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[硕士论文] 王艳红
应用数学 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2017(学位年度)
摘要:物种丰富度的分布格局及其形成机制是生物地理学和生态学研究的重点问题之一。以Raunkiaer生活型分类系统为基础,本文对中国162个自然保护区植物物种丰富度数据进行分类统计,采用逐步回归的方法建立了热带和亚热带、暖温带、中温带和寒温带以及高原气候带的植物物种相对丰富度与环境因子包括30个水热气候因子和2个空间因子之间关系的统计学模型,探究植物生活型物种相对丰富度格局形成的机制。研究结果表明:
  (1)热带和亚热带高位芽植物(PH)、地上芽植物(CH)、地面芽植物(H)、隐芽植物(CR)和一年生植物(TH)物种相对丰富度与气候、空间因子回归方程的判定系数R2分别为0.723、0.235、0.776、0.280、0.251;高位芽植物物种相对丰富度(PH-TSR)模型的主导因子为最热月均温(BIO5)、生长季降水(GSP)、湿度指数(HI)、平均日较差(BIO2)、最干季均温(BIO9)、最大月潜在蒸散量(MAXPE)和年实际蒸散量(AET);地上芽植物物种相对丰富度(CH-TSR)模型的主导因子为等温性(BIO3)和最湿月降水量(BIO13);地面芽植物物种相对丰富度(H-TSR)模型的主导因子为最冷季降水量(BIO19)、最热月均温(BIO5)、最湿月降水量(BIO13)、生长季降水(GSP)、平均日较差(BIO2)、年降水量(BIO12)、最湿季降水量(BIO16)、寒冷指数(CI)、降水季节变异(BIO15);隐芽植物物种相对丰富度(CR-TSR)模型的主导因子为年潜在蒸散率(PER)、最干季均温(BIO9)和最冷月均温(BIO6);一年生植物物种相对丰富度(TH-TSR)模型的主导因子为生长季降水(GSP)。
  (2)暖温带高位芽植物(PH)、地上芽植物(CH)、地面芽植物(H)、隐芽植物(CR)和一年生植物(TH)物种相对丰富度与气候、空间因子回归方程的判定系数R2分别为0.380、0.841、0.310、0.408、0.855;高位芽植物物种相对丰富度(PH-TSR)模型的主导因子为降水季节变异(BIO15);地上芽植物物种相对丰富度(CH-TSR)模型的主导因子为保护区面积(AREA)和年潜在蒸散率(PER);地面芽植物物种相对丰富度(H-TSR)模型的主导因子为最干季均温(BIO9)和最冷季均温(BIO11);隐芽植物物种相对丰富度(CR-TSR)模型的主导因子为降水季节变异(BIO15)和海拔高差(RANGE);一年生植物物种相对丰富度(TH-TSR)模型的主导因子为潜在蒸散量变差(DIFPE)、最热季降水量(BIO18)、最大月潜在蒸散量(MAXPE)、年潜在蒸散率(PER)和湿度指数(HI)。
  (3)中温带和寒温带高位芽植物(PH)、地上芽植物(CH)、地面芽植物(H)、隐芽植物(CR)和一年生植物(TH)物种相对丰富度与气候、空间因子回归方程的判定系数R2分别为0.734、0.641、0.452、0.781、0.579;高位芽植物物种相对丰富度(PH-TSR)模型的主导因子为最热季降水量(BIO18)、平均日较差(BIO2)和海拔高差(RANGE);地上芽植物物种相对丰富度(CH-TSR)模型的主导因子为平均日较差(BIO2)和降水季节变异(BIO15);地面芽植物物种相对丰富度(H-TSR)模型的主导因子为最干月降水量(BIO14)和年均温(BIO1);隐芽植物物种相对丰富度(CR-TSR)模型的主导因子为等温性(BIO3)和降水季节变异(BIO15);一年生植物物种相对丰富度(TH-TSR)模型的主导因子为湿度指数(HI)。
  (4)高原气候带高位芽植物(PH)、地上芽植物(CH)、地面芽植物(H)、隐芽植物(CR)和一年生植物(TH)物种相对丰富度与气候、空间因子回归方程的判定系数R2分别为0.661、0.740、0.601、0.271、0.648。高位芽植物物种相对丰富度(PH-TSR)模型的主导因子为最干月降水量(BIO14);地上芽植物物种相对丰富度(CH-TSR)模型的主导因子为最冷月均温(BIO6)和保护区面积(AREA);地面芽植物物种相对丰富度(H-TSR)模型的主导因子为最冷季降水量(BIO19);隐芽植物物种相对丰富度(CR-TSR)模型的主导因子为年均温(BIO1);一年生植物物种相对丰富度(TH-TSR)模型的主导因子为最干月降水量(BIO14)和保护区面积(AREA)。
  本文定量探讨了基于温度带区划植物生活型的物种相对丰富度格局,分析了气候、空间因子对中国植物生活型物种丰富度格局的潜在影响,为正确认识中国植被物种丰富度格局的形成演化过程以及植被多样性的保护恢复等工作提供了一定的理论依据。
[硕士论文] 王甜甜
计算机软件与理论 山东师范大学 2016(学位年度)
摘要:虚拟植物研究是一种针对植物个体或种群,集植物学、系统生物学、应用数学、信息科学和计算机图形学、可视化技术等为一体的交叉学科研究,是目前大家广为关注的热点研究之一。
  虚拟植物模型的构建,是进行虚拟植物研究的基础和关键。植物实际的生长发育是一个复杂多变的过程,形态模型构建的有效性就显得尤为重要。因此,在虚拟植物形态发生模型的研究上,克服模型存在的单一性、局限性,符合植物自身的生长机理,满足更多的植物建模需求就成为本文重要的研究内容。
  虚拟植物模型的研究中,以生物实验数据为基础的植物表型静态描述性模型,需要大量的实验数据的采集、统计和分析,建模过程困难,且不容易进行计算机可视化实现。因此,本文从构筑模型出发,符合植物的生长过程机理,为能够表达更多的植物形态发生细节,融合 L-系统方法和自动机模型,提出一种虚拟植物建模的解释性模型。作为构建植物表型的动态建模方法,能够大大提高虚拟植物模型构建的有效性和适用性。本文研究主要从以下四方面展开:
  1.在对目前虚拟植物模型研究综述的基础上,提出基于构筑原理构建虚拟植物形态发生的静态描述性模型,并对构筑模型进行了深入探究。
  模型的有效性、适用性是进行虚拟植物建模必须要考虑的首要问题。目前,虚拟植物形态发生模型的研究是多层面的,针对性较强。静态描述性模型是建立在对实验数据的统计分析基础之上的,能够精确定义植物形态发生过程动态特征。描述性模型形式多样、功能各异,构筑模型是其中最具代表性的。作为植物的一种内在生长规律,构筑模型规定了植物形态发生的方式以及植物生长的最终结构,表达了植物种类结构特征及植物体内存在的形态发生进程的行为次序,符合建立植物完整结构的基本规则。
