城市湿地植物群落构建与景观设计研究~~~~各种语言论文代写、发表、翻译、现存论文提供~~~~一、立项的背景和意义湿地(Wetland),是地球上独特的生态系统,是陆地生态系统与水生生态系统之间的过渡性生态系统,是一种特有的土地资源和生境,是重要的物种基因宝库。国际《拉姆萨尔湿地公约》(Ramsar Converntion,伊朗1971)给地球表层湿地下的定义是:湿地(Wetland)系指不论其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原地、泥炭地或水域地带,带有或静止、或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过6m的水域,并以水成土和土壤水分饱和为其主要特征。1992年1月,中国加入联合国《拉姆萨尔湿地保护公约》(LWWPC)。同时在同年6月制订的《中国21世纪议程》中,将湿地保护和合理利用列入议程并为优先项目。2000年3月,国家林业局编制并公布了《中国湿地保护行动计划》。湿地保护与利用的概念,已经从“湿地作为水禽及其栖息地”上升到新的高度,即“保护湿地,更是为了保护其独特的生态、社会和经济功能,特别是保护湿地在提供淡水资源、蓄洪防旱、控制环境污染等方面的功能和效益。”湿地由于其特殊的水文条件,支持了独特的适应此条件的生物系统,具有丰富的生物多样性和很高的自然生产力。植被(Vegetation)是湿地的显著标志,沼泽(Marshland)是湿地的主要类型。湿地与森林、海洋并称为地球的三大生态系统,是自然界最重要的生态系统之一,由湿生、沼生和水生植物、动物、微生物及其与上述生命形成有关的非生命的水、光、热、无机盐等组成,这些要素互相联系、互相制约,形成了一个动态平衡的生态系统,它具有涵养水源、调节气候、均化洪水、促淤造陆、降解污染物的功能,被称为地球之“肾”;同时由于湿地生态系统特殊的水、光、热等条件,其初级生产力高,能量积累快,成为许多重要野生水生动植物的生长栖息之地,尤其是鱼类和珍稀水禽的栖息与繁衍区域,它对保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。城市与水、城市与湿地有着不解之缘,大凡世界上的绝大多数城市都有湿地(水系),如北京的海(北海、中海和南海),上海的江(黄浦江),济南的湖(大明湖),而杭州兼具江(钱塘江)、湖(西湖)、河(运河)和溪(西溪),世界上的著名城市如纽约、东京、日内瓦、巴黎和堪培拉也是如此。但是,正由于湿地具有多种生态功能和社会经济价值以及诱人的吸引力,湿地正越来越受到人们的关注和影响。随着我国人口的增长、城市化加速和经济的快速发展,为了追求短期效益,许多地区的湿地,特别是城市湿地(Urban Wetland)正受到严重地影响,主要表现在对城市湿地盲目地开垦和侵占、工业和生活污水随意排放、湿地面积急剧减少、湿地动植物逃离和死亡、湿地生态系统严重干扰、湿地景观的破坏。城市(Urban)和城市边缘(Suburban)湿地,受城市化、工业化影响最深,破坏程度最大。如何在搞好城市建设、实现城市经济的可持续发展同时,保护、恢复和改善城市湿地的生态系统,还湿地之本来面貌,已成为城市湿地生态恢复的当务之急,也是城市规划中的当务之急,而在城市湿地生态恢复中,植被的恢复和湿地植物群落构建是最基础的,也是最被关注的,从一定意义来讲,植物群落能否得到科学地营造,直接关系到城市湿地建设和城市湿地景观构建的原动力。浙江省是我国东南沿海经济发达的省份,经济发展和人民生活水平在全国都处于前列,浙江省委、省政府提出,要提前基本实现现代化,实施“蓝天、碧水、绿地、清净”工程,建设“绿色浙江”,全面进行生态省建设,建立全面小康社会,这给园林绿化建设提出了更高的要求,生态省建设首先是绿化建设,城市湿地的绿化建设是生态省建设的客观要求和重要组成部分,本课题立足浙江,面向全国,通过对我省重要城市湿地植物群落构建的研究,提出城市湿地植物景观营造的方法和途经,保护、恢复和改善城市湿地的生态系统,改善城市湿地的景观,为中国城市边缘湿地的可持续利用做出了有益的尝试,为生态省建设和“绿色浙江”建设服务,为城市化推进服务,为全面建设小康社会服务。二、国内外研究现状和发展趋势湿地是目前国际众多学者关注的前沿研究领域,还没有形成完整的科学体系,但近年来发展得非常迅速,国内外对湿地的研究主要集中在湿地水文、湿地植物资源调查、湿地水污染、湿地分类、湿地鱼类、湿地鸟类等方面的研究。在湿地水文学研究方面:1869年,湖泊学创始人福艾专著《湖泊学专长概论》,奠定了湿地研究的开始;1923年,瑞士全国水文局领导人、日内瓦大学理学院院长兼地质学教授高莱写就的权威性《湖泊学》专著,主要对湿地水文学进行研究,专著中记载了距今100年前后的湿地水文研究深度。在湿地土壤研究方面:1979年,Cowardin等专家开始将“水成土”(hydric soil)术语引入到湿地土壤研究,20多年间,专家们对水成土的理化性质特别是其生物地球化学过程进行了深入研究。著名的有Mausbach and Richardson(1994);Richardson et al.(1994);Vepraskas(19994);Hurt et al.(1998);and Vepraskas and Sprecher(1997);杨青、吕先国(1998)研究了湿地基底呼吸活动;白军红、余国营等(2001)利用统计学定量研究湿地土壤养分的空间异质性等。在湿地植物研究方面:1999年,朗惠卿主编《中国湿地植被》,比较全面地介绍了我国湿地植被的专著,首次全面、系统地记述了我国湿地植被的植物区系、植物生态、植物群落,并对植被分类、分布、区划以及形成、结构、演替过程、生产力与营养物循环深入探讨;2001年美国学者朱莉K.克朗克和M.修伯翰芬尼斯(Julie 和 Fennessy)合作出版了《湿地植物――生物学和生态学》(Wetland plants: biology and ecology),对湿地植物群落生态学、湿地生物化学和植物作为湿地生态完整性的进行研究;陈吉泉研究了河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用(1996);汤庚国、李湘萍、谢继步等对江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用进行研究(1997);李湘萍、汤庚国、王定胜等研究了江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律91998);顾长明等对安徽湿地与生物多样性保护开展研究(2003)。在城市湿地研究方面:还刚刚开始,1999,陈运生对浙东湿地的古地理环境研究作了研究;杨学军、唐东芹提出了城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策(2001);2002,陈久和以杭州西溪湿地为例对城市边缘湿地的可持续利用进行研究。人类对城市湿地研究较迟,作为现代城市湿地生态设计的研究却是上个世纪才开始,1925年荷兰生物学家蒂济(Jaques P. Thijsse)和园艺师西普克斯()在布罗门代尔(Bloemendaal)2公倾土地上创造了一座乡土植物的的园林,种植了一些湿地植物。随着经济快速发展和城市化的加剧,环境的迅速恶化,迫使人们在考虑对于自然湿地索取同时,开始重视如何保护湿地,增加城市生物多样性,于是在上个世纪90年代初,上海率先开展了生态园林的研究,其中有一部分专门研究城市湿地。上个世纪90年代末,北京市园林科研所的陈自新和北京林业大学苏雪痕等园林专家开始进行北京城市园林绿化生态效益的研究,课题科学地分析了植物景观的生态效益,测定了近百种植物的环保效应和环境适应性,并提出了不同环境下的多种植物种植结构方式,达到了世界先进的水平,为园林环境生态设计的科学化作出了新的贡献。在理论研究突破同时,实践上也进行了大胆地尝试,广东中山岐江公园、北京土城遗址公园、杭州西湖西进等城市湿地公园建设正如火如荼地开展。但从国内外城市湿地研究来看,对城市湿地植物群落构建和定量化设计还未见报道,而这却是丰富城市生物多样性,特别是城市水生植物和城市水生动物最直接也是最基础的,我们希望通过对城市湿植物群落构建进行研究,进一步丰富城市生物多样性,改善城市湿地景观,让“地球之肾”发挥健康机能,为人类服务。参考文献1、中国花经,陈俊愉,程绪珂主编,上海文化出版社,1990╱82、中国高等植物,傅立国等主编,青岛出版社, 2000╱103、陈久和:《试论城市边缘湿地的可持续利用———以杭州西溪湿地为例》,浙江社会科学2002年第6期,第181-183页。4、余国营:《论湿地研究的若干基本科学问题》,《地理学报》2002年第2期,第25~26页。5、陈运生:《浙东湿地的古地理环境研究》,《地理科学》1999年第3期,第35~36页。6、陈桥驿.浙江地理[M].杭州:浙江教育出版社,2001.116.7、顾长明等,安徽湿地与生物多样性保护研究,安徽农业大学学报,2003,30(3):323-3288、汤庚国,李湘萍,谢继步,等,江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用,南京林业大学学报,(4):47-529、江苏植物研究所.江苏植物志.南京:江苏人民出版社,197710、刘昉勋,等.江苏海岸沙生植被的研究.植物生态学与地植物学学报、1986。10(2):115-12311、刘昉勋,等.江苏海滩植被演替的研究.植物资源与环境,1992,1(1):13-1712、林文棣.中国海岸带林业.北京:海洋出版社、199313、陈宜瑜.中国湿地研究.长春:吉林科学出版社,199514、刘厚田.湿地生态环境.生态学杂志,1996,15(1):75—7815、殷康前,倪晋仁.湿地研究综述.生态学报,1998,18(5):439~、国家林业局等编制.中国湿地保护行动计划.北京:中国林业出版社,、陈吉泉.河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用.应用生态学报,1996,7(4).18、许木启,黄玉瑶.受损水域生态系统恢复与重建研究.生态学报,1998,18(5).19、李湘萍,汤庚国,王定胜等.江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律.南京林业大学学报,1998,22(1).20、杨学军,唐东芹,城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策,林业科技通讯,2001•721、Kenneth , Douglas T. Shaw, Kurt W. Weiler. Hydrologic design of a wetland:advantages of continuous modeling. Ecological Engineering 4(1995)99-11622、Richardson,J. L. 2001. Wetland soils:genesis,hydrology,landscapes and classification23、Cronk,J. K. and M. Siobhan Fennessy. plants:biology and ecology24、Gopal, Brij. \iodiversity in wetlands:assessment,function and conservation.