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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
郝燕华 张祥雪 丁小康 刘姣
为了探讨植物木质部空穴化过程超声发射的特性和产生机理,基于Rayleigh-Plesset方程建立了描述空泡在导管中运动的方程并求解,同时构建超声检测系统并对植物木质部超声发射进行检测与分析。根据方程计算出气泡的平衡半径,当气泡受到扰动,如木质部液压强变化等原因造成半径大于或小于平衡半径时,用四阶龙格-库塔法求解方程,结果显示气泡会以减幅振动的方式回到平衡状态,形成振源发射超声。实测侧柏、元宝枫、刺槐切片在失水过程中的超声发射信号,并对其进行分析。结果表明:实测超声发射信号的频率、振铃数等与植物导管或管胞大小和材质无显著关系,约80%的信号特征与仿真计算结果一致。说明植物导管或管胞中,气泡以减...
关键词：
空穴化 木质部 超声发射 数值模拟
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李秧秧 石辉 邵明安
以黄土丘陵区7种典型落叶乔灌木(山杨、辽东栎及刺槐,狼牙刺、黄刺玫、山桃和荆条)为对象,研究了其抵抗空穴化形成的能力与木质部解剖结构和木材密度的关系。结果表明:1)7种乔灌木中,狼牙刺和黄刺玫抵抗空穴化形成的能力最强;其次为山桃、荆条和山杨;而刺槐和辽东栎抵抗空穴化形成的能力最弱。2)7种植物中,黄刺玫、山杨和山桃的导管密度明显高于其他物种,而辽东栎、刺槐和荆条的导管密度相对较小,最大值(黄刺玫)为最小值(刺槐)的近10倍;导管腔平均直径以刺槐为最大,而黄刺玫和狼牙刺的导管直径最小,最大值为最小值(黄刺玫)的3倍左右;导管密度和导管腔平均直径之间呈显著负相关关系。7种植物的木材密度介于0.43...
[期刊] 林业科学
[作者]
陈志成 姜丽娜 冯锦霞 万贤崇
气候变化导致的全球尺度的森林衰败死亡增多,以植物水分关系为核心的树木死亡机制成为研究热点,而木本植物长距离水分运输中的木质部栓塞的研究是植物水分关系的核心。本文声学检测法、非破坏性成像技术和低压液流技术3类测定木质部栓塞的技术方法进行综述。声学检测法的优点是对植物材料无破坏性且具有较高的时间分辨率,但测定结果的可靠性差,这种方法更倾向于定性检测木质部栓塞。核磁共振和微CT成像技术是近年来兴起的非破坏性成像技术,对植物材料无破坏性,可对导管无偏差的三维成像;尤其是微CT技术,其空间分辨率小于1~2μm,可更详尽地呈现出木质部的栓塞程度和分布模式以及栓塞形成和修复的动态。应用微CT方法是未来研究中的趋势,但此装置还不易获取,因此在当前的木质部栓塞研究中还难以广泛应用。低压液流方法是近30年来测定木质部栓塞应用最广泛的方法,本文对此方法的原理及操作步骤进行介绍。近年有学者提出在测定过程中可能会出现"张力-剪断假象",认为即使在水中剪断存在张力的枝条也会人为地增加所测样品的栓塞程度。这就质疑了之前树木栓塞日变化和栓塞修复的研究结果及用自然干燥法测定树木抗栓塞能力的研究结果。"张力-剪断假象"在植物水力研究领域引起激烈的讨论,之后有众多学者迅速设计针对性的试验开展研究,然而并没有重复出"张力-剪断假象",并且认为避免"张力-剪断假象"的张力释放过程发生了栓塞修复。"张力-剪断假象"虽然对低压液流方法测定木质部栓塞引起争议,但此事件使研究者认识到严格、细心地进行木质部栓塞测定操作的重要性。最后提出应用低压液流技术测定木质部栓塞操作中应该注意的10项建议。
[期刊] 林业科学
[作者]
邵卓平 陈品 查朝生 季坤
