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基于数值模拟的栓塞修复过程中AE信号分析

2012-09-18郝燕华张祥雪丁小康

东北林业大学学报 2012年4期
关键词:植物信号

郝燕华 张祥雪 丁小康 刘 姣

(北京林业大学,北京,100083)

植物体内水分运输的主要通道是导管(或管胞),由于植物叶片的蒸腾作用使木质部水流常处于负压状态下,当木质部导管中水势下降并低于某一阈值时就会发生空穴化现象并导致导管栓塞。水分胁迫、土壤质地、土壤养分、冻融交替和机械损伤等都会导致植物栓塞[1-2],其中最常见的是水分胁迫[3]。栓塞对植物最直接的影响就是阻断水分在植物体内的运输,植物木质部导水率可下降20%,干旱诱发的栓塞可使植物根系水导率和气孔导度分别损失80%和45%[4],甚至会造成植物死亡。但只要栓塞化程度在一定限度内无论木本植物或草本植物,当水势升高时栓塞化的导管或管饱都能够修复[5]。

空穴化过程中伴随有超声发射(ultrasonic acoustic emission,UAE)现象。Milburn和 Johnson首次用改进的听筒听取了植物空穴化过程中伴随发生的声发射(acoustic emission,AE)现象[6]。这一发现实现了空穴化过程的实时监测,促进了栓塞研究的快速进展。近年来,学者们关于空穴化过程中植物超声发射的情况与水势、温度、光照、蒸腾速率等环境因子的关系进行了大量的研究[7-9]。但在研究空穴化超声发射的过程中意外地发现了在水势上升栓塞修复的过程中也可以监测到大量AE信号。Tyree在玉米的研究结果中发现,在每日15—18时水势升高期间,仍监测到了较多的AE信号[10],Raschi对茄子和Yang对西红柿的研究中也发现了类似的结果[11-12]。贾秀领等反复验证了一日内水势回升期小麦叶片上可测到相当数量的AE信号,且信号发生量和叶片水势回升有正相关趋势[7]。……

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