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摘要：本文综述了蔬菜硝酸盐含量过高对人体的危害，影响蔬菜硝酸盐含量的因素，降低蔬菜硝酸盐含量的措施及其效果，并对今后的研究提出了建议。关键词：蔬菜；硝酸盐；影响因素；栽培措施1前言蔬菜是人们日常生活中不可或缺的食品，但蔬菜又是易于富集硝酸盐的作物，人体吸收的硝酸盐80％ 以上来自于蔬菜[1]。故硝酸盐含量是评价蔬菜品质的重要指标之一。虽然硝酸盐对人体没有直接的毒害作用，但进入人体后，会在微生物的作用下还原为有毒的亚硝酸盐，它可与人体血红蛋白反应，使之失去载氧功能，造成高铁血红蛋白症。长期摄入亚硝酸盐会造成智力迟钝[2]。另一方面。亚硝酸盐还可间接与人类摄取的其它食品、医药品、残留农药等成分中的次级胺反应，在胃腔中(pH＝3)形成强致癌物—— 亚硝胺，从而诱发消化系统癌变[3]。因此，硝酸盐污染问题已引起人们的普遍关注，世界各国学者对蔬菜硝酸盐积累及其控制途径进行了日益广泛和深入的研究。近年来许多研究单位对蔬菜中的硝酸盐污染以及如何控制进行了大量的研究。影响蔬菜硝酸盐积累的因素很多，与蔬菜的种类品种有关，与水分、温度、光照有关，也与施氮量、氮肥种类、施氮方法等因素有关，但施肥是非常重要的因素之一。要减少蔬菜硝酸盐含量，一是要进行合理施肥，控制施肥种类、数量，掌握好施肥方法等。二是调节水、温、光等环境条件，从而达到控制植株根系对NO3-的吸收速率，降低其吸收量，进而加速硝酸盐在植物体内的代谢的目的。2 影响蔬菜硝酸盐含量的因素2．1内部因素影响蔬菜硝酸盐含量的内部因子主要包括：蔬菜种类、品种、部位和生育期，这些因子主要受遗传因子所控制[4]。2．2．1 蔬菜种类不同其硝酸盐含量差异明显。现在研究证实，不同蔬菜种类的硝酸盐含量从大到小的次序为根菜类> 叶菜类> 瓜类> 茄果类。2．2．2 同一种类蔬菜不同品种硝酸盐含量也不相同，如莴苣Bellone品种叶片中硝酸盐含量为2878mg／kg，而Tornade品种硝酸盐含量仅为123mg／kg，2个品种间硝酸盐含量差异十分悬殊。2．2．3 蔬菜不同部位的硝酸盐含量也有很大差异，一般而言，根>茎>叶>果；叶柄>叶片；外叶(下部叶)>内叶(上部叶)。2．2．4 生育期对于菠菜而言，其体内硝酸盐含量随着生育期的延长而降低，这可能是由于随菠菜生育期推进其吸收土壤硝酸盐能力下降，或随植株增大硝酸盐相对量降低造成的。因此菠菜不宜提早收获。2．2外部因素蔬菜积累硝酸盐的过程也受外部其他环境因素如土壤水分、光照、温度、栽培措施等显著影响[5]。2．2．1光 光照对植物体内的硝酸盐代谢起着极为重要的作用，是决定植株硝酸盐含量的主要因素之一。光照强度、光周期和光照持续时间均影响植株硝酸盐含量。在低光照强度下，植株积累大量的硝酸盐， 而在较高的光强下，硝酸盐的积累减少[6]。光照影响植株硝酸盐含量的主要原因是硝酸还原酶活性受光照强度的调节，而且光照正常条件下， 光合作用良好，植株生长量大，吸入的硝酸盐被稀释而不致累积很多，同时光合作用可提供硝酸还原的能量，使之转化为铵态氮，因此也有利于减少硝酸盐的累积[7]。2．2．2 温度 温度高低影响植物对硝酸盐的吸收速率。在适温范围内，随温度升高，植物生长速度加快，根系对硝酸盐的吸收也加快，促进植株地上部生长，NRA也随之提高使植株体内硝酸盐积累减少。温度降低，根系吸收硝酸盐能力减弱，同时，NRA也因温度降低而减弱，以致硝酸盐积累增加[8]。2．2．3 水分 硝态氮的吸收、运输与水分运动密切相关。质流是水分驱动的物质运动，而质流对作物吸收硝态氮的贡献率达70％-90％。蒸腾作用的持续进行，使溶解于水中的硝态氮向植物体内各处移动，分布于不同器官的组织内部及外部空间的水分中。另外，硝态氮的代谢也离不开水分[9]。2．2．4 氮肥供应 大部分蔬菜为喜硝态氮作物，于是人们为追求高产而盲目追施硝态氮肥，而NO3-含量却随氮肥用量增加而不断升高，不能及时被还原。另一方面，施肥方法不当，基肥不足，追肥次数偏多，导致硝酸盐积累增加。3 降低硝酸盐含量的控制途径和措施综上所述，有关影响植物体内硝酸盐积累的因素是多方面的，作物之间的差异也十分明显，因此要有效降低硝酸盐的积累首先要分析研究对象所特有的影响因子，针对主要因子通过明确的调控措施，达到降低硝酸盐积累的目的。3．1 施肥措施蔬菜硝酸盐严重超标，除了与蔬菜的种类、品种、遗传特性不同有关外，一个重要影响因素是：施用化肥，超量施肥，重施氮肥，没有均衡的控制和调节土壤肥力。