三、研究开发内容和技术关键1、研究内容①、城市湿地类型和湿地植物调研现状进行分析,对国内(以长江三角地区为主)主要城市湿进行较为系统的调查研究,通过目前城市湿地的景观现状、生态特色和植物应用,分析城市湿地类型的多样性和可应用湿地植物的丰富性。②、城市湿地植物群落构建研究构建城市湿地植物群落模型,研究湿地群落的安全性、稳定性、景观丰富性和美感可变性。总结出不同类型城市湿地的植物群落特色。③、城市湿地生态效益评价选择不同类型的城市湿地,测定湿地植物的生长量、光饱和点、光补偿点,建立光响应曲线,建立绿量回归方程,对城市湿地进行生态效益进行评估。④、城市湿地植物景观设计选育适合长江三角洲地区的特色湿地植物30-50种,根据测定的生长指数、光响应曲线和绿量回归方程,初步定量地开展湿地植物景观设计,克服城市湿地植物应用的随意性和设计的模糊性。⑤、城市湿地植物快繁技术研究结合长江三角洲地区,选育城市湿地特色植物8-10种,利用现代先进植物繁育技术和设施,进行快繁技术研究和产业化开发。2、技术关键①城市湿地植物群落构建。自然界的植被群落是植物经过长期自然选择和演替的结果,而人工湿地植物群落不仅受湿地植物“装配式”地模仿自然构建,还受到水位、城市负载的影响,使得群落构建可变性和复杂性。②城市湿地植物景观设计。通过生长、生态因子测定,利用生态位的原理进行城市湿地植物定量设计,因受环境影响,测定数据会有偏差,导致设计的非唯一性和不确定性,富有挑战性。目前,我们已经制定了初步研究计划和方案,吸取森林植被群落和城市陆地植物定量设计的经验,从我省城市湿地的实际出发,吸收国内外各种先进经验,通过认真测定、科学分析,结合不同类型湿地实际,解决好我们的城市湿地群落的不稳定性和景观丰富性,攻克技术难关。四、预期目标(主要技术经济指标、应用或产业化前景)1、主要技术经济指标①发表湿地相关学术论文3-5篇,城市湿地专著1本②选育城市湿地特色植物30-50种,并进行扩繁;③测定20-25种湿地植物光响应曲线和绿量回归方程;④城市湿地植物设计样板工程(示范湿地)1-2处。2、应用或产业化前景① 可以整体改善城市湿地景观的单调性和生态脆弱性;② 提高城市湿地生物多样性和功能可持续性;③ 增加城市湿地经济效益、生态效益和社会效益;④ 改善城市环境,减缓城市矛盾,提高城市的品位。本研究的产业化主要是利用湿地植物素材、造景技术、设计品牌、模型指标等进行城市湿地的植物景观设计,推广湿地植物素材、群落模型、数据指标,引导城市湿地开发和生态建设。五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解1、研究方案本课题根据群落理论和生态原理开展城市湿地植物群落构建,其研究方案主要包括以下三方面:①、城市湿地植物调查和指标测定②、城市湿地植物群落构建和景观设计③、城市湿地植物快繁技术研究生态效益评价2、技术路线3、组织形式(1)、项目研究体系结构和组成本项目的主要研究人员由浙江林学院园林、植物、生态等专业科研人员组成,为了使学科完整性和利于工作开展,适当邀请校外协作单位人员参加研究和样板湿地建设,共同团结、高效、严谨的课题研究组,其构成简单示意如下:城市湿地植物群落构建研究项目组织方式示意图(2)、项目实施的组织、管理、方法及步骤成立课题组,由浙江林学院蔡建国博士主持,北京林业大学博士生导师苏雪痕教授担任顾问。课题组在项目下达以后,首先召开课题组会议,明确分工、落实任务、各司其职、分头执行。在项目执行中,做到月月互通情况,半年一次汇报,一年一次汇总检查。项目研究中期全面检查,找出问题,及时寻求解决办法,保证项目研究顺利进行。项目结题,通过技术验收鉴定,达到预定的技术目标。4、课题分解子课题一:城市湿地类型和湿地植物子课题二:城市湿地植物生态效益评价子课题三:城市湿地植物群落构建和设计子课题四:城市湿地植物快繁技术研究计六、计划进度安排在项目实施年限为2005年1月-2008年12月,共3年。分步实施:1、2005年1-10月:城市湿地调研分析;湿地植物选育和引种栽培。2、2005年11月-2006年10月,城市湿地植物选择和指标测定;城市湿地植物群落模型研究。3、2006年11月-2008年5月,城市湿地植物群落构建和试点;城市湿地植物景观设计;城市植物快繁技术研究。4、2008年6月-12月,材料总结和论文撰写;课题结题和验收。七、现有工作基础和条件课题组具有较强的技术力量和基础条件。◆浙江林学院具有较强的科研力量,课题组成人员从事科研工作多年,曾主持和参与研究的项目有省科委重点课题,国家自然科学基金、省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站等研究项目10多项,并有多项成果获奖。浙江林学院现已有试验湿地和苗木基地,并有组织培养设备和设施齐备的温室。园林植物与观赏园艺学科是重点学科,设备先进,基础好。◆主持人蔡建国博士:师从我国园林植物开发和园林植物造景权威苏雪痕教授,从事园林植物研究10余年,曾先后主持和参与省科委、浙江省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站项目多项,并如期完成研究任务,主持和参加研究的成果多次获奖,先后发表论文多篇,并主持和参与安排及参与了多个良种基地、花木基地的建设工作,并使这些场均能成功建成并取得良好效果。近几年开展城市植物配置、植物优化、城镇绿化技术集成与示范等方面的科研项目,并主持完成多项城市绿化规划设计任务。◆课题组主要成员都是从事湿地植物、园林植物育种、景观生态、园林效益评估、园林设计和试验分析等教学、科研多年,对城市湿地和湿地植物较为了解。◆已完成的相关课题和成果已发表相关论文多篇,已完成和在研相关课题5个(“浙江省城市林业结构调整及优化技术研究”、“杭州市道路行道树及公共绿地树种规划”、“城市绿化观赏花木新优品种引繁与开发研究”、“滨海特色园林植物引繁与开发研究”和“农村小城镇绿化工程集成技术应用与示范研究”),完成有关规划设计项目多项。◆仪器设备城市湿地植物群落构建研究项目仪器一览表仪器名称 型 号 数 量 价格(元) 备 注照度计 ST-85 2 1860 租用负氧离子测定仪 1 16000 租用叶面积测定系统 AM-100 1 52705 租用温、湿、光照记录仪 HOBO H8系列 3 6000 租用数码相机 CANON 1 7000 已有笔记本电脑 NEC 1 15000 已有手持GPS定位仪 2 4000 已有八、经费预算预计所需的研究经费为15万元,具体见下表。城市湿地植物群落构建研究项目经费预算经费开支预 算(万元) 设备费 能源材料费 试验外协费 资料印刷费 会议及调研费2.4 1 租赁费 鉴定验收费 人员经费 管理费 其他费用1 1 0 1 1
植物检疫是植物保护的一个重要部分。但植物检疫所具有的特点却不同于植物保护通常采用的化学防治、物理防治、生物防治和农业防治等措施。主要区别有以下三个方面:第一,植物检疫的对象与一般防治的对象不同。植物检疫针对的有害生物一般都是国家有关法律、法规规定的,以及几个国家双边或多边植物检疫协定规定的危险性特别大的一些害虫、病原物或草害,往往是国内未发生或分布未广的、且一旦传入可能引起重大经济损失的有害生物。这就决定了可能传带这些危险性有害生物法定应检物在某一特定区域(国家、地区)流通时都需接受植物检疫,只有经植物检疫合格或检疫处理合格后,这些应检物方可进入该地区。第二,两者所采取的处理要求不同。经检验发现有害生物后要采取化学的或物理的方法来处理受感染或受害的应检物,从这点来说植物保护和植物检疫有一定的共性,但两者的最终要求却不同。植物检疫所要求的是应检物经检疫处理后不再带有限定的有害生物,或达到经过风险分析后的允许指标,即检疫处理的效果要求彻底杀灭有害生物或即使带有也不能造成为害;而植物保护中所言的化学防治、物理防治等的防治效果往往只要求将有害生物的为害程度控制在经济允许的阈值或防治指标以内。第三,植物检疫的研究内容与工作方法不同。植物检疫所针对的有害生物一般都是本国、本地区未发生或分布未广的危险性有害生物。因此,植物检疫的重点是及时掌握国内外危险性有害生物的分布、发生、为害情况等信息,对这些危险性有害生物作风险分析,并在此基础上做出检疫决策,有针对性地研究这些有害生物的检测技术与鉴定标准、处理方法等。工作中,植物检疫是以法律、法规为依据,依靠各相关部门(海关、外贸单位、邮电、交通运输等部门)的紧密合作来防止有害生物传入或传出。而植物保护所研究的是针对本区域内发生的各种重要病、虫、草鼠害,包括它们的发生、流行与防治,在此基础上制订某一地区某一作物上特定有害生物的综合防治计划。
学术堂整理了十五个植物景观设计方向的论文选题,供大家参考:1.郑州紫荆山公园植物群落美景度评价2.多肉植物在景观园林绿化中的应用3.南宁市彩叶植物研究概况4.合肥滨湖国家森林公园植物配置研究5.浅析园林植物病虫害现状及综合防治6.佳木斯市园林木本植物多样性与应用调查研究7.基于层次分析法的宁夏职业技术学院校园植物景观美学评价8.塔里木盆地园林工程提高植物成活率的途径9.地锦育苗及园林绿化栽培技术10.陕西关中主要城市观花树种花的观赏性状分析11.城市园林植物病虫害的特点及生态控制策略12.广西地区15种典型园林观赏植物的耐阴性及光合特性13.上海常绿树种固碳释氧和降温增湿效益研究14.南京市不同园林植物根际土壤养分和重金属富集特征15.园林道路绿化种植的配置方法探索
1 ①谈“当地”(学生所在的地方)休闲农业的现状和发展 2 ②谈儿童活动区的规划要求 3 ③探讨“生态”在公园规划中的体现 4 ④谈园林景观中的休闲空间及应用 5 ①居住区景观设计探讨 6 ②公园景观设计探讨 7 ③广场景观设计探讨 8 ④小区水体景观生态设计方法探索 9 ①水生花卉及其在园林造景中的应用 10 ②~~(省/市/县)花卉产业现状及发展方向 11 ③~~(花卉)组织培养繁殖技术研究 12 ④~~切花采后生理及保鲜技术 13 ①城市道路绿化景观分析研究 14 ②开放性公园规划设计初探 15 ③匾额、楹联在园林中的应用 16 ④观光农业园发展初探 17 ①城市景观大道植物造景 18 ②居住社区植物造景 19 ①~~(城市)色叶植物资源调查 20 ②~~(城市)行道树资源调查 21 ①高校校园规划设计 22 ②居住区景观规划设计 23 ③公园规划设计 24 ①乡村旅游(景观)探讨 25 ②观光农业(景观)探讨 26 ③浅析XXX校园景观 27 ④浅析XXX城市景观 28 ①~~小区园林规划设计 29 ②~~社区公园规划设计 30 ③~~工厂核心区园林规划设计 31 ①滨水景观设计 32 ②城市公园规划设计 33 ③乡村景观保护与规划 34 ④公共绿地可达性调查研究 35 ①浅谈住宅小区景观的色彩设计与应用 36 ②园林景观设计中水景的营造手法 37 ③园林景观设计中小品的表现手法和作用 38 ④园林景观设计中铺装材料调查 39 城市道路绿化景观设计研究 40 关于城市广场人性化设计方法的思考 41 城市广场植物景观设计方法研究 42 关于城市广场铺装设计方法的思考 43 居住区植物景观设计方法研究 44 城市步行街景观设计方法的研究45 城市滨水景观设计方法的思考 46 山地城市中地形设计方法的研究西南大学网络与继续教育学院2013年春 园艺专业毕业论文题目1 当地果树生产现状及对策 2 当地蔬菜产业现状调查及对策 3 设施栽培效益分析 4 节水灌溉系统的建设及管理 5 园艺作物节水灌溉效益分析 6 “某一种”蔬菜产销体系的调查研究 7 当地蔬菜生产模式现状与对策 8 当地食用菌产业发展方向与新技术推广的研究 9 当地蚜虫危害园艺作物的种类及消长规律研究 10 当地农业杂草种类的调查及防治方法研究 11 当地蔬菜生产与营销现状及对策 12 品牌在蔬菜产业可持续发展中的作用研究 13 无公害蔬菜生产中农药污染问题的调查研究 14 蔬菜标准化生产的实践与思考 15 我国蔬菜种子产业发展现状 16 绿色食品蔬菜生产中的问题及对策 17 蔬菜新品种引种比较试验 18 果树苗木繁殖技术研究(以当地你感兴趣的某一种果树为材料) 19 xx地区果树产业现状及发展策略研究(以某市或者某县的果树产业为研究对象) 20 果树病虫害防治研究(以当地一种果树的某种病害或者虫害为研究对象) 21 xx地区水果行情调查分析(以某市或者某县的水果行情为研究对象) 22 某种蔬菜作物的繁殖技术研究 23 某种蔬菜作物的病虫害防治技术研究 24 当地蔬菜生产存在的问题及对策建议 25 当地特色蔬菜的开发与利用 26 植物激素在果树生产上的应用 27 植物激素在蔬菜生产上的应用 28 植物激素在花卉生产上的应用
