LAI-2000冠层分析仪在不同植物群体光分布特征研究中的应用

【目的】寻求快速准确确定各种农林植物冠层透光率及其随时间变化规律的方法，以及通过冠层分析确定农林植物冠层消光系数的方法。【方法】应用LAI-2000冠层分析仪和LI-1400数据采集器连接LI-190、LI-191传感器，测定了高秆作物（玉米）、矮秆作物（大豆）和林木群体（楸树、白蜡、栾树苗圃幼林冠层）的LAI、叶倾角、冠层开度及群体透光率。【结果】（1）LAI-2000测得的冠层开度，与全天群体透光率相关非常密切。相关系数达0.9308，回归直线的截距为0.015，接近于0，斜率为1.0668，接近于1。所以，完全可以使用冠层开度估计透光率。阴天比晴天估计效果更好。（2）用实测的LAI和群体透光率，准确计算出了农林植物群体的消光系数。消光系数有明显的日变化，玉米冠层一日中出现两个极大值，中午最低。【结论】LAI-2000冠层分析仪能给出群体内不同天顶角方向的天空开度，能更详细地表达植物群体结构特征；群体内某一点的冠层开度与该点的冠层透光率在数值上几乎相等，所以冠层内透光率测定不再需要冠层上下同时测光计算，而直接由测冠层开度得到；LAI-2000无损测定冠层LAI，可用于计算群体消光系数，文中所计算的消光系数，处在文献报道的正常范围。     

基于三维模型的不同树龄苹果树冠层结构评价

【目的】对高纺锤形苹果树的冠层生长规律进行研究，为苹果高纺锤形树形的生长管理提供参考。【方法】以M26中间砧短枝富士为试材，选择4，8，12年生3个树龄的果树作为3个处理，人工测量和统计各树龄冠层基本信息及枝组结构，构建3个树龄果树的虚拟树体模型，比较实际树体照片与虚拟树体，基于构建的三维模型计算果树冠层总叶面积（total leaf area，TLA）、照射叶面积（projected leaf area，PLA）、光截获效率（silhouette to total leaf area ratio，STAR）、叶面积指数（Leaf Area Index，LAI）等指标，建立3个树龄果树的虚拟果园，并模拟计算其中单株果树的光截获效率，用LAI-2000冠层分析仪测定各树龄冠层的LAI，并与三维模型计算结果进行比较和验证。【结果】数字化得到的果树冠层基本信息及枝组结构与人工测量统计结果均无显著差异，但数字化得到的枝组结构更为准确。与实际树体照片相比，虚拟树体图像整体上能够展示树体实际生长情况。3个树龄果树冠层的TLA与PLA分别为6.41，11.60，19.69 m²和2.38，3.88，5.77 m²，随树龄的增长而显著上升；STAR值分别为0.37，0.33和0.29，随树龄增长而下降，但三者之间差异并不显著，LAI分别为1.78，3.87和3.28；在虚拟果园中，模拟计算得到的4，8和12年生果树的STAR值分别为0.30，0.18和0.19，其中4年生与8，12年生果树之间有显著差异。冠层叶面积指数实测值与三维模型模拟值的均方根误差（RMSE）为0.171，可知模型的精准度高。【结论】高纺锤形富士苹果树幼树有较好的光截获效率，随树龄增长单株果树的光截获效率有所下降。且相较于低龄果园，高龄果园中果树冠层光截获效率下降明显，建议果园管理中应注意合理控制种植密度和枝叶密度，以改善高龄果园冠层的光照分布。     

