约为5 ml，按照上述绘制芦丁标准曲线的方法，依次加入0.3 ml 5%亚硝酸钠、0.3 ml 10%硝酸铝、4 ml 1 mol/ml的氢氧化钠溶液，混匀，用60%乙醇稀释至刻度。静置20 min后用紫外可见分光光度计法测定不同溶剂提取所得提取液的吸光度，重复3次测定，并根据标准曲线换算出总黄酮的得率，计算平均含量及RSD。 3 、 超声提取工艺的优选 样品溶液的制备与测定分别精密称定干燥并过60目筛的含羞草粗粉9份，每份20.00 g，以80%乙醇为溶剂，按正交实验表中所选取的因素水平分别进行超声提取。分别吸取一定量含羞草超声提取液于10 ml 量瓶中，添加80 %乙醇溶液使体积约为5 ml，按照上述绘制芦丁标准曲线的方法，依次加入亚硝酸钠、硝酸铝和氢氧化钠溶液，混匀，用80%乙醇稀释至刻度。静置20 min后测定吸光度，计算样品中总黄酮的含量。 4 、 分离纯化工艺优选大孔吸附树脂Diaion HP-20特别适合对黄酮苷类化合物的富集分离，因此本实验采用大孔吸附树脂Diaion HP-20对含羞草黄酮粗提物进行分离纯化。具体操作为：取药材1 kg，干燥后粉碎过60目筛，按照以上最佳工艺进行超声提取，得到的粗提物经真空薄膜浓缩至体积减半，加2%活性碳室温超声脱色2次，20 min/次。抽滤，除去滤渣后继续真空薄膜浓缩至无醇味，得提取物。用大孔吸附树脂Diaion HP-20进行湿法装柱(色谱柱：6 cm×80 cm，柱体积：450 ml)，以水、20%乙醇、40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、乙醇溶剂系统进行梯度洗脱，控制洗脱流速为5 ml/min。分别收集不同浓度的乙醇洗脱液。将各部分洗脱液进行真空薄膜浓缩、后转移至旋转蒸发仪中真空浓缩至干燥粉末，计算得率。同时按照上述的紫外法检测总黄酮的含量。 用中等浓度40%乙醇洗脱效果较好，总提取物得率达到43.48%，总黄酮含量可达到87.38%;从洗脱情况看，总黄酮主要集中在40%～60%乙醇洗脱部位，水洗脱部位经理化检测发现除含少量的黄酮外，还含有较多的多糖等大极性化合物，可将这部分弃去，而20%乙醇、80%乙醇及乙醇洗脱部位相比之下则含少量的黄酮类成分。因此，按照以上方法对含羞草总黄酮粗提物进行分离富集与纯化，收集各洗脱部位，将40%～60%乙醇洗脱部位合并，进行真空薄膜浓缩后即可得到总黄酮提取物，经紫外测定总黄酮的含量达到76%。 5 、最佳提取纯化工艺 由实验得到最佳提取纯化含羞草总黄酮的工艺：新鲜含羞草→干燥后粉碎→过60目筛→室温超声提取→提取液→真空薄膜浓缩至体积减半→浓缩液→加2%活性炭室温超声波脱色2次→抽滤除去滤渣→脱色液→继续真空薄膜浓缩至无醇味→上大孔树脂Diaion HP-20柱→用水及乙醇混合溶剂梯度洗脱→分别收集洗脱液→将40%～60%乙醇洗脱液合并减压浓缩至干→干浸膏样品→检测含量→成品。 三、讨论 本实验选用芦丁作为对照品,因为芦丁是黄酮化合物中比较有代表性的一种，其B环的3，4-邻二酚羟基部位发生紫外吸收,可以通过测定芦丁对照品的吸收度,从而求算供试品中总黄酮的含量。这是总黄酮含量测定实验中比较经典的方法。 通过实验证明，提取含羞草中总黄酮的最佳工艺为用10倍量的80%乙醇为溶剂超声提取3次，10 min/次。 本实验采用大孔吸附树脂Diaion HP-20分离含羞草中的黄酮类成分，选择不同浓度的乙醇溶液进行洗脱，得出40%乙醇溶液洗脱效果较好，总分离物得率达到43.48%，总黄酮含量达到87.38%。另外水洗脱部位得率较高，含少量黄酮，还含有较多的大极性化合物。在用大孔吸附树脂分离含羞草总黄酮时，可先用水洗脱，除去大量的大极性化合物，减少影响，再用40%乙醇进行洗脱。 现代药理研究表明，黄酮类化合物在心血管系统、内分泌系统和抗肿瘤方面具有明显的药理作用。含羞草总黄酮的药理活性未见深入研究。本文利用大孔吸附树脂分离纯化含羞草总黄酮，为进一步研究含羞草总黄酮的药理活性,更好地开发利用含羞草资源奠定了基础。 参考文献： 1、黄河胜. 黄酮类化合物药理作用研究进展[J]. 中国中药杂志，2000,25(10):499. 2、全国中草药汇编编写组.全国中草药汇编[M].北京：人民卫生出版社，1975:464. 看了含羞草科学论文的人还看 1. 关于植物的科学论文 2. 关于植物生长的科学论文 3. 草业科学论文 4. 关于写植物的科技论文 5. 科学论文范文
给钱都还要考虑呢。 ：D
妈妈曾给我出过这样一个谜语：“南阳诸葛亮，稳坐中军帐。排下八卦阵，单捉飞来将。”这则迷语告诉我们：蜘蛛专吃活的东西，难道它不吃死的东西吗？这引起了我的兴趣，我做了实验。 我从墙角处捉来一只小蜘蛛，把它放进一个盒子里（四周扎有小洞，上面盖有玻璃，便于观察）。没等蜘蛛织网，我又捡来一只死的小虫、一只死苍蝇，放在蜘蛛的前面，蜘蛛置之不理，随即用手碰撞盒子，蜘蛛就向其他方向爬去了。 为了彻底弄懂蜘蛛吃不吃死苍蝇，第二天，我又来到盒子前观察，看到死昆虫、死苍蝇还在原来的地方，可盒子角处多了一个网，蜘蛛在网上安静地趴着。这时，我想：昨天死苍蝇、死昆虫没被吃掉是不是因为没有网呢？于是，我又将死苍蝇拿起来轻轻地放在网上，可蜘蛛还是一动不动，紧接着，我又用笔轻轻地触动了一下网的边缘，咦，蜘蛛好像有了反应，开始向颤动的方向爬去，我把笔收回，网停止了颤动，信号断了，它就停了下来，不一会儿，蜘蛛又向网中心爬去。我又用笔尖触动网上死苍蝇的身体，网开始颤动，蜘蛛就开始向这边爬来，我又把笔尖收回，蜘蛛就停了，像上次那样，过了一会儿，蜘蛛又向网中心爬去。噢！我终于明白了：原来蜘蛛是靠网的颤动来产生感觉的，靠织网而捕食的。于是，我把实验结果记录下来。 为了证实蜘蛛靠网的颤动产生感觉，我又做了实验。将笔尖放在网上死苍蝇的身上，长时间的颤动，网的震动越来越大，蜘蛛产生的感觉好像也越来越强烈，蜘蛛便匆匆地赶过来，等蜘蛛碰到苍蝇，我将笔尖收回，只见蜘蛛尾部很快喷出黏乎乎的丝将苍蝇捆住，接着又看着蜘蛛的背一动一动的，好像在吸食苍蝇，不一会儿，网上就剩下一个完整的空壳了。这个实验证明蜘蛛吃动的昆虫。 我们探密小组又到图书馆、书店查阅了大量有关蜘蛛的书籍。其中《普通动物学》一书中写道：蜘蛛为食肉性动物，其食物大多数为昆虫或其他节肢动物。但口无上颚，不直接吞食固体食物，而是慢慢地吸食。当昆虫等动物触网时，会用力在网上挣扎，使网丝颤动而使蜘蛛很快发觉，蜘蛛便顺着纵向丝向猎物爬去，用蛛丝包裹猎物，固定于网上，先用螯肢内的毒腺分泌毒液注入捕获猎物体内，将其杀死，再由中肠分泌的消化酶灌注在被螯肢撕碎的捕获物的组织中，很快将其分解为液汁，然后吸进消化道内，最后吃剩下的体壳，就被完整的弃留在蛛网上了。这些充分证明：飞来的昆虫使蜘蛛网颤动，网颤动会使产生感觉，蜘蛛产生感觉就会将猎物捕获，因此，证实了蜘蛛只吃活动物，而不吃死的昆虫。
人是要靠自己的
无土栽培 无土栽培是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的一门新兴科学技术.它不用天然土壤,完全用化学溶液(营养液)栽培植物。 一、无土栽培的发展简史 人类对植物矿质营养的探索，可以追溯到公元前600年亚里斯多德的时代，但是目前比较公认的，有关植物矿质营养研究的最早科学报告是1600年Belgion Jan Van Helmant发表的著名的柳树实验。19世纪中叶（1842） Wiegmen 和 Polsloff第一次用重蒸馏水和盐类成功地培养植物，并证明了水中溶解的盐类是植物生长的必需物质。但这一时期的最杰出的代表人物，应当认为是 Van Liebig（1803－1873），他证明了植物体中的碳来自空气中的CO2，H和O来自NH3、NO3－，其它一些矿质元素均来自土壤环境。他的工作彻底否定了当时流行的腐殖质营养理论，建立了矿质营养理论的雏型，他的理论也是现代”营养耕作”理论的先导。 1838年德国科学家斯鲁兰格尔，鉴定出来植物生长发育需要15种营养元素。1859年德国著名科学家Sachs和Knop，建立了直到今天还沿用的、用溶液培养来植物矿质营养的方法。在此基础上，逐步演变和发展而成为今天的无土栽培实用科学技术。 1920营养液的制备达到标准化，但这些都是在实验室内进行的试验，尚未应用于生产。1929年美国加利福尼亚大学的W.F.Gericke 教授，利用营养液成功地培育出一株高7.5米的番茄，采收果实14公斤，引起人们极大的关注。被认为是无土栽培技术由试验转向实用化的开端。 1935年一些蔬菜和花卉种植者，在Gericke的指导下，进行了大规模的生产实践。首次把无土栽培发展到商业规模，面积最大的有0.8公顷。同时美国中西部发展了一些砂培和砾培的技术，水培技术也很快传到欧洲、印度和日本等地。Gericke教授并把无土栽培定义为”Hydroponics ”（hydor是”水”的意思，ponics意为”放置”）。 第二次世界大战期间，水培在生产上起了相当作用。