城市湿地植物群落构建与景观设计研究~~~~各种语言论文代写、发表、翻译、现存论文提供~~~~一、立项的背景和意义湿地(Wetland),是地球上独特的生态系统,是陆地生态系统与水生生态系统之间的过渡性生态系统,是一种特有的土地资源和生境,是重要的物种基因宝库。国际《拉姆萨尔湿地公约》(Ramsar Converntion,伊朗1971)给地球表层湿地下的定义是:湿地(Wetland)系指不论其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原地、泥炭地或水域地带,带有或静止、或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过6m的水域,并以水成土和土壤水分饱和为其主要特征。1992年1月,中国加入联合国《拉姆萨尔湿地保护公约》(LWWPC)。同时在同年6月制订的《中国21世纪议程》中,将湿地保护和合理利用列入议程并为优先项目。2000年3月,国家林业局编制并公布了《中国湿地保护行动计划》。湿地保护与利用的概念,已经从“湿地作为水禽及其栖息地”上升到新的高度,即“保护湿地,更是为了保护其独特的生态、社会和经济功能,特别是保护湿地在提供淡水资源、蓄洪防旱、控制环境污染等方面的功能和效益。”湿地由于其特殊的水文条件,支持了独特的适应此条件的生物系统,具有丰富的生物多样性和很高的自然生产力。植被(Vegetation)是湿地的显著标志,沼泽(Marshland)是湿地的主要类型。湿地与森林、海洋并称为地球的三大生态系统,是自然界最重要的生态系统之一,由湿生、沼生和水生植物、动物、微生物及其与上述生命形成有关的非生命的水、光、热、无机盐等组成,这些要素互相联系、互相制约,形成了一个动态平衡的生态系统,它具有涵养水源、调节气候、均化洪水、促淤造陆、降解污染物的功能,被称为地球之“肾”;同时由于湿地生态系统特殊的水、光、热等条件,其初级生产力高,能量积累快,成为许多重要野生水生动植物的生长栖息之地,尤其是鱼类和珍稀水禽的栖息与繁衍区域,它对保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。城市与水、城市与湿地有着不解之缘,大凡世界上的绝大多数城市都有湿地(水系),如北京的海(北海、中海和南海),上海的江(黄浦江),济南的湖(大明湖),而杭州兼具江(钱塘江)、湖(西湖)、河(运河)和溪(西溪),世界上的著名城市如纽约、东京、日内瓦、巴黎和堪培拉也是如此。但是,正由于湿地具有多种生态功能和社会经济价值以及诱人的吸引力,湿地正越来越受到人们的关注和影响。随着我国人口的增长、城市化加速和经济的快速发展,为了追求短期效益,许多地区的湿地,特别是城市湿地(Urban Wetland)正受到严重地影响,主要表现在对城市湿地盲目地开垦和侵占、工业和生活污水随意排放、湿地面积急剧减少、湿地动植物逃离和死亡、湿地生态系统严重干扰、湿地景观的破坏。城市(Urban)和城市边缘(Suburban)湿地,受城市化、工业化影响最深,破坏程度最大。如何在搞好城市建设、实现城市经济的可持续发展同时,保护、恢复和改善城市湿地的生态系统,还湿地之本来面貌,已成为城市湿地生态恢复的当务之急,也是城市规划中的当务之急,而在城市湿地生态恢复中,植被的恢复和湿地植物群落构建是最基础的,也是最被关注的,从一定意义来讲,植物群落能否得到科学地营造,直接关系到城市湿地建设和城市湿地景观构建的原动力。浙江省是我国东南沿海经济发达的省份,经济发展和人民生活水平在全国都处于前列,浙江省委、省政府提出,要提前基本实现现代化,实施“蓝天、碧水、绿地、清净”工程,建设“绿色浙江”,全面进行生态省建设,建立全面小康社会,这给园林绿化建设提出了更高的要求,生态省建设首先是绿化建设,城市湿地的绿化建设是生态省建设的客观要求和重要组成部分,本课题立足浙江,面向全国,通过对我省重要城市湿地植物群落构建的研究,提出城市湿地植物景观营造的方法和途经,保护、恢复和改善城市湿地的生态系统,改善城市湿地的景观,为中国城市边缘湿地的可持续利用做出了有益的尝试,为生态省建设和“绿色浙江”建设服务,为城市化推进服务,为全面建设小康社会服务。二、国内外研究现状和发展趋势湿地是目前国际众多学者关注的前沿研究领域,还没有形成完整的科学体系,但近年来发展得非常迅速,国内外对湿地的研究主要集中在湿地水文、湿地植物资源调查、湿地水污染、湿地分类、湿地鱼类、湿地鸟类等方面的研究。在湿地水文学研究方面:1869年,湖泊学创始人福艾专著《湖泊学专长概论》,奠定了湿地研究的开始;1923年,瑞士全国水文局领导人、日内瓦大学理学院院长兼地质学教授高莱写就的权威性《湖泊学》专著,主要对湿地水文学进行研究,专著中记载了距今100年前后的湿地水文研究深度。在湿地土壤研究方面:1979年,Cowardin等专家开始将“水成土”(hydric soil)术语引入到湿地土壤研究,20多年间,专家们对水成土的理化性质特别是其生物地球化学过程进行了深入研究。著名的有Mausbach and Richardson(1994);Richardson et al.(1994);Vepraskas(19994);Hurt et al.(1998);and Vepraskas and Sprecher(1997);杨青、吕先国(1998)研究了湿地基底呼吸活动;白军红、余国营等(2001)利用统计学定量研究湿地土壤养分的空间异质性等。在湿地植物研究方面:1999年,朗惠卿主编《中国湿地植被》,比较全面地介绍了我国湿地植被的专著,首次全面、系统地记述了我国湿地植被的植物区系、植物生态、植物群落,并对植被分类、分布、区划以及形成、结构、演替过程、生产力与营养物循环深入探讨;2001年美国学者朱莉K.克朗克和M.修伯翰芬尼斯(Julie 和 Fennessy)合作出版了《湿地植物――生物学和生态学》(Wetland plants: biology and ecology),对湿地植物群落生态学、湿地生物化学和植物作为湿地生态完整性的进行研究;陈吉泉研究了河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用(1996);汤庚国、李湘萍、谢继步等对江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用进行研究(1997);李湘萍、汤庚国、王定胜等研究了江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律91998);顾长明等对安徽湿地与生物多样性保护开展研究(2003)。在城市湿地研究方面:还刚刚开始,1999,陈运生对浙东湿地的古地理环境研究作了研究;杨学军、唐东芹提出了城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策(2001);2002,陈久和以杭州西溪湿地为例对城市边缘湿地的可持续利用进行研究。人类对城市湿地研究较迟,作为现代城市湿地生态设计的研究却是上个世纪才开始,1925年荷兰生物学家蒂济(Jaques P. Thijsse)和园艺师西普克斯()在布罗门代尔(Bloemendaal)2公倾土地上创造了一座乡土植物的的园林,种植了一些湿地植物。随着经济快速发展和城市化的加剧,环境的迅速恶化,迫使人们在考虑对于自然湿地索取同时,开始重视如何保护湿地,增加城市生物多样性,于是在上个世纪90年代初,上海率先开展了生态园林的研究,其中有一部分专门研究城市湿地。上个世纪90年代末,北京市园林科研所的陈自新和北京林业大学苏雪痕等园林专家开始进行北京城市园林绿化生态效益的研究,课题科学地分析了植物景观的生态效益,测定了近百种植物的环保效应和环境适应性,并提出了不同环境下的多种植物种植结构方式,达到了世界先进的水平,为园林环境生态设计的科学化作出了新的贡献。在理论研究突破同时,实践上也进行了大胆地尝试,广东中山岐江公园、北京土城遗址公园、杭州西湖西进等城市湿地公园建设正如火如荼地开展。但从国内外城市湿地研究来看,对城市湿地植物群落构建和定量化设计还未见报道,而这却是丰富城市生物多样性,特别是城市水生植物和城市水生动物最直接也是最基础的,我们希望通过对城市湿植物群落构建进行研究,进一步丰富城市生物多样性,改善城市湿地景观,让“地球之肾”发挥健康机能,为人类服务。参考文献1、中国花经,陈俊愉,程绪珂主编,上海文化出版社,1990╱82、中国高等植物,傅立国等主编,青岛出版社, 2000╱103、陈久和:《试论城市边缘湿地的可持续利用———以杭州西溪湿地为例》,浙江社会科学2002年第6期,第181-183页。4、余国营:《论湿地研究的若干基本科学问题》,《地理学报》2002年第2期,第25~26页。5、陈运生:《浙东湿地的古地理环境研究》,《地理科学》1999年第3期,第35~36页。6、陈桥驿.浙江地理[M].杭州:浙江教育出版社,2001.116.7、顾长明等,安徽湿地与生物多样性保护研究,安徽农业大学学报,2003,30(3):323-3288、汤庚国,李湘萍,谢继步,等,江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用,南京林业大学学报,(4):47-529、江苏植物研究所.江苏植物志.南京:江苏人民出版社,197710、刘昉勋,等.江苏海岸沙生植被的研究.植物生态学与地植物学学报、1986。10(2):115-12311、刘昉勋,等.江苏海滩植被演替的研究.植物资源与环境,1992,1(1):13-1712、林文棣.中国海岸带林业.北京:海洋出版社、199313、陈宜瑜.中国湿地研究.长春:吉林科学出版社,199514、刘厚田.湿地生态环境.生态学杂志,1996,15(1):75—7815、殷康前,倪晋仁.湿地研究综述.