  2.通过对植物形态发生过程的多层次分析,基于L-系统方法,构建虚拟植物的描述性模型,并利于计算机进行可视化实现和仿真。
  构筑模型虽然能够形象而准确地对植物形态发生进行归纳和分类,但缺乏对植物形态可视化表达的有效手段和方法。本文根据植物构筑模型定义的植物形态发生模式,从宏观和微观两个不同层面分别应用 L-系统给出表型描述性模型。L-系统为描述植物模型提供了一种程序语言,并且为之后进一步构建动态模型及三维可视化实现提供了一个简便方法。
  3.符合植物自身的生长机理,在构建虚拟植物描述性模型的基础上,基于自动机模型,深入研究植物生长的动态解释性模型相关的关键机制。
  (1)本文目标是对植物表型进行动态建模,而植物表型是与其生物学性状相关内容紧密相关的,因此成功建立植物表型动态模型的关键,是必须将植物性状产生的机理作为整个建模创建的出发点和基础。
  (2)结合双尺度自动机相关原理,从宏观和微观两个不同尺度再现植物动态生长过程。微观层面,在L-系统中引入“S”型玻尔兹曼函数的微分形式及弹性杆件模型实现节间及其上器官的形态随时间行进而变化;宏观层面,植物整体拓扑结构遵循植物生长规律不断完善。
  4.按照虚拟植物结构-功能建模的原理和方法,融合更多的生物学因素,提出一种基于构筑原理的虚拟植物表型动态建模方法。
  基于双尺度自动机及植物结构-功能建模的基本原理,提出生长单元、宏状态链及生长单元标记法等从宏观和微观两个层面来构建模型。符合植物生长自然规律,基于构筑模型的多层面,分层次建模方法大大提高了虚拟植物建模效率,拓宽了虚拟植物建模的应用领域。
[硕士论文] 姚明胜
控制工程 郑州大学 2016(学位年度)
摘要:植物的识别分类是保护与研究植物的基础。随着信息科学技术的迅猛发展,图像处理与模式识别等技术在各个领域得到了广泛的应用。近年来,随着移动终端摄影技术的发展以及移动互联的推动,人们对植物认知的兴趣在逐步增强,这也为“植物种类识别”方向的APP开发提供了一种机遇。
  本文以植物叶片图像为研究对象,首先对植物叶片图像进行预处理,依次提取了叶片的纹理特征、形状特征,提出了AdaboostLDA分类算法,并利用该算法对植物叶片进行识别分类,然后在基于Android平台的移动客户端上完成了植物种类识别APP的开发。论文的主要工作如下:
  (1)为了最大限度获取叶片图像上有用的信息,本文对叶片图像分别进行标准化处理、灰度化处理、图像二值化处理、形态学处理、图像锐化处理等一系列过程。
  (2)在综合研究了植物叶片图像的特征信息后,本文提取了叶片的周长、面积、直径等5个基本的几何特征,并进一步提取了纵横比、形状系数以及纹理特征等12个数字形态学特征,然后用PCA对特征进行了降维处理。
  (3)提出了一种分类算法-AdaboostLDA算法,该算法将 LDA算法作为弱学习算法,利用Adaboost框架来提升LDA算法的性能。AdaboostLDA算法具有训练速度快、分类精度高的优点,相较于BP神经网络,在相近的分类精度基础上具有更快的训练速度。
  (4)实现了植物种类识别系统,利用MATLAB GUI建立了一套植物种类识别系统,并实现了基于Android平台的C/S架构植物种类识别系统,将科研成果转换为实际可用的APP。
[硕士论文] 何健峰
园艺 中南林业科技大学 2016(学位年度)
摘要:为了优化草本植物与木本植物的水培根系诱导条件,本研究以草本植物:仙人掌(Opuntia stricta)、吊兰(Chlorophytum comosum)、粉掌(Anthurium andraean)及木本植物:茉莉(Jasminum sambac)、鹅掌柴(Schefflera octophylla)、发财树(Pachira macrocarpa)为材料,在不同的水温、氧含量及激素浓度条件下进行水培诱导筛选与评价,并测定其生理特性变化,最后,根据前期根系诱导筛选的结果,以水温、氧含量及激素浓度为变量进行正交诱导实验,旨在优化出一套草本与木本植物根系诱导的方案。主要研究结果如下:
  (1)不同的水温、氧含量及激素浓度条件下进行水培诱导筛选:从3种木本植物和3种草本植物在不同条件下水培诱导的发根状况来看:发财树、鹅掌柴、吊兰、粉掌和仙人掌最适宜的激素浓度是0mg/kg;茉莉最适宜的激素浓度是300mg/kg;发财树最适宜的曝气时间为0h/d;茉莉最适宜的曝气时间为16h/d;鹅掌柴、吊兰、粉掌和仙人掌最佳曝气时间是24h/d;发财树最适宜的水温是26℃,鹅掌柴、茉莉、吊兰、粉掌和仙人掌最佳水温是30℃。通过对比草本植物与木本植物的发根状态得出:实验中的3种草本植物水培根系的诱导比3种木本植物更容易,而且草本植物的发根时间相对较早,而木本植物的水生根发根所需时间较长但发根数量比草本植物多。草本类细胞间隙大生根的形成快且容易、木本类生长速度慢细胞排列紧密水生根的形成慢且难。对大部分植物而言,在30℃水温的条件下水生根的生成是最快的,长势也是最好的,可见水温对水培植物根系诱导的重要性,这对水培植物的工厂化生产有重要意义。
  (2)草本植物与木本植物根系诱导生理特性变化:水培环境对植物的生理特性有明显的影响。水培后,除了仙人掌的脯氨酸含量降低外,另外5种水培植物的脯氨酸含量均不同程度地升高,其中发财树的脯氨酸增加量略高于其它植物。6种植物丙二醛的含量都不同程度增加了,其中粉掌增长最为明显,这说明粉掌对水培条件的适应性较其它花卉弱,水生厌氧胁迫逆境对粉掌的伤害较其它花卉更大。发财树、鹅掌柴、茉莉、粉掌、吊兰的SOD均有升高,吊兰的SOD活性变化最为明显,大大高于其他4种花卉。仙人掌的SOD活性小幅降低。这说明吊兰能有效清除氧自由基,易水培成功,发财树、鹅掌柴、茉莉、粉掌能较好清除氧自由基,仙人掌不能够有效清除氧自由基,水培相对困难。6种植物四氮唑还原强度都增强了,表示水培逆境下根系活力变大了,相比而言吊兰的根系活力变化最大,鹅掌柴变化最小。
  (3)以水温、氧含量及激素浓度为变量进行正交诱导实验:采用正交实验设计的直观分析法获得影响因素最佳反应水平发现,发财树、鹅掌柴、吊兰和粉掌最适宜的浓度激素为40mg/kg,茉莉和仙人掌最适宜的激素浓度为60mg/kg;吊兰最适宜的水温是26℃,发财树、鹅掌柴和吊兰最适宜的水温是28℃,粉掌和仙人掌最适宜的水温是30℃;鹅掌柴、吊兰和仙人掌最适宜的曝气时间是8h,发财树、茉莉和粉掌最佳曝气时间是24h。
[硕士论文] 刘爱丽
植物学 华中师范大学 2016(学位年度)
摘要:植物前体mRNA的剪接调控在植物响应高温胁迫的反应机制中起重要作用,本人所在实验室在前期实验研究中通过LUC筛选系统筛到四个与高温胁迫相关的拟南芥突变体,分别为hl1401、hl307、hl761和hl111,除HL111还不确定外,另三种发现可能与剪接相关,为了研究这些剪接因子的作用机理,我们尝试用酵母双杂交系统筛选拟南芥cDNA表达文库中与其互作的蛋白,并已成功获得这些蛋白的信息。