在Gericke教授指导下，泛美航空公司在太平洋中部荒芜的威克岛上种植蔬菜，用无土栽培技术，解决了航班乘客和部队服务人员吃新鲜蔬菜问题。以后英国农业部也对水培发生兴趣，1945年伦敦英国空军部队在伊拉克的哈巴尼亚和波斯湾的巴林群岛开始进行无土栽培，解决了吃菜靠飞机由巴勒斯坦空运的问题。以后在圭亚那、西印度群岛、中亚的不毛沙地上，科威特石油公司等单位，都运用无土栽培为他们的雇员生产新鲜蔬菜。 由于无土栽培在世界范围内的不断发展，1955年9月，在荷兰成立了国际无土栽培学会。当时只有一个工作组、成员12人。而到了1980年召开的第五届国际无土栽培会议时，会员人数已发展到45个国家的300人。据不完全统计，全世界目前关于无土栽培的研究机构，大约在130个以上。栽培面积也不断扩大，在新西兰，50％的番茄靠无土栽培生产。在意大利的园艺生产中，无土栽培占有20％的比重。在日本无土栽培生产的草莓占总产量的66％、青椒占52％、黄瓜占37％、番茄占27％、总面积已达500公顷。荷兰是无土栽培面积最大的国家，1986年统计已有2500公顷。目前无土栽培技术，已在全世界100多个国家应用发展。 我国无土栽培技术在研究应用起步较晚，但较原始的无土栽培技术却有悠久历史。生豆芽、种水仙早有记载（至晚在宋代就有），但较正规的科学研究和生产试验，则是近十几年的事。山东农业大学于1975年开始用蛭石栽培西瓜、黄瓜、番茄等，均获成功，1987年在胜利油田推广面积达6000平方米。无土育苗技术已在我国广泛运用，北京市朝阳区1987年，无土育苗的数量，已占总育苗数量的33.5％。1985年在河北省农科院蔬菜研究所，召开了全国会议，成立了中国的无土栽培学组，并于1986、1987、召开了全国性的学术讨论会，出席者多达百人。1988年5月，中国首次出席了在荷兰召开的第七届国际无土栽培学会的年会，并在会上发表了论文，引起了很多国家的重视。 二、无土栽培的优点 无土栽培之所以能迅速在全世界范围内发展，是因为这种新的栽培技术与常规土壤比较有许多优点。 （一）产量高、品质好 无土栽培能充分发挥作物的生产潜力，与土壤栽培相比，产量可以成倍或几十倍地提高，如4-4-1所示。 上表说明土壤栽培不仅产量低，而且消耗水分很多。 北京农业大学园艺系在北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验，自7月30日播种至9月14日，共计46天，浇水（营养液）共21.7立方米。若进行土培，46天中至少浇水5－6次，需用50－60立方米的水，统计结果，节水率为50-66.7％。节水效果非常明显，是发展节水型农业的有效措施之一。 无土栽培不但省水，而且省肥，一般统计认为土栽培养分损失比率约50％左右，我国农村由于科学施肥技术水分低，肥料利用率更低，仅30－40％，一半多的养分都损失了，在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂，不仅有很多损失，而且各种营养元素的损失不同，使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中，作物所需要的各种营养元素，是人为配制成营养液施用的，不仅不会损失，而且保持平衡，根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段，科学地供应养分，所以作物生长发育健壮，生长势强，增产潜力可充分发挥出来。 （三）清洁卫生 无土栽培施用的是无机肥料，没有臭味，也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥，肥料分解发酵，产生臭味污染环境，还会使很多害虫的卵孳生，危害作物，无土栽培则不存在这些问题。尤其室内种花，更要求清洁卫生，一些高级旅馆或宾馆，过去施用有机花肥，污染环境，是个难以解决的问题，无土养花便迎刃而解。 （四）省力省工、易于管理 无土栽培不需要中耕、翻地、锄草等作业，省力省工。浇水追肥同时解决，由供液系统定时定量供给，管理十分方便。土培浇水时，要一个个地开和堵畦口，是一项劳动强度很大的作业，无土栽培则只需开启和关闭供液系统的阀门，大大减轻了劳动强度。一些发达国家，已进入微电脑控制时代，供液及营养液成分的调控，完全用计算机控制，几乎与工业生产的方式相似。 （五）避免土壤连作障碍 设施栽培中，土壤极少受自然雨水的淋溶，水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾，使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层，常年累月、年复一年，土壤表层积聚了很多盐分，对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培，一经建设好，就不易搬动，土壤盐分积聚后，以及多年栽培相同作物，造成土壤养分平衡，发生连作障碍，一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下，只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后，特别是采用水培，则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点，土壤消毒，不仅困难而且消耗大量能源，成本可观，且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品，同时药剂有害成分的残留还危害健康，污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。 （六）不受地区限制、充分利用空间 无土栽培使作物彻底脱离了土壤环境，因而也就摆脱了土地的约束。耕地被认为是有限的、最宝贵的、又是不可再生的自然资源，尤其对一些耕地缺乏的地区和国家，无土栽培就更有特殊意义。无土栽培进入生领域后，地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区，都可采用无土栽培方法加以利用。例如在中东和墨西哥，人们在海滨沙滩上建立起了很多塑料温室，与海水淡化系统相结合，采用无土栽培技术，生产新鲜蔬菜，成为沙漠中的绿洲，这为解决地球上许多贫瘠地区人民生活的困难，带来了福音。 此外，无土栽培还不受空间限制，可以利用城市楼房的平面屋顶种菜种花，无形中扩大了栽培面积。据1986年的卫星测定，北京市就有平面屋顶16000多亩，如果充分利用起来，可以产生很大的经济效益和社会效益。 （七）有利于实现农业现代化 无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约，可以按照人的意志进行生产，所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作，有利于实现机械化、自动化，从而逐步走向工业化的生产方式。目前在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”，是现代化农业的标志。我国航空工业进出口公司，曾在1986年引进了日本的无土栽培设备，也建立了一座小型的水增工厂，参观学习的人络绎不绝，反映出人们对这一新技术的兴趣。 三、无土栽培的类型和方式 无土栽培的方式方法多种多样，不同国家、不同地区由于科学技术发达水平不同，当地资源条件不同，自然环境也千差万别，所以采用的无土栽培类型和方式方法各异。 目前比较普遍的分类方法，是根据作物根系的固定方法来区分。大体上可以分为无基质（也称介质）栽培和有基质栽培两大类（表4－4－3）。 （一）水培 水培是指植物根系直接与营养液接触，不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长，这种方式会出现缺O2现象，影响根系呼吸，严重时造成料根死亡。为了解决供O2 问题，英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式，简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液（0.5－1厘米）层，不断循环流经作物根系，既保证不断供给作物水分和养分，又不断供给根系新鲜O2。NFT法栽培作物，灌溉技术大大简化，不必每天计算作物需水量，营养元素均衡供给。根系与土壤隔离，可避免各种土传病害，也无需进行土壤消毒。 （二）雾（气）培 又称气增或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上，根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板，其上按一定距离钻孔，于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形，形成空间，供液管道在三角形空间内通过，向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔2－3分钟喷雾几秒钟，营养液循环利用，同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高，需要消耗大量电能，且不能停电，没有缓冲的余地，目前还只限于科学研究应用，未进行大面积生产。 （三）基质栽培 基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中，通过滴灌或细流灌溉的方法，供给作物营养液。栽培基质可以装入塑料袋内，或铺于栽培沟或槽内。基质栽培的营养液是不循环的，称为开路系统，这可以避免病害通过营养液的循环而传播。 基质栽培缓冲能力强，不存在水分、养分与供O2之间的矛盾，且设备较水增和雾培简单，甚至可不需要动力，所以投资少、成本低，生产中普遍采用。从我国现状出发，基质栽培是最有现实意义的一种方式。 欧洲许多国家目前应用较多的基质是岩棉（rockwool），它是由60％的辉绿岩，20％石灰石和20％的焦碳混合后，在1600℃的高温下煅烧熔化，再喷成直径为0.005毫米的纤维，而后冷却压成板块或各种形状。岩棉的优点是可形成系列产品（岩棉栓、块、板等），使用搬运方便，并可进行消毒后多次使用。但是使用几年后就不能再利用，废岩棉的处理比较困难，在使用岩棉栽培面积最大的荷兰，已形成公害。所以，日本现在有些人主张开发利用有机基质，使用后可翻入土壤中做肥料而不污染环境。 四、无土栽培技术要点 不论采用何种类型的无土栽培，几个最基本的环节必须掌握，无土栽培时营养液必须溶解在水中，然后供给植物根系。基质栽培时，营养液浇在基质中，而后被作物根系吸收。所以对水质、营养液和所用的基质的理化性状，必须有所了解。 （一）水质 水质与营养液的配制有密切关系。水质标准的主要指标是电导度（EC），pH值和有害物质含量是否超标。 电导度（EC）是溶液含盐浓度的指标，通常用毫西门子（mS）表示。各种作物耐盐性不同，耐盐性强的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘蓝类。耐盐中等(EC=4mS)，如黄瓜、菜豆、甜椒等。无土栽培对水质要求严格，尤其是水培，因为它不象土栽培具有缓冲能力，所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低，否则就会发生毒害，一些农田用水不一定适合无土栽培，收集雨水做无土栽培，是很好的方法。无土栽培的水，pH值不要太高或太低，因为一般作物对营养液pH值的要求从中性为好，如果水质本身pH值偏低，就要用酸或碱进行调整，既浪费药品又费时费工。 （二）营养液 营养液是无土栽培的关键，不同作物要求不同的营养液配方。目前世界上发表的配方很多，但大同小异，因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析。营养液配方中，差别最大的是其中氮和钾的比例。表4-4-4介绍了从50年代到80年代不同科学家所采用的配方，可供参考。 配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本，生产上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液（原源），再进行稀释，可以节省容器便于保存。需将含钙的物质单独盛在一容器内，使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合，尽量避免形成沉淀。营养液的pH值要经过测定，必须调整到适于作物生育的PH值范围，水增时尤其要注意pH值的调整，以免发生毒害。 （三）基质的理化性状 用于无土栽培的基质种类很多，已在表4-4-3中列举，可供参考。可根据当地基质来源，因地制宜地加以选择，尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料做为无土栽培的基质。无土栽培对基质的要求是： 1．具有一定大小的固形物质。这会影响基质是否具有良好的物理性状。基质颗粒大小会影响容量。孔隙度、空气和水的含量。按着粒径大小可分为五级、即：1毫米；1－5毫米；5－10毫米；10－20毫米；20－50毫米。可以根据栽培作物种类、根系生长特点、当地资状况加以选择。 2．具有良好的物理性质。基质必须疏松，保水保肥又透气。南京农业大学吴志行等研究认为，对蔬菜作物比较理想的基质，其粒径最好以0.5-10毫米，总孔隙度>55％，容重为0.1-0.8克•厘米－3，空气容积为25－30％，基质的水气比为1：4。 3．具有稳定的化学性状，本身不含有害成分，不使营养液发生变化。基质的化学性状主要指以下几方面： PH值：反应基质的酸碱度，非常重要。它会影响营养液的pH值及成分变化。PH＝6－7被认为是理想的基质。 电导度(EC)：反映已经电离的盐类溶液浓度，直接影响营养液的成分和作物根系对各种元素的吸收。 缓冲能力：反映基对肥料迅速改变pH值的缓冲能力，要求缓冲能力越强越好。 盐基代换量：是指在pH＝7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机机质如树皮、锯未、草炭等可代换的物质多；无机基质中蛭石可代换物质较多，而其它惰性基质则可代换物质就很少。 4．要求基质取材方便，来源广泛，价格低廉。浙江农科院园艺研究所选用南方农村广 为存在的砻糠灰（农村家庭饭用的燃料废渣），做无土栽培基质，栽培番茄，效果良好，大幅度降低了成本。 在无土栽培中，基质的作用是固定和支持作物；吸附营养液；增强根系的透气性。基质是十分重要的材料，直接关系栽培的成败。基质栽培时，一定要按上述几个方面严格选择。北京农业大学园艺系通过1986－1987年的试验研究，在黄瓜基质栽培时，营养液与基质之间存在着显著的交互作用，互为影响又互相补充。所以水培时的营养液配方，在基质栽培时，特别是使用有机基质时，会受基质本身元素成分含量、可代换程度等等因素的影响，而使配方的栽培效果发生变化，这是应当加以考虑的问题，不能生搬硬套。 （四）供液系统 无土栽培供液方式很多，有营养液膜（NFT）灌溉法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌系统、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等。归纳起来可以分为循环水（闭路系统）和非循环水（开路系统）两大类。目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法。 1． 营养液膜法（NET） （1）备三个母液贮液灌（槽）。一个盛硝酸钙母液，一个盛其它营养元素的母液，另一个盛磷酸或硝酸，用以调节营养液的pH。 （2）贮液槽。贮存稀释后的营养液，用泵将其液由栽培床高的一端的送入，由低的一端回流。液槽大小与栽培面积有关，一般1000平方米要求贮液槽容量为4－5吨。贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液。 （3）过滤装置。在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器，以保证营养液清洁，不会造成供液系统堵塞。 2． 滴灌系统的灌溉方法 （1）备两个浓缩的营养液罐，存放母液。一个液罐中含有钙元素，另一个是不含钙的其它元素。 （2）浓酸罐。用业调节营养液的PH。 （3）贮液槽。用来盛按要求稀释好的营养液。一般300－400平方米的面积，贮液槽的容积1－1.5吨即可。贮液槽的高度与供液距离有关，只要高于1米，就可供30－40米的距离。如果用泵抽，则贮液槽高度不受限制。甚至可在地下设置。 （4）管路系统。用各种直径的黑色塑料管，不能用白色，以避免藻类的孳生。 （5）滴头。固定在作物根际附近的供液装置，常用的有孔口式滴头和线性发丝管。孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀，发丝管比较均匀。但共同的问题是易堵塞，所以在贮液槽的进出口处，也必须安装过滤器，滤出杂质。 五、无土栽培前景展望 从历史上来看，农业文明标志，就是人类对作物生长发育的干预和控制程度。实践证明，对作物地上部分的环境条件的控制，比较容易做到，但对地下部分的控制（根系的控制），在常规土培条件下很困难的。无土栽培技术的出现，使人类获得了包括无机营养条件在内的，对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力，从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约，完全按照人的愿望，向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展。