生态学报,1998,18(5):439~、国家林业局等编制.中国湿地保护行动计划.北京:中国林业出版社,、陈吉泉.河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用.应用生态学报,1996,7(4).18、许木启,黄玉瑶.受损水域生态系统恢复与重建研究.生态学报,1998,18(5).19、李湘萍,汤庚国,王定胜等.江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律.南京林业大学学报,1998,22(1).20、杨学军,唐东芹,城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策,林业科技通讯,2001•721、Kenneth , Douglas T. Shaw, Kurt W. Weiler. Hydrologic design of a wetland:advantages of continuous modeling. Ecological Engineering 4(1995)99-11622、Richardson,J. L. 2001. Wetland soils:genesis,hydrology,landscapes and classification23、Cronk,J. K. and M. Siobhan Fennessy. plants:biology and ecology24、Gopal, Brij. \iodiversity in wetlands:assessment,function and conservation.三、研究开发内容和技术关键1、研究内容①、城市湿地类型和湿地植物调研现状进行分析,对国内(以长江三角地区为主)主要城市湿进行较为系统的调查研究,通过目前城市湿地的景观现状、生态特色和植物应用,分析城市湿地类型的多样性和可应用湿地植物的丰富性。②、城市湿地植物群落构建研究构建城市湿地植物群落模型,研究湿地群落的安全性、稳定性、景观丰富性和美感可变性。总结出不同类型城市湿地的植物群落特色。③、城市湿地生态效益评价选择不同类型的城市湿地,测定湿地植物的生长量、光饱和点、光补偿点,建立光响应曲线,建立绿量回归方程,对城市湿地进行生态效益进行评估。④、城市湿地植物景观设计选育适合长江三角洲地区的特色湿地植物30-50种,根据测定的生长指数、光响应曲线和绿量回归方程,初步定量地开展湿地植物景观设计,克服城市湿地植物应用的随意性和设计的模糊性。⑤、城市湿地植物快繁技术研究结合长江三角洲地区,选育城市湿地特色植物8-10种,利用现代先进植物繁育技术和设施,进行快繁技术研究和产业化开发。2、技术关键①城市湿地植物群落构建。自然界的植被群落是植物经过长期自然选择和演替的结果,而人工湿地植物群落不仅受湿地植物“装配式”地模仿自然构建,还受到水位、城市负载的影响,使得群落构建可变性和复杂性。②城市湿地植物景观设计。通过生长、生态因子测定,利用生态位的原理进行城市湿地植物定量设计,因受环境影响,测定数据会有偏差,导致设计的非唯一性和不确定性,富有挑战性。目前,我们已经制定了初步研究计划和方案,吸取森林植被群落和城市陆地植物定量设计的经验,从我省城市湿地的实际出发,吸收国内外各种先进经验,通过认真测定、科学分析,结合不同类型湿地实际,解决好我们的城市湿地群落的不稳定性和景观丰富性,攻克技术难关。四、预期目标(主要技术经济指标、应用或产业化前景)1、主要技术经济指标①发表湿地相关学术论文3-5篇,城市湿地专著1本②选育城市湿地特色植物30-50种,并进行扩繁;③测定20-25种湿地植物光响应曲线和绿量回归方程;④城市湿地植物设计样板工程(示范湿地)1-2处。2、应用或产业化前景① 可以整体改善城市湿地景观的单调性和生态脆弱性;② 提高城市湿地生物多样性和功能可持续性;③ 增加城市湿地经济效益、生态效益和社会效益;④ 改善城市环境,减缓城市矛盾,提高城市的品位。本研究的产业化主要是利用湿地植物素材、造景技术、设计品牌、模型指标等进行城市湿地的植物景观设计,推广湿地植物素材、群落模型、数据指标,引导城市湿地开发和生态建设。五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解1、研究方案本课题根据群落理论和生态原理开展城市湿地植物群落构建,其研究方案主要包括以下三方面:①、城市湿地植物调查和指标测定②、城市湿地植物群落构建和景观设计③、城市湿地植物快繁技术研究生态效益评价2、技术路线3、组织形式(1)、项目研究体系结构和组成本项目的主要研究人员由浙江林学院园林、植物、生态等专业科研人员组成,为了使学科完整性和利于工作开展,适当邀请校外协作单位人员参加研究和样板湿地建设,共同团结、高效、严谨的课题研究组,其构成简单示意如下:城市湿地植物群落构建研究项目组织方式示意图(2)、项目实施的组织、管理、方法及步骤成立课题组,由浙江林学院蔡建国博士主持,北京林业大学博士生导师苏雪痕教授担任顾问。课题组在项目下达以后,首先召开课题组会议,明确分工、落实任务、各司其职、分头执行。在项目执行中,做到月月互通情况,半年一次汇报,一年一次汇总检查。项目研究中期全面检查,找出问题,及时寻求解决办法,保证项目研究顺利进行。项目结题,通过技术验收鉴定,达到预定的技术目标。4、课题分解子课题一:城市湿地类型和湿地植物子课题二:城市湿地植物生态效益评价子课题三:城市湿地植物群落构建和设计子课题四:城市湿地植物快繁技术研究计六、计划进度安排在项目实施年限为2005年1月-2008年12月,共3年。分步实施:1、2005年1-10月:城市湿地调研分析;湿地植物选育和引种栽培。2、2005年11月-2006年10月,城市湿地植物选择和指标测定;城市湿地植物群落模型研究。3、2006年11月-2008年5月,城市湿地植物群落构建和试点;城市湿地植物景观设计;城市植物快繁技术研究。4、2008年6月-12月,材料总结和论文撰写;课题结题和验收。七、现有工作基础和条件课题组具有较强的技术力量和基础条件。◆浙江林学院具有较强的科研力量,课题组成人员从事科研工作多年,曾主持和参与研究的项目有省科委重点课题,国家自然科学基金、省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站等研究项目10多项,并有多项成果获奖。浙江林学院现已有试验湿地和苗木基地,并有组织培养设备和设施齐备的温室。园林植物与观赏园艺学科是重点学科,设备先进,基础好。◆主持人蔡建国博士:师从我国园林植物开发和园林植物造景权威苏雪痕教授,从事园林植物研究10余年,曾先后主持和参与省科委、浙江省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站项目多项,并如期完成研究任务,主持和参加研究的成果多次获奖,先后发表论文多篇,并主持和参与安排及参与了多个良种基地、花木基地的建设工作,并使这些场均能成功建成并取得良好效果。近几年开展城市植物配置、植物优化、城镇绿化技术集成与示范等方面的科研项目,并主持完成多项城市绿化规划设计任务。◆课题组主要成员都是从事湿地植物、园林植物育种、景观生态、园林效益评估、园林设计和试验分析等教学、科研多年,对城市湿地和湿地植物较为了解。◆已完成的相关课题和成果已发表相关论文多篇,已完成和在研相关课题5个(“浙江省城市林业结构调整及优化技术研究”、“杭州市道路行道树及公共绿地树种规划”、“城市绿化观赏花木新优品种引繁与开发研究”、“滨海特色园林植物引繁与开发研究”和“农村小城镇绿化工程集成技术应用与示范研究”),完成有关规划设计项目多项。◆仪器设备城市湿地植物群落构建研究项目仪器一览表仪器名称 型 号 数 量 价格(元) 备 注照度计 ST-85 2 1860 租用负氧离子测定仪 1 16000 租用叶面积测定系统 AM-100 1 52705 租用温、湿、光照记录仪 HOBO H8系列 3 6000 租用数码相机 CANON 1 7000 已有笔记本电脑 NEC 1 15000 已有手持GPS定位仪 2 4000 已有八、经费预算预计所需的研究经费为15万元,具体见下表。城市湿地植物群落构建研究项目经费预算经费开支预 算(万元) 设备费 能源材料费 试验外协费 资料印刷费 会议及调研费2.4 1 租赁费 鉴定验收费 人员经费 管理费 其他费用1 1 0 1 1
专科相对好写。。。不知你是做设计还是要只写论文可以写你们地区某个公园的植物景观设计分析、某小区的植物景观设计、老城区或商业区的植物设计 也可以写一些特殊区域的,比如 工厂、矿区或者医院,这些地方在做植物设计的时候都有额外的要求。
我先前也是对论文的写作非常非常头大,还好后来找闻闻论文网的老师帮忙才搞定。论文里面的核心部分,分析和数据处理是最难的,包括我身边的一些同学写到一半写不下去了,我都介绍的闻闻论文网给他们,非常专业,有的甚至把整篇都找帮忙的。
学术堂最新整理了一部分关于园艺论文的参考题目:1、西藏园艺产业发展与农牧民增收致富探讨2、基于问题的园艺植物育种学探究式教学模式研究3、从指导教师角度谈园艺专业大学生科研训练计划项目的实施4、台风对浙江省设施园艺的影响及防避措施5、多倍体育种在园艺作物中的应用6、园艺专业观赏植物病虫害防治课程教学改革的探索与实践7、提高职业教育中园艺技术专业实习课教学质量的几点思考8、复合应用型园艺专业人才培养模式探讨9、探究设施园艺中的土壤生态问题及其清洁生产10、建设高校园艺实习基地培养农业科技人才11、云斑白条天牛对园艺作物的危害及习性12、园林园艺类中高职里面课程结构衔接对策13、现代园艺专科人才分类培养的探索与实践14、园艺植物繁殖学教学改革探索15、设施园艺智能化发展趋势与路径16、果树园艺技术与果树营养诊断策略之我见17、施用外源物质对园艺作物抗逆性影响研究进展18、"园艺产品贮藏与加工"课程教学改革探析19、高职园艺技术专业实践教学改革初探20、提高"园艺植物研究法"教学质量的探讨
专科相对好写。。。不知你是做设计还是要只写论文可以写你们地区某个公园的植物景观设计分析、某小区的植物景观设计、老城区或商业区的植物设计 也可以写一些特殊区域的,比如 工厂、矿区或者医院,这些地方在做植物设计的时候都有额外的要求。
