光照强度论文范文

光照强度论文范文（精选8篇）

光照强度论文 第1篇

光照对鸡的性成熟、产蛋、蛋重、蛋壳厚度、产蛋时间、产蛋到排卵的间隔、受精率、精液量、孵化期生理状况、活动、代谢、行为等方面都有影响[2]。国内外学者就光色、光照时长、光照强度及光照制度对蛋鸡的产蛋性能及蛋的品质 (蛋重、蛋壳重、蛋形指数、哈氏单位等) 研究较多, 发现不同的光环境对不同品种的蛋鸡有不同的影响[3], 不过蛋鸭以传统饲养为主, 保留“传统光照”, 故从节省电能、提高蛋鸭生产性能及蛋品质的角度, 研究不同的光照制度对蛋鸭生产性能的影响很有意义。可以从应用研究方面为我国蛋鸭生产管理的光照制度的制订提供一个参考依据。杨具全等[4]报道5~10 lx光照强度和14~16 h光照时间可明显提高产蛋鸡的生产性能。在实际生产中, 经常出现诸如开产过早、蛋质量偏轻、产蛋率不高、达到高峰期时间过长、产蛋高峰期持续时间短、死淘率高等问题, 其原因是多方面的, 其中不能正确掌握家禽光照相关技术是主要原因之一[5]。产蛋期一般是用渐增或不变的光照, 每日不得少于14~17 h[6]。本试验参照产蛋鸡的光照制度来进行试验设计, 以探讨不同光照时长和光照强度对蛋鸭产蛋的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料与基础日粮

使用普通白炽灯, 光照时间由德力西集团有限公司制造的KG316T时控开关控制, 灯泡高度离网2 m。基础日粮采用玉米-豆粕型日粮, 成分为玉米、豆粕、菜籽粕、棉籽粕、磷酸氢钙、食盐、硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸锰、VA、VD3、赖氨酸、蛋氨酸、乙氧基喹啉、丙酸型防霉剂、植酸酶等。营养水平为粗蛋白17%、粗纤维8%、粗灰分17%、钙2.0%~5.0%、磷≥0.5%、食盐0.3%~0.8%、蛋氨酸≥0.35%、水分≤12.5%。

1.2 试验动物及设计

选择经265日龄强制换羽后恢复生产的354日龄的青壳Ⅱ号蛋鸭 (绍兴鸭青壳系) 400只, 按体型、体重相近的原则随机分成4组, 每组4个重复, 每个重复25只, I组为对照组, Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组为试验组, 分别在晚上19:00~23:00给予0 W/25 m2、15W/25 m2、25 W/25 m2、40 W/25 m2白炽灯光照 (自然光照12 h+白炽灯光照4 h) , 对照组夜间不提供光照 (自然光照约12 h/d) 。试验于2014年3月18日至4月28日进行, 预试期2周 (354~367日龄) , 正试期4周 (368~395日龄) , 分组及光照方案见表1。

1.3 饲养管理

试验蛋鸭离地舍饲网养, 设有1∶1运动场, 饲养密度4只/m2, 自由采食和饮水, 每周消毒1次, 用干湿温度计记录全天的温湿度。每天上午8:00~9:00捡蛋, 9:00~9:30和下午14:30~15:00投料。每周补喂3 d复合多维, 在90日龄前做1次细小病毒、1次减蛋综合症、2次鸭瘟、3次禽流感疫苗免疫和1次驱虫, 平时视察鸭群的精神状态、采食和饮水、粪便的形态和颜色变化情况, 适时投以高效、低毒、低残留的抗生素 (氟喹诺酮类) 预防常见的呼吸道及胃肠道疾病。

1.4 鸭舍环境温度测定

每天按早晨8:00和下午14:30读取温、湿度, 试验期鸭舍温、湿度变化见表2。

1.5 测定指标及方法

每天早晨8:00, 以重复组为单位统计蛋鸭的产蛋枚数、产蛋率、蛋质量、总产蛋质量;按“清箱底法”统计饲料日消耗量、总耗料量, 并计算蛋料比。每天早晨8:00、下午14:30各记录一次舍内温湿度, 当日温、湿度取平均值。

1.6 统计分析

所有数据均用Excel 2003初步处理, 采用SAS8.0软件中单因素方差分析 (One-Way ANOVA) , Duncan法进行多重比较, 试验数据以平均数±标准差表示。

2 结果

光照强度对蛋鸭生产性能的影响见表3。

1) 经培育的青壳Ⅱ号蛋鸭93 d即可见蛋, 124d产蛋率达50%, 156 d产蛋率90%以上, 500 d产蛋321.75枚[7]。本试验选取经265日龄强制换羽后又恢复生产的368~395日龄蛋鸭进行研究, 旨在发现春季自然光照12 h, 夜间人工白炽灯光照4 h的最佳光照强度。增加夜间人工补光3周后即正试期的第2周, 产蛋率有明显的提高, Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组比I组分别提高19.83%、19.29%和25.46%。从全期看出, Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组比I组分别提高18.38%、18.26%和15.13%。3个补光试验组的产蛋率极显著高于对照组 (P<0.01) , 3个试验组间却无明显差异 (P>0.05) 。

注:同行中不同的大写字母表示差异极显著 (P<0.01) , 不同的小写字母表示差异显著 (P<0.05) , 未标字母的差异不显著 (P>0.05) 。

2) 从产蛋的蛋质量来看, Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组的蛋质量与I组有显著差异 (P<0.05) , 可能蛋质量与产蛋率呈负相关, 这与汪峰等[8]报道的太湖母鸡的产蛋率跟蛋质量呈负相关相一致。从3个试验组的蛋质量分析, Ⅲ组的蛋重显著低于对照组 (P<0.05) 。

3) 蛋鸭的日只耗料在170 g以上, 比本品种蛋鸭平养时的饲料消耗高20 g, 且耗料因产蛋率的提高而略有增加。蛋鸭日采食量对照组和试验组间无显著差异 (P>0.05) , 但随产蛋率的提高, 采食量有增加的趋势。这与肖燕娜等[9]的研究相一致, 产蛋期间白番鸭母鸭群的耗料量与产蛋率呈弱相关 (r=0.3811) 。

4) 对试验期料蛋比进行分析, 3个试验组与对照组有显著性差异 (P<0.05) , 料蛋比以Ⅲ组为最优 (即为25 W/25 m2) , 其他组间无差异 (P>0.05) 。在产蛋中后期即可采用此光照方案, 在产蛋初期、中期、育雏、育成期的最优光照方案有待于进一步探索。

3 讨论

1) 光照的增产蛋作用表现在实施光照程序3周后, 且增产稳定。这一结果在标准化蛋鸡养殖上利用多, 不过蛋鸭的标准化养殖还相对落后, 在饲养管理过程中易忽视光照管理。光照对蛋鸡的性成熟、产蛋率、蛋重等方面都有重要影响, 光照强度过强或过弱都不利鸡群发挥正常的生产性能, 光照强度过强使鸡群发生啄癖、性早熟、早衰等, 合理的光照强度不仅可以提高母鸡的产蛋量和缩小群体的产蛋日龄, 而且还能节约用电, 降低生产成本。

2) 蛋重直接与养殖的经济效益相关。光线作用于下丘脑腺垂体感受器, 促进卵泡成熟和排卵;而蛋重的大小受品种、养殖模式、环境、营养水平等多种因素影响[10,11], 蛋白质、蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、能量、亚油酸、脂肪等也是影响蛋重的重要因素。产蛋多, 体内营养消耗多, 蛋中的各种营养成份相对偏少, 产蛋率高的组, 平均蛋重相对较轻, 产蛋率与蛋重呈较弱的负相关。

3) 本研究中, 采食量以Ⅱ组最高, 其次为Ⅰ组, 各组间差异不显著 (P>0.05) 。Ⅰ组采食量多的原因可能与采食时间短, 抢食过程中导致饲料掉落浪费的情况有关。这与马贺等[12]的报道, 光照主要通过影响蛋鸡的生产性能来影响采食量, 产蛋率高的组其采食量也相对较高有不尽相同之处;但他们也认为光照时长主要影响单位时间鸡只的采食时长百分比和采食量, 光照时长越短单位时间采食时长百分比及其采食量越大。