这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长。 从资源的角度看，耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用，所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充，这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题，有着深远的意义。无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲，而且在不久的将来，海洋、太空也将成为新的开发利用领域。美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上，就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告，那只能是无土栽培。因而无土栽培技术在日本，已被许多科学家做为研究”宇宙农场”的有力手段，人们称为太空时代的农业，已经不再是不可思议的问题。 水资源的问题，也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区，就是在发达的人口稠密的大城市，水资源紧缺也越来越突出。随着人口的不断增长，各种水资源被超量开采，某些地区已近枯竭。所以控制农业用水是节水的措施之一，而无土栽培，避免了水分大量的渗漏和流失，使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。 诚然，无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题。突出的问题是成本高、一次性投资大；同时还要求较高的管理水平，管理人员必须具备一定的科学知识，这也不是任何地方都能做到的。 从理论上讲，进一步研究矿质营养状况的生理指标，减少管理上的盲目性，也是有待解决的问题。此外，无土栽培中的病虫防治，基质和营养液的消毒，废弃基质的处理等等，也需进一步研究解决。 无土栽培在我国刚刚起步，还未广泛用于生产，特别是设施条件，供液系统工程本身，还未形成专门生产行业。由于种种因素限制，使得栽培技术与农业工程技术还不能协调同步，致使无土栽培技术在我国发展的速度，不如发达国家那样迅速。但是随着科学技术的发展、提高，更重要的是这项新技术本身固有的种种优越性，已向人们显示了无限广阔的发展前景。
植物在生长过程中，如果适当的添加一些科学技术，对于植物的健康成长是有一定的帮助的。下文是我为大家整理的关于植物生长的科学论文，希望能对大家有所帮助。
摘要：在长期的进化过程中，植物通过体内水分平衡即根系吸收水和叶片蒸腾水之间的平衡来适应周围的水环境。不同的水体对于水生植物的影响不尽相同，本文通过水体与水生植物的发展过程，分析了不同水体对水生植物的生长的影响。
关键词：水体;水生植物;水位;波浪;生长;影响
1水体与水生植物
1.1概念
水体指的是液态和固态水体所覆盖的地球空间。水圈中的水上界可达大气对流层顶部，下界至深层地下水的下限。包括大气中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物体内的水。各种水体参加大小水循环，不断交换水量和热量。水圈中大部分水以液态形式储存于海洋、河流、湖泊、水库、沼泽及土壤中;部分水以固态形式存在于极地的广大冰原、冰川、积雪和冻土中;水汽主要存在于大气中。三者常通过热量交换而部分相互转化。
水生植物一般指能在水中生长的植物。水生植物主要分为挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物四大类，有时把一些水缘植物和喜湿植物也划归水生植物。水生植物具有保存生物多样性、净化水质、美化水景和固坡护岸的作用。
1.2水体和水生植被的发展阶段
描述水生植被演替系列多通过植物群落的空间排列顺序(生态系列)来推断时间演替系列。水体沿岸带有沉水植物群落、挺水植物群落和湿生植物群落，它们代表了淡水水生植物群落演替的不同阶段。水生植被的演替以植被优势种的演替为代表。水生境中的原生演替是从藻类开始，路径是：藻类→沉水植被→浮叶植被→挺水植被→湿生植被→陆生植被，最终结局是水生植物和水体消失。逆向演替也称为退化，表现为其演替方向与原生演替相反。演替的结果是植被结构趋于简化，生物多样性下降。
任何水体一经产生就开始了在物理、化学和生物因子等方面的相互作用，早期环境因子起主导作用，到后期生物因子又占主导作用。同一生活型的不同水生植物可能是水体和水生植被不同发展阶段的代表性种类。例如，沉水植物苦草和竹叶眼子菜是水体发展早期的优势种，适宜水位波动大的环境，它们呈稀疏分布，群落生物量低。当水位逐步稳定后，水生植物的优势种可能更替为微齿眼子菜、黑藻和穗花狐尾藻等，水底密闭起来，群落生物量增加。
2水体水位对水生植物的影响
在自然生境中，水位很少保持不变，面对这种动态条件，植物通常会产生形态可塑性以及改变地下生物量和地上生物量的分配方式确保生存。对于整个群落而言，水位变动产生的影响也很显著。
2.1植物形态的改变
以无性繁殖为主的水生植物，尤其是具有较遗传延展性的个体，能够通过改变植物本身的形态来适应水深在时空上较大的变化。如在深水里，蓖齿眼子菜的生活型从原来的毛刷型变为聚合型。这是有利的，能够增强植物的功能。各种生活型植物对于水深的变动呈现不同的形态。挺水植物对水位梯度的形态改变，主要包括生长形态、繁殖和生物量分配模式的改变。形态方面，主要包括叶柄伸长、异型叶的产生，茎长、茎数、茎直径、匍匐茎直径和匍匐茎等级的改变。如芦苇幼苗在淹没状态下其节间距会增长。这种增长有2个可能的机制，由于向周围水体释放的截短而导致乙烯浓度升高的或是由于溶氧减少导致乙烯产生增高的一种协调。在淹没期间，部分淹水植物所有的被淹没的叶子都会衰老，只有末端的叶子会偶尔幸存。繁殖的变化主要包括花期、花序长度、花瓣宽度以及繁殖器官干重等的改变。如芦苇在水位下降后其种子有很高的萌发率。浮叶根生植物改变的形态主要表现在叶和花。如水位上升，浮叶植物荇菜的叶柄迅速伸长，但是支撑叶片的叶柄和茎变得更脆弱。浮叶植物菱有相对发达的根系统，在一定范围内的水位变动下，菱仍能固定在底泥中，而且幼叶能通过叶柄的伸长维持在表面。水位的升高导致花以及芽苞被水淹，无法形成种子，水位降低并不会影响花和果实的产生。沉水植物的也很显著，如苦草在深水中具有较高的株高，叶更长更薄，因为在光强较弱的深水中合成单位干物质需要更多叶面积去获得光资源。而在水较浅时，光强太大会抑制其生长，叶子变成紫红色来调节对所需光资源的摄取。
2.2植物数量的增加
水位对植物产生的另一个显著影响是改变其数量。对于不同生活型的植物而言，水深影响其生物量的机理是不一样的。水深直接地影响挺水植物群落的数量，通过减小光照强度间接地影响沉水植物群落数量。对于同 种植 物，水位的变动能改变地下数量和地上数量的分配比例。挺水植物随着水位的增加，茎重在整株数量中的比例上升，地下部分比例就会降低，分配到根和根状茎的数量降低，在风浪的作用下更容易被连根拔起。
2.3植物物种的多样性
在沿岸带，通常水生植物生物多样性很高，其原因之一是水位波动使得沿岸带一直处于干扰状态。根据中度干扰法则，适度的干扰有利于物种多样性的提高。水位波动引起湿地种子库的再生也是重要原因，而且这种作用与洪涝和干旱发生的频率以及持续时间相关。水位的短期变动和长期变动，特别是水位下降，通过建立和破坏低多样性集群的外来物种入侵，从而影响物种多样性。水位下降是多种植物成功萌发和存活的先决条件，为适应浅水生活的物种建立创造了机会，也能支持新的外来物种的成功入侵。水位下降会阻止优势种控制整个群落，从而增加物种多样性。然而，在高水位条件下，很多湿地植物种的根茎萌发受抑制，降低了物种的多样性;如莱茵河畔在河流低泄量期间，夏季特大洪水会引起水生植物物种多样性减少。可见高水位和低水位对物种多样性的影响是不同的，相对于高水位，低水位的作用更显著而且有利。
3波浪形态的水体对水生植物的影响
江、河、湖岸浪蚀是这些水体顺向演替的自然过程，浪蚀淤积也是影响这些水体寿命的重要因素。在自然界随着水体的演替，岸坡趋缓并沉积土壤，为水生植物的生存繁衍创造了条件，植物的生长减缓了水岸的侵蚀，是演替的阻力，但植物体的腐烂沉积、水中有机质含量的大幅度提高，丰富了水体营养，提高了水体生物量，从这个角度说水生植物对整个水体的演替是有贡献的。
商住区和公共绿地内部的小水系一般来说范围小、禁航、水流缓慢，对岸线冲刷、侵蚀较小，对水生植物的种植生长影响不大。江河湖泊等水体由于风浪、船形波或水流急速冲刷给水生植物的种植、生存带来很大困难。如风浪和船形波将会直接或通过堤岸反射，强烈地直接拍打或摇动植物体，从而使植物叶片破碎、茎被折断，甚至植物体被连根拔起，影响植物的生长甚或导致其死亡。