论文题目要在导师的指导下选择,除非老师要你先选,要根据自己的兴趣和熟悉选择一个。 园林技术专业毕业论文选题(仅供参考)一、市场类 关于有益花卉及食用花卉的市场需求 二、应用类中国花卉市场及前景地被植物及其在长兴中心城市园林设计中的应用置石在长兴城区绿化中的应用球根花卉在园林中的应用草坪草的应用花境植物材料的选择与应用攀援植物及其在新罗区垂直绿化中的应用三、科研类耐旱性地被植物的抗性研究园林地被植物调查及应用初探铁冬青种子室内发芽率的测定试验室内观赏植物选择与应用的探讨花店鲜切花实用保鲜技术常用园林树木的抗性研究中国花卉生产现状及发展对策长兴中心城市行道树调查及应用初探城市园林植物种类与生长状况研究城市改造中文化遗产的保护现状 设施园艺在园林育苗中的应用研究 草本植物在地面装饰中的应用研究 丘陵山区防护林体系建设四、设计类某城市滨水区景观设计方案设计某城市广场景观方案设计某城市道路景观方案设计某城市公园景观方案设计滨河大道凤凰广场的改造与设计 1200 平方米的屋顶花园设计 植物激素对绵鸡儿微体快繁的影响 多效唑对熏衣草试管苗的分生与生根影响到研究 临沂地区园林植物主要害虫种类调查 临沂城区主要木本园林植物多样性调查分析 地方绿茶主要害虫种类危害性调查 黄瓜子叶分化率影响因素的研究抗寒基因表达载体构建 香樟引种栽培试验 五、管理类生态园林的建设方法与养护管理技术六、调查类某居住区景观调查某工厂景观调查某城市广场景观调查丘陵山区防护林现状调查某农业观光园调查某城市道路景观调查浅淡园林绿化工程质量控制工作要点浅析园林绿化工程监理机构的组织形式浅淡园林绿化工程质量控(zhi liang kong)制工作要点园林绿化工程旁站监理工作任务和要点园林树木养护管理方法的探讨浅淡地被植物在园林绿化中的应用现代栽培技术在大树移植中的应用怎样控制园林绿化植物种植的质量乡土植物在园林中应用现状与前景怎样控制园林绿化植物种植的农户庭院结构与功能的关系 不同植被覆盖下土壤氮素分析 南兰北移最佳基质配方研究 无花果配方施肥技术黄金梨引种表现与早丰栽技术 无花果良种引种与栽培技术 盛之丰在园艺作物上应用效应试验 ××市杞柳丰产栽增技术试验 杞柳特性与土质条件的关系研究 水肥耦合对杞柳品种特性的影响研究 根灌保水聚水技术研究 番茄灰霉病的发生与综合防治 植物激素对熏衣草微体快繁的影响 行道树树盘管理对树木生长的影响 山东茶区不同品种茶树的形态解剖结构的研究 临沂动植物园植物种类的调查与应用的研究 菊花等植物的保持加工工艺 不同种源香樟树幼苗抗寒性研究不同环境条件对种子发芽实验的影响花卉装饰与应用 露地花卉种子萌发期耐盐性研究
城市湿地植物群落构建与景观设计研究~~~~各种语言论文代写、发表、翻译、现存论文提供~~~~一、立项的背景和意义湿地(Wetland),是地球上独特的生态系统,是陆地生态系统与水生生态系统之间的过渡性生态系统,是一种特有的土地资源和生境,是重要的物种基因宝库。国际《拉姆萨尔湿地公约》(Ramsar Converntion,伊朗1971)给地球表层湿地下的定义是:湿地(Wetland)系指不论其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原地、泥炭地或水域地带,带有或静止、或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过6m的水域,并以水成土和土壤水分饱和为其主要特征。1992年1月,中国加入联合国《拉姆萨尔湿地保护公约》(LWWPC)。同时在同年6月制订的《中国21世纪议程》中,将湿地保护和合理利用列入议程并为优先项目。2000年3月,国家林业局编制并公布了《中国湿地保护行动计划》。湿地保护与利用的概念,已经从“湿地作为水禽及其栖息地”上升到新的高度,即“保护湿地,更是为了保护其独特的生态、社会和经济功能,特别是保护湿地在提供淡水资源、蓄洪防旱、控制环境污染等方面的功能和效益。”湿地由于其特殊的水文条件,支持了独特的适应此条件的生物系统,具有丰富的生物多样性和很高的自然生产力。植被(Vegetation)是湿地的显著标志,沼泽(Marshland)是湿地的主要类型。湿地与森林、海洋并称为地球的三大生态系统,是自然界最重要的生态系统之一,由湿生、沼生和水生植物、动物、微生物及其与上述生命形成有关的非生命的水、光、热、无机盐等组成,这些要素互相联系、互相制约,形成了一个动态平衡的生态系统,它具有涵养水源、调节气候、均化洪水、促淤造陆、降解污染物的功能,被称为地球之“肾”;同时由于湿地生态系统特殊的水、光、热等条件,其初级生产力高,能量积累快,成为许多重要野生水生动植物的生长栖息之地,尤其是鱼类和珍稀水禽的栖息与繁衍区域,它对保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。城市与水、城市与湿地有着不解之缘,大凡世界上的绝大多数城市都有湿地(水系),如北京的海(北海、中海和南海),上海的江(黄浦江),济南的湖(大明湖),而杭州兼具江(钱塘江)、湖(西湖)、河(运河)和溪(西溪),世界上的著名城市如纽约、东京、日内瓦、巴黎和堪培拉也是如此。但是,正由于湿地具有多种生态功能和社会经济价值以及诱人的吸引力,湿地正越来越受到人们的关注和影响。随着我国人口的增长、城市化加速和经济的快速发展,为了追求短期效益,许多地区的湿地,特别是城市湿地(Urban Wetland)正受到严重地影响,主要表现在对城市湿地盲目地开垦和侵占、工业和生活污水随意排放、湿地面积急剧减少、湿地动植物逃离和死亡、湿地生态系统严重干扰、湿地景观的破坏。城市(Urban)和城市边缘(Suburban)湿地,受城市化、工业化影响最深,破坏程度最大。如何在搞好城市建设、实现城市经济的可持续发展同时,保护、恢复和改善城市湿地的生态系统,还湿地之本来面貌,已成为城市湿地生态恢复的当务之急,也是城市规划中的当务之急,而在城市湿地生态恢复中,植被的恢复和湿地植物群落构建是最基础的,也是最被关注的,从一定意义来讲,植物群落能否得到科学地营造,直接关系到城市湿地建设和城市湿地景观构建的原动力。浙江省是我国东南沿海经济发达的省份,经济发展和人民生活水平在全国都处于前列,浙江省委、省政府提出,要提前基本实现现代化,实施“蓝天、碧水、绿地、清净”工程,建设“绿色浙江”,全面进行生态省建设,建立全面小康社会,这给园林绿化建设提出了更高的要求,生态省建设首先是绿化建设,城市湿地的绿化建设是生态省建设的客观要求和重要组成部分,本课题立足浙江,面向全国,通过对我省重要城市湿地植物群落构建的研究,提出城市湿地植物景观营造的方法和途经,保护、恢复和改善城市湿地的生态系统,改善城市湿地的景观,为中国城市边缘湿地的可持续利用做出了有益的尝试,为生态省建设和“绿色浙江”建设服务,为城市化推进服务,为全面建设小康社会服务。二、国内外研究现状和发展趋势湿地是目前国际众多学者关注的前沿研究领域,还没有形成完整的科学体系,但近年来发展得非常迅速,国内外对湿地的研究主要集中在湿地水文、湿地植物资源调查、湿地水污染、湿地分类、湿地鱼类、湿地鸟类等方面的研究。在湿地水文学研究方面:1869年,湖泊学创始人福艾专著《湖泊学专长概论》,奠定了湿地研究的开始;1923年,瑞士全国水文局领导人、日内瓦大学理学院院长兼地质学教授高莱写就的权威性《湖泊学》专著,主要对湿地水文学进行研究,专著中记载了距今100年前后的湿地水文研究深度。在湿地土壤研究方面:1979年,Cowardin等专家开始将“水成土”(hydric soil)术语引入到湿地土壤研究,20多年间,专家们对水成土的理化性质特别是其生物地球化学过程进行了深入研究。著名的有Mausbach and Richardson(1994);Richardson et al.(1994);Vepraskas(19994);Hurt et al.(1998);and Vepraskas and Sprecher(1997);杨青、吕先国(1998)研究了湿地基底呼吸活动;白军红、余国营等(2001)利用统计学定量研究湿地土壤养分的空间异质性等。在湿地植物研究方面:1999年,朗惠卿主编《中国湿地植被》,比较全面地介绍了我国湿地植被的专著,首次全面、系统地记述了我国湿地植被的植物区系、植物生态、植物群落,并对植被分类、分布、区划以及形成、结构、演替过程、生产力与营养物循环深入探讨;2001年美国学者朱莉K.克朗克和M.修伯翰芬尼斯(Julie 和 Fennessy)合作出版了《湿地植物――生物学和生态学》(Wetland plants: biology and ecology),对湿地植物群落生态学、湿地生物化学和植物作为湿地生态完整性的进行研究;陈吉泉研究了河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用(1996);汤庚国、李湘萍、谢继步等对江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用进行研究(1997);李湘萍、汤庚国、王定胜等研究了江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律91998);顾长明等对安徽湿地与生物多样性保护开展研究(2003)。在城市湿地研究方面:还刚刚开始,1999,陈运生对浙东湿地的古地理环境研究作了研究;杨学军、唐东芹提出了城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策(2001);2002,陈久和以杭州西溪湿地为例对城市边缘湿地的可持续利用进行研究。人类对城市湿地研究较迟,作为现代城市湿地生态设计的研究却是上个世纪才开始,1925年荷兰生物学家蒂济(Jaques P. Thijsse)和园艺师西普克斯()在布罗门代尔(Bloemendaal)2公倾土地上创造了一座乡土植物的的园林,种植了一些湿地植物。随着经济快速发展和城市化的加剧,环境的迅速恶化,迫使人们在考虑对于自然湿地索取同时,开始重视如何保护湿地,增加城市生物多样性,于是在上个世纪90年代初,上海率先开展了生态园林的研究,其中有一部分专门研究城市湿地。上个世纪90年代末,北京市园林科研所的陈自新和北京林业大学苏雪痕等园林专家开始进行北京城市园林绿化生态效益的研究,课题科学地分析了植物景观的生态效益,测定了近百种植物的环保效应和环境适应性,并提出了不同环境下的多种植物种植结构方式,达到了世界先进的水平,为园林环境生态设计的科学化作出了新的贡献。在理论研究突破同时,实践上也进行了大胆地尝试,广东中山岐江公园、北京土城遗址公园、杭州西湖西进等城市湿地公园建设正如火如荼地开展。但从国内外城市湿地研究来看,对城市湿地植物群落构建和定量化设计还未见报道,而这却是丰富城市生物多样性,特别是城市水生植物和城市水生动物最直接也是最基础的,我们希望通过对城市湿植物群落构建进行研究,进一步丰富城市生物多样性,改善城市湿地景观,让“地球之肾”发挥健康机能,为人类服务。参考文献1、中国花经,陈俊愉,程绪珂主编,上海文化出版社,1990╱82、中国高等植物,傅立国等主编,青岛出版社, 2000╱103、陈久和:《试论城市边缘湿地的可持续利用———以杭州西溪湿地为例》,浙江社会科学2002年第6期,第181-183页。4、余国营:《论湿地研究的若干基本科学问题》,《地理学报》2002年第2期,第25~26页。5、陈运生:《浙东湿地的古地理环境研究》,《地理科学》1999年第3期,第35~36页。6、陈桥驿.浙江地理[M].杭州:浙江教育出版社,2001.116.7、顾长明等,安徽湿地与生物多样性保护研究,安徽农业大学学报,2003,30(3):323-3288、汤庚国,李湘萍,谢继步,等,江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用,南京林业大学学报,(4):47-529、江苏植物研究所.江苏植物志.南京:江苏人民出版社,197710、刘昉勋,等.江苏海岸沙生植被的研究.植物生态学与地植物学学报、1986。10(2):115-12311、刘昉勋,等.江苏海滩植被演替的研究.植物资源与环境,1992,1(1):13-1712、林文棣.中国海岸带林业.北京:海洋出版社、199313、陈宜瑜.中国湿地研究.长春:吉林科学出版社,199514、刘厚田.湿地生态环境.