  经一系列筛选验证剔除假阳性,共发现18种蛋白在酵母中与HL1401有相互作用,其中约13种核蛋白,其它的主要定位于细胞质和叶绿体等细胞器,它们功能各异,有的是解旋酶,有的与糖酵解相关,还有些能结合DNA和蛋白质等。总的来说,这个结果符合我们预期,因为HL1401与GFP融合蛋白在烟草中的瞬时表达显示H1401在细胞核中,所以,从定位上分析,许多基因很可能在植物体内与HL1401相互作用,至于功能方面还待进一步研究探讨。
  对于HL307来说,共发现16种蛋白,约8种核蛋白,其它的主要定位在细胞质和核糖体等细胞器。功能上说,也有一些蛋白能结合DNA,还有些具解旋酶的功能等。值得欣喜的是,在筛选结果中多次出现的一种核蛋白恰好是与胁迫反应相关的剪接因子,而从HL307的研究中也发现它与剪接相关,同时定位在细胞核,所以这个基因与HL307相互作用的可能性较高。另外,HL307与GFP融合蛋白的定位还发现它在细胞质中也有不均匀分布,所以,从定位上分析,其余一些基因也很有可能在体内与HL307相互作用。
  对于HL761来说,共发现有23种蛋白,约15种核蛋白,其它的主要定位在细胞质和叶绿体,同样的,其中也有许多蛋白能结合DNA和蛋白质,还有些蛋白具转录因子功能等。总体上说,这个结果也符合我们预期,因为HL761的定位也在细胞核,所以,从定位结果分析,这些结果也是很可靠的。
  对于HL111来说,共发现有18种蛋白,仅有2种核蛋白,而占最大比例的是叶绿体蛋白,其余的主要定位在细胞质和线粒体,还有个别蛋白未知。从功能上说,也有许多蛋白能结合DNA和蛋白质,有些蛋白是水解酶等。当然,目前从功能上还不能判断什么,但遗憾的是,从定位上分析,这个结果却与预期不符,因为HL111蛋白的定位在细胞核,而筛到的这些蛋白绝大部分定位在核外,只有个别的在核内。但我们通过后期实验发现HL111在叶绿体中似乎也有定位,这说明我们的筛库结果应该也是可靠的。
  综上所述:本实验利用文库筛选在酵母中与目的基因有互作的蛋白,继而再通过后续的体内体外实验的验证探究能够为我们进一步研究这些基因在高温胁迫下的作用机理打下基础。
[硕士论文] 代晓琳
计算机软件与理论 山东师范大学 2016(学位年度)
摘要:大自然中的植物种类多样,千姿百态,它们是组成和谐大自然不可缺少的一部分。虚拟植物建模融合了计算机图形学、应用数学、随机化过程、物理学、植物学、农学及可视化计算等多种学科,针对植物个体或群落,开展虚拟植物的相关研究已经成为目前的研究热点。
  虚拟植物的形态建模是进行虚拟植物研究的关键,而植物在生长过程中所表现出来的形态多样性、可塑性,为虚拟植物形态模型的构建方法研究带来了契机和挑战。L-系统是目前进行虚拟植物形态表达和模型构建的最有效方法之一,能够符合植物自身的生长机理且利于计算机可视化实现。因此,本文在深入研究不同的虚拟植物建模方法的基础上,运用基因表达式编程思想(Gene Expression Programming,简称GEP),基于L-系统方法,对植物的形态进化策略和方法进行研究。
  在利用 L-系统构建植物形态描述性模型的基础上,本文按照 GEP的编码结构原理,将L-系统的字符集和产生式映射为开放读码框架(Open Reading Frames,简称ORFs)下的字符集和K-表达式,以获取能够满足植物形态进化的初始编码方案;之后,按照GEP原理,对植物个体形态进行遗传和进化操作,提出了基于树形相似度的适应度函数进行有效评价,获得最优解,最终得到在形态上符合植物生长机理的最佳植物个体或群落。本文的研究工作主要包括以下几个方面:
  1.深入研究和分析虚拟植物形态建模方法,满足植物形态的多样性和可塑性要求,探究适合于植物形态表达的有效途径和方法。
  植物形态建模的理论和方法各有异同,而模型的可行性、有效性是进行虚拟植物模型研究的出发点。本文通过对目前虚拟植物建模方法的深入探讨,考虑植物形态进化的要求,采用L-系统表达植物形态发生过程,并进行计算机可视化仿真。
  L-系统是一种典型的并行字符发生系统,在植物形态发生的表达上具有得天独厚的优势,是虚拟植物建模最有效的方法之一,目前在符合植物生长机理的研究上也得到长足的发展。本文对 L-系统的不同模型方法深入研究,为支持植物形态发生的进化过程奠定了理论和方法上的基础。
  2.基于植物形态发生的有效表达,满足植物形态进化要求,对基因表达式编程思想的关键技术进行深入研究。
  以植物形态发生的描述性模型为基础,详细的介绍了GEP的关键技术、GEP的算法流程和GEP在植物形态发生的应用和方法。采用GEP能够快速搜索最优解的优势促进植物形态的进化来满足植物的表型可塑性和多样性,然后根据设定的适应度函数值或者最大的迭代次数对种群中的个体进行选择或者淘汰,最终保留最优的个体。
  3.鉴于对 L-系统理论的研究,为得到最自然的植物形态,对传统的 L-系统进行改进,为选择进化中最优的植物形态,改进了植物的形态评价函数。
  基于L-系统的基本理论(同步并发理论),考虑到自然界中部分植物是异步并发的,为了使仿真植物与自然界中的植株更加逼真,将传统的L-系统加入了环境符号和时间步
  控制植物形态的异步并发现象。评价三维仿真植物,判断个体是否进入下一代,充分地考虑了植物拓扑结构和外部轮廓,提出了基于树形相似度的适应度函数,有效的评价了仿真植物与目标植物的相似性。
  4.基于L-系统和GEP的理论研究,本文提出了一种自适应的虚拟植物进化智能模型,将GEP算法和改进的L-系统相结合对植物形态进行进化和表达。
  为了减少建模过程中人工的干预,系统能够的自动获取模型的参数和产生式,提出了基于改进的L-系统与GEP算法结合的自适应的植物形态进化模型,然后采用VC++编程语言实现 L-系统文法模拟植物的形态,在获得大量植物形态优良个体的同时,使植物的形态得到进化,满足用户的需求。
[硕士论文] 张炜琪
林业 福建农林大学 2016(学位年度)
摘要:台湾岛是一个大陆性岛屿,与大陆隔海相望,其植物区系与中国大陆有着高度的相似性。可是,由于历史因素等各种原因,自1945年起,两岸的植物学家、生物学家很少或无法参考彼此的研究成果,尤其在植物标本资料方面严重不足,致两岸不少植物存在大量的同物异名、同名异物,该现象都将对两岸植物分类、植物区系等方面的研究带来不小的阻碍。所以,针对植物学名、植物中文名的异名录的修订对两岸植物学研究的交流尤为重要。
  本研究通过查阅大量的文献,查看、对比模式标本,以及借助Tropicos、The Plant List等植物分类学平台,将Flora of Taiwan(Second Edition)的维管植物学名和中文名记载情况与《中国植物志》及Flora of China上同物种的相关信息进行比对,统计植物学名异名现象和中文名异名现象,主要结果如下:
  (1)通过Flora of Taiwan(Second Edition)与《中国植物志》和Flora of China的对比发现:在双子叶植物中存在的学名异名现象最多,有781个;蕨类植物次之,有307个;在台湾蕨类植物、裸子植物、双子叶植物、单子叶植物4个植物类群中,蕨类植物的学名总异名率最高,双子叶植物次之。造成学名异名现象的主要原因是分类意见的不同,而种加词拼写不同则是造成拼写类异名的最大原因。
  (2)造成中文名异名现象的原因有同音字地使用、对某一植物类群的用词不同、物种的归并等。出现中文名异名现象的个数共有2576个,占台湾维管植物总数的56.95%,其中,中文名异名率由高到低的顺序为双子叶植物>蕨类植物>单子叶植物>裸子植物,它们的中文异名率分别是58.08%、57.67%、54.45%和35.71%。可见,除裸子植物外,其他3个植物类群一半以上的物种存在中文名异名现象。
  (3)蕨类植物出现的同名异物现象最多。蕨类植物出现同名(中文名)异物现象的物种有376个,占台湾蕨类植物总数的29.73%;裸子植物出现同名(中文名)异物现象的物种有0个;双子叶植物出现同名(中文名)异物现象的物种有28个,占台湾双子叶植物的1.04%;单子叶植物出现同名(中文名)异物现象的物种有13个,占台湾单子叶植物的1.12%。
  (4)将Flora of Taiwan(Second Edition)收载的维管植物与《中国植物志》收载情况的对比,发现存疑名称的植物共有505个,其中蕨类植物37个,占台湾蕨类植物总物种数的5.67%,双子叶植物305个,占台湾双子叶植物总数的8.27%,单子叶植物163个,占台湾单子叶植物总数的14.09%。将Flora of Taiwan(Second Edition)收载的维管植物与Flora of China收载情况的对比,发现存疑名称的植物共有311个,其中蕨类植物37个,占台湾蕨类植物总物种数的5.67%,双子叶植物195个,占台湾双子叶植物总数的7.26%,单子叶植物79个,占单子叶植物物种总数的6.83%。
  (5)在存疑名称中,种下分类群(infraspecific taxa)的存疑数量占有一定的比例,在蕨类植物中,有2个物种属于种下分类群,占台湾蕨类植物存疑物种数的5.41%;在双子叶植物中,有87个物种属于种下分类群,占台湾双子叶植物存疑物种数的28.52%;单子叶植物中,有47个物种属于种下分类群,占台湾单子叶植物存疑物种数的28.83%。
  本文通过《中国大陆和台湾维管植物异名录》的整理和分析,可为今后的海峡两岸生物多样性研究、植物区系研究、植物保护等学术交流研究提供一定的使用、参考价值。
[硕士论文] 樊婷婷
软件工程 电子科技大学 2015(学位年度)
摘要:植物标本是作为保存植物资源和植物物种信息的一种重要的基本手段,能够为国家的植物资源管理和利用提供重要科学依据。通过对植物标本的研究,能够了解一个地区的植物种类组成、分布状况,以及历史及现状。生物多样性研究中的植物标本是基础数据源,是重要的实物资料,比文字记录更加直观全面。但由于植物本身物种繁多,标本采集人及标本数量较为庞大,利用传统的馆藏直接调阅标本耗费巨大,大量的标本信息基础资源并未得到充分的开发和利用。虽然近年来标本数据电子化在各大植物标本馆已经逐渐完成,以电子形式存储植物标本资料,并建立起相应的数据库查询系统,使植物标本的查询和物种信息及分布信息分析的效率得到极大的改善。
  但是随着近年来计算机应用及网络应用的迅猛发展,越来越多的研究人员开始依靠计算机及网络进行科研研究,简单的植物标本电子信息查询也已经不能满足现有的科普及研究需要。如何建立新的植物标本管理信息系统,并通过该系统可以植物进行分类研究、区域研究、历史状态研究,并结合历史上的水文气象及地理资料对生态状态进行研究成为现阶段植物研究重要的发展议题。
  本文立足植物标本馆管理,结合现阶段的需求,开发设计基于网络技术及B/S模式,开发能够满足大多数植物标本馆的管理,严格按照软件开发模式进行需求分析,设计出符合需求的前端和后端模块,通过目前流行的前后台分离技术分别对前台后台模块进行编辑并实现。最后通过系统验证实现需求分析时需要的功能。
[博士论文] 万文博
机械工程 西安理工大学 2015(学位年度)
摘要:激光诱导荧光技术已成为植物遥感监测领域的关键技术之一,在全球范围内实现植物生理状态的高时空分辨率实时监测,将极大程度地提高我国对自然灾害的预警能力,发展空基平台的植物荧光雷达是当前各国关注的研究重点之一。但植物叶绿素荧光本身极其微弱,而目前以荧光强度为被测参数的荧光探测技术又易受环境光、荧光散射角度及激发光强等外界因素的干扰很难实现远距离遥感探测。而荧光寿命反映的是荧光光子的衰减时间,不受以上外界因素的干扰,具有稳定性强的优点。因此研究激光诱导叶绿素荧光寿命探测技术对解决传统荧光遥感探测技术瓶颈具有重要的科学研究意义与应用价值。
  针对植物叶绿素荧光信号在遥感探测中易受干扰的问题,依据叶绿素荧光现象的基本原理,提出并设计了一种可用于环境监测的单点式激光诱导荧光寿命测量系统。用激光脉冲照射植物,激发植物叶绿素产生荧光,由高速探测系统记录叶绿素荧光信号的变化过程。由于激光诱导叶绿素荧光信号实际为激光脉冲函数、仪器响应函数及叶绿素荧光衰减函数3者的卷积。因此,分别测得激光诱导叶绿素荧光信号与激光脉冲信号,再用激光诱导叶绿素荧光信号对激光脉冲信号做解卷积处理,就能分离出真实的叶绿素荧光衰减函数,从而获得叶绿素荧光寿命。
  解卷积算法是叶绿素荧光寿命反演过程中的一项关键技术,而目前的解卷积算法在叶绿素荧光寿命反演过程中都存在明显的不足。针对向前迭代解卷积法在处理叶绿素荧光数据过程中,产生迭代累积误差的原因。提出了一种改进型向前迭代解卷积算法,利用仿真技术校正了传统向前迭代解卷积算法在反演叶绿素荧光寿命过程中产生的迭代误差,从而实现了高精度的叶绿素荧光寿命测量。并通过处理大量仿真的激光诱导叶绿素荧光信号,对这种改进型向前迭代解卷积算法进行了详细的误差分析,证明该算法的平均误差可被控制在3%以内。
  利用这种单点式激光诱导荧光寿命测量系统对不同浓度的叶绿素溶液进行了测量,证明叶绿素荧光寿命与叶绿素溶液浓度具有一定相关性,并拟合了表示叶绿素溶液浓度及叶绿素荧光寿命对应关系的标定曲线,未来该技术可被用于监测水体藻类的生物量。在此基础上,为了验证这种测量方法的可靠性,又分别对荧光寿命值与叶绿素溶液及植物叶片荧光寿命值相近的一些化学试剂进行了测试,结果证明这种叶绿素荧光寿命测量法能够满足植物遥感监测任务的需求。