4) 料蛋比是一个综合性的经济指标, 料蛋比越低, 生产成本越低, 效率越高。料蛋比以Ⅲ组 (3.58∶1, 光照强度6.15 Lx) 最低, 产蛋率最高 (68.64%) 。与李辉[13]报道有不相一致的地方:中层蛋鸡群 (光照强度10.2 lx组) 产蛋率最高, 但料蛋比差异不显著。本研究分析认为, 首先本试验的光照强度为补光时的平均光照强度, 而李辉所报道的中层鸡群的光照强度指的是24 h平均光照强度。其次, 因蛋鸡与蛋鸭的生理、生化、生活习性的差异, 导致给以合适的光照时长和强度后, 蛋鸭产蛋率显著提高 (P<0.01) , 饲料利用率有增加的趋势, 导致料蛋比显著降低 (P<0.05) 。不过蛋鸭产蛋率与料蛋比间的相关性研究较少, 有待于进一步的试验研究。

4 结论

1) 产蛋中后期蛋鸭夜间补充白炽灯光照4 h (0.6~1.6 W/m2) 可提高产蛋率15%~18%。

2) 夜间补充光照后, 蛋鸭活动的时间延长, 蛋重因产蛋率的增加而呈相对减少的趋势。

3) 本试验中, 蛋鸭日只采食量无显著性差异, 且试验组的采食量略低于对照组, 采食量高于本品种标准的20 g, 可能与饲养管理水平有关, 补光组蛋鸭可采食时间延长, 减少争食从而减少浪费。

4) 夜间补充光照, 通过调节内分泌系统, 提高日产蛋率, 从而降低料蛋比, 增加养殖的经济效益。

摘要：选择经265日龄强制换羽后恢复生产的354日龄青壳Ⅱ号蛋鸭400只, 随机分成4个处理组, 每个处理4个重复, 每个重复25只蛋鸭, 分别给以0 W/25 m2、15 W/25 m2, 25 W/25 m2, 40 W/25 m2白炽灯夜间补光, 19:0023:00为夜间照明 (自然光照12 h+夜间白炽灯光照4 h) , 试验期共42 d (354395日龄) 。结果表明夜间补光4 h有极显著的增产蛋作用, 3个试验组均高于对照组 (P<0.01) ;Ⅲ组的平均蛋重极显著低于对照组 (P<0.01) , Ⅲ组料蛋比显著低于对照组 (P<0.05) ;光照对各组的采食量影响不大 (P>0.05) 。因此, 产蛋期蛋鸭可通过增加4 h夜间补光来提高产蛋率, 降低料蛋比, 获得较好的经济效益。

光照强度论文 第2篇

关键词 甘蔗 ；脱毒原种苗；组织培养；光照强度；温度

分类号 S566.1 ；Q813.1

Abstract We choose ROC22 as research materials. And try to figure out the effects of different light intensity [40， 60， 80， 100， 120 μmol/（m2·s）]and various temperatures （25℃， 26℃， 27℃， 28℃， 29℃， 30℃， 31℃， 32℃） on the proliferation of virus-free original sugarcane seeding. The results revealed that light intensity and temperature played a key role in the proliferation and morphologization during sugarcane seedling growth. When the light intensity was between 100 to 120 μmol/（m2·s） and the cultivate temperature was between 28 to 30℃ the sugarcane had the best rate of proliferation and morphology.

Keywords virus-free original seeding of sugarcane ； tissue culture ； light intensity ； temperature

甘蔗（Saccharum officinarum L.）是热带、亚热带地区的重要经济作物，不仅是最主要的糖料作物，也是生产乙醇、葡萄糖等原料的能源作物[1]。中国是世界主要产糖国之一。甘蔗是中国制糖的主要原料，中国食糖产区主要集中在西南边远少数民族地区。因此，发展甘蔗生产，对于促进蔗糖产业的发展、稳定和振兴边疆经济尤其是农业经济，甚至对整个国民经济的发展及生活质量的提高都具有较为重要的地位和作用[2]。

甘蔗是无性繁殖作物，多年宿根栽培过程中，会受到多种病原物的反复侵染，使种性退化，进而造成甘蔗含糖量和产量下降。甘蔗花叶病和宿根矮化病是造成甘蔗品种退化的主要因素，且普通物理化学方法难以根除，成为中国甘蔗单产及含糖量提高的主要制约因素[3]。由中国热带农业科学院热带生物技术研究所研发的热处理结合腋芽分生组织培养技术培育的甘蔗脱毒种苗，能够彻底脱除甘蔗茎段所带的花叶病和宿根矮化病等病原，成功解决了中国甘蔗种性退化及良种繁育上的技术难题，提高了甘蔗产量和含糖量[4]。

本研究在前期研究基础上，探讨了光照和温度条件对甘蔗脱毒原种苗增殖效果的影响。由于组培苗生长在一个密闭的环境中，在光照周期下CO2浓度低，黑暗条件下则CO2浓度会升高，同时存在光照弱、湿度高的问题，限制了组培苗的光合作用[5-7]。温度是植物生长发育的一个重要的外界因素，因此，室内培养温度对甘蔗组培苗的生长和增殖也有举足轻重的作用。为此，笔者分析了在这样一个密闭的系统中，光照强度以及培养温度对甘蔗组培苗增殖率和生长状态的影响，旨在为甘蔗脱毒原种苗提供最优的室内培养条件，使其生长潜力尽可能得到最大程度的发挥。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为中国热带农业科学院热带生物技术研究所甘蔗研究中心的新台糖22号脱毒原种苗。

1.2 方法

1.2.1 初始培养

把在起始培养基上长出的甘蔗小芽（经检测无病无毒的小芽，称为原原种苗）接种于增殖培养基（MS+1.0 mg/L+KT 0.5 mg/L+蔗糖3%，pH 5.8）上，于光照度100 μmol/（m2·s）、光照时间12 h/d条件下培养。

1.2.2 光照强度对甘蔗脱毒原种苗增殖及生长的影响

甘蔗脱毒种苗继代增殖时，在人工气候箱中进行不同光照强度对其增殖效果的比较。白天（7：00～19：00）光照强度分别设定为40、60、80、100、120 μmol/（m2·s），晚上（19：00至次日7：00）不照光。每处理接种100瓶，重复3次，培养15 d后观察其生长情况及并计算增殖系数。

1.2.3 培养温度对甘蔗脱毒原种苗增殖及生长的影响

甘蔗脱毒原种苗继代增殖时，在人工气候箱中进行不同温度对其增殖效果的比较。温度设定为25、26、27、28、29、30、31和32℃。每处理接种100瓶，设3个重复，培养15 d后观察其长势及增殖系数。

1.2.4 数据分析

采用SPSS 19.0进行方差分析，差异显著性检验用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 光照强度对甘蔗脱毒原种苗增殖及生长的影响

不同光照强度对甘蔗脱毒原种苗增殖效果的影响见表1。表1的数据分析结果表明：在光照强度40～60 μmol/（m2·s）时，原种苗增殖率较低，叶色呈黄色至淡绿色，植株瘦弱，生长缓慢，尤其在40 μmol/（m2·s）时，植株松散发脆，严重生长不良；当光照强度达到80 μmol/（m2·s）时，原种苗增殖率超过2，叶色为绿色，植株生长正常；当光照强度达到100 μmol/（m2·s）时，原种苗增殖率达到2.2，叶色浓绿，植株生长正常；当光照强度达到120 μmol/（m2·s）时，原种苗增殖率达到2.3，叶色浓绿（图1，转接3 d拍摄），但与光照强度为100 μmol/（m2·s）时增值系数差异不显著（P>0.05），且当光照强度为100 μmol/（m2·s）和120 μmol/（m2·s）时，原种苗的增殖系数均显著高于其他光照强度（P<0.05）（表1）。表明，甘蔗脱毒原种苗在增殖培养时，最适宜的光照强度是100～120 μmol/（m2·s）。

nlc202309020721

2.2 培养温度对甘蔗脱毒原种苗增殖及生长的影响

不同培养温度对甘蔗脱毒原种苗增殖效果的影响见表2。从表2的数据分析结果可以看出：25℃时的繁殖系数最低，植株生长量最小，随着培养温度的升高，增殖率显著提高，叶色逐渐由黄变绿。28～32℃时，甘蔗脱毒原种苗增殖系数可达2.28～2.33，显著高于25～27℃下甘蔗组培苗的增殖率。其中，28～30℃时，叶色正常，植株健壮，最适宜甘蔗脱毒原种苗的生长、扩繁，（图2，转接3 d拍摄）。31～32℃时的繁殖系数最高也可达到2.3，植株生长量大，但可能是因为培养温度过高，植株生长过旺、茎较细、叶片薄、叶茎细长，导致植株易早衰。因此，从甘蔗脱毒原种苗组培苗生产的实际出发，28～30℃可作为室内组织培养的最佳温度。