控制蔬菜硝酸盐过量残留的措施是，严格控制氮肥的施用量，少施化学氮肥，应以有机肥为主。因为有机肥矿化速度慢，不会导致硝酸盐在植株体内明显积累，并能提高蔬菜的产品质量和口感度[10]。3．1．1 合理施用氮肥⑴搭配施用不同形态的氮肥邱孝煊等报道，每公顷氮素用量450Kg，空心菜中硝酸盐含量，氯化铵<硫酸铵<尿素<碳酸氢铵<硝酸铵．施氯化铵的空心菜硝酸盐比其它化学氮肥低10％以上，这与氯化铵中的Cl-能抑制硝化作用有关。李海云等报道，铵态氮和硝态氮的比例不同影响硝酸盐的积累量，经多种蔬菜试验表明，NH4+-N所占比例越大，NO3-含量降低越明显。其原因在于NH4＋被植物吸收后立即参加含氮有机物的形成，而NO3-则要先还原，后一过程需消耗额外能量并在相应酶系参与下进行。因此，施铵态氮肥可使蔬菜硝酸盐含量减低。朱祝军等研究的结果是，对不结球生长的营养液中，铵态氮和硝态氮浓度(mmol／L)比例以1：1为最佳。[11]⑵适宜的氮肥施用量氮素是植物生命活动的必需养分，且需要量在各元素中居首位。任祖金等报道，偏施和滥用氮肥，是造成蔬菜硝酸盐积累的重要原因，提出300Kg/hm2为氮肥用量的临界值。在保证产量的同时，适当降低氮肥施用量能降低硝酸盐的富集。⑶严格掌握氮肥的施用方法氮肥要深施、早施。深施可以减少氮素挥发，延长供肥时间，提高氮肥利用率。早施则利于蔬菜植株早发快长，延长肥效，减少硝酸盐积累。还应根据蔬菜种类、栽培条件、气候条件等灵活施肥。无公害蔬菜生产过程中，其硝酸盐含量是不断变化的。据研究，随着氮肥追肥时间的推移，蔬菜体内的硝酸盐含量有逐渐减少的趋势。对蔬菜来讲，追肥的时间应安排在采收前30天，追肥的原则为“少量多次”[12]。⑷控制氮肥施用时间研究结果表明，追氮后8天是蔬菜收获上市的安全始期，随着时间延长，硝酸盐累积具有明显下降趋势，至追氮后18天，蔬菜体内硝酸盐分别比始期下降21.9％ ～34.7％ 。因此，得出蔬菜“攻头控尾”的施氮技术模式[13]。3．1．1有机肥无机肥配合施用菜田施用有机肥是一项降低蔬菜硝酸盐积累，提高产品营养价值的有益的农业措施。这是因为生物降解有机质是个渐进过程，养分释放缓慢，适合于蔬菜对养分吸收；土壤中有机质能促进土壤反硝化过程，从而有效降低土壤中硝态氮浓度。和氮肥相比，施有机肥能降低蔬菜50％ 的NO3-的积累量 。据此，要广辟肥料，确保蔬菜生产对有机肥的需求。但有机肥施用量过大，也会引起蔬菜中硝酸盐的大量积累，菜田有机肥施用量最大限量为60t·hm2。化学氮肥与厩肥、土杂肥配合施用，能有效控制和降低蔬菜中的硝酸盐积累。通常无机氮与有机氮的比为l:1；氮、磷、钾三要素的比例，100天以内的短季节蔬菜为l:0.2:0.5，长季节蔬菜为l:O.5:0.6。[14]3．1．2 推广测土配方施肥、平衡施肥技术测土配方施肥，是控制蔬菜硝酸盐积累的重要措施之一。大量研究结果表明，氮肥施用量与蔬菜体内硝酸盐含量呈正相关，磷、钾肥的施用量则与之呈负相关。这是由于：钾在植物体内能促进蛋白质的合成，钾的浓度越高，促进作用越强，从而提高了氮的利用率，蔬菜中K含量每递增0.1％ ，NO3-量下降33.O％ ；磷是硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的重要组成部分，参与NO3-的还原和同化。高祖明等指出，N、K比过大是造成叶菜NO3-积累的重要原因，且缺磷比增氮更易引起叶菜组织内NO3-积累。因此，在蔬菜生产上应大力推广测土配方施肥技术，做到缺什么补什么，缺多少补多少。达到平衡施肥。这样，不仅能降低蔬菜中硝酸盐的含量，而且增产效果十分显著[15]。3．1．4 叶面喷施微肥施用微量元素肥料，对于减少蔬菜中硝酸盐的积累有一定的效果。蔬菜收获前lO天，叶面喷施微肥，能提高产量和品质，收获前1天用草酸、甘氨酸等喷洒，可明显降低蔬菜中的硝酸盐含量。近年来的研究结果表明，叶面喷施钼、锰等微肥，对降低蔬菜硝酸盐积累有良好的效果。这是因为钼和锰元素在植物体内参与硝态氮的还原过程，钼是硝酸还原酶的组成部分，锰是多种代谢酶的活化剂。对蔬菜叶面喷施钼肥和锰肥，能激活蔬菜体内的硝酸还原酶，从而使蔬菜体内硝态氮的还原同化量超过其吸收量，降低蔬菜硝酸盐的含量。叶菜类不能叶面施氮肥。叶面喷施直接与空气接触，铵离子易变成硝酸根离子被叶片吸收，硝酸盐积累增加，又不耐贮存[16]。