生态学杂志,1996,15(1):75—7815、殷康前,倪晋仁.湿地研究综述.生态学报,1998,18(5):439~、国家林业局等编制.中国湿地保护行动计划.北京:中国林业出版社,、陈吉泉.河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用.应用生态学报,1996,7(4).18、许木启,黄玉瑶.受损水域生态系统恢复与重建研究.生态学报,1998,18(5).19、李湘萍,汤庚国,王定胜等.江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律.南京林业大学学报,1998,22(1).20、杨学军,唐东芹,城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策,林业科技通讯,2001•721、Kenneth , Douglas T. Shaw, Kurt W. Weiler. Hydrologic design of a wetland:advantages of continuous modeling. Ecological Engineering 4(1995)99-11622、Richardson,J. L. 2001. Wetland soils:genesis,hydrology,landscapes and classification23、Cronk,J. K. and M. Siobhan Fennessy. plants:biology and ecology24、Gopal, Brij. \iodiversity in wetlands:assessment,function and conservation.三、研究开发内容和技术关键1、研究内容①、城市湿地类型和湿地植物调研现状进行分析,对国内(以长江三角地区为主)主要城市湿进行较为系统的调查研究,通过目前城市湿地的景观现状、生态特色和植物应用,分析城市湿地类型的多样性和可应用湿地植物的丰富性。②、城市湿地植物群落构建研究构建城市湿地植物群落模型,研究湿地群落的安全性、稳定性、景观丰富性和美感可变性。总结出不同类型城市湿地的植物群落特色。③、城市湿地生态效益评价选择不同类型的城市湿地,测定湿地植物的生长量、光饱和点、光补偿点,建立光响应曲线,建立绿量回归方程,对城市湿地进行生态效益进行评估。④、城市湿地植物景观设计选育适合长江三角洲地区的特色湿地植物30-50种,根据测定的生长指数、光响应曲线和绿量回归方程,初步定量地开展湿地植物景观设计,克服城市湿地植物应用的随意性和设计的模糊性。⑤、城市湿地植物快繁技术研究结合长江三角洲地区,选育城市湿地特色植物8-10种,利用现代先进植物繁育技术和设施,进行快繁技术研究和产业化开发。2、技术关键①城市湿地植物群落构建。自然界的植被群落是植物经过长期自然选择和演替的结果,而人工湿地植物群落不仅受湿地植物“装配式”地模仿自然构建,还受到水位、城市负载的影响,使得群落构建可变性和复杂性。②城市湿地植物景观设计。通过生长、生态因子测定,利用生态位的原理进行城市湿地植物定量设计,因受环境影响,测定数据会有偏差,导致设计的非唯一性和不确定性,富有挑战性。目前,我们已经制定了初步研究计划和方案,吸取森林植被群落和城市陆地植物定量设计的经验,从我省城市湿地的实际出发,吸收国内外各种先进经验,通过认真测定、科学分析,结合不同类型湿地实际,解决好我们的城市湿地群落的不稳定性和景观丰富性,攻克技术难关。四、预期目标(主要技术经济指标、应用或产业化前景)1、主要技术经济指标①发表湿地相关学术论文3-5篇,城市湿地专著1本②选育城市湿地特色植物30-50种,并进行扩繁;③测定20-25种湿地植物光响应曲线和绿量回归方程;④城市湿地植物设计样板工程(示范湿地)1-2处。2、应用或产业化前景① 可以整体改善城市湿地景观的单调性和生态脆弱性;② 提高城市湿地生物多样性和功能可持续性;③ 增加城市湿地经济效益、生态效益和社会效益;④ 改善城市环境,减缓城市矛盾,提高城市的品位。本研究的产业化主要是利用湿地植物素材、造景技术、设计品牌、模型指标等进行城市湿地的植物景观设计,推广湿地植物素材、群落模型、数据指标,引导城市湿地开发和生态建设。五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解1、研究方案本课题根据群落理论和生态原理开展城市湿地植物群落构建,其研究方案主要包括以下三方面:①、城市湿地植物调查和指标测定②、城市湿地植物群落构建和景观设计③、城市湿地植物快繁技术研究生态效益评价2、技术路线3、组织形式(1)、项目研究体系结构和组成本项目的主要研究人员由浙江林学院园林、植物、生态等专业科研人员组成,为了使学科完整性和利于工作开展,适当邀请校外协作单位人员参加研究和样板湿地建设,共同团结、高效、严谨的课题研究组,其构成简单示意如下:城市湿地植物群落构建研究项目组织方式示意图(2)、项目实施的组织、管理、方法及步骤成立课题组,由浙江林学院蔡建国博士主持,北京林业大学博士生导师苏雪痕教授担任顾问。课题组在项目下达以后,首先召开课题组会议,明确分工、落实任务、各司其职、分头执行。在项目执行中,做到月月互通情况,半年一次汇报,一年一次汇总检查。项目研究中期全面检查,找出问题,及时寻求解决办法,保证项目研究顺利进行。项目结题,通过技术验收鉴定,达到预定的技术目标。4、课题分解子课题一:城市湿地类型和湿地植物子课题二:城市湿地植物生态效益评价子课题三:城市湿地植物群落构建和设计子课题四:城市湿地植物快繁技术研究计六、计划进度安排在项目实施年限为2005年1月-2008年12月,共3年。分步实施:1、2005年1-10月:城市湿地调研分析;湿地植物选育和引种栽培。2、2005年11月-2006年10月,城市湿地植物选择和指标测定;城市湿地植物群落模型研究。3、2006年11月-2008年5月,城市湿地植物群落构建和试点;城市湿地植物景观设计;城市植物快繁技术研究。4、2008年6月-12月,材料总结和论文撰写;课题结题和验收。七、现有工作基础和条件课题组具有较强的技术力量和基础条件。◆浙江林学院具有较强的科研力量,课题组成人员从事科研工作多年,曾主持和参与研究的项目有省科委重点课题,国家自然科学基金、省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站等研究项目10多项,并有多项成果获奖。浙江林学院现已有试验湿地和苗木基地,并有组织培养设备和设施齐备的温室。园林植物与观赏园艺学科是重点学科,设备先进,基础好。◆主持人蔡建国博士:师从我国园林植物开发和园林植物造景权威苏雪痕教授,从事园林植物研究10余年,曾先后主持和参与省科委、浙江省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站项目多项,并如期完成研究任务,主持和参加研究的成果多次获奖,先后发表论文多篇,并主持和参与安排及参与了多个良种基地、花木基地的建设工作,并使这些场均能成功建成并取得良好效果。近几年开展城市植物配置、植物优化、城镇绿化技术集成与示范等方面的科研项目,并主持完成多项城市绿化规划设计任务。◆课题组主要成员都是从事湿地植物、园林植物育种、景观生态、园林效益评估、园林设计和试验分析等教学、科研多年,对城市湿地和湿地植物较为了解。◆已完成的相关课题和成果已发表相关论文多篇,已完成和在研相关课题5个(“浙江省城市林业结构调整及优化技术研究”、“杭州市道路行道树及公共绿地树种规划”、“城市绿化观赏花木新优品种引繁与开发研究”、“滨海特色园林植物引繁与开发研究”和“农村小城镇绿化工程集成技术应用与示范研究”),完成有关规划设计项目多项。◆仪器设备城市湿地植物群落构建研究项目仪器一览表仪器名称 型 号 数 量 价格(元) 备 注照度计 ST-85 2 1860 租用负氧离子测定仪 1 16000 租用叶面积测定系统 AM-100 1 52705 租用温、湿、光照记录仪 HOBO H8系列 3 6000 租用数码相机 CANON 1 7000 已有笔记本电脑 NEC 1 15000 已有手持GPS定位仪 2 4000 已有八、经费预算预计所需的研究经费为15万元,具体见下表。城市湿地植物群落构建研究项目经费预算经费开支预 算(万元) 设备费 能源材料费 试验外协费 资料印刷费 会议及调研费2.4 1 租赁费 鉴定验收费 人员经费 管理费 其他费用1 1 0 1 1
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 教授,利用营养液成功地培育出一株高米的番茄,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%。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%。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(-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,其粒径最好以毫米,总孔隙度>55%,容重为克•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-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 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 教授,利用营养液成功地培育出一株高米的番茄,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%。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%。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(-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,其粒径最好以毫米,总孔隙度>55%,容重为克•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-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。