4沼泽地对水生植物的影响
沼泽是指地表过湿或有薄层常年或季节性积水，土壤水分几达饱和，生长有喜湿性和喜水性沼生植物的地段。由于沼泽地土壤水多、缺氧，故沼生植物有发达的通气组织，有不定根和特殊的繁殖能力。沼泽可生长的水生植物很多，如萱草、泽泻、慈菇、海芋、花菖蒲、千屈菜、梭鱼草、小婆婆纳等。沼泽植被以挺水植物为主，多属于莎草科、禾本科及藓类和少数木本植物。
5结束语
水生植物具有观赏、净化以及生物多样性高的特点。水生植物及其环境是许多鸟类、鱼类和其他动物的栖息地和繁殖场所，在生物多样性保护方面具有重要意义。另一方面，水生植物及其环境又是一种脆弱的生态系统，易受到人类活动的影响。水体与水生植物关系也随着人类的活动影响，变得互动起来，水体的污染问题在水生植物的作用下也得到了很好的解决。
摘 要： 植物生长三维动画已经越来越广泛地应用在各个领域，如城市规划、影视娱乐、 广告 宣传等。对植物生长三维动画的研究内容、演示方式、动画特点进行归纳与概括。从软件技术的角度对植物生长三维动画的表现形式、研究现状、关键技术、制作 方法 、适用对象、优缺点进行研究、分析和比较，对该领域未来的发展趋势进行了展望。为有效推进植物数字可视化建设和提高动画创作效率提供参考。
关键词： 三维技术; 植物; 生长; 动画
0 引言
植物是大自然的重要组成部分，随着计算机三维动画技术的发展，植物生长三维动画被广泛应用于 教育 、科研、遥感、游戏、数字影视等众多领域。
1 植物生长三维动画的生长方式
经过大量的理论和实证研究， 总结 了植物生长三维动画方式，主要有以下几种。
⑴ 破土而出式
植物最初是生长在暗地里的一颗种子，慢慢破土而出，拔节而长，枝繁叶茂，开花结果。这类生长动画便于演示植物动态的生长过程，营造出生命和希望爆发的活力。
⑵ 藤蔓伸展式
不少影视作品和建筑艺术动画中都能看到藤蔓植物慢慢伸展，绝强地依附攀援，增加场景生机和活力的景象。除了绿化的作用，这类动画给人以在逆境中不屈服，顽强展示生命力和活力之意。
⑶ 层叠上升式
层叠上升式比较符合林木类植物的生长规律。植物按照一定的层次从地面节节往上拉升，叶子、花、果等则以粒子形态般急剧增长，就像地面赋予无穷无尽的生命力和活力一样，给人以强烈的视觉冲击和神奇的创意享受。
⑷ 迷幻障眼式
迷幻障眼式是植物生长中比较虚幻、神化的方式，好比变 魔术 ，往往借助于强烈光效、迷幻烟雾等效果来实现，光效、烟雾之后植物出现在面前。
图1 植物生长三维动画方式
2 植物生长三维动画关键技术
植物生长三维动画有许多方法。3ds max、MAYA等三维软件都带有植物模型，粒子系统也能实现植物生长动画效果。但是三维软件自带的植物模型种类较少，粒子系统又难以实现较为真实、自然的生长动画效果。植物插件的出现，能有效解决动画效果和创作效率上的问题，成为三维动画创作的热门工具。下面就几款主要的植物插件进行分析和比较，以助于提高应用者的动画创作效率。
2.1 Ivy Generator和Guruware Ivy插件
Ivy Generator是德国康斯坦茨大学开发的一款藤本三维软件，主要用于模拟以攀爬为主的藤本或草本植物的生长。通过对生长参数的调节，可随机生成不同形态的藤本植物模型。其特点是不需要应用复杂的植物生长机理模型，侧重于计算机图形学，迅速生成逼真的植物模型，追求基于视觉效果的真实性[1]。但Ivy Generator不能直接实现植物生长动画，只有将模型输出成OBJ和MLT材质物体，再导入3ds max等三维软件中制作动画效果。该插件的系统耗用较大，不适合表现大规模的植物场景[2]。
Guruware Ivy是Ivy Generator的改进版本。Guruware Ivy使用更方便，功能亦有增强，通过为Age(藤蔓年龄)属性设置关键帧可以轻松实现藤蔓生长、攀爬的动画效果[3]。
2.2 XFrog
XFrog是德国Greenworks公司开发的三维植物软件，可实现植物的直观交互建模和生长模拟。XFrog所有的树叶、枝干、花朵等都采用实物扫描，使得模型更加真实，开放的光年系统和层级的表现方式，使其操作性更简便，可控性更强[4]。XFrog在植物生长模拟过程中，通过关键帧动画实现，有两种方法。①起始和结束关键帧为同一关键帧。可以保证模型拥有相同的拓扑结构，生成动画较为平滑。但应尽量减少直接修改植物参数的操作，否则会大大降低动画的真实感。②起始和结束关键帧为不同关键帧。可以把起始关键帧的模型细化，缺点是XFrog插补的部分较多，不如第一种方法的动画效果平滑自然[5]。 2.3 GrowFX
GrowFX是俄罗斯Exlevel公司基于3ds max平台开发的一款植物插件，可创建参数化的树木、花草及其他植物模型，自由创建风力和生长动画效果，前提是要有GrowFX调节出来的未塌陷的文件[6]。GrowFX除了可使用官方的植物库资源，还有灵活的自由度。通过植物年龄、生长方向、风效、动画效果等随机参数的调节，快捷得到植物的其他形态。
2.4 Vue
Vue是一个专业的CG景观设计工具套组，可以制作出逼真的自然环境，还可以和3ds max等三维软件套用。Vue可以在现有植物库基础上进行再加工和改造，容易产生新的植物形态和物种，根据用户实际需要自由形成植物生长、形态变化等动画效果。Vue操作简便、场景表现逼真。云计算的建模方式、快速的渲染时间等特点，使得它特别适合表现自然空间大场景，主要用于中、远景表现[7-8]。
2.5 T-Gen插件
T-Gen是第一个完全整合进SoftImage|XSI的植物生成插件，拥有强大的灵活性和无穷的可能性。可以使用几乎所有XSI工具对其产生的植物模型、材质、层级结构做进一步修改。T-Gen各类参数几乎都可用于设置动画效果，强大的优化工具使其在植物生长动画方面有着快速、高效的优势。
2.6 SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro
SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro都是目前在建筑漫游动画和园林设计中比较常用的植物插件，拥有强大的植物库，模型真实感强，绘制效率高，支持植物动力学，可模拟风吹植物动画效果，分别适宜表现中近景和大片的远景植物[9-10]。但它们没有植物生长动画功能，凭借丰富的软件开发接口可以和3ds max等三维软件结合使用，以实现植物生长动画效果。
3 结束语
植物生长三维动画将缓慢的植物生长过程动态化、形象化展现。本文所介绍的几种植物三维生长动画关键技术，因各自不同的特点和优势，在表现一些大型的自然场景中，往往需要把多种方式相结合。
由于植物结构复杂，表面细节丰富，使其无论在三维建模、动态模拟方面都存在较大难度，以下问题有待进一步深入研究：①当前主要实现单株植物的三维模拟，缺乏对于大规模植物生长动画场景的模拟研究;②植物形态受到光照、风力、温度等自然环境因素影响，对更为复杂、逼真的植物生长交互模拟将是未来的一个重要研究方向。
参考文献：
[1] 王海，林杉，黄心渊.植物生成软件的评价和比较[J].计算机仿真，2006.8：177-180
[2] 王媛等.An ivy Generator三维藤本植物建模技术应用研究[J].安徽农业科学，2008.36(08)：3196-3197
[3] 孙楠.藤蔓可以这么“种”出来――Groupware Ivy插件牛刀小试[J].现代电视技术，2009.2：127-129
[4] 胡逊之.面向树木 科普知识 的三维游戏设计[D].北京林业大学，2010.6：27-28
[5] 王忠芝，胡逊之，伍艳莲，梁敬东.基于XFrog的树木建模及生长模拟[J].北京林业大学学报，2009.31：64-68
[6] Grow FX定制树[EB/OL].[2012-10-29
[7] 于淼，杨立新.基于Vue软件的景观场景表现技术的应用研究[J].中国园艺文摘，2011.3：94
[8] 贾勇，于淼.VUE软件在园林设计应用中的构成要素分析[J].中国园艺文摘，2011.5：116-117
[9] 赵塘滨.基于3ds max的自然场景制作技术[J].美术学刊，2012.3：57-58
[10] 刘颖，罗岱，黄心渊.基于OSG的SpeedTree植物模型绘制研究[J].计算机工程与设计，2012.6：2406-2407