以2种针叶材、2种阔叶材为试材,研究无缺陷试件和含横纹裂纹试件在弯曲破坏过程中材料内部微结构演化的声发射特性,并利用声发射特征参数对几种损伤类型进行辨识。结果表明:1)无缺陷试件在加载初期声发射事件发展较为缓慢,且出现的主要是一些低振幅的AE信号,而大量高振幅AE信号出现在峰值载荷附近及韧性断裂阶段;2)利用声发射监测含裂纹试件在三点弯曲载荷下的损伤并断裂全过程,可以明显地识别裂纹尖端启裂和扩展的不同阶段;3)声发射信号的特征与损伤模式有关,胞壁断裂对应的AE特征为高幅值、高能量及长持续时间,而胞壁界面损伤与层裂损伤和细胞屈服与压溃损伤对应的AE特征为低幅度、低能量及短持续时间;4)木试件在低...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
孙青 郭锐 沈繁宜 高荣孚 沈应柏
该文用几种木本植物茎做切片实验,探讨木本植物木质部栓塞的修复机制.研究发现:当脱水样品被复水后,在表面张力的作用下,其管状细胞中的空气立即回缩,形成长形或球形气泡;此后,在比较小的管状细胞中的气泡逐渐缩小直到消失;大的管状细胞中的气泡最初会伸长,然后缩短,直到消失;胞外球形泡也会一个接一个地出现;除了来自细胞的切破处,这些胞外球形泡还来自木射线的横断面,其中小些的会缩小,大个的会长大.这些现象说明,样品中的气体并没有如以往所云,溶解到水中之后进入大气.作者认为,空气也许从短半径气泡移动到了长半径气泡中.有两种可能的机制可以解释这一现象,一是根据表面张力附加压强公式,气体会由半径小、压强大的小气...
关键词：
木本植物 木质部 栓塞修复
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
上官方京 赵明水 张博纳 汤璐瑶 钱海蓉 谢江波 王忠媛
【目的】植物水力系统需要对不断变化的水分环境做出适应性调整，因此，量化植物水力性状与木质部解剖结构在不同水分状况下的关系，将有助于理解植物的适应策略。【方法】以亚热带7种裸子植物和7种被子植物为研究材料，对比分析不同生境中(自然生境和人工生境)植物的栓塞抗性(植物导水率损失50%的水势)、输水效率和解剖结构的性状差异，探究植物水力性状与木质部解剖结构的关系。【结果】(1)在不同生境下，自然生境植物的输水效率(K_s)较大，栓塞抗性(P_(50))较小，且植物解剖结构性状对不同生境植物水力性状具有一定指示性。(2)相关性分析表明：被子植物的导管水力直径、导管密度与K_s、P_(50)呈显著相关(P<0.05)，但相关性在不同生境下呈相反趋势；裸子植物的管胞水力直径、管胞密度与K_s、P_(50)之间的相关性在不同生境中具有相同趋势。【结论】在湿润区内，植物通过增加输水效率以适应相对干旱环境的生存策略可能较为普遍。木质部结构与功能的差异可能是同一生境下植物水分策略存在差异的原因。图6表2参43
关键词：
输水效率 栓塞抗性 木质部解剖结构
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
安锋 蔡靖 姜在民 张远迎 兰国玉 张硕新
以西北农林科技大学校园内生长良好的耐旱树种刺槐(R obin ia p seud oacacia L.)、元宝枫(A certrunca tum Bge.)、沙棘(H ipp ophae rham noid es L.)、白榆(U lm us pum ila L.)、油松(P inus tabu laef orm is C arr.)、白皮松(P inus bung eana Zucc.ex End l.)及中生树种女贞(L igustrum lucidum A it.)和柳树(S a lix m a tsud ana K o idz.f.p endu la Schne id)为研究对象,用压...