随着人们绿化意识的增强和绿化观念的更新,传统花卉种植方式因存在诸多弊端,已不符合人们审美情趣的要求。例如,鲜切花缺少了一个从种植到开花结果的实践过程,且保鲜时间短;一般盆花常用土壤栽培,养护必须凭经验,不易管理,易患病虫害,与现代居室环境不和谐。花卉立柱式无土栽培!以下简称花卉立柱)是把工艺化塑料盆钵垒叠成一定高度,在其上栽植花卉,并用营养液自动循环浇灌来满足花卉生长对水、气、肥的需求而进行的栽培方式,集立体栽培、无土栽培、设施栽培于一身,具有技术新、工艺化、节水环保、绿化容量大、美观和易管理等优点,能最大程度满足人们种花养花的情趣。花卉立柱在城市公园、街道、庭院、居室、屋顶、阳台的美化绿化以及都市农业中具有广阔的应用前景。花卉立柱是插花、盆景以外的一种新型花卉生产模式和艺术形式,有望成为一种时尚的产业。1 花卉立柱系统结构根据应用场所和循环系统可将花卉立柱分为常规型和家庭型2类。 常规型花卉立柱系统通常采用水培法,进行较大面积的群体栽培主要应用于都市农业,城市公园街道,庭院屋顶绿化等。 立柱装置基本结构每667m2安装立柱600根,每根立柱由底座、中心轴和柱体构成。柱体的外壳是由白色工程塑料(ABS)浇注成的盆钵,一根立柱垒叠10~12个盆钵,高160~200cm,直径15cm,每个盆钵上设有5个栽培孔,花卉苗木即生长在栽培孔上。立柱成行状排列,柱体套在中心轴并立于下端的底盘上,便于旋转,也能随中心轴自由搬动。通过旋转使花卉苗木受光均匀。 营养液循环系统由贮液池、输液管道、滴淋头和回流沟组成。盆钵上的花卉苗木生长所需的养分,是由潜水泵把贮液池中的营养液送上输液管道,然后通过立柱顶端的滴淋头注入盆钵内的,当上一个盆钵内的营养液超过一一定水位后,即自动向下一个盆钵注入,直至营养液溢出栽培槽的出口,最后通过回流沟流至贮液池中。营养液可定时自动浇灌,循环利用。 家庭型花卉立柱系统有水培、基质培、混合培3种栽培方式。室内花卉单体栽培主要应用于居室、办公室、阳台绿化等。 立柱装置基本结构每套装置由底盆、中心柱、盆钵、微型泵和定时器构成。家庭型立柱一般垒叠3~6个盆钵,高50~100cm底盆采用圆柱体,体积约为6L用于贮藏和回收营养液。 营养液自动循环系统家庭型立柱底盆中的营养液由微型泵泵入,然后通过软管、淋头、盆钵,再回收到底盆,重复利用,通过24h程控定时器实现自动循环浇灌。2 栽培技术要点 品种选择常规型花卉立柱主要考虑其观赏性,品种选择以草本花卉为主,适栽品种有孔雀草、长春花、洋凤仙、万寿菊、百日草、千日红、杂交石竹、凤尾鸡冠花、三色荃、四季海棠、雁来红、彩叶草、观赏番茄、金盏菊、翠菊、矮牵牛、一串红、矮向日葵、吊竹梅等;家庭型花卉立柱考虑室内环境条件的特殊性,品种选择以耐荫观叶植物为主,适栽品种有万年青、合果芋、绿萝、常春藤、龟背竹、文竹、银皇后、绿宝石、小斑马、百合竹、袖珍椰子、富贵竹、朱蕉、鹅掌木、肾藏、白掌、虎尾兰、吊兰、君子兰、一叶兰、条纹竹芋、孔雀竹芋等。 无土育苗技术 草花无土育苗一般采用种子播种繁殖,也有通过扦插繁殖的,如万寿菊、孔雀草、四季海棠、长春花等。种子繁殖以穴盘无土育苗效果最好,出苗整齐而茁壮。相对于常规露地无土育苗来说,受地下害虫为害轻,育苗移栽时伤根少,缓苗期短。育苗基质为珍珠岩、泥炭与蘑菇废料的复合基质(体积比1:1:1)。育苗容器采用宁夏圣宝工贸有限公司生产的圣宝重型128育苗穴盘(8×16穴,穴大小3cm×3cm)。草花种子播种前用40%福尔马林100倍液浸泡15min进行消毒,不易发芽的草花品种用温水浸种和催芽。播种发芽后,当草花幼苗长至2叶(对)期后,每天喷浇稀营养液1次。当幼苗达到一定苗龄形态指标要及时移栽,一般移栽期为4~5叶(对)期。 耐荫观叶植物无土育苗通常采用分株或扦插繁殖,有许多观叶植物2种方法均可繁殖。分株繁殖较简单,当母株分化出的子株已长有根系,就可分离母株进行单独培育。方法是将母株挖起,去除基质,清除老根和烂根,然后找出根系自然分歧处,用手册开或用刀切开,要求分离出来的子株带有细根、枝条(叶片)和芽。扦插繁殖基质为珍珠岩。扦插用的插条剪成8~12cm长,去除插条基部的叶片,下部剪口要平滑,呈45°斜面,用50×10-6的吲哚乙酸浸渍剪口12h,促进发根。插后做好保湿工作,防止插条失水萎蔫。当根长出2~3cm即可移栽,移栽时尽量减少伤根。 养液管理 营养液pH值测定与调整笔者用的营养配方肥料由杭州龙山化工厂生产提供。花卉用营养液的pH值适宜范围为~,一般稳定在左右为最好。在营养液配制和使用过程中,可用手持式汉拿酸碱度测试笔定期进行pH值的测定。测试后,若发现营养液的pH偏高,用硫酸、磷酸或硝酸调整;若pH偏低,则用NaOH调整。 营养液EC值测定与调整花卉用营养液的适宜离子浓度(以EC值表示),因花卉不同生育期、不同栽培季节而有所差异,一般苗期略低,生育盛期略高;冬季略高,夏季略低。幼苗期适宜的EC值为~,开花期或成苗期(耐荫植物)适宜的EC值为~。一般可用DDS-11A型电导率仪定期测定营养液的EC值,若发现EC值过高加水稀释,过低则通过加配方肥料进行调整。 营养液含氧量的补充通过每天多次的营养液循环浇灌来补充营养液中的含氧量,从而满足花卉根系生长对氧气的需求。 供液时间与次数采取间歇定时供液的办法,通过定时器进行控制,一般每天供液2~4次,每次15~20min。供液在白天进行,夜间不供液;晴天供液次数多些,阴雨天少些;气温高光线强时供液次数多些,温度低光线弱时供液少些。 营养液的更换家庭型花卉立柱底盆容积小,每盆营养液使用期为1~2个月,即夏天1个月更换1次,冬天2个月更换1次。常规型花卉立柱因贮液池容积大,营养液使用期可延长至4~6个月。若发生污染,应及时更换。 病虫害防治据笔者观察,家庭型花卉立柱在室内摆放期间,一般很少有病虫害发生。花卉立柱大棚生产期间,各种病虫害均会发生。主要病虫害有:灰霉病、霜霉病、炭疽病、白粉病、叶斑病、叶螨、蚜虫、青虫、夜蛾等。应采取“以防为主,综合防治”的策略综合防治:(1)及时摘除枯枝败叶,清理病虫株;(2)物理防治,用-诱虫胶板诱杀害虫;(3)用一熏灵、利得烟熏剂等熏烟;(4)药剂防治禁用剧毒农药,选用低、中残毒农药,并做到对症下药;杀虫杀螨剂有7051杀虫素、万灵、一遍净、抑太保、吡虫啉等,杀菌剂有达科宁、多菌灵、大生、雷多米尔、杀毒矾等。3 应用前景探讨通过不同品种、不同花色的搭配、不同高度花柱的组合,可设计出富有不同艺术情趣的花卉立柱组合模式,表达不同的文化内涵。 在园林绿化上的应用花卉立柱组合景观可为城市公园增辉,也可作为移动花坛应用,在绿化死角具有与盆花相似的应用效果。 在都市农业中的应用花卉立柱组合可提升都市农业品位,增添现代园艺科技气息。 在街道绿化上的应用花卉立柱成行竖立于街道两旁,能明显增加街道的节日文化气氛,给人耳目一新的感觉。 屋顶花园花卉立柱节水环保,不积水,避免了屋顶土壤栽培的积水易渗漏等缺点。 在室内绿化中的应用家庭型花卉立柱,绿化容量大,美观易管理,是家庭居室、办公室美化绿化的理想选择。花卉立柱式无土栽培模式及其应用前景:
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% ~% 。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:,长季节蔬菜为l:。[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% ,NO3-量下降% ;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%~% ,而硝酸盐含量却降低%~ %,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。
浅谈大学校园的园林绿化的论文
摘要: 高校的园林绿化工作,以教育教学为主,围绕师生员工的工作、学习、生活,提供优良的环境。“环境育人”,校园中良好的绿化环境,能满足师生生理、心理上的需求,使人得到休息放松、心地平和、感情端正。对健康品格的塑造具有潜在的感染作用。随着园林绿化发展的趋势,人们对绿化的要求不再是一、两块草坪,三、四个花坛。而是要把校园绿化作为校园文化建设的重要组成部分来做,按照学校性质、师生的心理特点、功能要求和经济状况,营造出一个鲜明时代特征和独特艺术风格的多层次绿化空间。
1.大学校园绿化的基本原理
园林美学与景观设计原理
中国园林美学主要是探索在审美客体与主体之间所构成的审美关系里,向主体提供符合发展的审美需要的客观条件,即创造出懂得美以及相应地接受了真善教育的主体。中国传统园林艺术的最高境界是“虽由人作,宛自天开”,以园林绿化的手段充分体现了中国传统文化中“天人合一”的和谐的天人关系。大学校园绿地的景观规划与设计,就是要运用园林美学与景观设计学原理,科学合理组织各种景观要素,因地制宜,形成错落有致主次分明的景观体系。同时还要综合考虑经济效益、社会效益、环境效益,创造出优美实用具有鲜明特色的大学校园环境。
园林植物学与生态学原理
园林植物学是研究园林植物的种类、习性、栽培及应用的科学,是园林植物造景的理论依据。作为绿化的素材,园林植物科学合理的应用,不但能创造出优美的自然环境,还能创造出独特的人文景观,在校园景观的.塑造中起着至关重要的作用。生态学一词是由德国生物学家海克尔于1866年在《普通生物形态学》一书中首次提出来的,从创建开始起,它就把生物与环境及生物与生物之间的相互关系作为最主要的研究内容而一直延续至今。运用园林植物学与生态学原理进行植物造景,科学合理地创造出多层次、全方位、多色彩、生态型、园林式校园环境这是大学校园绿地景观规划与设计的重要内容。如耶鲁大学校园中,乔、灌、草科学合理地复层搭配,创造出相适的植物群落,同时植物季相变化明显,呈现出宜人的生态景观
心理学与环境行为学原理
校园心理学和环境行为学对大学校园绿化的影响是无处不在的,恰当的运用环境行为学和心理学原理,分析大学校园师生的心理特征及行为与环境的关系,可以创造出符合大学教职员工和广大学生普遍心理和行为习惯的校园环境。
从生理的需要知道精神的需要,主体的数量呈现明显递减的“金字塔”形。在大学校园中,对于有着较高知识文化和审美标准的大学师生而言,安全、认同、自我实现、学习与美学的需要尤为重要,在校园绿地景观的规划与设计中就要以此为出发点,考虑大学师生的心理特点和需要,在空间的创建上要想方设法将这些抽象而迫切的心理需要,通过绿化的手段以软硬景观的物质形态得以物化,给予满足。
2.大学校园绿地的功能
提高生态质量。
校园绿地的植被、水体能够以其所具有的自然性能,产生一定的生态效应,改善和提高校园的自然生态的质量。
环境保护功能。
校园内的植物能够调节气温、湿度,防风固沙、净化空气、吸烟滞尘、杀菌防病、减弱噪声等功能。
美化环境,提高生活质量。
绿地为校园景观平添无尽的色彩和意境,为师生提供清新、优美的自然氛围和休闲、娱乐的活动场所。
起到隔离、保护作用。
校园内的花草树木,把教学区、生活区、运动区、道路等各个不同的功能区域有机地隔离开来,提高了各个区域的安全度。
3.校园绿化中存在的问题及解决的办法
存在的问题
缺乏科学认识和长远规划
由于校园园林绿化建设不能产生直接的经济效益,加上师生对校园绿化功能不可替代性的认识不够,校园绿化建设的作用和价值得不到足够的重视。校园园林绿化建设工作往往是“说起来重要,做起来次要”。校园园林规划设计与校园建设不同步,规划方案缺少前瞻性、长远性和可持续发展性。有些高校公共绿地反复多次改造,树种频繁更换,如此重复建设,造成资金浪费。
缺少规划设计方案
校园文化氛围由于重视不够,有的高校在绿化景观规划设计上投资较少或不投资,只是简单地在建筑周围安置一些绿地或照搬照套公园绿化规划模式,没有体现自身的文化和美学内涵;有的高校盲目投资,在设计上过分追求新、奇等观赏效果,追求理想化的高标准设计,忽略了校园原有的经济、环境、文化等因素,没有把园林建设的基本规律与学校特点相结合,导致设计与操作脱节,不能体现校园文化特色,使得总体设计水平难以达到较高的层次。
4解决办法
面向未来,顺应社会发展趋势,做好总体规划