一天早晨，我看见妈妈在给花浇水，就问妈妈：“妈妈，你浇水了，那些花就会生长，这是为什么呢？”“孩子，这是因为植物根茎在给花输送养料呀！” 可是，听了妈妈的话，我还是不太明白，妈妈看见我还是不懂，就跟我说：“没关系，我给你做个一小实验，怎么样？”一听到做实验，我就高兴得手舞足蹈，大声叫道：“好！太棒了！我最喜欢做实验了！” 我们准备了蓝墨水、橡皮泥、一棵带根开白花的植物、滴管、记号笔、杯子还有水。妈妈对我说：“千万要小心，不要打碎杯子！”“一定！”我保证地说，实验开始了，妈妈先把水到入杯子里，我又用滴管吸了红墨水，滴入装了水的杯子，妈妈然后把那棵带根开白花的植物浸入水中，顿时，根的底部开始变红了，我用橡皮泥把杯口“封”住，妈妈最后在杯外用记号笔做上记号，就Ok了！ 妈妈又说：“记住要在一个星期后再观察。”“Yes!”我叫道。我真是太期待了！连做梦都在做有关于这个实验的故事。 时间如流水，一个星期马上就过了，今天，要真相大白了！我太高兴了，我们一走到那个做实验的杯子，立刻就看见花已经变红了，杯子里的水也都少去了，最后一步，就是切开茎，于是，妈妈拿着小刀小心翼翼地切开植物的茎，哇！茎突然变红了，根也随之变红了！太奇妙了！妈妈说：“之所以花变红了，是因为植物的茎会输送水分和养料，植物的根会吸收水分和养料，” 就是这句话使我懂得了那些花会生长，是茎和根的作用，还有水的作用，现在我彻底得懂了，不知道在坐的懂了没？
高中物理教学中引入物理学史初探刘志男高中物理课程标准中明确提出,高中物理教学旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生,使学生通过高中物理的学习逐步养成科学方法、科学态度、科学思维习惯、科学世界观,引导学生认识科学和技术的差别、科学技术对社会的影响、技术对环境的影响,强调认识和领悟科学的本质、科学与人文的关系,培养学生的社会责任感等。物理学史集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程。任何一个具体的物理知识和理论体系都是汇集许多人的研究成果而建立起来的,常常是几十年、甚至上百年的努力才能迈出有意义的一步,它包含着认识论和方####的因素,包含着探索者的艰辛与悲欢,又体现着认识过程中理论与实践、继承与突破、理性与非理性的辨证统一,因而也包含着丰富的“教书育人”的教育因素,因此,在高中物理教学中引入物理学史教育具有非常重要的意义。一、有助于培养良好的物理学习品质英国哲学家培根在四百多年前提出了一句“知识就是力量”的名言,近代自然科学已经一步步向世人显示了这句名言的真理性。这位哲人还提出一句关于知识的名言:“读史使人明智。”只有当学生对学习的知识有了兴趣,才能表现出学习的自觉性、主动性,才能在学习中发扬开拓和探索精神,以顽强毅力去克服学习中遇到的困难。这就要求我们在教学中,不仅要把日常生活、生产劳动中发生的现象、问题与教材紧密联系起来,使学生认识到学习的现实意义。还须把历史引入教学中。把科学理论的建立,科学发现的过程,科技发明对人类社会发展的贡献用生动事例展示给学生。并通过了解物理学家的生平、各学派间的争端以及尚未解开的物理课题来激发学生学习物理的兴趣,让学生从中学习到物理学家严谨的科学态度和科学的思维方法,不断提高自身科学素质、养成良好的学习习惯,变被动学习为主动获取知识。例如,牛顿是举世公认的伟大科学家,在高一一开始以专题讲座的形式,介绍牛顿的生平及其科学研究历程,从而消除了科学研究的神秘感,拉近了科学家与学生的距离,激励他们把对科学家的崇拜转化为刻苦学习的动力。因此,物理学史能告诉学生物理学思想的逻辑行程和历史行程,让学生理解物理学的本身。只有了解了物理学家探索物理世界所具有的科学思想、科学品质和科学精神,并像他们那样去对待自己的工作、生活、科研,形成科学的情感、态度和价值观,才算真正懂得了物理学知识。同时,通过对物理学史的回顾,使学生消除对已有物理知识来源的神秘感,了解科学技术发展的过程,懂得任何一个定律的发现和理论的建立既与社会生产力密切相关也受到物理学发展内在规律的制约,任何一部分物理知识的获得都离不开实验,可靠的、精确的、可重复的实验是物理学中决定一切的基础。因此,了解物理学史可提高人们进行科学创造的自信心和自觉性,这对于培养学生实事求是的科学态度和创造力有着十分重要的意义。同时,物理学史中有许多科学家为真理献身的动人事迹,如伽利略为宣传哥白尼的日心说而被教会终身监禁,利赫曼为引雷电而捐躯,居里夫人为研制放射性而作出了巨大的牺牲,法拉第舍弃荣华富贵,几次拒绝接受封爵而甘“平民法拉第”,亚里士多德富有批判和怀疑精神等。这些科学家不畏艰险,不惜生命,不慕利禄,不怕权威,追求真理的高尚品质,有利于培养学生实事求是的科学态度、献身科学的探索精神,为以后的学习和研究打下良好的基础。二、有助于对物理知识的理解和把握根据教材编排特点,分单元讲解、分析发展史不仅有助于学生了解各概念、定理、定律的来龙去脉和科学知识的运动过程,而且有助于学生按规有的形式和体系来理解和把握物理知识,从而逐步掌握正确的科学思维方法。例如关于惯性概念,调查发现有些学生虽然能将其定义倒背如流,但仍不能掌握它,用它来分析解释生活中有关惯性的现象和问题。倘若我们从这一概念产生的历史出发,从亚里士多德的“强迫运动定律”、到伽利略的“理想斜面实验”,再到笛卡儿的“惯性原理”、最后到牛顿的“第一运动定律”,在回顾惯性概念的形成过程中,使学生头脑中的观念不知不觉地发生改变,从而纠正原有思维中的错误。这比直接从现象和概念出发不但要生动得多,而且印象也深刻的多。三、有助于弥补传统物理教学的人文缺陷我国是世界四大文明古国之一,在物理学的理论和实践有着辉煌的成就。例如,在理论著作方面,《墨经》中对力学、光学的论述;《天工开物》中关于简单机械的记述;《梦溪笔谈》对磁角的论述,《论衡》中关于简单电现象的记述《考工记》中关于工程技术,声音传播的记载等在当时都是遥遥领先于世界各国,就是在今天仍有参考价值。在实用技术方法,更是举不胜举。指南针、地球仪、浑天仪、船闸、石拱桥、火箭等,都是我国最早发明的。教学中结合教材内容,介绍我国在物理学方面对世界的杰出贡献,可以使学生了解祖国古代灿烂文化,激发他们的民族自尊心和自豪感。物理学发展的历史表明:物理学的发展与人类哲学理论的发展有着极为特殊的密切关系,中学物理教学内容中,概念、定理、定律充满了辩证唯物主义内容。在教学中,有意识地用辩证唯物主义观点去分析物理学发展历史,阐明概念、规律。结合物理学特点,进行物质第一性、物质的运动性和对立统一、量变与质变、否定之否定规律的教育,可以使学生从中领会其中所包含的辩证唯物主义观点。例如介绍爱因斯坦的相对论时,我们就可以把“新生事物不可战胜”这一哲学观点渗透进去,讲到万有引力定律时可将“物质是普遍联系的”这一哲学观点渗透进去。
物理学发展的三个时期 物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的，它经历了漫长的发展过程。纵观物理学的发展史，根据它不同阶段的特点，大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。 (一)物理学萌芽时期 在古代，由于生产水平的低下，人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察，和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测，来把握自然现象的一般性质，因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时，物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。 在这个时期，首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学，如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中，有力的概念(“力，形之所以奋也”)的记述；光学方面，积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述，并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面，发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象，并在此基础上发明了指南针。声学方面，由于音乐的发展和乐器的创造，积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面，提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。 在这个时期，观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法，但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如，我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验，以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。 