  为了实现大面积植物生理状态的无损监测,构建了激光诱导荧光寿命成像系统,并结合时间分辨测量法可采集到记录完整荧光信号变化过程的连续图像,根据植物荧光寿命的特性,以改进型向前迭代解卷积法为核心编写了相关程序对连续图像进行处理,即可绘制植物叶绿素荧光寿命的分布图谱。利用该系统初步研究了绿萝植株叶绿素荧光寿命在几种常见外界因素干扰下的变化特性,并详细分析了绿萝叶片的叶绿素含量与其荧光寿命的对应关系。为未来研究植物内在生理信息与其叶绿素荧光寿命的关系奠定了基础。
  理论研究与实验结果表明:激光诱导叶绿素荧光寿命探测技术不但能够快速、有效地测量叶绿素荧光寿命,还可展示植物叶绿素荧光寿命的空间分布。叶绿素荧光寿命不仅能够反映溶液的叶绿素含量,而且活体植物的叶绿素荧光寿命与其叶绿素含量、细胞生理状态也都存在一定关联。本文的研究成果将推动我国植物遥感探测技术的发展,为环境及农业监测研究提供新的探测工具。
[博士论文] 李磊
系统工程 厦门大学 2015(学位年度)
摘要:信使RNA(mRNA)多聚腺苷化是真核生物基因表达的一个重要步骤。Poly(A)位点(多聚腺苷化位点)标志着基因表达的末端,对于研究基因表达、基因注释、基因调控等有重要的价值。对于poly(A)位点的相关研究不仅可以帮助人们了解真核生物基因3'末端序列的调控机制,更有助于人们理解基因转录和基因表达的相关原理。
  直系同源基因是分布于两种或两种以上物种基因组中,由于物种分化而享有共同祖先的同源序列。通常认为不同物种中直系同源基因功能高度保守,在基因序列编码、结构和生物学功能上极其相似。基因进化历史的重现和物种新发现基因的功能预测等都依赖于不同物种间直系同源基因集群的识别。
  本文利用计算机和网络手段来处理、分析和展示海量的生物学数据,挖掘隐藏其中的知识和信息。本文面向植物多聚腺苷化位点数据平台及识别算法和植物直系同源基因数据平台及识别算法两个具体问题进行了研究。主要研究内容有:
  1.提出了模块化的多聚腺苷化位点识别框架,搭建了在线poly(A)位点识别平台PASPA。本文设计了包含算法选择、模型构建、参数估计、多聚腺苷化位点识别、EST序列基因组定位(对拟南芥、衣藻和水稻)和数据在线展示六个数据处理步骤的识别框架。针对拟南芥、水稻和藻类EST数据特点,本文设计了动态的带标记折线图来显示EST序列的打分以及poly(A)位点识别结果。
  2.基于广义隐马尔可夫模型(Generalized Hidden Markov Model,GHMM),通过对不同物种中poly(A)信号模式的研究,本文实现了高精度、面向多物种的多聚腺苷化位点识别工具——PASS2.0。相比同样基于GHMM的PASS1.0等算法工具,PASS2.0不仅提高了在拟南芥和水稻物种上的识别精度,还提出了针对不同物种的参数估计方法,提高了算法的适用性。
  3.提出了通用的植物直系同源基因数据处理流程框架,搭建了植物直系同源基因数据平台PlantOrDB。框架基于模块化的设计思路,处理环节之间相互独立,方便用户根据需求自定义功能模块和更新处理算法、工具。本文提出的数据处理流程框架主要包括数据处理、在线分析和数据展示三部分。针对基因家族数据特点,设计实现了系统发生树与多序列比对结合展示的图形化控件。
  4.基于系统发生树的思路,提出了一种直系同源基因识别算法。针对基因家族中直系同源基因识别困难以及系统发生树方法固有的人工干预问题,引入RBH(双向最优匹配)算法快速识别不同物种间的直系同源基因关系。针对最耗时的All-against-all BLAST环节,引入多核心并行处理,提高了算法速度。针对基于CAOS算法的在线处理流程,引入MAFFT7快速重建多序列比对,提高了在线处理算法的效率。
  本文搭建的植物多聚腺苷化位点识别平台(PASPA)和植物直系同源基因数据平台(PlantOrDB)为相关的科研领域提供了丰富的数据资料和处理方法,满足了相关研究人员的研究需求。PASPA和PlantOrDB一方面提供了丰富的数据资源,另一方面集成了各种算法和处理工具。生物学家可以通过图形化交互界面提交数据并且调用算法工具处理,免去了在本地计算机安装\编译软件的烦恼。PASPA和PlantOrDB高度的可视化界面和良好的交互性使得不具备计算机基础的生物学家也能够毫无障碍的运用计算机算法来处理数据和挖掘知识。综合来说,本文的工作能够让一线的生物学家们摆脱计算机水平和实验条件的限制,专注于他们感兴趣的信息去发掘知识。这一点是我认为本文工作最大的意义所在。
[硕士论文] 张玉洁
园林植物与观赏园艺 南昌大学 2014(学位年度)
摘要:兰科( Orchidaceae)植物具观赏性、药用性、文化性和科研性,其栽培历史悠久,文化深远,深受古今中外各界人士的喜爱。井冈山自然保护区有兰科植物34属75种,可分为地生兰、附生兰和腐生兰3种类型。五马朝天是1999年新开发的景区,位于茨坪南面3公里处,尽管有造型奇特的五座山峰并峙,悬崖百丈,山势雄奇,形状酷似五马昂首屹立绝景,又有丰富的次生原始森林,奇特多姿的流泉飞瀑,婉蜒幽静的红军小道,古朴坚实的老石桥,典雅气派的廊桥等景点,但游人仍然十分稀少。本文在充分利用五马朝天已有的景点和基础设施上,根据兰科植物生物学特性,把井冈山野生兰科植物引种到五马朝天景区,建立兰科植物专类园,营造符合兰科植物生理、生态要求的自然环境,对充分利用已有的景区,保护井冈山兰科植物种质资源,开展科普教育,传播兰文化,丰富井冈山风景名胜区的旅游资源等都具有十分重要的意义。
  本文通过对国内外兰科植物专类园的发展及研究现状的分析,在对井冈山五马朝天景区内的地形地貌、生态环境现状、植被群落结构、野生兰科的种类、生长状况及观赏特性、历史人文概况、基础设施现状进行实地踏勘、拍摄照片、采样及调查研究的基础上,对五马朝天景区建立兰科植物专类园需解决的问题和技术方法进行了理论归纳总结。依据自然保护区及风景名胜区等相关规范、标准及政府颁布实施的相关文件,遵循兰科植物的分布受到气候和地理环境的严格限制原则,尊重现有的自然景观及人工景观,保护景区生态系统的完整性,提出规划设计理论和技术方法。保留红军小路、五马瀑等优质景观节点,通过景石与兰、建筑小品与兰、亲水平台和水池驳岸以及植物配置等技法,对南入口区进行了改造,设计了“寻幽”兰苑和“探妍”兰苑;在景区腹地,规划设计了赏兰姿游赏区、闻兰香游赏区、品兰醇游赏区以及兰文化展示区。强化兰科植物专类园主题,使五马朝天景区兰科植物专类园成为一个集兰科植物种质资源收集与保护、自然生态、科学研究、科普教育、兰文化展示、休闲娱乐功能于一体,具有地域性特色的兰科植物专类园。
[硕士论文] 施宇
机械电子工程 华东交通大学 2014(学位年度)