当今社会科学技术高速发展,人类在对信息技术发展美好憧憬的同时,更加眷恋赖以生存的生态环境。高校校园建设应遵循让信息化与园林化和谐并存的“信息园林”的建设理念,营造一个既具有传统文化氛围又富有时代气息的师生学居环境。应在学校总体发展目标指导下,顺应社会发展趋势,根据校园的实际情况,做好总体规划。
合理配置植物
发挥植物群落的最大生产率,充分注意乔、灌、花草等对环境改善有益的植物群落的综合运用,以最大限度发挥绿地的生态效益。把握好树、草、花的比例,尽可能选择多种乔灌木和地被植物,利用植物不同冠型、色彩、质感,搭配成错落有致的生态植物景观。
科学养护管理
保证校园环境可持续发展“三分种,七分管”,校园绿化建设必须遵循植物的自然生长规律,进行科学管理,才能达到良好的绿化景观。
5.结语
学校校园绿地景观规划设计应结合大学的性质、办学宗旨,通过充分研究大学的自然、历史、文化等方式,以绿化的手段塑造文化意境,体现大学独特的人文内涵,彰显独特的个性,游息于柳暗花明的绿色校园,品赏于人文浓郁的亭廊格架,冥想于水木明瑟的山石池泉,沉思于曲径通幽的静谧空间,师生自会感到清静闲适,悠然自得,在优美的自然环境中身心得以放松和自由——这就是大学校园应有的绿地景观和人文景观,也是大学校园绿化的最终目的所在。
参考文献
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(一)题名(Title,Topic)题名又称题目或标题。题名是以最恰当、最简明的词语反映论文中最重要的特定内容的逻辑组合。论文题目是一篇论文给出的涉及论文范围与水平的第一个重要信息,也是必须考虑到有助于选定关键词不达意和编制题录、索引等二次文献可以提供检索的特定实用信息。论文题目十分重要,必须用心斟酌选定。有人描述其重要性,用了下面的一句话:“论文题目是文章的一半”。对论文题目的要求是:准确得体:简短精炼:外延和内涵恰如其分:醒目。(二)作者姓名和单位(Authoranddepartment)这一项属于论文署名问题。署名一是为了表明文责自负,二是记录作用的劳动成果,三是便于读者与作者的联系及文献检索(作者索引)。大致分为二种情形,即:单个作者论文和多作者论文。后者按署名顺序列为第一作者、第二作者……。重要的是坚持实事求是的态度,对研究工作与论文撰写实际贡献最大的列为第一作者,贡献次之的,列为第二作者,余类推。注明作者所在单位同样是为了便于读者与作者的联系。(三)摘要(Abstract)论文一般应有摘要,有些为了国际交流,还有外文(多用英文)摘要。它是论文内容不加注释和评论的简短陈述。其他用是不阅读论文全文即能获得必要的信息。摘要应包含以下内容:①从事这一研究的目的和重要性;②研究的主要内容,指明完成了哪些工作;③获得的基本结论和研究成果,突出论文的新见解;④结论或结果的意义。(四)关键词(Keywords)关键词属于主题词中的一类。主题词除关键词外,还包含有单元词、标题词的叙词。主题词是用来描述文献资料主题和、给出检索文献资料的一种新型的情报检索语言词汇,正是由于它的出现和发展,才使得情报检索计算机化(计算机检索)成为可能。主题词是指以概念的特性关系来区分事物,用自然语言来表达,并且具有组配功能,用以准确显示词与词之间的语义概念关系的动态性的词或词组。技巧—:依据学术方向进行选题。论文写作的价值,关键在于能够解决特定行业的特定问题,特别是在学术方面的论文更是如此。因此,论文选择和提炼标题的技巧之一,就是依据学术价值进行选择提炼。技巧二:依据兴趣爱好进行选题。论文选择和提炼标题的技巧之二,就是从作者的爱好和兴趣出发,只有选题符合作者兴趣和爱好,作者平日所积累的资料才能得以发挥效用,语言应用等方面也才能熟能生巧。技巧三:依据掌握的文献资料进行选题。文献资料是支撑、充实论文的基础,同时更能体现论文所研究的方向和观点,因而,作者从现有文献资料出发,进行选题和提炼标题,即成为第三大技巧。技巧四:从小从专进行选题。所谓从小从专,即是指软文撰稿者在进行选则和提炼标题时,要从专业出发,从小处入手进行突破,切记全而不专,大而空洞。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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]。
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]。 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。
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]。
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。
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。
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惠东中学校园植物调查研究报告一、课题提出背景及研究价值(一)、实践活动提出背景惠东县惠东中学2007年搬迁到新校区,新校园比原校园更大更美。而校园绿化、美化是一个学校育人环境的重要标志,所以除必要的活动场地和道路外,所有的空地都作了合理的绿化和美化,种植了许许多多绿化植物,但都未曾挂牌,这也给了我们提出“校园植物调查研究”的一个契机。通过对一些同学的调查所知,同学们对植物的了解甚少,名字不知道,更不用说它是属于哪一科的。对于植物的用途呢,他们所了解的就是老师所讲的它可以进行光合作用,制造氧气外,其他的用途也难说了。因此我们希望通过这次的活动,可以培养我们的调查和解决问题的能力,更多的了解植物,让更多的同学来了解植物,爱护植物,让我们的校园更加的和谐、美丽,增强同学们爱绿护绿的理念。(二)、实践活动目的意义校园是美的,校园充满了诗意,在充满诗意的环境中,学生的心灵得到了净化情操得到了陶冶。学校征集绿地标语,宣传大家爱护学校的一草一木,没有人去摘一朵花,没有人去践踏草坪,大家互相谦让,彬彬有礼。“学校是个花园,更是一块育人的圣地。”高品位的校园绿化环境熏陶着校园内的所有人。通过这项调查研究可以使教师和学生更好地辨认校园的植物,了解学校植物的名称、数量、特征和生活环境,并加强师生的环保意识;探究生物学的奥秘,拓展并延伸生物学知识;为生物学科课堂教学提供丰富的课程资源,为提高学生对生物课的学习兴趣创造良好的条件。提高我们独立自主地进行科学实验、调查、收集与处理信息、表达交流与合作等探索活动的能力,尝试校园绿化设计,提高审美情趣。二、主要研究方法1、调查法:调查校园内各绿化区植物种类。2、采集标本,查阅相关资料为其分类、挂牌,用文字描述其主要特征、生活习性图书馆《中国高等植物图鉴》(第四册)、《中国高等植物图鉴》(补编第一、二册)、《广东植物志》;《全国中草药汇编》校园网络:3、数码相机拍摄数码照片:主要拍摄根、茎、叶、花、果实的照片。4、材料与用具果剪、塑料袋、铁钳、箱子、数码相机、电脑(带网络)、记录本、笔、标签三、研究过程(一)、实践活动的准备与分工1、发现问题,请示领导对校园内植物的调查研究,成立“绿芽”实践活动小组。2、组长: 资料搜索:3、讨论并设计“惠东中学生物兴趣小组实践活动表”、“校园植物认养表”、“校园征集绿地标语及绿化先锋倡议书”。4、小组讨论确定调查路线:教学楼区→综合楼区→图书馆周围→校园围墙四周生物园→宿舍区→食堂(二)、实践活动的内容1、调查校园植物的种类、数量、分布及生活状况2、编写《惠东中学校园植物志(应用介绍)》3、拟倡议书制作《校园植物认养册》4、为校园内各种花草树木制作“身份证”并挂牌、举办“校园植物展”和“校园植物介绍专题报告”5、关注种植物的生长状况,找出哪些植物不适宜校园内种植,对生长状态差的植物,倡议同学认养并落实到位,对某些植物的栽培养护提出合理化建议6、建立惠东中学校园植物学习网,发布活动情况(三) 实践活动的具体措施1、收集有关情报,进行分析。每天学习生活在花园式的校园里,竟然各种植物的名字和习性一无所知,多遗憾啊!叶容珊、王小凤正在记录采集信息 小组成员利用工具书在学习植物基本信息 3、开题论证,制定研究方案。如图11图11 组长刘远红组织小组成员召开会议并制定研究方案第二阶段:实践研究阶段(—) 1、方案实施阶段:在实施研究过程中,我们以理论为依托,以实践为依据,设计进行校园植物调查的活动方案,并在实践中探索在校园植物调查活动中研究性学习的实施。通过上网、查阅图书、专家访谈,了解植物的学名、科名、形态结构特征及生活习性等,为校园植物种类命名、挂牌提供了依据,以便于后期的开展“校园植物专题报告”和“校园植物认养活动”等工作的进行,并建成惠东中学校园植物学习网页,内容有植物分类、定名、特征、习性,特征性的照片。⑴小组分工合作,在校园周围开始采集植物标本。如图12-17图12 图13 实地观察校园植物 生物老师指导我们如何采集植物标本 图14 图15 刘远红 李静思在采集校园植物 田嘉胜在采集校园植物图16 图17 小组在教学区登记采集植物标本相关信息 巫育峰采集到高山榕标本⑵小组成员利用图书馆《中国高等植物图鉴》、《广东植物志》、《全国中草药汇编》和校园网络等资源查阅资料。如图18-21图18 图19 小组在生物专用课室鉴别植物种类 张译丹 陈秀梅等利用校园网络认识植物 图20 图21 田嘉胜 叶容珊等利用校园网络认识植物 巫育峰专心致志查阅植物种类2、反思提炼阶段:主要是针对实践,对校园植物调查活动的实施进行反思及实践,为校园内各种花草树木制作“身份证”并挂牌、举办“校园植物展”和“校园植物介绍专题报告会”。向全校师生提出倡议——争做“惠东中学校园绿化先锋”和制作《校园植物认领册》,同时开展校园绿地标语的征集活动。⑴小组整理并归纳校园植物名称、学名、科属和原产地等信息并申报学校制作植物“身份证”。另外校园植物种类等信息详见“研究结果及分析”。如图22-23图22 图23 巫育锋等正在整理简易标本 小组成员正在讨论调查资料⑵精心策划并成功举办“校园植物展”和“校园植物介绍专题报告会”,详见活动实况。如图24-27图24 图25 田嘉胜等正在制作校园植物展 我校学生利用课余时间在学习校园植知识图26 图27 田嘉胜等正在制作校园植物专题报告课件 “绿芽”实践小组正在作校园植物专题报告⑶征集校园绿地标语和开展争做“校园绿化先锋”活动①实践活动小组在调查时发现个别绿化区遭破坏严重(图28-33)图28 图29 进入学生宿舍区路边绿化遭破坏 教学楼B2-A2之间花圃的草地践踏破坏严重图30 图31 生物园富贵蕨因水分不足和营养缺乏临近死亡 生物园小池塘无人养护情况 图32 图33 食堂边(水池上)植物缺乏营养得病严重 体育馆东门圆柏部分已经死亡 ②实践活动小组自主设计的倡议书(如图34-35)附1:惠东县惠东中学校园征集绿地标语及绿化先锋倡议书图34 附2:惠东中学校园植物认养表图35第三阶段:整理总结阶段(—) 1、整理资料,统计分析。就调查结果和得到的资料进行了讨论、总结、形成报告。如图36-37图36 图37 小组正在讨论如何撰写结题报告 刘远红等正在撰写校园植物调查研究报告2、撰写研究报告,同时申报学校,编写《惠东中学校园植物志(应用介绍)》。详见于活动研究成果。如图38图38 “绿芽”实践活动小组在编写校园植物志四、研究结果及分析