3．2 改善生态条件3．2．1 改善光照条件，增加光照时间保证正常光照，是硝酸盐在植物体内同化并降低其浓度的决定条件之一。露地和保护地条件下光照强度降低20％ ，蔬菜硝酸盐含量增加150％； 强光照下可使菠菜的硝酸盐含量较之弱光照来得低。正常光照条件下，光合作用良好，植株生长量大，吸入的硝酸盐可被稀释而不致积累太多，同时还促进硝酸还原酶的合成，程高其活性，并为硝酸还原提供能量，因此有利于硝酸盐含量的下降[17]。3．2．2 改善土壤水分供应状况研究表明，土壤水分充足时，蔬菜的生长量可提高109.9％～174.8％ ，而硝酸盐含量却降低19.4％～ 25.0％，硝酸盐还原酶活性也明显降低。因此，在蔬菜生产中应注意水分管理，避免由于缺水造成水分胁迫[17]。在干旱情况下，蔬菜的硝酸还原酶的合成受阻，分解加快，硝态氮积累显著增加。因此，在收获前几天进行灌水，可使硝酸盐含量下降。3．3 配合使用氮肥抑制剂为降低和控制蔬菜硝酸盐的含量，目前国外普遍采用氮抑制剂来抑制土壤硝化细菌的活性，从而达到减少土壤和蔬菜中硝酸盐积累的目的。在现有的氮抑制剂中，使用效果较好的首推双氰胺(DCD)。在氮肥中，添加10～20％的双氰胺与单施尿素相比，可使青菜茎叶中的硝酸盐含量降低10～30％。将双氰铵与碳铵一起施用效果更佳，可使叶柄和叶片中的硝酸盐含量减少25～45％。[18] 因此，蔬菜在施用氮肥时，应按纯氮量的10～20％添加双氰胺，与化肥拌匀后施用，控制硝酸盐积累的效果最佳。3．4 选育低富集硝酸盐的品种由于硝酸盐积累存在遗传差异，所以选育低积累的品种被认为是控制蔬菜硝酸盐含量的有效方法之一，低硝酸盐含量已成为育种的1个重要目标。国外有育成硝酸盐富集力弱的菠菜新品种的报道，但国内目前还没有选育成功低积累的蔬菜品种。随着对蔬菜硝酸盐积累的遗传规律的进一步认识，特别是随着现代分子生物技术的发展，利用基因工程选育低富集硝酸盐品种必将成为重要的发展方向。3．5 调整收获时期和时间由于不同生长发育阶段的蔬菜硝酸盐含量不同，一些蔬菜生长前期大于后期，所以，适当晚收有利于降低蔬菜中的硝酸盐，降低幅度可达数倍甚至数十倍。另外，光照、温度等外部因素对蔬菜硝酸盐积累也有明显影响。因此，生产中应根据1d内温度和光照变化的节奏确定适宜的收获时间，同时应根据光、温等条件的季节变化以及蔬菜生长发育进程确定适宜的收获时期。[20]4 存在的问题与展望目前，蔬菜体内硝酸盐的积累问题已引起广大科研工作者的关注，而且在这一领域的研究已取得了一些成果，但是，尚缺乏控制效果好、简单易行的方法。一些控制硝酸盐积累的措施目前还很难用于生产实践，另外一些方法控制效果不太明显，还有一些方法或观点虽在理论上成立，但目前还没有取得应用成果。我国目前蔬菜生产条件及农民的科技水平，特别是目前国内生产者对产量的追求以及消费市场对供应量的要求决定了在短期内难以显著降低氮肥的施用量（氮肥是蔬菜体内硝酸盐的主要来源），因此，不降低氮素投人，如何控制蔬菜硝酸盐积累就成为一个重要研究课题。针对这一研究目标，从营养互作，水氮互作等营养生理以及代谢方面出发进行NO3-的转化的基础研究就显得非常必要。另外，由于蔬菜种类繁多，遗传基础及适宜生长条件、同化利用硝酸盐能力差异较大，所以，无论是关于硝酸盐积累过程的基础研究还是控制措施的探讨均要有明确针对性。5 小结综上所述，通过调整施肥措施、改善生态条件、使用抑制剂、选育低富集硝酸盐的蔬菜品种、调整收获时期和时间等，对减少蔬菜中硝酸盐累积量有很大的作用，应该对菜农加强宣传，采用合理的技术措施来减少蔬菜中硝酸盐累积，既使菜农节约肥料成本、增产增收，又减小对消费者的危害。
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：
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[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
太高难度你应该发表到大学的论坛上去