3 讨论

甘蔗是生长在热带、亚热带地区的C4植物，生物量大，生长发育需要较高的光照强度和温度才能满足其需要[8]。根据这一特点，本研究进行了室内甘蔗原种苗增殖培养过程中光照强度和培养温度对其增殖、生长的比较试验。

增殖率是植物组织培养中衡量芽增殖的一个很重要指标[9]。本试验表明，不同光照和培养温度下，甘蔗组培苗的增殖及生长效果的差异很大。光照强度较强时（100～120 μmol/m2·s，约8 000～9 600 lx）增殖较为理想，主要表现为增殖率较大，植株叶色正常，芽较为粗壮。当温度在28～30℃时，最有利于甘蔗脱毒原种苗的生长、扩繁，其增殖系数高，植株健壮。以上光照和温度范围对甘蔗组培植株的增殖率和形态建成起到了很好的促进作用。研究还表明，甘蔗组培苗增殖所需的光照强度远远超过其他常见热带作物，如香蕉组培苗增殖最适光强仅为1 000 lx[10]，而番木瓜组培苗继代增殖的最适光照强度则为2 000 lx[11]。此外，同属禾本科作物的小麦，在继代培养时所需光照强度为3 500 lx[12]，也远低于甘蔗继代增殖所需的光照强度。其中的主要原因可能是由于甘蔗为高光强C4植物，对光能的利用效率高于一般C3植物。

植物生长与能量分配密切相关[13]。在甘蔗脱毒原种苗增殖培养过程中似乎也存在这样的问题，当温度在28～30℃时，对甘蔗脱毒原种苗的增殖及生长最为适宜。本研究中，随着温度升高，推测外界所提供的能量也随之增加，但是甘蔗组培苗的增殖效果并不显著增加，反而已分化的丛生芽抽高旺盛，这可能与分化增殖的能量分配相关。

影响植株增殖因素很多，包括营养成分、pH值、渗透压、温度、光照等[14]。本试验结果表明，可以通过调节光照、温度，以此来调节甘蔗脱毒原种苗的增殖和生长的关系，使其达到一个最佳点，使其有较高增殖率的同时也有较好的长势。本研究通过对甘蔗脱毒原种苗组织培养中，对其增殖率有较大影响两个外界条件，即最适光照强度和最适培养温度的问题进行了研究，找出了甘蔗脱毒原种苗工厂化繁殖的适宜光照强度范围在100～120 μmol/（m2·s），适宜的培养温度为28～30℃。完善了甘蔗脱毒种苗室内工厂化培育关键技术体系。在该光照强度下可以保证甘蔗脱毒原种苗每15 d可增殖2.2倍以上，为室内工厂化培养优质甘蔗脱毒原种苗提供了保障。

参考文献

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光照强度对辣椒果实中辣椒素的影响 第3篇

一、材料与方法

本试验采用田间试验和室内分析相结合的方法, 以沈椒4号为试材, 分别采用正常100%自然光、80%光强、60%光强、40%光强4种处理, 对辣椒发育过程中的各项指标进行试验测定及分析比较。

二、结果与分析

1. 不同光照强度对辣椒素含量的影响

试验发现胎座中辣椒素含量在整个生长期内先是逐渐增加, 达到一定高峰后又略有下降。对辣椒素含量变化进行分析, 发现80%光强较其他处理的辣椒素含量高, 100%自然光次之, 40%光强处理的辣椒素含量最低。

2. 不同光照强度条件下总酚与辣椒素含量变化关系

试验结果表明, 在辣椒果实成熟前期, 总酚含量很高, 辣椒果实成熟后即辣椒素及类黄酮、单宁形成后, 其含量很少, 这也是对总酚是辣椒素合成底物论点的支持。100%自然光的总酚含量最高, 这说明光对酚类物质的合成是有促进作用的。而胎座中的总酚含量要略高于果肉中的, 这也许是由于胎座是辣椒素合成部位的原因。

3. 不同光照强度下类黄酮、单宁含量与辣椒素含量关系

试验结果表明, 单宁和类黄酮的形成时期都与辣椒素的形成时期相近, 而在辣椒花后56天, 胎座中辣椒素含量略有下降, 而单宁和类黄酮含量仍持续上升, 可能是辣椒素分解后的物质形成其他酚类物质如单宁、类黄酮。类黄酮是一种受光照影响较大的酚类物质, 本试验中, 类黄酮在不同光照条件下含量变化虽不很明显, 但在100%自然光处理的辣椒果实和胎座中, 类黄酮含量均高于其它处理。

4. 辣椒素含量与P A L的关系

P A L是分解总酚的酶, 在辣椒素合成前期起到一定促进作用, 花后12~32天, 胎座中PAL呈现上升趋势, 与辣椒素合成呈正相关关系。100%自然光处理下, 无论是胎座还是果肉中均有高于其他处理的PAL活性, 所以100%自然光的辣椒素含量也较高。而100%自然光处理并没有最高的辣椒素含量, 笔者认为不是因为它的酶类物质含量低或PAL活性低, 而是因为100%自然光也适合类黄酮或单宁形成, 这样就有更多酚类物质被合成为类黄酮或其它酚类物质。

5. 辣椒素含量与POD的关系

POD是广泛存在于植物体中的一种过氧化物酶。根据试验结果, 辣椒素含量升高时往往对应着较低和下降的POD活性, 而辣椒素含量的降低也总伴随着POD活性的升高, 即说明辣椒素含量与POD活性变化之间存在负相关关系。由此可见, 辣椒素POD活性可能参与了辣椒素的氧化降解, 当POD活性较低或下降时, 被氧化降解的辣椒素含量相对较少, 果实中辣椒素得以大量积累, 反之如此。

三、结论

光照强度论文 第4篇

1 BH1750与光照强度概述

BH1750是一种用于两线式串行总线接口(IIC)的数字型光强度传感器集成电路,这种集成电路可以检测光线强度,内置了16位模数转换器,将其转化为数字信号[1]。这是一种简易传感器,通过计算电压来获得有效的数据。这款环境光传感器能够直接通过光度计来测量。利用其高分辨率可以探测较大范围的光强度变化。

光照强度是指光照的强弱,以单位面积上所接受可见光的能量来量度。简称照度,单位勒克斯(Lux或Lx)。被光均匀照射的物体,在单位面积(1m2)上所得的光通量是1流明时,其照度是1Lx。流明是光通量的单位。发光强度为1烛光的点光源,在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为“1流明”。主要参数如下所示:供电电压为3~5V;接口为IIC;量程和精度为1~65 535Lx;可以选择IIC地址的两种形式;微小的测量变化(±20%)。