摘要:植物体内重金属含量的多少直接关系到植物自身生长发育状态的好坏,同时通过食物链传输还能间接影响到人类的健康。因此,检测植物体内重金属的含量不仅有助于选择优质植株,提高作物的质量及产量,还能减少因误食含超标重金属作物而引发的危害事件。目前植物体内重金属含量的检测主要依靠消煮与化学分析仪器相结合的方法,而这个过程不仅费时费力还会对植物造成损伤,因此寻求一种快速、无损的植物重金属含量检测方法具有重要的现实指导意义。
  植物体内重金属通常与某些具有光谱信息的有机分子基团发生络合螯合作用,因此可借助该类有机分子基团对植物体内重金属的含量作间接检测分析。本文主要应用近红外光谱技术和拉曼光谱技术开展了丁香蓼叶内重金属铜含量及香根草根茎叶内铜铅含量的无损检测方法研究,建立了植物重金属含量的定量分析模型。论文研究主要内容与成果如下:
  (1)研究了近红外光谱技术应用于丁香蓼叶内重金属铜含量检测的可行性。选择最优光谱预处理方法,利用偏最小二乘法(PLS)建立检测丁香蓼叶内重金属铜含量的近红外数学定量分析模型,所建模型的内部全交互验证相关系数及均方根误差分别为0.95和5.99mg/kg;采用24个未知样本对模型进行检验,其预测相关系数及均方根误差为0.923和7.38mg/kg,取得较好的预测结果。研究结果显示,近红外光谱技术适用于丁香蓼叶内铜含量的定量检测,为后续香根草内重金属含量的检测提供依据。
  (2)研究了基于近红外光谱技术的香根草根、茎、叶组织部位重金属铜、铅含量的定量检测方法。通过香根草根、茎、叶组织部位重金属铜、铅含量的对比分析,得知叶部是香根草存储重金属铜、铅的主要部位。采用不同光谱预处理方法优化光谱,结合遗传算法(GA)对模型变量进行筛选,并对筛选波段作了光谱解析,采用PLS建模方法建立香根草根、茎、叶内重金属铜、铅含量近红外数学定量分析模型,分别采用20个未知样本对模型进行检验,在铜实验组中,其根、茎、叶组织部位的预测相关系数分别为0.932、0.835、0.876,预测均方根误差分别为0.069g/kg、0.024g/kg、0.106g/kg;于铅实验组,其根、茎、叶组织部位的预测相关系数分别为0.636、0.603、0.832,预测均方根误差分别为0.039g/kg、0.028g/kg、0.034g/kg
  。
  (3)探索研究了香根草根部重金属铜、铅含量的拉曼光谱检测方法。探讨不同预处理方法对香根草根部重金属铜、铅含量的拉曼光谱检测模型精度的影响,结合连续投影算法(SPA)对样本拉曼光谱进行波段筛选,并对筛选波段作了光谱解析,利用PLS建模方法,建立香根草根部重金属铜、铅含量拉曼光谱数学定量分析模型,分别采用20个未知样本对模型进行检验,其外部预测相关系数及均方根误差分别为0.561、0.607和0.148g/kg、0.040g/kg。
  本论文研究结果表明近红外和拉曼光谱技术具有检测植物体内重金属含量的潜力。通过两者的对比分析得出,近红外光谱技术具有更高的精度和准确性,而拉曼光谱技术具有快速简单和现场检测的优点。
[硕士论文] 谢小强
机械电子工程 华东交通大学 2014(学位年度)
摘要:本研究以赣南脐橙作为实验对象,主要是对其单一的内部品质糖度作为检测指标。由样品光谱采集、光谱数据分析和理化指标测定着手,研究了不同在线检测装置检测效果,不同预处理方法的对比分析,不同变量筛选方法的比较,运用不同的建模方法进行建模,建立简单、稳定的校正模型。结论如下:
  1.本实验以赣南脐橙糖度为检测指标,对同一品种的赣南脐橙分别采用了漫反射和漫透射两种不同检测方式的近红外在线检测设备,收集糖度的近红外数据。对比了漫反射光谱和漫透射光谱所构建的脐橙糖度校正模型,分别用未参与建模的实验样品进行模型效果验证,研究结果阐明,采用漫透射检测方式的近红外在线检测装置所建模型优于漫反射方式,检测效果更好。
  2.为消除动态在线采集的光谱信息含有其他无用的干扰信息的影响,分别对漫反射和漫透射两种检测方式采集到的光谱进行预处理。对比分析了标准正态变量变换(SNV)、S-G一阶导数和多元散射校正(MSC)三种预处理方法对光谱信息处理的效果,结果表明,无论是漫反射,还是漫透射,所采集的光谱都是选择MSC预处理方法对光谱数据处理效果要好,其预测相关系数,漫反射和漫透射为0.67和0.87,预测均方根误差,漫反射和漫透射为0.85oBrix和0.40oBrix。
  3.对比分析了反向间隔偏最小二乘(BiPLS)、移动窗口偏最小二乘(MWPLS)、遗传算法(GA)、反向间隔偏最小二乘-遗传算法(BiPLS-GA)和移动窗口偏最小二乘-遗传算法(MW-GA)五种变量筛选方法,都可以很好地剔除光谱中的多余信息。其中BiPLS-GA的组合变量筛选方法最佳,是所有筛选方法中预测效果最好的一个。其筛选的变量数为194个,只占原光谱的16.4%,大大地减少了建模变量数,同时也很有效地提高了PLS校正模型的预测能力。其相关系数Rc和Rp分别为0.93和0.90,均方根误差RMSEC和RMSEP分别为0.30oBrix和0.36oBrix。
  4.为选择出最佳的建模方法,对比主成分回归(PCR)、偏最小二乘(PLS)和最小二乘-支持向量机(LS-SVM)建模效果,从实验结果,可以得出用 PLS建模结合BiPLS-GA变量选取方法,构建的校正模型预测性能最好。
[硕士论文] 周延睿
机械电子工程 华东交通大学 2014(学位年度)
摘要:本研究以红富士苹果和赣南脐橙为研究对象,以水果糖度作为检测指标,设计并搭建了基于近红外光谱技术的便携式水果糖度无损检测装置,并以此为硬件平台开展了后续实验。对比研究了不同影响因素,如不同光照方式、不同光照角度、不同光谱仪、不同积分时间和不同水果放置方式对近红外光谱水果糖度无损检测的影响。建立并优化了该装置的预测模型,采用遗传算法(GA)、反向区间偏最小二乘法(BiPLS)、间隔偏最小二乘法(iPLS)和正自适应加权算法(CARS)波长筛选方法,对水果样品的全光谱数据进行了筛选,并将它们的建模结果进行了对比研究。论文的主要研究工作和研究结论如下:
  (1)根据近红外光谱理论,设计并搭建了便携式水果糖度无损检测装置。该装置总共分为三个功能模块:光路模块、数据处理模块和附件模块。在光路模块的设计中,主要完成了光源选型和光路布置两项工作。数据处理模块主要由微处理器、软件系统和触摸显示屏三部分组成。附件模块主要包括装置的各种附件,同时还要做到结构紧凑和外形美观等。
  (2)探讨了光照方式、光照角度、光谱仪类型、积分时间和水果放置方式对近红外光谱水果糖度无损检测的影响。光源前不加装挡板时的模型效果要优于光源前加装挡板时的模型效果。光源照射方向与垂直方向的夹角为45°时的模型效果要优于其他夹角下的模型效果。光谱仪选用USB4000时的模型效果优于选用选用USB2000+时的模型效果。积分时间设置为200ms时的模型效果优于积分时间为50ms、100ms和150ms时的模型效果。水果放置方式为赤道平行时的模型效果优于赤道垂直时的模型效果。