自然界为什么会出现这么丰富多采，千姿百态的植物呢？因为每一种植物，只能在适应于它的环境条件下生长和发育，但环境条件千变万化，在不断地改变，植物也必须不断地发生变异和更新，同它相适应。产生的新性状，有的可以遗传给后代，新的后代又可能产生新的变异。植物既有不断进行自我复制的遗传性、又有不断变异的特殊性。由于有变异，植物界才能从最简单的原始单细胞植物，逐步发展并联合成群体，又从群体进化为多细胞的植物体。这种由简单到复杂，由低等到高等的一系列进化过程，都和外界环境条件的变化，发生密切的联系。下面列举几种生活于不同环境中的植物类型。 水生植物现存的各种水生显花植物，是由陆生植物再度退回水域的次生现象。有的是全株沉没于水中；有的是植株的叶片漂浮于水面，或仅植株的一部份挺出水面。例如金鱼藻Ceratophyllum demersum，狐尾藻 Myriophyllum spicatum都是沉水植物；其表皮细胞壁变得很薄，没有角质层、腊被或木栓层；植物体的各个部位都能直接从水中吸取水分和无机盐，因此根系往往退化或仅用于固着；输导系统也随之减弱，但水中的空气很稀薄，因此体内产生多而大的气室，可以贮存大量的空气，一方面有助于光合作用和呼吸作用时进行气体交换；同时可使植株漂浮于水的上层而不至下沉。其叶子细裂成丝状，是适应水中光线微弱的特点，细裂的叶片可增加与光的接触面，茎叶及表皮细胞都有叶绿体可以增强利用光能的能力。另一些植物，如风眼兰Eichhornia dpeciosa叶柄中部有膨大如胡芦状的气囊。水鳖Hydrocharis dubia气室位于每个叶片的背面。水龙 Jussieua repens 在植物体上产生许多棒状的白色呼吸根，根内贮满了空气。这些都是专门的浮水装置，可使植物体漂浮于水面上，能够获得充分的阳光和空气，这类植物称为浮水植物。还有香蒲Typha latifolia 荸荠 Eleocharia dulcis等挺水植物；植物体的大部分挺出水面，对阳光和空气的需求可以得到满足；但下部沉没于水中，气体交换仍较困难，所以体内的通气组织也较发达。干旱荒漠植物在气候非常干旱，年雨量较少(仅几十毫米，甚至几毫米)，而且60％～80％集中于夏季，其它时间就更加干旱。由于土壤严重缺水，常常引起盐渍化现象。有机物质极为缺乏。植物要在这样的环境中生活，必须有抵抗极度干旱的能力；增强吸水力，减少水份丧失和大量贮存水份等特性。但不同的种类其抗旱的方式也各不相同；例如仙人掌属Opuntia(图1)和大戟属Euphorbia的某些种类，它们之所以能生活在沙漠地带，是因其茎变成肥胖而肉质化，叶子退化，体内的薄壁细胞能贮存大量的水；贮存的水份有时可达本身重量的95％。同时体表层角质化，气孔深深下陷。细胞内有丰富的粘液，这些都可使水份蒸发变得极为缓慢。在长期缺水的情况下仍能维持生活。有人做过这样的实验：将1棵体重37.8公斤的仙人球移入室内，六年没有给水，六年后这棵仙人球仅蒸发掉11公斤的水。总之旱生植物整个新陈代谢都极为缓慢。这是它们在生存斗争中获得的适应性。盐生植物不论在沿海的海滨、干涸的内陆湖或是盐湖附近，都有盐土出现。土壤中除食盐外，还有石膏，钙盐和镁盐，盐土中的交换性钠起加水作用，生成氢氧化钠，再与土壤中的二氧化碳化合，生成碳酸钠，即成为碱土。这种高盐的生活环境一般的植物是无法生长的，但却有一些喜欢多盐，并且具有特殊适应能力的植物，能世世代代生活在此。例如：滨藜属Atriplex，碱蓬属Saeda，海乳草属Glaux等。它们对不同气温和海拔都有很强的适应能力。只要是含盐的土壤，不管是青藏高原或东南沿海，都能看到它们的踪迹。它们的外部形态与内部结构和旱生植物有许多相似的特征；因盐土使它们产生生理干旱，所以植物体变成肉质，体内含有很高的水份，可达体重的90％以上。并积累大量的盐份，可达4％左右，因此细胞液的渗透压很高，可达40—100大气压，根系也很发达，这就保证植物可以从高盐的土壤中吸收到足够的水份。并可将体内多余盐份通过茎叶的分泌腺排出体外，称为泌盐作用。另一种类型的盐生植物是生长在我国南方的海滩上，构成海滩森林──红树林，它们是由红树 Rhizophora apiculata(图 2)、海莲Bruguiera sexangula、榄李Lumnitzera racemosa……等种类组成。涨潮时整个植物被海水淹没，退潮时暴露于海滩上，它们不但要适应海水和沼泽泥中的盐份，还要抵抗海潮和波浪的冲击。它们除具有一般盐生植物的特点外，还在树干的下部产生许多支柱很，向下弯曲成拱形并深深扎入泥土中，使植株能牢牢地固定在泥滩上。这种根还有呼吸的功能，因沼泽泥土中空气极少，体内的通气组织相当发达，下陷的气孔、皮孔等都有助于体内外气体交换。有些还可以产生一种呼吸根，露出地面，执行气体交换。