经测量,一般白天的光照度在5Lx以上,晚上在1Lx以下。下面将从硬件和软件程序的设计两方面来介绍该系统的设计。

2 硬件设计

硬件设计电路如图1所示。图1中,VCC、GND是芯片的电源端口,系统设定输入的是3.3V直流电压。

各个端口的功能介绍如下。①①ADDR是控制BH1775500地址的端口,当AADDDDRR端口电压大于22..3311VV时,BBHH11775500地址为00xxbb88,当AADDDDRR端口电压小于00..9999VV时,BBHH11775500地址为00xx4466。在设计过程中直接通过11kk电阻将其接地,可知BBHH11775500地址被设为了00xx4466[[22]]。②②DDVVII是II22CC总线的参考电压端口,也是整个芯片的非同步复位端口,当芯片上电的瞬间,需要将该端口保持低电位,11uuss过后拉高DDVVII。③③SSCCKK是IIIICC总总线的时钟信号端,用来产生高低电平变化,控制数据的输入和输出。DDAATT是IIIICC总总线的数据端,其作用就是传输数据。通过SSCCKK、DDAATT两者配合使用,使IIIICC设备处于不同的状态。IIIICC设备,典型的电路就是上拉1100KK。

3 程序设计思路

由于BH1750光照传感器是IIC设备,程序设计主要是IIC的时序配置和BH1750模块的配置。程序流是开始→硬件初始化→读取光照数据并处理→发送处理好的数据到串口显示→循环下一次。

3.1 硬件初始化

在硬件初始化中,主要是处理所用到的SCK、SDA管脚,初始化串口功能来显示得到的数据,然后即可读取光照数据。IIC两条线可以挂多个设备。IIC设备中有个固化的地址。只有在两条线上传输的值等于IIC设备的地址时,该设备才作出响应。

3.2 开始和停止信号

开始信号:处理器让SCL时钟保持高电平,然后让SDA数据信号由高变低就表示一个开始信号。同时,IIC总线上的设备检测到这个开始信号,它就知道处理器要发送数据了。

停止信号:处理器让SCL时钟保持高电平,然后让SDA数据信号由低变高就表示一个停止信号。同时,IIC总线上的设备检测到这个停止信号,它就知道处理器已经结束了数据传输,通常情况下,设备会进入休眠。

3.3 IIC的开始和结束程序

在IIC开始程序中,在SCL高电平持续时间内,SDA产生了一个由高变低的下降沿,然后待低电平稳定,标志IIC开始;在IIC结束程序中,在SCK高电平持续时间内,SDA产生了一个由低变高的上升沿,然后待高电平稳定,标志IIC结束。

3.4 数据上传

SDA上传输的数据必须在SCL为高电平期间保持稳定,因为外接IIC设备在SCL为高电平的期间采集数据方知SDA是高或低电平。SDA上的数据只能在SCL为低电平期间翻转变化。为了能保证上述高低电平的要求,需要用精确的延时来控制高低电平的持续时间。

3.5 响应信号(ACK)

处理器把数据发给外接IIC设备,这里需要外接IIC设备回应一个信号给处理器,这样就可以知道IIC设备数据已经收到了。处理器发完8bit数据后就不再驱动总线了(SDA引脚变输入),而SDA和SCK硬件设计时都有上拉电阻,所以这时SDA变成高电平。那么在第8个数据位,如果外接IIC设备能收到信号的话,接着在第9个周期把SDA拉低,那么处理器检测到SDA拉低就能知道外接IIC设备数据已经收到。若没有收到应答,SDA会一直处于高电平状态。

3.6 IIC的发送数据和接受数据程序

在发送数据时,要保证当SCL为高电平时,SDA不允许变化,此时要把SDA的值发送出去,SCL为低时,就读取数据的下一个字节,等SCL为高电平后,再次发送,依次循环。直到发送完成,读取应答信号,SDA变低,则发送成功。反之,则失败。在读取数据时,要保证SCL为高时,读取并存入变量,然后SCL变低,SDA体现下一个字节的数据,SCL拉高,再次读取,以此循环。具体流程如下:①要向从机发送一个指令0x46(从机地址),等待从机应答,若收到应答,就开始发送连续高分辨率的指令0x10,在次等待应答;②等待BH1750完成测量;③发送指令0x47,等待从机应答,若受到应答,主机就可以介绍来自从机的数据。

编写完BH1750光照传感器控制程序,连接仿真器,并下载程序。连接传感器底板与核心板。连接USB转串口模块,打开串口助手,运行单片机程序,观察光照强度值,可以改变光源,观察数值的变化。

摘要：光照度传感器是一种常用的检测装置,在多个行业中都有一定的应用。BH1750是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路,利用这种集成电路制成的传感器可以采集光线强度数据,还可以探测较大范围的光强度变化。据此设计了一个基于BH1750光照强度数据采集系统,该系统可以对室内外的光照强度进行实时转换和上传,可应用于智能家居环境检测、智能农业大棚种植、智能电子电器中等。

关键词：BH1750,光照强度,采集

参考文献

[1]云中华,白天蕊.基于BH1750FVI的室内光照强度测量仪[J].单片机与嵌入式系统应用,2012(6):27-29.

光照强度论文 第5篇

光合作用速率是光合作用量的指标,通常以每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳毫克数来表示,由于植物进行光合作用吸收二氧化碳的同时,还进行呼吸作用,释放二氧化碳,这些二氧化碳未出植物体又被光合利用,所以,在光照下测定的二氧化碳的吸收量只是光合作用从外界吸收的量,称为表观光合速率,真正光全速率是指植物在光照下实际把二氧化碳转化成有机物的量,即在单位时间内叶面积从外界吸收和自身呼吸释放的二氧化碳的总量。

影响光合速率的因素有很多方面,有外部因素也有内部因素,如:从内因方面来说,植物的种类不同,光合速率不同,同一植物在不同的生长发育阶段,同一植物不同部位的叶片,同一叶片的不同生长发育时期,光合速率都有明显差异。而从外部环境方面来说,空气中二氧化碳的浓度,土壤中水分的多少,光照的长短与强弱,光的成分以及温度的高低等,都是影响光合作用的外部因素。

还有温度对光合作用的影响,由于光合作用包括光反应和暗反应两个部分,光反应主要涉及光物理和光化学反应过程,尤其是与光有直接关系的步骤,不包括酶促反应,因此光反应部分受温度的影响小,甚至不受温度影响;而暗反应是一系列酶促反应,明显地受温度变化影响和制约。除了少数的例子以外,一般植物可在10～35℃下正常地进行光合作用,其中以25～30℃最适宜,在35℃以上时光合作用就开始下降,40～50℃时即完全停止。在低温中,酶促反应下降,故限制了光合作用的进行。光合作用在高温时降低的原因,一方面是高温破坏叶绿体和细胞质的结构,并使叶绿体的酶钝化;另一方面是在高温时,呼吸速率大于光合速率,因此,虽然真正光合作用增大,但因呼吸作用的牵制,表观光合作用便降低

下面就用分别从内因的叶片年龄与外因的光照强度两个方面来探究他们对光合作用速率的影响。

一、光照强度对光合作用的影响

光是光合作用的能量来源,光照强度直接影响光合速率,在其他条件下都适宜的情况下,在一定范围内,光合速率随光照强度提高而加快,开始达到光饱和现象的光照强度称为光饱和点,在光饱和点以下,随着光照强度减弱,光合速率减慢,当减弱到一定光照强度时,光合作用吸收二氧化碳量与呼吸作用释放二氧化碳的量处于动态平衡,这时的光照强度称为光补偿点,此时植物制造的有机物量和消耗的有机物量相等。据研究,不同的类型的植物的光饱和点和补偿点不同的,阳性植物的光饱和点和补偿点一般都高于阴性植物。

探究的程序如下:

1.取生长旺盛的绿叶,用直径为1厘米的打孔器打出小圆形的叶片30片;

2.将小圆形叶片置于注射器中,并让注射器吸入清水,待排出注射器内残留的空气后,用手堵住注射器的前端的小孔并缓缓拉动活塞,使小圆形叶片内的气体逸出;

3.将内部气体逸出的小圆形叶片,放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满了水,所以全都沉到水底;

4.取3只小烧杯,分别倒入20毫升富含二氧化碳的清水(可事先吹入);

5.分别向3只小烧杯中各放10片小圆形叶片,然后分别对这3个实验装置进行强、中,弱三种光照(可用相同功率的白炽灯泡,通过距离叶片的远近来调节);

6.观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量;最后可得出如下结论:光是光合作用的能量来源,光照强度直接影响光合速率。在其它条件都适宜的情况下,在一定范围内,光合速率随光照强度的提高而加快。