  (3)建立并优化了该装置的预测模型。采用GA、BiPLS、iPLS和CARS波长筛选方法对水果样品的全光谱数据进行了特征波长的筛选,将筛选后的波长分别建立偏最小二乘法(partial least squares,PLS)模型,并将它们之间性能的优劣进行了对比研究。最后,分别将它们与采用全光谱数据所建的PLS模型进行了对比研究。经比较,采用各波长筛选方法所建立的PLS模型,均优于采用全光谱数据所建立的PLS模型,并且建模所用的波长数相比于全光谱的波长数有了大幅度的减少,从而提高了模型的预测效率。CARS筛选方法优于其他波长筛选方法所建立的PLS模型,其Rc、RMSEC、Rp和RMSEP分别为0.99、0.19、0.93和0.38,建模所用波长数为107。由此可知,采用CARS算法所建立的PLS模型,可以作为该装置的水果糖度无损检测预测模型。
[硕士论文] 于夏桥
森林经理学 浙江农林大学 2014(学位年度)
摘要:随着数字化植物园建设的不断发展和深入,为了更好地发挥浙江某大学植物园对于教学、科研、社会服务的支撑作用,实现对该园数字化植物园建设中的多个独立信息系统的数据实现综合智能检索显得尤为重要。目前有许多植物园已经建立并投入使用了一些类似相关的系统,如北京植物园实施并建立了树木园珍稀濒危物种信息管理系统数据库和中国数字植物园,并对外提供了各自独立的数据库检索服务;南京中山植物园成功研制了定植图管理系统(LICIS)和活植物信息。浙江某大学植物园现在虽然目前已经存在一些类似的信息系统,而且各个信息系统都有相应的检索模块,但都存在检索的数据源单一,不能实现跨越多个异构数据源检索,检索数据不够全面,数据关联性不强等问题。针对这一情况,结合目前的状况,急需要构建一种新型的检索模型,能够解决以上问题。
  首先我在对现有植物园管理系统研究的基础上建设了虚拟植物园展示系统、校园植物库,植物园门户三个信息系统,并结合已经存在的植物捐赠认养系统、植物标本“馆、木材标本馆、花卉数据库、移动E点通”系统进一步的研究,建立了一个针对这些系统的智能检索模型,该模型可以实现对以上多个异构数据源的智能综合检索,并利用C均值模糊聚类分析和SOM自组织特征映射神经网络对于检索得到的信息进行进一步的分类和研究,从而提高检索的效率和准确性。
  该模型实现了用户统一认证、单点登录、共享数据库功能,能够让植物园管理人员用同个账号登录,对检索得到的某种植物信息,针对各个信息系统进行直接维护管理,避免管理人员反复用不同账号进行登录、登出各个系统。同时因为该检索服务是对公众开放的,各类教学、科研人员以及植物爱好者也可以通过这个检索平台对植物进行检索,得到更全面、更准确的覆盖现有各个信息系统中开放的植物信息数据,降低了用户检索的复杂度,节省了检索时间,为进一步的学习和研究提供了有力的支持。
[硕士论文] 陈兰洁
计算机应用技术 江苏大学 2014(学位年度)
摘要:随着信息技术与计算机图形学技术的不断进步与发展,越来越多的学者致力于该领域的研究,其中植物建模就是该领域研究的热点之一。利用图形学技术生成虚拟植物,不仅要对植物的形态进行建模,同时也要对植物形态的变化进行研究。由于植物的形态较为复杂和多样,加上周围环境的影响使得植物在生长过程中不断发生变化,为植物建模带来一定的挑战。当前模拟植物器官形变方面的研究还很少,现有的模拟方法只考虑了植物在外力作用下的形变,缺乏普适性,并且真实感效果也有待加强。针对以上问题,本文以植物果实和叶片为研究对象,通过对其生长特征进行观察研究,借助计算机图形学理论知识和可视化建模工具,研究模拟植物果实和叶片形变的方法,构建交互式的仿真框架,逼真地模拟出植物果实和叶片的形变效果。具体研究内容如下:
  (1)提出一种果实形变模拟方法,该方法将基于约束的形变方法与基于微分坐标方法相结合。首先通过交互式方法定义形变区域以及设置形变参数的值,采用基于约束的形变方法得到初步形变结果,然后估计出形变区域的局部旋转变换,并增加保持果实特征的约束条件,采用基于微分坐标的方法对形变结果进行优化,最终获得果实形变的结果。该方法能获得具有较好真实感的形变效果,同时适合模拟多种类果实的形变。
  (2)提出一种叶片形变模拟方法,该方法结合基于骨架的网格形变技术和微分坐标技术,首先采用基于拉普拉斯方法收缩网格,通过交互式方法确定叶片的骨架,并计算骨架到网格顶点的权值。然后定义骨架的运动,计算骨架的变换矩阵,利用LBS方法计算叶片形变后的顶点坐标。最后根据初步的形变结果估计出顶点的局部旋转变换,采用微分坐标技术优化形变结果。该方法可以自动计算权值,并保持叶片网格的几何细节,得到叶片形变的结果更加自然逼真。
  (3)应用计算机图形学理论知识和三维图形库——OpenGL,以及Intel公司的MKL(Math Kernel Library)库,构建出交互式植物果实和叶片形变原型系统,可以根据用户的需求设置相应的参数值,形变效果逼真。
  
[硕士论文] 张昆
农业机械化工程 河南科技大学 2014(学位年度)
摘要:设施农业生产中常常会利用各种设备对植物所处环境进行监测,从而为其环境的自动化控制决策提供依据。传统温室主要通过检测植物体所处的温室环境温度、湿度来反映植物体水分供给状况的变化,以此来决定对作物的灌溉时间节点、时长等。而这种监测主要是针对温室内的大环境,这个大环境检测结果与植物体的真实生长状况的差距较大。现代温室中利用植物生理传感器测量近植物体的植物生态指标(叶面微区温度等)变化和植物体自身生态指标(植物茎秆直径等)的变化,能够更加准确地反映植物体的生长状况,从而反映其水分供给状况等生理信息,以用于指导灌溉。
  本文针对植物叶面微区温度的监测问题,提出了一种声表面波温度传感器的模块化设计方案,分析了其原理,并分别设计了敏感模块、测试信号产生模块、开关模块和频率检测模块,搭建了一个声表面波温度传感器,用以监测植物叶面微区温度变化。对其中的滤波电路、各个信号产生电路和计数电路进行仿真分析,经分析合理后制作印刷电路板,利用实物试验验证实际制作的传感器的性能。试验结果表明:敏感模块具有较好的频温特性,其灵敏度达到了4.59KHz/℃;测试信号产生模块能产生所需信号且基本无杂散信号;频率检测模块可检测出回波信号频率,其误差在±1KHz;模块整体试验显示其测温误差较小,低于0.5℃,可应用于叶面微区温度监测中。