由于长期生长在海潮涨落及海水冲击的环境，种子难于得到一个稳定的萌发环境，繁殖的方式也发生了变化，种子成熟后并不脱离母体，而是在母体上发育成幼胚，具有一个粗壮棒形的胚轴，它们可从母体吸取大量的养料，贮存于幼胚内，长到一定程度脱离母体，借助本身的重量下堕而插入沼泽泥土中，几小时后胚轴即长出侧根，将幼苗固定在海滩上。部分幼胚可能被海水冲走，只要碰到合适的泥滩，就能很快生长发育。这种过程称为胎生现象。高山植物在高原地区，特别是在4000米以上的山顶，常年积雪不化，气温极低，年平均温度在0 ℃以下；风力又大，紫外线很强，土壤脊薄，水份稀少；就在这样的雪线下仍有一些不畏严寒，傲然挺立在雪山上的植物生存着。如雪莲Saussurea medusa(图3)，个体矮小，茎节强烈的缩短，莲座状的叶序紧贴地面，呈半球形，有利于抵抗高山疾风的吹袭。又能从地表面获得稍高的温度。既可防寒，又可减少水份的丧失，还能将过强的阳光，特别是紫外线反射出去，免于伤害体内的组织。并有粗壮而深长的根系，可从砾石缝中或瘠薄的土壤中吸收水分和无机盐。这些形态特征是他们战胜恶劣环境的重要武器，是长期适应环境的结果。森林下的植物生长在森林下的植物，对光线的要求是很敏感的，因为光线被乔木层和灌木层所遮蔽，能射入林下的光线极为稀少，但阳光又是植物生命活动中不可缺少的。林下的草本植物必然要为本身的生存及如何获得阳光去斗争，有些种类就向着喜欢荫蔽的方向发展。例如天南星Arisaema consanguineum，重楼 Paris fargesii，其叶片变成大而宽，又薄又光滑，成水平展开，叶绿体的体积增大，这些都有利于吸收微弱的阳光。另一些种类，它们变成附生生活，例如石斛Dendrobium nobile，硬叶兰Cymbidium pendulum (图4)它们附生在乔木树干或分枝上，使植株能上升到比较容易获得阳光的空间。在林下还能见到这样一类植物，它们的茎干变得特别细长而柔韧，如异萼藤 Porana racemosa，石蒲藤Pothos chinensis，蛇葡萄 Ampelopsis brevipedunculata，它们产生特殊的攀援器官，攀援上升或以茎干缠绕于其他树上；使其叶子可以到达森林的上层，保证可以获得光合作用所需要的阳光，称为藤本植物。还有一些是以缩短生活史周期的方式来适应林下的生境，例如银莲花属Anemone和紫堇属Corydalis的某些种。当早春，森林的上层──落叶的乔、灌木还未长出叶子，这是森林下阳光最充足的时候，它们就破土而出，极其迅速的长出茎叶，并很快的开花结果，在短短的几个星期之内，完成它的整个生活史过程，等到乔、灌木的叶子生长齐全，阻碍阳光透入林下时，它们早已完成了这一代的生活史命，已将种子散布出去，称为短命植物。寄生植物在植物界也有一小部分植物，它们和动物一样，体内没有叶绿素，不能进行光合作用，自己不能制造有机物质，而是靠寄生在它种植物体上，吸收寄主体内的养料来营养自己，称为异养植物或寄生植物如兔丝子 Cuscuta chinensis 无根藤 Cassythe filiformis，锁阳 Cynomorium coccineum，它们的叶子都退化了，植物也不再呈绿色。另一些种类，虽然也有寄生的特性，其根仍然插入它种植物的体内，吸收寄主的水份和部分养料，但其叶子仍正常发育，细胞中的叶绿素仍可进行光合作用，制造有机物质，兼有自养的特性。这部分植物称为半寄生植物例如桑寄生Loranthus parasiticus，就是这类植物的代表。共生植物在我们收获花生Arachis hypogaea和大豆Glycine soja的时候，常常可以看到根系上有一粒粒像砂粒的东西，那叫根瘤，因为有根瘤菌Bacterium生活在根的组织中，并在根细胞中繁殖，使得该处的组织反常发展，而成根瘤。这些植物可以提供给固氮根瘤菌所需要的水份和无机盐，及居住场所，而固氮的根瘤菌可将空气中的游离氮固定为可利用的氮源，除供固氮的根瘤菌本身所需外，还可提供给花生或大豆利用，这两种不同的植物共同生活在一起，互利互惠，互为补充，使各自都能在生存斗争中得到好处。因这种共生的特性对种族的保存和发展有利，而被一代代的遗传下来，并发展为一支强大的队伍，豆科植物和一些其它的植物都有和根瘤菌共生的现象。食虫植物在我们日常生活中一般很少有人注意到植物也能吃动物。植物界确有一些种类，它们长期生活在缺氮的环境中，只靠根系从土壤中吸取氮源是不够的；必须发展其它的获氮途径。例如狸藻Utricularia aurea(图5)它们生活在酸性的小池塘或水沟中，氮素营养很缺，生活环境迫使其植物体不得不产生变异。