不同滴灌模式下种植密度对棉花冠层结构特性的调节

【目的】明确不同滴灌模式下种植密度对棉花群体冠层结构、光截获、产量和水分利用效率的影响,研究干旱区棉花高产节水的途径和技术措施。【方法】选用新陆早45号为试验材料,设有限滴灌(I425,滴灌量425 mm)和常规滴灌(I500,滴灌量500 mm)滴灌模式,每种滴灌模式下设3个种植密度:低密度(D12,12×10~4株/hm~2)、中密度(D24,24×10~4株/hm~2)、高密度(D36,36×10~4株/hm~2)。测定不同生育期棉花株高、叶面积指数(LAI)、平均叶簇倾角(MTA)、冠层开度(DIFN)、光截获、产量和水分利用效率(WUE)等指标。【结果】与常规滴灌模式相比,有限滴灌模式减缓了盛蕾至初花期株高增长速度,保持盛铃后期至吐絮期较高的LAI,增加了MTA和DIFN,进而显著提高了冠层中、下部的光吸收率,在不显著降低籽棉产量的前提下,提高了WUE。常规滴灌条件下,LAI、MTA、冠层总光吸收率(LIR)以中密度处理较高;有限滴灌条件下,上述参数均以高密度处理最高。常规滴灌中密度处理、有限滴灌高密度处理均显著提高单位面积铃数,最终获得了较高的籽棉产量;WUE则以有限滴灌高密度处理较高。【结论】在保持较高叶面积指数条件下,通过调节叶倾角,保证冠层中、下部较高的光吸收率,提高冠层总光吸收率,是有限滴灌高密度种植模式实现棉花高产节水的重要原因。     

栽植密度对枣园冠层结构与果实性状的影响

为探讨栽植密度对枣园冠层结构特征及果实性状的影响，以新疆阿克苏温宿县10 a生骏枣园为研究对象，利用LAI-2200植物冠层分析仪测定4种栽植密度(A.0.5 m×4.0 m、B.1.0 m×4.0 m、C.1.5 m×4.0 m、D.2.0 m×4.0 m)枣园叶面积指数(LAI)、平均叶倾角(MTA)、冠层开度(DIFN)与相对光合有效辐射(PAR)的物候变化，分析果实性状。结果表明，随着物候推进，枣园LAI和DIFN均呈现出先增大后减小的趋势，与不同物候期叶幕体积大小有关。随着株距不断增大，枣园LAI减小，树冠DIFN增大，相对PAR增强，光能利用率提高。C的单果重、可溶性糖含量、单株产量及每公顷产量均高于A和B,可滴定酸含量则明显低于A和B,糖酸比显著高于其他3种栽植密度。综合以上结果可知，1.5 m×4 m栽植密度能有效改善枣园冠层结构特征与光能利用效率，在稳定枣果产量的前提下提升了枣果品质。     

基于低空遥感的果树冠层信息提取方法研究

【目的】 果树冠层信息是反映果树生长状况的重要参数,准确提取果树的冠层信息对于果园的精细管理十分必要。【方法】 文章以苹果树和桃树为研究对象,利用无人机遥感获取果园影像数据,首先通过Mask R-CNN实例分割算法对果园果树冠层进行逐一分割,同时提取果树冠幅和冠层面积信息。然后利用果园正射影像结合QGIS软件,对果树冠层位置信息进行提取和可视化并通过目视解译对果树冠层参数信息提取结果进行评估。【结果】 当交并比为0.5时,模型检测分割结果最优,测试集语义分割精确度为66.3%,目标检测精确度达到63.9%。总体冠层面积实测值与模型预测面积之间的平均相对误差为12.44%,均方根误差为0.5 m²。冠幅实测值与模型预测的面积之间的平均相对误差为16.39%,均方根误差为0.39 m,在一定范围内验证了模型对冠层面积和冠幅信息提取的可靠性。【结论】 结合无人机遥感数据和Mask R-CNN实例分割算法可有效地将果树冠层分割出来,并且能够较为准确地提取果树冠层的相关参数信息,可为果园的精细管理提供一定的技术支撑。     

有机无机肥配施对小麦冠层结构、产量和蛋白质含量的影响

 【目的】揭示有机无机肥配施对豫麦34冠层光分布特征、产量和蛋白质含量的影响。【方法】采用大田切片法，研究了尿素、鸡粪及鸡粪和尿素配施方式下，强筋小麦品种豫麦34的冠层结构、产量构成及籽粒蛋白质含量的变化。【结果】施用鸡粪有利于提高豫麦34旗叶的叶绿素含量（SPAD值），促进群体光合有效辐射（PAR）的提高，增大小麦群体的平均叶倾角（MLA），降低群体的冠层开度（DIFN），提高光能利用效率和小麦群体的叶 面积指数（LAI），有利于经济系数和籽粒蛋白质含量的改善。【结论】综合考虑小麦产量、经济系数和籽粒蛋白质含量等因素，3种肥料处理以鸡粪与尿素配施为最佳，配施处理的小麦冠层结构适宜、株型最佳、群体光分布合理。     