二、叶片年龄对光合作用强度的影响

探究程序如下:

1.准备三只洁净的无色的小三角瓶,编成三组;

2.取3只小烧杯,分别倒入20毫升富含二氧化碳的清水(可事先吹入)并把三角瓶移入25度的温水中水浴,使每只瓶中的水温达到相同的25度;

3.选取一株植物的幼叶、健壮成年叶片、明显衰老的叶片各一片,分别用打孔器制取小圆片10片;

4.把每种叶片的小圆片分别放入盛有清水的注射器内,用手指堵住前端的小孔,用力向后拉活塞,把叶肉细胞间隙中的气体抽出,要反复几次,直至叶片迅速沉入水中为止,这时叶内气体基本抽出,其空间被水填充。

5.分别把每种叶的10片小圆叶,装入每组的瓶中,叶片应迅速沉入水底,

6.把所有处理快速装好后,一齐移入强光下,仔细观察小叶边缘有什么现象发生及出现的时间,观察小圆片浮上的时间。

光照强度论文 第6篇

华北耧斗菜系统发生学地位介于双子叶模式植物和稻草类模式植物之间, 学者们旨在将该种发展为生态与进化研究的模式植物。对华北耧斗菜解剖结构的研究能为其成为模式植物提供更多的理论基础。

1 研究方法

在上顶山采集各光照强度下的华北耧斗菜植株, 采集地点包括密集树木下、稀疏树木下、几乎无树木下。每个采集地点选取3个区组, 分别用光度计测量光照强度, 确定3个采集地点的光照强度, 用以确定各采集地点的光照强度范围。在每区组里采集5棵, 共45棵。

1.1 切片的制作与观察

切片的制作与观察有2种方法:徒手切片的制作与观察和石蜡切片的制作与观察。

1.2 数据计算

视野的面积=π× (直径的一半) 2

气孔密度=视野中气孔的个数÷视野的面积。

栅海比=栅栏组织厚度÷海绵组织的厚度。

1.3 数据分析

使用SPSS Statistics、Excel软件进行数据分析。

2 结果与分析

1万lux以上的叶片下表皮的基部和叶缘部分的平均气孔密度较1万lux以下的平均气孔密度有显著性增大。叶中间部位的气孔密度随着光照强度的增加, 平均气孔密度有显著性增大。光照强度对华北耧斗菜植株叶片的气孔大小无显著性影响。对栅栏组织厚度、海绵组织厚度以及两者的比值有显著性影响, 随着光照强度的增加, 栅栏组织厚度从平均2.50μm增大到平均7.5μm, 海绵组织厚度从平均5.00μm减小到了平均2.00μm, 栅海比从平均0.50μm增大到了平均1.30μm。通过观察切片, 还会发现光照强度在1万以下时, 栅栏组织为一层且排列疏松, 见图版D。光照强度在1~5万lux时, 栅栏组织为一层但结构紧密, 见图版E。光照强度在5万以上时, 栅栏组织为2~3层且结构紧密。

3 结论与讨论

光照强度对华北耧斗菜叶片解剖结构的影响主要表现在气孔密度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅海比、维管束口径5个方面, 对气孔大小这一指标无显著影响。随着光照强度的增强, 叶中间部位的气孔密度从平均21.75个/mm2增加到了平均44.37个/mm2, 栅栏组织厚度从平均2.50μm增加到了平均7.50μm, 且结构从1层疏松状态变为了2~3层紧密状态, 海绵组织厚度从平均5.00μm减少到了平均2.00μm, 栅海比从平均0.50μm增加到了平均1.30μm, 维管束口径从平均2.01μm增加到了平均3.45μm, 气孔的长度与宽度无显著变化。

气孔是植物叶片与外界气体交换的主要通道, 是影响植物光合作用的因素之一。气孔密度增加, 使光照充足时, 叶片能从周围环境中吸收更多的二氧化碳用于光合作用。此外, 叶片的气孔进行蒸腾作用, 足量的气孔还可以降低叶片的温度, 使更适合高的光照强度。

栅栏组织增厚、结构变紧密是植物对高光照强度的一种适应性表现。栅栏组织细胞内含许多叶绿素, 2层或三层的栅栏组织有利于叶片利用、转化更多光能, 从而能更有效的利用光能, 为自身结构构建提供更多能量。

随着光照强度的增加, 叶片主脉维管束孔径变大, 有利于将足量的水分运输至叶片进行光合作用, 同时有利于将光合作用产生的产物及时的运输至其他部位。

摘要：本试验主要研究光照强度对华北耧斗菜叶片解剖结构的影响。试验以中阳县上顶山华北耧斗菜为供试材料, 在上顶山的密集树木下 (1万以下) 、稀疏树木下 (1—5万lux) 、几乎无树木下 (5万lux以上) 各选择了3个区组, 每个区组中采集了5株华北耧斗菜, 采用徒手切片法、石蜡切片法制作切片, 用光学显微镜观察, 综合分析了不同光照强度下叶片的气孔大小、气孔密度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅海比以及叶片主叶脉维管束的口径6个指标, 来分析了华北楼斗菜叶片解剖结构对不同光照强度的适应性特征。

关键词：光照强度,栅栏组织,海绵组织,栅海比,维管束,气孔

参考文献

[1]杨恒, 李继爱, 王泽翻, 等.百花山野生植物资源分布情况及主要花卉园林应用评价[J].中国野生植物资源, 2011 (4) :27-31.

[2]周小芳.屋顶花园施工技术探讨[J].北京园林, 2011 (4) :21-25.

光照强度论文 第7篇

1 材料与方法

1.1 材料来源

舌状蜈蚣藻采自广东省汕头市南澳岛深澳湾养殖筏架的绠绳上, 采取表面具有明显囊果的成熟藻体作为试验材料。采回后用软毛刷轻轻刷去表面的污渍及杂藻, 用消毒海水冲刷数次后暂养于消毒海水中。

1.2 果孢子采苗与培养

舌状蜈蚣藻成熟藻体暂养3~5 d后进行果孢子采苗, 采苗前需先对载玻片、玻璃染色缸进行灭菌, 对采苗所用的器械进行消毒。试验中佩戴一次性手套进行操作。采苗前再次洗刷舌状蜈蚣藻藻体表面, 阴干2~3 h, 然后加入灭菌海水, 每隔10min在显微镜的10×10视野下计数一次, 待每个视野中果孢子数量在10个以上后进行载玻片采苗。将孢子水倒入灭菌好的载玻片上, 再将其置于培养箱与20℃、5 000 lx下进行果孢子附着, 附着4~6 h后进行镜检观察, 用水轻轻冲刷载玻片表面, 确认为有效附着后将载玻片置于玻璃染色缸中培养, 培养条件为温度18℃, 光照强度2 500 lx, 光周期为光 (H) ∶暗 (D) =12∶12。

1.3 试验设计及方法

温度和光照强度试验和培养条件的设置:1) 温度组试验为光照强度2 500 lx, 光周期H∶D=12∶12, 温度梯度设置为15℃、20℃、25℃和30℃。2) 光照组试验为温度20℃, 光周期H∶D=12∶12, 光照强度梯度设置为500 lx、2 500lx、5 000 lx和10 000 lx。光照强度的测量使用照度计TES-1330A (台湾泰仕TES公司出品) 。将采好果孢子的载玻片置于设置好条件的培养箱中进行培养, 每天对载玻片进行观察, 每隔1周对果孢子的发育情况进行拍照记录一次, 并测量果孢子发育成盘状体后的直径。每个实验组设置3个平行, 测量时每个平行组随机取10个盘状体进行直径的测量。

盘状体的相对生长速率 (RGR) 计算公式为:RGR (%) =[ (ln Nt-ln N0) /t]×100

式中N0为盘状体初始直径, t为培养天数, Nt为培养t天后盘状体直径。

1.4 数据处理与分析

使用统计分析软件SPSS 19.0处理各组之间盘状体直径的平均数及标准差, 并采用单因素方差分析及Tukey多重检验进行差异显著性分析, 以分析在不同的温度及光照条件下盘状体直径的变化情况。