经过自然选择，及遗传的作用，其部分叶片发展成鼠笼式的捕虫囊；囊口有门(瓣膜)及触毛。在水中游动的小虫子碰到囊口的触毛，门立即打开，小虫子随着水流进入囊内，该门的构造是只能进不能出，进入囊内的小虫再也出不来了。溺死在囊内的消化液中，因囊内壁有许多能分泌消化酶的腺细胞，这种酶能把虫体的蛋白质分解消化，以补充植物体对氮素的需要。还有猪笼草Nepenthes mirabilis其捕虫囊像个瓶形，是部分叶柄的变态，囊口的小盖才是叶片本身。茅膏菜 Drosora peltata叶片变成具有许多腺毛的捕虫器，它们都能分泌消化蛋白质的酶，将虫体的蛋白质转化为本身所需的氮素。
植物的构造植物在生长时需要阳光、水、养分及空气,否则就很难生存。"植物"的营养器官为根、茎、叶，其生殖器官为花、果及种子，一般对植物的辨识，常以"叶"著生於茎、枝节的形态，来鉴定植物种类，因此"叶"是直接鉴别植物种类的部位。植物的根通常会因为种类不同而有不同的长度，通常轴根系的根能利用较长而粗大的主跟深入土壤深处，而须根系的小根长短都很接近。茎为植物地上部的主轴，枝、叶由此分生。茎的顶端有生长点，能持续分生细胞，使茎增高。由於茎部上生枝叶。下连根部，是植物体内物质运输之通道为水分和营养物质运输的枢纽，并支持植物枝、叶的发展。茎在木本植树上称为干，即树干是也。包裹树干且有保护作用者，称为树皮。树皮也是鉴别植物种类特徵之一，通常可区分为平滑、粗糙、沟裂状、龟裂状、细缝裂状、鳞片状、片块状及云片状等。然因其形状较为抽象，故常较不易分辨。叶子是每颗植物的重要部位，能进行光合作用，就像是植物的小工厂，制造植物的食物。在制造的过程中会放出氧气，吸收、排放水分，对大地的温度、空气有很大的贡献。叶在茎、枝上的著生状态称为叶序。一般常见有互生叶、对生叶及轮生叶。另依叶的组成而言，分为单叶、复叶，在复叶中较常见的又分可为羽状复叶、掌状复叶、三出叶。大自然充满奥妙与神秘，植物是属於其中之一，只要细心观察，会有很多奇妙的事例如：会发现植物的播种方式很有趣，有些植物会黏住动物的身体，被带到很远的地方（例如：鬼针草）。有些植物对人类的贡献很大，所以我们要好好爱护植物，像树木不仅可以乘凉，还可以摘水果吃，所以不要乱砍伐树林，以免造成无法弥补的伤害。植物的用途很多，不仅可以食用，还可以乘凉、观赏、吸收脏空气、赏心悦目、表达感情（玫瑰代表爱情、母亲节送康乃馨感谢妈妈、婚丧喜庆送花表达心意……..等）、盖小木屋、当药物、治疗伤口…….等。基本上，水生植物的构造与陆地上植物差不多，皆有根、茎、叶构造（除藻类没有之外），但是水生植物因为生活在水中，所以呼吸的方式会与陆上植物稍有不同。此外，水生植物也多了浮力的结构，使其能够在水中浮起而不至於下沈。读了这本有关植物的书，我学到很多，除让我了解植物的好处外，还了解培养植物时，一定要很细心、耐心，因为有些植物是非常脆弱的，一不小心植物就会被折断或枯萎，而且要定时浇水、洒肥料，植物才会茁壮，还要注意浇水的时间，例如中午大太阳时因太热了若浇水忽冷忽热植物会受不了，有些不需要太多水，有些则需天天浇。
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：
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家庭植物养护技术论文篇二 私家花园常用植物养护 摘要： 文章 介绍了园林中灌木的分类，私家花园植物养护的内容以及私家花园的养护与管理进行描述分析。 关键词：私家花园;常用植物;养护;管理 Abstract: the article introduces the classification of the garden shrub, private garden plant maintenance content and private garden maintenance and management of the analysis. Keywords: private garden; Common plant; Maintenance; management 中图分类号：J522.3 文献标识码：A文章编号： 1 园林中灌木的分类 园林中灌木一般可分为观花、观果、观枝干等三类。应根据不同的观赏目的采用不同的修剪方法。