更新修剪对苹果树冠结构及果实品质的影响

利用LAI-2000冠层分析仪测定渭北高原果园盛果末期苹果树冬季更新修剪和长放修剪(对照)后的叶面积指数(LAI)、冠层开度(DIFN)、平均叶倾角(MTA)、消光系数(K),更新修剪和长放修剪苹果树的果实产量、果实品质。结果表明,更新修剪显著提高叶面积指数和平均叶倾角,略微提高消光系数,显著降低冠层开度。更新修剪显著提高果实产量、单果质量、果形指数、有机酸质量分数及经济产值,对果实着色、可溶性固形物、可溶性糖、硬度、Vc等无显著影响。渭北高原盛果末期苹果树应采用更新修剪。     

苹果分层纺锤形冠层结构与果实产量品质的关系

【目的】研究分层纺锤形冠层结构与产量品质关系,分析树形结构的适宜性,为短枝苹果整形修剪提供依据。【方法】以分层纺锤形苹果树为研究对象,测定冠层微气候因子、枝量、冠层结构及产量和品质参数,分析比较不同冠层间的差异。【结果】不同冠层的光照、温度、ACF、DIFN、MTA都随冠层高度的增加而增加;湿度,主枝长,主枝粗,冠层体积、LAI、产量随冠层高度的增加而减小;而果实品质仅有果实着色面积在上层与中、下层上存在显著差异,而其它品质指标在各层间无显著差异,果实品质一致性较高;产量主要集中于树体中下部冠层,便于修剪、树体管理、采摘。【结论】树冠下部冠层产量平均为下部冠层产量平均为40 392 kg/hm~2,中部冠层产量为15 081 kg/hm~2,上部冠层产量为8 316 kg/hm~2,产量主要集中于冠层中下部,便于管理和采摘,苹果分层纺锤形冠层通风透光条件良好,产量较高,品质指标在各层无显著差异,果实品质一致,有较好生产应用价值。     

直播稀植高产杂交棉农艺及冠层结构特征研究

为充分挖掘杂交棉增产潜力,采用大田创建高产试验示范田的方法,以杂交棉稀植为研究对象,以常规棉密植棉为对照,分析棉花产量形成过程中农艺性状、冠层结构指标的变化。结果表明:与常规棉密植相比,杂交棉稀植条件下皮棉产量、单株结铃数和单铃质量分别增加了7.9%～24.1%、34.8%～40.2%和14.3%～19.2%,果枝台数和倒四叶宽分别增加了18.9%、9.6%;且叶面积指数(LAI)和叶倾角(MTA)增幅分别为53.3%、23.9%～26.4%,冠层开度(DIFN)则降低了45.5%～81.1%。杂交棉稀植条件下,与皮棉产量2 500 kg·hm~(-2)棉田相比,3 000 kg·hm~(-2)棉田的单位面积株数、株高、果枝始节高度以及LAI、MTA分别增加了5.1%～15.1%、1～2 cm、2.2%、11.6%、4.8%,DIFN降低了56.7%。籽棉产量与LAI和果枝台数呈显著正相关,株高与总铃数呈显著正相关、MTA与单株结铃数和单铃质量呈显著正相关,DIFN与单位面积株数显著正相关。综上,适度稀植条件下杂交棉充分发挥了杂种优势,棉株个体生长旺盛从而弥补群体的不足,单株铃数和单铃质量的同步提高是其获得高产的主要原因;杂交棉稀植实现皮棉产量3 000kg·hm~(-2)的总铃数大于120×10~4 hm~(-2)、单铃质量大于5.31 g;果枝台数维持在10台,倒四叶宽大于18 cm;在盛铃后期叶面积指数达到峰值为4.3～4.9、MTA为52.7～53.1°、DIFN为0.011～0.015。     

冠层分析仪在苹果树冠结构光学特性方面的研究

冠层结构光学特性研究在森林和农田生态领域应用较多,而在果树上涉及很少。运用WinsCano-py2004a冠层分析仪对陕西渭北8个县110棵苹果树的冠层结构光学特性进行了测定。结果表明,渭北地区苹果树冠层的特征指标中,间隙指数、开度、叶面积指数与冠层光合有效辐射通量和定点因子有显著相关性,并且不同树体间差别很大,表明间隙指数、开度、叶面积指数等对于果树冠层的光截获能力影响较大,而平均叶角和聚集因子等指标与冠层光合有效辐射通量和定点因子无明显相关性且不同树体间相差不大,表明叶分配角和平均叶角等对于冠层光截获无明显影响;初步认为Wins Canopy2004a冠层分析仪可用在苹果树冠层结构分析方面,合理进行苹果树冠结构及光学特性的评价。     