总之，从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末，由于生产的发展，虽然积累了不少物理知识，也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验，但是这些都还称不上系统的自然科学研究。在这个时期，物理学尚处在萌芽阶段。 (二)经典物理学时期 十五世纪末叶，资本主义生产关系的产生，促进了生产和技术的大发展；席卷西欧的文艺复兴运动，解放了人们的思想，激发起人们的探索精神。近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中，导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。牛顿力学体系的建立，标志着近代物理学的诞生。整个十八世纪，物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。新的科学思想、方法和理论，得到了传播、完善和扩展。牛顿力学完成了解析化工作，建立了分析力学；光学、热学和静电学也完成了奠基性工作，成为物理学的几门基础学科。人们以力学的模型去认识各种物理现象，使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。到了十九世纪，物理学获得了迅速和重要的发展，各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现，新数学方法被广泛引进物理学，相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系，使经典物理学臻于完善。由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性，为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。 (三)现代物理学时期 十九世纪末叶物理学上一系列重大发现，使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机，从而引起了现代物理学革命。由于生产技术的发展，精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革，这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。研究对象由低速到高速，由宏观到微观，深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部，对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识，产生了重大的变革。相对论的量子力学的建立，克服了经典物理学的危机，完成了从经典物理学到现代物理学的转变，使物理学的理论基础发生了质的飞跃，改变了人们的物理世界图景。1927年以后，量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学，得到了迅速的发展。物理学向其它学科领域的推进，产生了一系列物理学的新部门和边缘学科，并为现代科学技术提供了新思路和新方法。现代物理学的发展，引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化，对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。现在越来越多的事实表明，物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面，正酝酿着新的重大突破。现代物理学的理论成果应用于实践，出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命，促进生产的发展。而随着生产和新技术的发展，又反过来有力地促进物理学的发展。这就是物理学的发展与生产发展的辨证关系。发展史 经典物理与近代物理 第一,立足于牛顿力学的经典物理学和经典自然科学在很在程度上是关于自然事物,自然属性,自然过程和自然界规律性的知识,但它往往没有对这些事物,属性,过程和规律性的机制(道理)从因果性上作出解释;近代自然科学所能做到的或应当做到的,则是依据于对微观过程的了解,解决这些"为什么"的问题. 第二,经典自然科学有它的普遍性和整体性,但就对整个自然事物的反映看,经典理论基本上是关于特殊的,局部的自然领域的知识;近代自然科学则具有更高程度的普遍性和更大范围的全局性 第一章 发展中的物理学 1 相对论 相对论是现代物理学的重要基石.它的建立20世纪自然科学最伟大的发现之一,对物理学,天文学乃至哲学思想都有深远的影响.相对论是科学技术发展到一定阶段的必然产物,是电磁理论合乎逻辑的继续和发展,是物理学各有关分支又一次综合的结果.相对论经迈克耳逊,莫雷实验,洛伦兹及爱因斯坦等 人发展而建立. 2 量子力学 1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难,引入了能量了概念,为量子理论奠定了基石.随后爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾,提出了光量子假说,并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念,为量子理论的发展打开了局面.1913年,玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用了量子化概念,对氢光谱作出了满意的解释,使量子论取得了初步的胜利.之后经过玻尔,索末菲海森堡,薛定谔,狄拉克等人开创性的工作,终于在1925年-1928年开成了完整的量子力学理论. 3 原子核及基本粒子 原子核物理学起源于放射性的研究,是19世纪末兴起的崭新课题.在这以前,人类对这年领域毫开所知.从事这项研究的物理学家,他们通过作新创制的简陋仪器进行各种实验和观察,从中收集数据,总结经验,寻找规律,探索不断开拓新的领域. 1933年以后,原子核物理理论才逐渐形成. 4 固体物理学 20世纪初,固体物理学就开始深入到微观领域,人们开始利用微观规律来计算实验观测量.量子力学首先应用于简谐振子及简单的原子上,并显示了其正确性,其次又在化学键的问题上取得了效果.二十世纪20年代后,固体物理学作为一门学科在物理学领域中诞生. 5 物理学与技术 物理学的发展为新技术提供了基础,与此相反的关系也完全存在.假如不采用电子技术的各式各样的机器,今天的物理学,甚至整个科学研究都可能连一天也存在不下去.要建造超高能物理学所不可缺少的巨大加速器,必须要动员当前最先进的精密机械技术和电子学技术才行.同时由于对技术进步的不断要求,作为这些技术基础的物理学的研究也正在日益加强.可以说,没有上述各方面的条件,就不可能存在今天这种大规模,多方面的物理学研究. 6 科学的体制化 近代物理学的基础工程学科化这种趋势,当然是由围绕科学的新的社会状况的出现所形成和促进的. 7 物理学在地理上的扩大 物理学的变迁,同时也伴有物理学在地理上扩大.俄国(苏联),美国,日本,中国及欧洲,亚洲,非洲物理学在地理上的扩大,必将会进一步扩大在进行尖端物理学研究,所以,没有理由认为这些国家将来不会产生真正的物理学研究. 8 研究技术化 可以把这一趋势同由物理学所支撑着的各种各样新技术所持有的可能性相结合,看作是社会进步的一个标志. 第二章节近代物理学的序幕 一 电子的发现 背景: 电子的发现起源于对阴极射线的研究.阴极射线是低压气体放电过程中的一种奇特现象.这一观点得到赫兹等人的支持,赞成以太说的大多是德国人.英国物理学家克鲁克斯以及舒斯特根据各自的实验及解释都认为阴极射线是由粒子组成的.德国学派主张以太学说,英国学派主张带电微粒说. J.J.汤姆生对电子研究 ⒈定性研究:J.J.汤姆生还改进了赫兹的静电场偏转实验,他进一步提高了真空度,并且减小极间电压,以防止气体电离,终于获得了稳定的静电偏转. ⒉定量研究 :一种方法是用静电场偏转管在管子两侧各加一通电线圈以产生垂直于电场方向的磁场,然后根据电场和磁场分别造成的偏转,计算出阴极射线的荷质比e/m,另一种方法是测量阴极的温升.因为阴极射线撞击到阴极,会引起阴极的温度升高.J.J.汤姆生把热电偶接到阴极,测量它的温度变化,两种不同的方法得到的结果相近,荷质比 ⒊普遍性证明 二 X射线的研究 1895年,德国的维尔茨堡大学,伦琴教授 阴极射线研究 发现了X射线 三,放射性的发现 对阴极射线研究引起了放射性物质的发现 .1896年5月18日,贝克勒尔发现了放射性. 贝克勒尔发现放射性虽然没有伦琴发现X射线那样轰动一时,意义却更为深远.