2 结果

2.1 温度对早期发育的影响

通过对附着后的果孢子进行观察, 发现不同的温度条件下果孢子发育的速度也不相同。舌状蜈蚣藻早期发育过程主要经过分裂期、盘状体和直立枝3个阶段。在高温条件下易较早形成盘状体和直立枝, 随着温度的降低直立枝形成的天数逐渐延长 (表1) 。在25~30℃培养条件下果孢子经过3~4d即可形成盘状体, 而盘状体在25℃下最先发出直立枝, 在第23天时即可看到直立枝的出现。在试验的4个温度梯度下, 舌状蜈蚣藻的盘状体均可以发出直立枝, 在低温及高温下盘状体长出直立枝的天数均有所延长。

舌状蜈蚣藻果孢子在不同温度条件下培养5周的盘状体直径变化及差异性分析结果见图1。25℃培养条件下盘状体直径增长最快。第4周时盘状体直径达 (353.22±23.19) μm, 20℃时发育也较快, 第4周时盘状体直径达 (307.85±45.31) μm, 第5周时20℃下的盘状体直径与25℃下所测到的直径已无明显差异。25℃培养条件下第4周直径达到350μm时舌状蜈蚣藻盘状体的直径增长速度开始放缓, 这一现象也出现在其他温度培养条件下。适合舌状蜈蚣藻盘状体发育的温度为25℃, 在低温下盘状体直径的增长速度显著降低, 高温也可抑制舌状蜈蚣藻盘状体的生长。

由于第4周至第5周时在25℃条件下盘状体直径生长放缓, 取前4周的盘状体直径计算盘状体的相对生长速率 (图2-a) 。25℃时舌状蜈蚣藻盘状体的相对生长速率达到最大 (2.47%) , 其次为20℃条件下的2.34%, 15℃条件下的1.97%, 30℃条件下的1.65%。25~30℃时盘状体的相对生长速率呈现明显下降。

2.2 光照对早期发育的影响

舌状蜈蚣藻果孢子发育形成盘状体的速度受到光照强度的影响 (表2) 。随着光照强度的增加, 果孢子的发育速率也相应加快。5 000~10 000 lx培养条件下果孢子在3~4 d即可发育成盘状体, 而在低光照的500 lx条件下6~10 d盘状体才可以形成。10 000 lx培养条件下盘状体在第21天即可长出直立枝。5 000 lx的培养条件下24 d后盘状体可以长出直立枝, 500 lx条件下盘状体发育的异常缓慢, 80 d后才见到盘状体的生成。

不同光照条件下舌状蜈蚣藻盘状体的直径变化情况见图3。盘状体在低光照500 lx下发育缓慢, 5周后盘状体直径平均仅仅增长了23.14μm, 而其他3个光照条件都有>250μm的增长, 最大增长值在5 000 lx条件下, 盘状体直径5周后平均增长了322μm。前3周时经观察在10 000 lx条件下盘状体发育最快并长出直立枝, 此时的盘状体直径为 (296.13±49.48) μm, 其次是5 000 lx, 盘状体直径为 (261.67±24.13) μm, 而2 500 lx培养条件下盘状体直径为 (237.74±25.01) μm, Tukey分析比较3组之间存在显著性差异 (F=20.828, P<0.01) 。5周后观察测量5 000 lx条件下的盘状体直径为最大值, 其次为10 000 lx, 但这两者之间没有显著性差异, 其次是2 500 lx条件下, 5周后盘状体直径为 (332±63.32) μm, 而生长最为缓慢的是在500 lx培养下的盘状体, 此时其直径只有 (83±10.63) μm。

舌状蜈蚣藻盘状体在不同光照强度条件下的相对生长速率见图2-b。舌状蜈蚣藻盘状体直径在5 000 lx条件下相对生长速率最大 (2.53%) , 其次为10 000 lx条件下 (2.43%) , 2 500 lx条件下相对生长速率为2.39%, 500 lx条件下相对生长速率最低 (0.56%) 。在低光照下盘状体的相对生长速率明显放缓, 虽然在高光强下盘状体的生长速率有所提高, 但升高幅度并不大, 只是缓慢上升。虽然盘状体的生长速率在低光强下受到显著抑制, 但并不随着光照强度的提高直线上升, 其相对生长速率在500~2 500 lx呈直线式升高, 之后则平缓地提升。

3 讨论

研究结果表明, 温度和光照强度对舌状蜈蚣藻的早期生长发育有显著影响, 在由分裂期向盘状体时期发育的过程中, 高温、高光强的培养条件较低温、低光强条件下发育的更快;在早期发育中同时显示出果孢子对温度及光照强度有较宽广的耐受性, 在2 500~10 000 lx及15~30℃下果孢子都可以长成盘状体进而萌发出直立枝, 最适宜果孢子发育盘状体及萌发出直立枝的条件为温度25℃、光照强度5 000 lx。舌状蜈蚣藻在自然生境中发生、生长和消退规律与笔者的试验结果有较好的相符性。汕头南澳岛海区舌状蜈蚣藻在每年12月份开始出现, 至第二年3~4月份形成很大的个体和生物量, 在5~6月份藻体成熟并放散出果孢子或者四分孢子后逐渐腐烂消失。舌状蜈蚣藻适合果孢子发育为盘状体的条件为温度25℃、光照强度5 000lx。海区舌状蜈蚣藻成熟繁殖的时间为每年5月~6月, 符合这一条件的要求。盘状体在30℃时生长受到抑制, 缓慢生长, 温度下降到25℃以下盘状体长出直立枝的时间缩短, 随着水温的下降, 直立枝的生长加快。南澳岛夏季水温为30℃以上的时间长达40多天, 舌状蜈蚣藻的盘状体发育受到明显的抑制, 到12月份海区水温下降至20℃以下才能肉眼见到舌状蜈蚣藻的幼苗, 这一现象与笔者的试验结果相一致。马凌波等[11]的研究也证实蜈蚣藻和带形蜈蚣藻 (G.turuturu) 的盘状体生长的适宜温度在20℃之上, 15℃时生长变缓慢。

试验中发现舌状蜈蚣藻盘状体的直径并不能一直增大, 在盘状体平均直径达到350μm时生长开始变缓慢, 此后虽也有生长但增长明显减缓。这可能是在室内培养下盘状体直径的生长极限, 也可能与直立枝的生长有关。试验观察到舌状蜈蚣藻的直立枝一般在盘状体的直径为250~300μm时长出, 以后营养物质可能转向供应直立枝的生长, 导致盘状体的生长减缓。研究报道显示, 不同的藻类萌发出直立枝时盘状体的直径大小也不同, 带形蜈蚣藻 (G.turuturu) 与舌状蜈蚣藻类似, 直立枝都是在盘状体在200~300μm左右时长出[12], 角叉菜 (Chondrus ocellatus) 在200~320μm时可以长出直立枝[13], 金膜藻 (Chrysymenia wrightii) 盘状体发出直立枝也需在200μm以上[14], 隅江蓠 (Gracilaria cornea) 的直立枝在盘状体300μm左右时长出[15], 石斑藻属 (Petrocelis) 的直立枝在盘状体发育至200μm后开始发育[16]。由此可推测, 虽然各个物种在发出直立枝时盘状体的直径不同, 但考虑到环境因素对直立枝生成的影响, 200~300μm可能是大部分红藻物种由盘状体发育转至直立枝发育时的直径。