种植密度对烟草冠层辐射和群体光合作用的影响

烟草群体光合能力是烟叶产量和品质形成的基础,种植密度是调节烟草个体生长和群体发展的重要因素。以烤烟品种‘云烟85’为材料,设置3个种植密度(D1:16 529株·hm~(-2);D2:18 182株·hm~(-2);D3:20 202株·hm~(-2))处理,研究密度对烟草群体叶面积动态、冠层辐射、群体光合作用及经济性状的影响。结果表明,烤烟群体发展动态表现为圆顶期叶面积指数(LAI)最大,行间叶尖距和冠层透光率最低,以后随着叶片的成熟采收,LAI逐渐减小,行间叶尖距和冠层透光率逐步增大。与此相应,群体光合速率(RCP)也以圆顶期较高。同一时期不同处理间相比,随密度增加LAI增大,行间叶尖距和冠层透光率减小。群体光合速率随密度的变化表现为,在圆顶期从D1到D2群体光合速率增加,从D2到D3有所下降,中部叶片采收后3个密度间差异不显著。相关分析表明,LAI与叶尖距、透光率呈显著负相关,与群体光合速率呈正相关,但不显著。表明群体光合速率并非随密度增大而持续提高,密度过大时,反而导致群体光合速率下降。产量和产值从D1到D2显著增加,从D2到D3则有所下降,上等烟比例以D2最高。从群体发展的协调性、田间管理的方便性及生产成本等综合考虑,烤烟品种云烟85的种植密度以18 182株·hm~(-2)左右较为适宜。     

北疆高产棉田冠层结构特性初步分析

本研究对农六师新湖农场的高产棉田进行测试分析，采用美国ＣＩ１００冠层结构分析仪，主要在棉花生长的旺盛时期进行群体的叶面积指数、散射光透射率、直射光透射率、叶倾角、消光系数、叶分布等指标数据的采集分析，得出北疆棉区合理群体的量化参数。     

氮肥用量对烟草群体发育和群体光合的影响

为了揭示氮肥用量与烟草群体光合的关系,以烤烟品种K326为材料,设置3个氮肥用量处理:N1(75.0kg·hm~(-2))、N2(97.5kg·hm~(-2))、N3(120.5kg·hm~(-2)),研究了氮肥用量对烟草群体叶面积动态、冠层辐射和群体光合作用的影响。结果表明,烤烟群体发展动态表现为圆顶期叶面积指数(LAI)最大,行间叶尖距和冠层透光率最低,以后随着叶片的成熟采收,LAI逐渐减小,行间叶尖距和冠层透光率逐步增大。与此相应,群体光合速率(RCP)也以圆顶期最高。圆顶期,3个施氮量处理的LAI大小顺序为N3N2N1,但N2和N3之间差异不显著;下二棚收获后,以N2的LAI最大。2个生育阶段(圆顶期到下二棚叶采收、下二棚叶收获到中部叶采收)的叶面积持续期(LAD)均以N2处理较高。冠层透光率以N3处理最低,N2与N1差异不显著。群体光合速率(RCP)以N1最低,N2和N3差异不显著。不同发育阶段的群体叶源量(CLSC)以N1处理最低,圆顶期到下二棚采收阶段,N2略高于N3,后期N3略高于N2。随着施氮量的增加,烟叶产量提高,上等烟比例和产值则以N2最高。从群体发展及生产成本等综合考虑,种植烤烟品种K326时,以采用18 182株·hm~(-2)左右的种植密度,97.5株·hm~(-2)左右的氮肥用量较为适宜,有利于群体协调发展,增强群体光合能力。     