以观花为主的灌木，广东地区常见的有夜合、含笑、小叶紫薇、红杏、金边瑞香、茶花、黄杨、红果仔、大红花、吊灯花等，它们的花芽都是在头一年枝条上形成的，因此修剪宜在五六月开花过后进行。夏季修剪以疏枝整形为主，剪去交叉枝、徒长枝、密生枝、病虫枝及枯枝，以利通风透光，使养分集中;对花后残留枝梢可截短，促其生长，以利来年多开花。对于夏季开花的灌木，如桂花、九里香、大红花、丁香等，它们是在当年春季发出的新梢上开花，所以修剪在冬季落叶后进行。剪除过密枝、枯枝以及病虫害枝等。疏枝时残桩不能留得过长，一般上切口从分枝点起，按45°倾斜角剪截，切口要平滑。弱枝重剪，强枝轻剪，每个枝条上可保留4～6个芽子，其余部分截去。既能观花又能观果的灌木，如冬青、金银木等，花后适当剪除一些过密枝和病虫枝，使之通风透光，以利结果。 2私家花园植物养护的内容 2.1管理程序：包括淋水、开窝培土、修剪、施肥、除草、修剪抹芽、病虫害防治、扶正、补苗等整套过程。 2.2管理工具： (1)花剪、长剪、高空剪、铲草机、剪草机(2)喷雾器、桶、斗车、竹箕(3)铲、锄、锯子、电锯、梯子(4)燃料、维修费 2.3养护内容 (1)乔木：每年施有机肥料一次，每株施饼肥0.25千克，追肥一次，每棵施复合肥、混尿素0.1千克，采用穴施、及喷洒、水肥等，然后用土覆盖，淋水透彻，水渗透深度10厘米以上，及时防治病虫害，保持树木自然生长状态，无须造型修剪，及时剪除黄枝、病虫枝、荫蔽徒长枝及阻碍车辆通行的下垂枝，及时清理干净修剪物。每周清除树根周围杂草一次，确保无杂草。 (2)灌木、绿篱、袋苗：每季度施肥一次，每667m2施尿素混复合肥10千克，采用撒施及水肥等，施后三小时内淋水一次，每天淋水1次(雨天除外)，水渗透深度10厘米以上，及时防治病虫害，修剪成圆形、方行或锥行的，每周小修一次，每月大修一次，剪口平滑、美观，及时清除修剪物，及时剪除枯枝、病虫枝，及时补种老、病死植株，每周清除杂草一次。 (3)草本类：每季度施肥一次，每667m2施尿素混复合肥10千克，采用撒施及水肥等，施后三小时内淋水一次，每天淋水1次(雨天除外)，水渗透深度10厘米以上，及时防治病虫害，每周剪除残花一次、清除杂草一次，及时剪除枯枝、黄枝。 (4)台湾草：每季度施肥一次，每667m2施尿素混复合肥10千克，施肥均匀、淋水透彻，水渗透深度5厘米以上，及时防治病虫，及时补种萎死残缺部分，覆盖率达98%以上，每月修剪1-2次。 (5)室内阴生植物：每天浇水一次，每3天抹叶片尘埃一次，保持植物生长旺盛，叶色墨绿光亮，盆身洁净。 3 私家花园的养护与管理 私人花园一般属于高级的别墅区，种植的植物品种多，但总体数量少，一般没有专业的园丁养护管理，都是临时出问题才想办法解决.物业公司只负责别墅区内的公共绿化部分，对于私人别墅的绿化，大多不予管理.私人别墅在初始设计时大多比较粗旷，业主在购买别墅后大多会重新按自己的要求进行二次设计与装饰.通常一些公司在完成业主的私人花园的施工后即收钱走人，不会对其进行任何的维护，因为标准的中国式的别墅花园通常面积较小，对绿化的管理养护要求又很高，利润比较少，所以大多工程公司不愿意做这方面的养护管理，他们更喜欢承接大型的绿化进行养护管理.一方面利润高，另外可以集中养护管理节约成本.别墅业主又大多很忙，时间非常宝贵，没有时间自己打理，一旦发现花园出了问题，再找人解决既浪费精力和钱财又不一定解决问题.比如很多业主会突然发现自己别墅里草坪变成了斑秃，树木的叶片被虫子吃掉或者植物长势不良而不会繁花似锦，这样的私家花园很难和漂亮的别墅相映衬，也无法让业主在空暇时享受花园的休憩功能. 私人花园内的植物，需要根据不同的季节进行不同的养护管理，比如早春季节需要补种一些合适的花草丰富园子里的色彩，如种植郁金香、风信子、水仙在园子里，会让您的别墅百花争艳，更加美丽.同时也需要在植物萌发后施加肥料，促进植物开花结果，健壮生长.到了夏季就要给植物做有害生物的防治了，比如过了五月就开始爆发蚜虫、刺蛾、地老虎、天牛等很多虫害，适当的防治，会让您的私家花园植物生长的更加茂盛，也减少蚊虫的骚扰.病害也有很多，如炭疽病、白粉病、黑霉病等多种病害，植物一旦患病，将使植株的枝叶遭到破坏，不仅难看，也容易使漂亮的植物在慢性病的困扰下死掉.夏季对于病虫害的防治是非常必要的，有效的养护管理会使植物的生长势更加健壮而不易被病虫害侵袭.同时，夏季的水分管理也是非常必要的.不仅要在梅雨季节排水，也要在三伏季节浇水，合理的水分管理对于植物的正常生长和开花结果都非常必要.