毛白杨叶片的热物理性质和能量分布的研究

论文摘要

毛白杨（Populus tomentosa Carr.）又名大叶杨,绵白杨,毛叶杨,响杨等,属杨柳科（Salicaceae）杨属（Pupulus）白杨派（Leuce Duby）白杨亚派（Albidae Dode）。它是我国北方地区重要的造林树种,在绿化及生态防护林方面都发挥着重要作用,同时在木材加工及造纸业等方面也有广泛的应用。叶片组织是植物的重要器官之一,是光合作用的主要场所,通过测定叶片的热物理参数,可以深入了解毛白杨叶片和环境间的能量交换。本文主要研究了毛白杨叶片的热传导性能以及叶片内部各部分能量的分布情况,首先在理论上对毛白杨叶片进行热传导分析,构建毛白杨叶片的能量分布模型。然后通过红外热像、稳态热导率、石蜡切片、红外测温以及部分生理参数测定等试验手段和方法,研究了不同品种不同生长年限毛白杨叶片的热导率、组织结构,温度以及生理参数、探索了不同生长年限不同品种毛白杨叶片对环境温度的响应状况,热导率和组织结构的关系以及叶片内部的能量分布情况。试验结果表明,6个不同品种（42号、BL1号、陕西号、26号、50号和20号）毛白杨叶片在室温下表面温度分布基本一致;稳态法测得毛白杨叶片热导率和温度为二次函数关系,在10～20℃温度范围内,3年生叶片热导率和温度的关系式为y = ?0 .0009 x 2+ 0.037 x? 0.1215, 30年生叶片热导率和温度的关系式为y = ?0 .0007 x 2+ 0.0273 x? 0.067,热导率和温度呈正相关;30年生叶片的总厚度和各层组织均比3年生大,且细胞排列紧密、间隙小,不利于热量的传递,所以30年生毛白杨叶片的热导率小于3年生的叶片。最后通过温度及生部分生理参数数据分析了6个不同品种（42号、BL1号、陕西号、26号、50号和20号）毛白杨叶片中的能量分布情况,初步验证了理论模型。结果表明,太阳辐射是叶片主要的能量输入项,叶片上下表面的传热以及叶片的蒸腾作用是叶片能量输运的主要方式,模型推导出的叶片上下表面温差与实际测量值相比误差较小。上述结论目前各类期刊还未见报道,从热物理学的角度研究热和毛白杨叶片组织的相互作用很有新意。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 热与植物
• 1.1.1 热与植物息息相关
• 1.1.2 高温对植物的影响
• 1.1.3 低温对植物的影响
• 1.2 植物热物理性质的国内外研究进展
• 1.3 植物热物理性质的研究方法和技术手段
• 1.3.1 理论方法
• 1.3.2 试验方法
• 1.4 本研究的目的和意义
• 1.5 研究内容、重点解决问题以及创新点
• 2 毛白杨叶片的能量分布模型
• 2.1 毛白杨叶片能量分布模型的建立
• 2.1.1 理论分析
• 3 试验研究
• 3.1 不同品种毛白杨叶片的红外热像温度分布研究
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 试验仪器、材料和方法
• 3.1.3 研究的结果
• 3.2 三年和三十年生毛白杨叶片的热导率研究
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 稳态法测量叶片热导率的原理
• 3.2.3 毛白杨叶片热导率理论模型的构建
• 3.2.4 试验仪器和方法
• 3.2.5 结论
• 3.3 6 个不同品种毛白杨叶片的组织结构观察
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 材料和方法
• 3.3.3 试验结果
• 3.4 6 个不同品种毛白杨叶片温度研究
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 试验方法和步骤
• 3.4.3 试验结果
• 3.5 6 个不同品种毛白杨叶片各项生理指标
• 3.5.1 概述
• 3.5.2 试验方法和手段
• 3.5.3 结论
• 3.6 实验验证部分
• 3.6.1 叶片组织的能量分布模型验证
• 3.6.2 叶片上下表面温差验证
• 4 结论
• 4.1 主要实验结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