因为这是人类第一次接触到核现象,为后来居里夫妇,卢瑟福等对放射性研究发展开辟了道路. 第三章 相对论的建立 相对论的研究起源于"以太漂移"的探索以及光行差的观测.1678年惠更斯把光振动类比于声振动,看成是以太中的弹性脉冲.但是后来由于光的微粒说占了上风,以太理论受到压抑,牛顿就认为不需要以太,他主张超距作用.1800年以后,由于波动说成功地解释了干涉,衍射和偏振等现象,以太学说重新抬头.在波动说的支持者看来,光既然是一种波,就一定要有一种载体,这就是以太.他们把以太看成是无所不在,绝对静止,极其稀薄的刚性"物质". 机械波的波动方程与电磁波的波动方程 机械振动只有在弹性介质中传播才形成机械波,在弹性介质中应用牛顿定律和胡克定律,即可建立机械波的波动方程,一维横波的波动方程为 机械波的波动方程和波速这些性质是否也适用于电磁波(包括光波)呢 电磁波有类似于机械波的波动方程,那么,电磁波的波动方程是相对于什么样的参考系建立的 真空中速度是相对于什么参考系的. 1861年,英国物理学家麦克斯韦总结前人的实验规律基础上,推导真空中电磁波的波动方程,其一维形式的真空波动方程为: 3.迈克耳逊―莫雷实验 波动理论假定了真空中充满以太,光相对于以太的速度C传播,地球上的观察者所测到真空中光速的数值将是多大呢 如果认为地球运动时以太完全没有被带动,地球上测到的真空光速应该是光对以太的速度与地球相对于以太速度的矢量差,为了能够显示出光相对于地球的传播速度不同于C,迈克耳逊设计了一个十分巧妙的实验. 在迈克耳逊最初装置中,采用地球公转速度可得0.04个条纹,这是一个很小的效应,但他的仪器装置观察到的只是0.02个条纹的变动,即使进一步改进,结果都没有观察到条纹的移动. 4.洛伦兹等人的贡献 斐兹杰惹于1889年,洛伦兹于1892年先后独立地提出了著名的洛伦兹―斐兹杰惹收缩假定.他们都承认以太的存在,在以太中静止的一个长为L的物体,当它沿长度方向相对于以太速率V运动时,将缩短到 5. 爱因斯坦与狭义相对论 将相对性原理应用于电磁理论,如果认为电磁场的麦克斯韦方程组是正确的(方程组中真空中光速C的普适常数出现).则必须同时承认真空中光速C对所有惯性系相同,与波源的运动无关.然而,这却是于牛顿力学不相等的.在牛顿力学中,速度总是相对于一定的参考系,不允许在动力学方程中出现普适的速度. 6.广义相对论的建立 狭义相对论建立之后,爱因斯坦并没有止步,他认为狭义相对论还有许多问题没有解决,例如:为什么惯性质量随能量变化 为什么一切物体在引力场中下落都具有同样的加速度 1916年,爱因斯坦发表了《广义相对论的基础》,对广义相对论的研究作了全面的总结.在论文中,爱因斯坦证明了牛顿理论可以作为相对论引力理论的第一级近似,并且组给出了谱线红移,光线弯曲,行星轨道近日点进动的理论预言 7.爱因斯坦的成功分析 1.兼收并蓄 2.敢于创新,突破常规精神 3.哲学修养 美发射探测卫星 验证88年前爱因斯坦的预言 第四章 量子力学的发展 一 黑体辐射的研究 1859年 基尔霍夫物体热辐射的发射本领e(v,T)和吸收本领a(v,T)的比值都相等,并等于该温度下黑体对同一波长的辐射度 1879年 斯特潘根据实验总结出黑体辐射总能量与黑体温度四次方成正比的关系 1893年 维恩经验式子 1900年 瑞利 为了解决上述困难,普朗克利用内插法,将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利―金斯公式衔接起来.在1900年提出了一个新的公式 普朗克与统一思想的波动 普朗克对量子论的研究工作中犹豫徘徊,畏缩不前的主要原因是物理学的统一性问题,即如何对量子论的解释. 玻尔理论的形成 光谱 卢瑟福 量子理论 玻尔理论 1913年《原子构造和分子构造》 提出了两条基本假设:定态,跃迁 1914年,夫兰克和G.赫兹以能量分立的指导思想,进行电子与原子的碰撞实验设计.他们利用慢电子与稀薄水银蒸气碰撞方法,来确定银原子的激发电位或电离电位.从而证实原子只能处在一定的分立能量状态当中.由此突破了"自然无飞跃"能量连续性的经典物理观点.这个实验成为玻尔原子理论的一个重要证据之一, 1918年,玻尔为了解释谱线强度这一当时原子理论无法解决的难题,提出了协调经典物理理论与微观量子理论之间相互关系的对应原理 玻尔的直觉与创新研究方法 玻尔的科研思想与他的直觉相联系在一起,他从不畏缩不前,也不遵循所谓严格的逻辑道路的方法.玻尔灵活的思维特点与思想方法在今天已成为越来越多的人所理解和赏识. 量子力学的建立 1924年泡利提出不相容原理.这个原理促使乌伦贝克和高斯密特,在1925年提出电子自旋的设想.从而使长期得不到解释的光谱精细结构,反常塞曼效应和斯特恩―盖拉赫实验等难题迎刃而解.同年,海森伯创立了阵矩力学,使量子理论登上了一个新的台阶.1923年德布罗意提出物质波假设,导致了薛定谔在1926年以波动方程的形式建立了新的量子理论.不久薛定谔证明,这两种量子理论是完全等价的,只不过形式不同罢了.1928年狄拉克提出电子的相对论性运动方程――狄拉克方程,奠定了相对论性量子力学的基础. 第五章中国物理学者在近代物理学发展中贡献 一 出国留学 中国学者出国留学可追溯到,在19世纪中叶,清朝赴欧留学得就达一百多人.清朝洋务活动的"求强","求富"过程中,为训练新式陆海军和创办近代军事工业和民安企业,曾陆续派出许多学生到各国求学.在1862―1900年间,有几百人,以官费,自费出国游学,但主要是学习语言,驾驶,架线,电工,炮术,造船,铸造,采矿,机织等实用技术和军事技术,当时不可能也没有眼光派学生去学习数理化基础学科. 二 物理学教育的发展 在1895年和1897年分别创办了天津西学堂和上海南洋公学.中西学堂分设头等学堂,二等学堂,前者相当于大学. 1898年创办的京师在大学堂, 三 研究机构的建立 1928年3月在上海成立国立理化实业研究所,同年6月中央研究院创立,同年11月理化实业研究所之一部分改名为物理学研究所,隶属中央研究院. 1929年9月在北平建立了北平研究院 20世纪20年代末,国家批准有条件大学设立研究部,在教学同时开展科学研究. 四 中国物理学会 中国物理学会成立于1932年,它是中国物理学教学,研究发展的必然结果,截止1932年左右,物理学工作者约300人左右. 中国物理学报于1933年创刊.在1933―1935年出版了第一卷共三期,至1950年共出版了七卷.该学报以外文(主要为英文,个别为法文,德文)发表,附以中文摘要.它在国内外学术交流中起到了很好的作用. 五 国外物理学家对我国近代物理学发展得作用 1 国外物理学家对我国物理学者得培养与帮助.我国许多物理学家都得到了国外著名物理学者的培养. 2 国外物理学家来华讲学极大地促进了我国物理学的发展.1921年蔡元培和夏元0访问爱因斯坦,并邀请他来中国讲学 .朗之万于1931年底来华讲学.1937年5月31日至6月4日,玻尔来华进行了讲学. 六 我国物理学者在近代物理学中得主要贡献 吴有训在美国研究Compton效应著称,他的关于Compton效应中变线与不变线的能量分布比率的两篇实验论文,确凿地证明了Compton效应的存在,丰富的和发展了Compton工作,并加速国际学术界对Compton效应的认识.吴有训回国后,或独自或带领研究生继续从事有关的研究. 赵忠尧在研究硬射线的吸收系数及其散射的实验中,最早观察到正负电子对的产生和湮没现象 萨本栋在30年代关于三相电路并矢代数的研究,是属于数学,物理和电机的三角地带,被美国电气工程师学会评为1937年度"理论和研究最佳文章荣获".40年代萨本栋从事交流电机研究,以标么值系统分析交流电机问题.他根据在厦门大学和美国讲课的素材编写的《交流电机基础》一书,被英国,美各国高等院采作教材.开创了中国科学家编写的教材被国外采用的先例. 1949年,张文裕在吸收介子的云室研究中,发现了子和子辐射现象,开拓了奇异原子物理研究的新领域.国际上曾称此二发现为"张辐射"和"张原子". 黄昆在1947年发现了后来被称为"黄散射",即固体中杂质缺陷导致X光漫散射,它直接有效地成为研究晶体微观缺陷的手段.1950年,黄昆和(李爱扶)共同提出了多声子辐射和无辐射跃迁的量子理论,在国际上被称为黄理论.1947-1951年间,黄昆与合著《晶格动力学》一书,它成为该领域的一本基本理论著作而在国际上享有盛名. 谢玉铭于1932-1934年间在美国与W.V.Houston合作研究氢原子光谱Balmer系的精细结构,发现了在40年代后期才得以肯定的"Lamb"移位,并提出了40年代后期有关重整化理论的发展方向相同的大胆建议.W.E.Lamb于1947-1948年间所作的类似实验及发现而获得1995年诺贝尔物理学奖. 宇宙起源及超导体材料的研究. 量子力学中的，量子密码学，量子计算机，等等和量子有关的分学科 往更小和更大的方面发展。 更小---了解物质的构成，看看夸克是否可以再分。 更大---了解宇宙了！宇宙物理学 外星人的存在与否