同时在夏季也可以在院子里种植或摆放一些热带风情的植物，如变叶木，非洲茉莉，袖珍椰子等等，让您的私家花园充满了热带风情.三伏天到来之前，锄草也是非常重要的工作，草的种子可以通过各种方式被带到您的私家花园安家落户，生根发芽后就会疯长，尤其是春季到梅雨季节这段时间，各种杂草如不及时清除，会让您漂亮的私家庭院杂乱不堪，失去原来的色彩.由于庭院内的光照条件、土壤肥力、氧气、二氧化碳等环境因子是有限的，过多的杂草霸占了这些原本供给您喜爱的庭院植物的生长要素，也会对于一些观赏植物的正常生长造成影响。及时的清除杂草，非常重要.当然，您喜爱的观赏草类不要清除，它们是您庭院野趣的一种体现.到了秋季，大多数植物都完成了开花结果的使命，积累养分准备过冬，这时候给予植物施冬肥就很重要，植物吸取的养分越多，越健壮，对冬季的抵抗力也就越强.同时，一些落叶植物开始落叶，一年生草花也开始枯萎，适当的处理这些垃圾，把它们收集整理成腐熟的肥料，既可以让您的小院漂亮，干净，整洁，也可以让您的小花园有了明年的肥料.冬季来临，是不是就没有什么要做的了呢?当然不是，冬季是植物的休眠季节，也是其花芽分化的季节，您的植株明年开多少花长什么形状，其秘密就在于冬季.那么我们就要在冬季开始我们最重要的工作，修剪.虽然在其他季节也要对植物进行修剪，但是冬季的修剪则更有效果.修剪一个漂亮的造型或者合适的高度决定了您花园里植物明年的生长效果. 4 结语 私家庭院的管理与养护实际上是需要大量的专业的工作的，而一些粗心的业主不注意私家庭院植物的养护与管理，自己随便弄弄或者找一些业余的工人代工，都会让您的花园无法表现出一个最理想的效果.如果植物的生长需要没有得到满足，它就会处于一种亚健康状态，既没有表现出它应有的美丽，也非常容易受病虫害的侵袭.所以专业的打理私家花园，会让您拥有一片美丽的小天地，更好的享受家居生活. 看了“家庭植物养护技术论文”的人还看： 1. 常绿植物造型技术论文 2. 关于植物生长的科学论文 3. 果树盆栽技术论文 4. 关于植物的科学论文 5. 关于园艺技术论文范文
《根瘤菌与豆科植物共生》在植物根系上生长的特殊的瘤，因寄生组织中建成共生的固氮细菌而形成。用来合成自身的含氮化合物。空气中存在着大量的分子态氮，它们约占空气成分的百分之八十。估计在整个大气层中，约有四千多吨的分子态氮。然而，绝大多数的植物只能从土壤中吸收结合态氮，用来合成自身的含氮化合物，如蛋白质等。土壤中的含氮化合物，不是土壤本身固有的，而是在生物生命活动过程中逐渐积累起来的，其中很大一部分来自微生物的生物固氮。据估计，地球表面上每年生物固氮的总量约为一百吨，其中豆科植物体内根瘤菌的固氮量约为五十五屯，占生物固氮总量的百分之五十五左右。根瘤菌在皮层细胞中迅速分裂繁殖，同时皮层细胞因根瘤侵入的刺激，也迅速分裂和生长，而使根的局部体积膨大，形成瘤状突起，就是根瘤。根瘤菌从根瘤细胞中摄取它们生活所需要的水分和养料，它能固定游离氮、合成含氮化合物，为豆科植物所利用。豆科植物与根瘤菌的共生因得到氮素而获高产；同时由于根瘤的脱落，具有根瘤的根系或残株遗留在土壤中，能增加土壤的肥力。豆科植物能肥田，是由于根瘤菌的固氮作用。
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。
人是要靠自己的
完全可以找找个领域的（植物学研究）等书籍啊，
《根瘤菌与豆科植物共生》在植物根系上生长的特殊的瘤，因寄生组织中建成共生的固氮细菌而形成。用来合成自身的含氮化合物。空气中存在着大量的分子态氮，它们约占空气成分的百分之八十。估计在整个大气层中，约有四千多吨的分子态氮。然而，绝大多数的植物只能从土壤中吸收结合态氮，用来合成自身的含氮化合物，如蛋白质等。土壤中的含氮化合物，不是土壤本身固有的，而是在生物生命活动过程中逐渐积累起来的，其中很大一部分来自微生物的生物固氮。据估计，地球表面上每年生物固氮的总量约为一百吨，其中豆科植物体内根瘤菌的固氮量约为五十五屯，占生物固氮总量的百分之五十五左右。根瘤菌在皮层细胞中迅速分裂繁殖，同时皮层细胞因根瘤侵入的刺激，也迅速分裂和生长，而使根的局部体积膨大，形成瘤状突起，就是根瘤。根瘤菌从根瘤细胞中摄取它们生活所需要的水分和养料，它能固定游离氮、合成含氮化合物，为豆科植物所利用。豆科植物与根瘤菌的共生因得到氮素而获高产；同时由于根瘤的脱落，具有根瘤的根系或残株遗留在土壤中，能增加土壤的肥力。豆科植物能肥田，是由于根瘤菌的固氮作用。