关键词：
木质部栓塞 栓塞恢复 PV曲线水分参数
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
陈森 陆世通 李彦 谢江波 叶琳峰 王忠媛
【目的】研究湿润地区杉科Taxodiaceae北美红杉Sequoia sempervirens、落羽杉Taxodium distichum、池杉T.distichum var.imbricatum木质部水分运输、解剖结构和机械强度的定量关系，探讨木质部解剖结构与功能在器官和物种水平的权衡。【方法】以浙江省天目山北美红杉、落羽杉、池杉为研究对象，用空气注入法测量3种植物枝/根的比导率(K_s)和栓塞抗性(P_(50))，测量管胞壁厚度(T_t)、纹孔膜面积(A_(pm))、纹孔口面积(A_(pa))、纹孔膜直径(P_d)、纹孔口直径(A_d)、水力直径(D_h)、管胞密度(N_t)、纹孔开口比(R_(ap))、纹孔密度(N_(pm))等指标与水分运输有关的解剖结构，以及木质部密度(D_w)、厚度跨度比(T_(tob))等与机械强度相关的指标，同时分析了水力功能与结构的关系。【结果】3种植物根的输水效率高于枝，栓塞抗性低于枝；北美红杉枝和根、落羽杉根以及池杉枝和根的K_s与P_(50)均为正相关，落羽杉枝的K_s与P_(50)有微弱的负相关，差异不显著(R~2=0.03,P=0.35)，因此，3种植物在种内水平上没有效率-安全权衡；在跨物种间，K_s与P_(50)存在权衡，遵循指数为-2.23的负幂函数关系(R~2=0.91,P<0.01)均有显著的负相关关系。【结论】3种植物枝与根的木质部安全性和效率均较低，在种内水平上没有效率-安全权衡，这是因为3种植物对高安全性和高效率的结构需求不同，即效率-安全权衡的结构基础并不存在。图7表1参48
[期刊] 林业科学
[作者]
杨淑敏 江泽慧 任海青 古川郁夫
从生态学角度对沙棘和沙枣的木材结构进行对比研究。两树种具有的共同特点为:生长轮明显,半环孔材,具单穿孔,导管间纹孔交互排列,无分隔木纤维,导管较窄,环管管胞和纤维状管胞具螺纹加厚,轴向薄壁组织缺失或很少。所选树种明显区别是射线类型、宽度和叠生排列方式:沙棘射线,轴向薄壁组织细胞和导管分子具有明显的叠生排列方式,但沙枣的叠生排列不规则;沙棘射线为异型,1~2列,沙枣射线为同型,2~5列;并且二者之间数量化指标有差异,沙棘导管频率较大,导管分子较短及导管管孔较小,因此V和M值也较小,更能适应干旱环境。两树种导管分子长和纤维长的水平变动不规律,并且树种间和同一树种个体间差异显著。本文最后对该树种的解...
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
陈森 陆世通 李彦 谢江波 叶琳峰 王忠媛
【目的】研究湿润地区柏科Cupressaceae北美红杉Sequoia sempervirens、落羽杉Taxodium distichum、池杉T.distichum var. imbricatum木质部水分运输、解剖结构和机械强度的定量关系，探讨木质部解剖结构与功能在器官和物种水平的权衡。【方法】以浙江省天目山北美红杉、落羽杉、池杉为研究对象，用空气注入法测量3种植物枝/根的比导率(K_s)和栓塞抗性(P_(50))，测量管胞壁厚度(T_t)、纹孔膜面积(A_(pm))、纹孔口面积(A_(pa))、纹孔膜直径(P_d)、纹孔口直径(A_d)、水力直径(D_h)、管胞密度(N_t)、纹孔开口比(R_(ap))、纹孔密度(N_(pm))等指标与水分运输有关的解剖结构，以及木质部密度(D_w)、厚度跨度比(T_(tob))等与机械强度相关的指标，同时分析了水力功能与结构的关系。【结果】3种植物根的输水效率高于枝，栓塞抗性低于枝；北美红杉枝和根、落羽杉根以及池杉枝和根的K_s与P_(50)均为正相关，落羽杉枝的K_s与P_(50)有微弱的负相关，差异不显著(R~2=0.03,P=0.35)，因此，3种植物在种内水平上没有效率-安全权衡；在跨物种间，K_s与P_(50)存在权衡，遵循指数为-2.23的负幂函数关系(R~2=0.91,P<0.01)。【结论】3种植物枝与根的木质部安全性和效率均较低，在种内水平上没有效率-安全权衡，这是因为3种植物对高安全性和高效率的结构需求不同，即效率-安全权衡的结构基础并不存在。图7表1参48