  现有植物茎秆直径传感器在测量过程通常都需要对被测部位施加一个适当的预紧力,而这个预紧力的存在势必会影响植物的正常生长。本文针对这一问题,提出了一种利用光敏电阻的植物茎秆直径传感器设计方案,其在测量过程中不需要对植物体施加预紧力,且其开发成本低,是植物茎秆直径监测的理想选择。通过一系列试验验证了设计原理的可行,在强光近距离试验条件下光敏电阻特性最好,在有效范围8.55mm内线性特性显著,此时传感器灵敏度达到了73.4Ω/mm;设计光敏电阻阻值检测模块,可对光敏电阻阻值进行自动检测;模块阻值实测试验表明该模块的阻值测量精度较高,可用于检测光敏电阻阻值;传感器茎秆直径实测结果表明该传感器在有效范围内,测量精度较高,测量误差在±0.4mm以内,可用于植物茎秆直径监测中。
[硕士论文] 冯春玲
世界史 安徽师范大学 2014(学位年度)
摘要:提奥弗拉斯托斯为古希腊哲学家亚里士多德的得意门生,并在亚里士多德之后继任吕克昂学园的“园长”。虽然他在政治学、伦理学、哲学、修辞学等方面多有建树,但其在植物学领域开创了植物学研究理论和方法的先河。作为人类历史上最早的一批植物研究者,他的植物学思想有着极其重要的地位和作用。
  提奥弗拉斯托斯被后人誉为“植物学之父”,其两部经典植物学著作《植物史》和《植物的本原》,不仅涉及植物的形态结构、分类与命名、生长发育、环境对植物的影响,还在育种、嫁接、防病虫害等方面为当时人们提出合理建议,兼有植物研究和实用的价值,奠定了植物学作为一门独立学科的理论基础。参照现代植物学的理论,对提奥弗拉斯托斯的植物学思想进行梳理,可以发现其思想在植物形态学、植物分类学、植物生理学、植物遗传学、植物生态学等方面,奠定了现代植物学的相关理论基础,影响着植物学分支学科的独立与发展。
  遗憾的是,由于提奥弗拉斯托斯的著作大部分已遗失,流传至今的仅有两部植物学著作和少量其它著作与残篇。这在一定程度上影响了提奥弗拉斯托斯学术思想的传播与普及。因此,关注提奥弗拉斯托斯,研究其植物学思想,无论是对西方古典文明史研究,还是对世界科技史研究,都将是有所裨益的。
[硕士论文] 刘媛
美术学 河北师范大学 2013(学位年度)
摘要:从古到今,科学家们去探索未知的世界,搜集认识到各种新物种,通过制作标本,使新物种的模样得以保存,但遗憾的是,它会慢慢的变化,失去原本的模样,为了弥补这个遗憾,科学家开始与画师联手,对新事物进行绘制,用一张张图片让当时的人们开阔眼界,认知世界。
  本课题主要从植物绘图研究意义、调查与资料搜集的方法、观察方式的异同、画面的构图与构思、绘制方法五个方面来进行论述。通过作者真正的参与到植物绘图中,在过程中积累经验,从各个环节区分两者的不同,找到正确的技法,发现绘画的乐趣,总结于本文。
  植物科学绘图以科学为基础,以绘画为手段,它的存在具有普遍性和重要性,无论何种媒介,只要涉及到植物知识,都会出现相应的画面来让读者直观的进行认知,结合文字语言,让读者更深刻的去观察,去了解。在学校,植物科学绘图是作为学习的手段出现,学生们对植物的外部特征、内部结构进行学习,都通过图片与文字的结合。想要绘制出严谨的植物特点,资料的搜集是必不可少的第一步,植物受自然的影响,会呈现出不同的面貌,必须进行大量的植物状态的搜集,有了足够的资料进行比对和提炼,才能绘制出正确的植物结构,然后再呈现在画面中,如果面对的是一幅已经濒临灭绝的或者已经在地球上消失了的植物绘图,那就显得弥足珍贵了。
  一般的绘图目的在于教授,观察环节的粗略概括会导致绘制技法上的不足,画面细节的缺失,相比国外发展成熟的植物绘图来说,还有很大的发展空间。随着科学一点点的进步,研究方式一点点的提升,人们观察能力也变得越来越强,同时,绘画的技法也被要求进一步的提高,图片愈发的精美细致,构图的取巧和美感也随之表现在画面中。无论是外形、结构、色彩都带给人美的感受。
  通过对植物进行绘制,找到它特有的绘画技法。不同科、属的植物外形是不同的,同一科、属中的植物种类又有很多不同的特征。长、短、粗、细、密集和稀疏等特点,加之植物各个部分,根、茎、叶、花、果,还有一些细微的剖面图,内部结构,都是需要通过观察之后展现出来的部分,要面面俱到。如何把它们摆放在一幅画面中,是一件很有趣的事情,这是科学与艺术最简单的结合,是画面的基础。但是在艺术绘画中,像植物绘图这样的排列式构图是很少见的,多会赋予画面前后虚实的穿插关系,突出主题,淡化背景,甚至为了画面去掉一部分事物,表达出作者创作的意义。
  在表现植物的各种性状特征的绘画中,所需要的绘制方式是不同的,但是科学严谨是基础,在这个框架中,点、线、面的结合给予了植物绘图很好的韵律感,根据植物的整体特点,让三种基本绘画元素以变换的面貌和多种不同的组合方式简洁的出现在画面中,提炼并展示出植物的基本特点,这是画面的骨架,也称植物墨线图,严谨而优雅,直观且准确。这一点和艺术绘画有些许共性,但也有不同,因为艺术绘画的种类很多,同一种事物的表达方式也会有大相径庭的时候,所以比较主观,会取决于绘画者的思维,可控因素少。
  色彩是画面的灵魂,赋予画面生命和活力,植物的固有色本身就很美好,但如果能稍微考虑到环境色的影响,和光影变幻的效果,绘制出将会是美轮美奂的画面,不是单纯死板的植物,而是生活存大自然中的植物。符合植物特征同时具有艺术的韵味。
  在植物科学绘图中,绘画发挥了很重要的作用,是科学绘图的重要工具,而植物绘图是绘画的一个结果,两者的结合,使画面具有很好的学习和收藏价值。
[硕士论文] 陈亮
风景园林 上海交通大学 2013(学位年度)
摘要:鸢尾作为一种优良的宿根花卉,以其深厚的文化底蕴、丰富的品种、优美的株型、绚烂的花色、广泛的适应性和相对简易的管理需求使其在园林中得到广泛的应用,近年来,鸢尾科植物在绿地中的应用范围及运用方式越来越丰富,鸢尾专类园是鸢尾在园林中最常见的应用形式。
  植物专类园是植物园拥有最丰富的种质资源的园区,既是物种迁地保护的基地,又是专科、专属和专类研究的基地,具有非常高的观赏价值和科研科普价值。鸢尾专类园源于植物专类园,继承了植物专类园的本质属性和特质,具有植物专类园的基本功能。
  到目前为止,我国对鸢尾专类园的规划设计还没有比较系统的研究,本研究在对鸢尾属植物国内外园林应用进行梳理的基础上,归纳总结了鸢尾专类园规划的基本原理,重点对鸢尾专类园的植物景观规划和硬质景观规划进行了探讨,指出鸢尾属植物选择要从生长习性、花型、花色和体量四个方面考虑,不同鸢尾品种之间的配置要考虑不同类群之间和不同品种之间花期、花色的差异,鸢尾属植物与其他植物配置时要注意形态、花期的互补,形成生动有趣的组合画面。
  最后,本文结合辰山植物园鸢尾专类园规划设计及植物配置研究的实例,提出鸢尾专类园的未来发展趋势:加强鸢尾属植物种质资源收集,体现鸢尾园的科学性;注重鸢尾园植物景观配置,尤其是冬季园林景观效果,体现鸢尾园的艺术性;采用更加多样的种植形式,突出鸢尾专类植物的景观特色。
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