在舌状蜈蚣藻早期发育中可以经常观察到盘状体愈合 (coalescence) 现象。盘状体愈合现象不仅出现在蜈蚣藻属中, 在江蓠属 (Gracilaria) 和角叉菜属 (Chondrus) 的果孢子与四分孢子早期发育中也可观察到[13,17,18,19,20,21]。因此盘状体愈合现象不能做为鉴别种类的标准。值得注意的是, 有研究指出不同种类的海藻之间也可以发生盘状体愈合现象[19]。由于海区中舌状蜈蚣藻的四分孢子体及果孢子体是同时存在的, 而且蜈蚣藻或者带形蜈蚣藻的生活环境与舌状蜈蚣藻较为类似, 在繁殖时两者有可能同时释放出大量的果孢子与四分孢子, 如果发生相互愈合现象, 有可能会形成具有共同基部的植株, 这也可以解释在海区能够采集到有共同固着器的舌状蜈蚣藻和带形蜈蚣藻或者蜈蚣藻的个体。另一个盘状体愈合的问题是, 愈合之后不同的盘状体是否还能够分别发育出直立枝。笔者在试验中也观察发现, 舌状蜈蚣藻的盘状体相互愈合之后, 不同个体的盘状体能够各自长出直立枝, 出现多个直立枝, 但是也有一些盘状体愈合之后只发育出一个直立枝, 这可能与盘状体愈合的时期有关。至于两者之间在愈合后是否有遗传物质的交换则需要进一步研究。舌状蜈蚣藻等海藻盘状体的融愈合有可能是对海洋环境适应性的体现, 当不同个体的盘状体愈合之后使其附着面积增大, 更有利于其在具有强烈流动性的海水环境下生存[22]。

4 结论

研究表明, 温度及光照强度对舌状蜈蚣藻的早期发育均有影响。在由分裂期向盘状体时期发育的过程中, 高温 (25~30℃) 、高光照强度 (5 000~10 000 lx) 可以促进分裂期的发育, 低温 (15℃) 、低光照强度 (500 lx) 下分裂期向盘状体的发育则受到抑制。而在盘状体时期向直立枝时期发育的过程中最适条件为温度25℃及光照强度5 000 lx, 低温 (15℃) 及高温 (30℃) 均显著抑制盘状体, 低光照强度 (500 lx) 也显著抑制盘状体的发育, 但是高光强下 (10 000 lx) 盘状体的发育并未受到抑制。

摘要：舌状蜈蚣藻 (Grateloupia livida) 是一种具有较高应用价值的红藻。文章研究了不同的温度 (15℃、20℃、25℃和30℃) 和光照强度 (500 lx、2500 lx、5 000 lx和10 000 lx) 对舌状蜈蚣藻早期发育的影响。试验结果表明, 舌状蜈蚣藻适合果孢子发育为盘状体的条件为温度25℃、光照5 000 lx。果孢子在2530℃条件下首先形成盘状体, 15℃下形成最慢;盘状体在25℃首先长出直立枝, 其次是20℃、15℃和30℃。果孢子在5 00010 000 lx的光照强度下首先形成盘状体, 2 500 lx次之;在盘状体发育过程中较高光强可以促进盘状体的生长发育, 低光强培养条件显著抑制了盘状体的生长发育。

光照强度论文 第8篇

近年来, 研究者们对石墨烯与g-C3N4的复合体系的制备及在光、电等催化性能方面进行了大量研究[8—11]。Xiang Q.J.等[12]通过热解氧化石墨烯与氰胺混合物的方法制得了石墨烯/g-C3N4纳米复合材料, 通过调节石墨烯与g-C3N4的比例获得了对甲酮及饱和烃具有高度选择性和高转化率的无金属 (metal-free) 催化剂。Zhang Y.J.等[13]通过热解氧化石墨烯和双氰胺的方法制得了石墨烯/g-C3N4, 掺杂后阳极的光电流增加了300%, 说明石墨烯能够有效地调节g-C3N4的能带结构。Markus Antonietti等[14]通过热解氧化石墨烯与三聚氰胺混合物后采用水合肼还原的方法制得了石墨烯/g-C3N4复合光催化剂, 并用于可见光下光解水, 析氢产率相比g-C3N4提高了3.0倍。

现采用氧化石墨烯 (GO) 作为g-C3N4的电子供体改性物, 是基于其与g-C3N4具有类似的层状结构及适合的电子、机械和化学性质。该研究的基础是g-C3N4片层和GO片层之间有π-π相互作用[15]。通过研究GO的添加量, 有可能在导带和价带基本不变的情况下使g-C3N4的平带电位发生巨大变化, 从而引起光催化性能的改变。基于器件化的考虑将复合光催化剂与PVDF复合后制备薄膜, 通过在低的光照强度下考察光催化降解甲基橙的实验研究了光催化性能。

1 实验部分

1.1 主要试剂与原料

浓硫酸、三聚氰胺、高锰酸钾、双氧水、硝酸钠、甲基橙、N-N-二甲基甲酰胺、聚偏氯乙烯均为分析纯。

1.2 样品的制备

1.2.1 氧化石墨的制备

将10 g天然鳞片石墨 (200目, NG) 和5 g硝酸钠的混合物加入到冰水浴下的浓H2SO4中 (230m L) , 然后逐次缓慢加入30 g KMn O4。搅拌5 min后移入 (35±3) ℃的恒温水浴中, 反应30 min后将上述反应液缓慢加入到460 m L蒸馏水中使体系温度保持 (98±3) ℃15 min, 加入1.4 L温水稀释, 加入3%H2O2100 m L水保持体系温度98℃反应15min。加入1.4 L温水稀释。加入3%双氧水100m L, 60℃水浴下反应30 min。趁热过滤, 用5%盐酸洗涤直至滤液中无SO42-离子, 用蒸馏水洗涤直至滤液中无Cl-。将滤饼55℃干燥72 h, 冷却后装入密封袋中备用。

1.2.2 GO的制备

将氧化石墨分散在水中, 配成1 wt%分散液, 250 W超声分散30 min。3 000 r/min离心10 min以除去未被剥离开的氧化石墨。重复三次。滤纸过滤, 收集滤液。即得氧化石墨胶体, 记为GO。

1.2.3 GO/g-C3N4复合体系的制备

将GO样品在去离子水中超声分散配置成1 g/L的溶液, 按照GO的质量分数为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%配置三聚氰胺与GO胶体溶液的混合物, 混合物超声5 h后在80℃下搅拌一段时间调制成糊状物;置于坩埚中采用课题组发展的半封闭热解法[16]进行热解, 热解产物经过研磨、洗涤、烘干后即可得到GO/g-C3N4样品, 记为GO/g-C3N4。

1.3 微观性能测试

产物的形貌的分析用JEOL公司JEM-2100型透射电子显微镜 (加速电压200 k V) , 在乙醇介质中超声分散20 min后, 在铜网碳膜上进行测定分析;产物物相和结构分析采用德国Bruker公司D8型X射线衍射仪进行, 测试条件为:Cu靶Kα, λ=0.154 056 nm, 40 k V, 30 m A, 扫描范围10°~50°;FTIR光谱由美国Thermo Fisher公司的IS10型红外光谱仪分析测定;采用美国Thermo Fisher公司的DRX型Raman光谱仪测定了Raman光谱。采用BT—9300H型激光粒度分布仪对研磨后GO/g-C3N4样品进行粒径分析。

1.4 光催化活性评价方法

当光照能量高 (通常试验条件为500~100 W) , 可能造成催化剂载体或器件等构件的老化, 缩减了器件的使用寿命, 不利于器件的长期使用。基于此, 在研究光催化性能的过程中, 采用了较低的光照能量, 试验中通过7 W的紫外灯进行光催化研究。

称取一定量催化剂样品, 在DMF溶液中超声分散后采用急骤凝胶法制备PVDF复合膜。配置质量浓度为20 mg/L的甲基橙溶液, 取500 m L甲基橙溶液, 静置0.5 h。加入复合薄膜样品, 由于光催化剂/PVDF复合膜容易悬浮铺展在水中, 可以较好地接受到紫外光照, 因此在进行光催化降解过程中不需要搅拌装置。采用254 nm的紫外光照射, 通入O2, 每隔0.5 h。取样测试。以1 cm石英皿为样品槽, 水为参比, 采用紫外分光光度计对样品选取最大吸收波长464 nm处, 测定样品的吸光度。作为比较, 用电磁搅拌进行粉体光催化剂光催化降解MO的研究, 反应体系中光催化剂粉体的浓度为48.1 mg·L-1。