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
申珂楠 赵海龙 丁馨增 李明
为了获取木材声发射信号波形,采用NI高速数据采集设备构建了一种多通道声发射信号采集系统,同时基于LabVIEW软件设计了相应的信号小波析取与处理平台,实现多通道声发射信号采集、分离、波形析取及频谱分析等基本功能。最后通过木材试件声发射试验验证了该系统的效用,并且通过对3种不同信号析取方法的比较,进一步验证小波分析的优势。作为一种通用的木材声发射信号采集与处理平台,该系统为木材声发射信号研究提供了必要的基础保障。
[期刊] 林业科学
[作者]
孙建平 王逢瑚 朱晓东 杨亮庆
利用声发射检测和力学试验相结合的方法,研究山杨木材在动态载荷下的声发射演变过程;结合木材粘弹性特点,通过声发射参数分析研究在不同受力阶段木材的声发射特点。结果表明:1)声发射信号幅值不连续,是跃迁的;材料断裂前声发射信号的幅值和能量比断裂后小,在断裂点对应声发射信号幅值和能量的局部极大值。2)随时间和载荷的变化,声发射累计撞击数和累计能量增加快慢可以体现杨木在受力条件下的完全弹性、弹性为主的弹塑性共存、塑性为主的弹塑性共存3种状态。3)声发射率和幅值参数可以预测材料纤维开始断裂进入危险期的第一“临界点”和材料大量纤维断裂进入严重危险期的第二“临界点”,如果继续加载材料将会破坏断裂。
关键词：
声发射 临界点 无损检测 山杨
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈杨 邓李政 黄丽达 陈涛 陈建国 袁宏永
滑坡是一种多发于山区的地质灾害，严重威胁隐患点周围群众的生命财产安全，急需针对滑坡建立及时、准确的监测预警系统。该文在已有的滑坡声发射监测技术和变形过程预警模型基础上，对比研究声发射和位移监测参量。基于小波变换和改进切线角方法，建立了基于声发射监测的滑坡过程预警模型。利用英国拉夫堡大学实验室模拟数据，初步验证了所建立的声发射预警模型的可靠性。在广东省连南县特大型滑坡隐患点安装监测设备，获取边坡现场变形监测数据，比较了声发射和位移监测的实际预警效果。结果表明：相较于位移参量，声发射参量在预警稳定性和准确性上均表现更好。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
木巴热克·阿尤普 伊丽米努尔 荆卫民
本研究借助木质部导水率及栓塞测量系统,分别对多枝柽柳、刚毛柽柳和紫杆柽柳扦插幼株的木质部水力特性对不同土壤水分处理的响应进行分析。以光学、扫描电子显微镜技术,对各柽柳幼株茎和根(2.5 mm
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
徐天宇 张立翔
运用数学模型和流体建模相结合的方法,建立植物单管胞阻力计算的数学模型,研究纹孔结构与植物管胞内径及电阻率的关系;采用低雷诺数k–ε模型对不同结构的塞–缘具缘纹孔水分流动进行数值模拟。结果显示纹孔深度、纹孔塞缘孔隙率、纹孔直径、纹孔塞直径是影响管胞电阻率的主要因素。纹孔深度6μm的比3μm的电阻率降低18.57%,管胞内径增加23.43%;纹孔塞缘孔隙率66.7%比16.7%的电阻率降低9.80%,管胞内径增加10.65%;纹孔直径16μm的比10μm的电阻率降低9.21%,管胞内径增加10.54%;纹孔塞直径4μm的比2.5μm的电阻率提高8.76%,管胞内径减少8.14%;纹孔结构的变化导致其管胞长宽比值出现差异性,管胞长宽比为(95∶1)～(70∶1)。在纹孔阻力一定的情况下,纹孔阻力与管胞内流动长度阻力之间的比值随管胞内流动长度的增加而减小;当管胞内流动长度为管胞长度的2/3时,纹孔阻力与管胞内流动长度阻力之间的比值为0.997,其纹孔类型不影响纹孔阻力与管胞内流动长度阻力之间的比值。
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