测定不同时期的吸光度后, 根据式 (1) 计算甲基橙的降解率。

式 (1) 中A0为初始吸光度, A为测试样吸光度。

甲基橙的光催化降解反应通常为一级反应动力学过程。其速率方程可表达为式 (2) 和式 (3) 。

式 (2) 和式 (3) 分别以不同初始浓度 (c0) 的甲基橙溶液在紫外灯下进行光降解反应, 得到不同初始浓度下的任意时刻浓度 (ct) 与时间 (t) 的变化关系。做出以-ln (ct/c0) -t关系曲线。采用该方法研究催化剂对反应的动力学过程的影响。

2 结果与讨论

2.1 GO掺杂g-C3N4的微观结构分析

采用TEM表征了GO和GO/g-C3N4的形貌, 结果如图1和图2所示。从图1中可以看出, GO呈现二维片层结构, 说明在经过化学手段处理天然石墨后, 石墨的层间以完好剥离且没破坏石墨本身结构的有序性, 有利于含氧基团可以成功插层进石墨层间;片层表面有一些褶皱, 褶皱的出现能够使GO表面产生纳米级的隧道或孔道, 使GO获得更大的比表面积。从图2中不能明显观察到GO, 可能因其中的GO含量较少, 无法区分出其中的GO, 也可能因为复合物特殊的形貌和结构, 需要借助其他的手段进一步进行表征。

采用激光粒度分布仪对研磨后GO/g-C3N4样品进行粒径分析, 设基材g-C3N4折光率为1.333。分别标测定了5组粒径范围分布。焙烧研磨后GO/g-C3N4的产品均成颗粒状结构疏松, 比表面积较大, 而且颗粒分布和尺寸大小均匀, 粒径范围分布窄, 基本呈现正态分布。GO/g-C3N4的颗粒直径分布小, 在0.1~5μm之间, 粒径在0.4μm处颗粒最多。

通过金埃谱科技公司的V-Sorb 2800P全自动孔径分布及比表面积测定仪研究了GO/g-C3N4复合物和纯g-C3N4样品的BET表面积。图3显示了g-C3N4和GO/g-C3N4样品的N2吸附等温线。N2吸附脱附等温线都属于第四种类型的曲线 (即Brunauer Deming Teller型) 。GO/g-C3N4样品的比表面积都大于纯的g-C3N4。这是基于样品中GO的存在, 其具有非常大的比表面积, 随着GO含量的增加, 比表面积增加, 这有利于复合物光催化性能的提高。

g-C3N4, GO和GO/g-C3N4的XRD谱图如图4所示。在g-C3N4中存在2个峰, 13.12°的峰与三均三嗪环的平面堆垛结构相对应, 标记为 (100) 峰, 平面间距的计算值为0.671 nm。27.5°的峰与芳环片段的层间堆栈有关, 对应的层间距为0.324 nm, 标记为共轭芳环体系的堆栈 (002) 峰。GO样品的主峰位于10.3°, 与层间距 (001) 衍射峰一致, 对应的的距离为0.86 nm。GO/g-C3N4的峰位置和形状与g-C3N4比较无明显变化, 说明采用GO改性不能影响g-C3N4的晶格结构, 这对于所制备的复合光催化剂的光催化性能非常有利。

图5是GO、纯g-C3N4和GO/g-C3N4复合物的红外光谱图。在各样品的谱图中, 3 000~3400cm-1均可以明显观察到宽峰, 分别对应于物理吸附的H2O的吸收峰。对于GO, 其中包含四种典型的吸收峰在1 000~1 800 cm-1间, 1 060 cm-1和1 385cm-1分别归属于C-O的伸缩振动及三级C-OH的伸缩振动。其他两个吸收峰位于1 645 cm-1和1 727cm-1, 分别归属于环氧基团和石墨环骨架中O—H的弯曲振动及COOH中的CO。中纯的g-C3N4中强峰主要位于1 200~1 650 cm-1间, 1 227cm-1, 1310 cm-1, 1 394 cm-1, 1 537 cm-1, 和1 629 cm-1对应于CN杂环典型的伸缩振动模式。另外, 也能够观察到三嗪环典型的呼吸振动模式。在GO/g-C3N4复合物中, g-C3N4中典型的吸收峰仍然存在, 与纯的GO相比, 复合物中GO的典型吸收峰在强度上明显降低甚至消失。

图6是在不同激光强度下GO的Raman谱图, 由图6可以看出, 在不同的激光强度下, 均可以找到1 353 cm-1和1 597 cm-1的峰, 分别对应于GO的D带和G带。激光的强度的增加有利于增强拉曼信号, 由图6可以看出, 随着激光强度的增加, 峰强度也逐渐增加, 但D峰较高, 说明石墨化程度有待进一步提高。

图7是纯g-C3N4和GO/g-C3N4复合物的拉曼光谱图, 并将GO的拉曼谱图也放在图中进行比较。由图7中可以观察到g-C3N4中的一些典型峰, 分别在467 cm-1, 700 cm-1, 742 cm-1, 974 cm-1, 1 230cm-1和1 310 cm-1。对于GO/g-C3N4复合物, 所有g-C3N4的拉曼吸收带能够被找到。位于1 400 cm-1到2 000 cm-1间的宽峰是g-C3N4中的荧光信号。在图7中也能观察到石墨结构典型的1 332 (D带) 和1 586 cm-1 (G带) , 这与GO的吸收带相比略有下降, 说明在复合物形成的过程中GO有一定程度的还原。

2.2 低光照强度下GO掺杂g-C3N4的光催化性能分析

首先采用g-C3N4为催化剂, 在低光照条件下比较了无催化剂、g-C3N4粉体催化和g-C3N4/PVDF复合膜的光催化活性, 催化剂用量固定g/ml。结果如图8所示。由图8可知, 在较低的光照能量下, 无催化剂时甲基橙基本不降解, 纯g-C3N4的光催化甲基橙降解率也很低, 2.5 h后仅达到了2.5%左右。而PVDF/g-C3N4复合膜的光催化降解MO的效率高于g-C3N4粉体和无光催化剂加入的情况, 这是由于负载于复合膜表面的光催化剂g-C3N4比表面积大、紫外光照利用率高所致。另外, 由于PVDF/g-C3N4复合膜具有很强的吸附MO能力, 使MO容易吸附、迁移至复合材料中光催化剂的表面, 进行光催化降解反应, 并形成吸附-迁移-光降解的链锁效应[17]。而粉体光催化剂对MO分子的吸附能力弱, ·OH活性基团进入溶液的过程成为反应速率控制步骤, 因此光降解效率低于表面反应[18]。

采用上述方法进一步研究了不同热解温度下GO/g-C3N4的光催化性能, 结果如图9所示。由图9可以看出, 在低的光照能量下, B掺杂的g-C3N4催化性能相比g-C3N4有一定程度的提高。当热解温度为500℃时, 所得B掺杂g-C3N4对甲基橙的降解率在2.5 h后为39.50%, 高于未改性的g-C3N4。随着热解温度的升高, 催化效率反而下降, 温度过高可能在g-C3N4中引起不利于甲基橙降解的结构缺陷。

通过数据线性拟合得到不同热解温度0.5%GO/g-C3N4的光催化动力学模拟曲线, 结果如图10所示。由图10可以看出, 线性相关系数都接近于1, GO/g-C3N4的光催化降解甲基橙的反应动力学可以用一级反应动力学方程表示, 甲基橙降解的表观一级反应速率常数k随烧结温度的增大呈现出先增大后减小的趋势。

甲基橙的光催化降解显示出较高的光催化降解率, 归因于GO的引入导致了g-C3N4表面性质改变, g-C3N4与GO之间形成了π-π相互作用, 增加了电子的流动性能, 有效阻止了团聚, 同时改善了紫外可见光的吸收。从上述结果可以看出, 利用gC3N4与GO的相容性, GO/g-C3N4体系的光催化效果显著提高, 复合体系具有高的表面积和氧化能力, 能够很好地与甲基橙进行作用, 并对甲基橙发生了部分吸附作用, 提高其光催化效果。并且对掺杂C3N4光降解甲基橙数据线性拟合可知, 甲基橙光催化降解反应符合ln (c0/ct) =d+kt的反应动力学模型。

3 结语