天山云杉林林冠空隙特征的研究

通过对天山云杉林中 30个林冠空隙的调查 ,研究了新疆天山云杉林林冠空隙的基本特征和影响林冠空隙内幼苗更新的因子 .结果表明 ,本研究范围内 ,天山云杉林扩展林冠空隙 (EG)的面积在 5 0 .81～ 2 98.0 5m2 之间 ,其中以 4 0～ 1 6 0m2 所占比例较大 ;实际林冠空隙 (CG)的面积大多在 1 1 .37～ 1 83.39m2 之间 ,其中以小于 80m2 所占比例较大 ;CG EG值大多在 0 .4～ 0 .6之间 ,大多数林隙的形状近似于圆形 ,都接近于 1 ;林冠空隙有 1 0种形成方式 ,其中以伐倒和伐倒 +掘根风倒的方式最多 ;林冠空隙开敞度大多分布在 0 .4～ 1 .5之间 ,当开敞度为 0 .6 8时 ,幼苗更新株数最多能达到 2 76 75株 hm2 ;坡向和坡度对天山云杉幼苗更新有促进作用     

间作模式农田小气候效应对棉花生理生态指标的影响

【目的】研究间作模式下农田小气候对棉花生理生态指标的影响。【方法】采用大田试验和盆栽试验,分析和测定不同种植模式下棉花冠气温湿度及生理指标。【结果】间作棉花受间作枣树的影响,使植物蒸腾和土壤蒸发水分在近地表层滞留时间延长,提高了冠层湿度15.07%,延缓夜间冠气温度的散失。相对湿度的提高,促使间作棉花的株高提升26.61%,叶面积指数提高19.42%,全生育期叶片净光合速率提高10.25%。间作盆栽棉花的株高、叶面积指数和净光合速率分别提升21.37%、14.02%、12.55%,差幅微小于大田试验。【结论】间作模式改变了农田小气候中的相对湿度,提升棉花生理指标,较单作模式、间作棉花产量提高约20%左右。     

生姜群体及其光合作用与产量形成关系的研究

研究结果表明，姜群体光合速率与群体姜产量密切相关，群体光合速率决定于群体的构成。高产群体姜的单位面积分枝数应超过１５０／ｍ２，叶面积指数不得低于６ｍ２／ｍ２。本试验中种植密度超过７０００株／６６６．６７ｍ２的３个群体均达到了这一要求，这３个群体间的株高、分枝数、叶面积指数、群体光合速率和产量均无显著差异且都获得高产。姜群体光合速率的日变化呈典型的单峰曲线而异于单叶光合的双峰曲线。     

篱壁式栽培条件下富士苹果树冠光照分布与果实产量品质的关系

以不同主枝数量的篱壁式栽培富士苹果为试材,研究该条件下树冠内光照分布及其与果实品质的关系。结果表明,随着主枝数量的增加,树冠内相对光照强度小于30%的区域所占比例逐渐增加,而大于85%的区域所占比例逐渐减小,主枝数为16～18个的树冠内相对光照强度为30%～85%的(为优质光照)区域比例最高达到77%。60%～85%区域内果实单果重、可溶性糖及果皮花青苷含量均达较高水平,故该相对光照强度对果实品质形成最有利,30%～60%区域次之;相对光照强度≥85%的区域内果实可溶性糖含量最高,内在品质好,但果皮花青苷含量低(为60%～85%区域的75.6%,)。果实主要集中在相对光照小于85%区域内,30%～60%区域内的果实所占比例最高,可达总果实量的40%以上,60%～85%区域次之。结果表明,蓠壁式栽培苹果树冠内优质光照区域所占比例(最高可达77.2%)高于传统的主干形(50%～60%),有利于果树的生长、果实的发育及品质形成,同时还可以提高株间的生产效率,且单株以16～18个主枝为宜。     

云南红豆杉单木生物量模型选择与树冠调控

拟合并选择云南红豆杉单木生物量模型,明确树冠结构调控技术。以3年生福建省明溪县云南红豆杉原料林为对象,采用4种自变量类型模型,并导入树冠结构特征变量拟合生物量模型;经配对t检验、偏差检验与估算预测精度,优选系列单木生物量模型。比较导入树冠结构特征前后模型的拟合与预测效果,明确并验证树冠结构调控技术。结果表明,采用D²H变量拟合的模型效果最优,其次为DH变量,然后是D²变量,最后是D、H变量。采用D²H变量较D、H变量明显提高模型的拟合与预测效果。导入树冠结构特征后明显提高模型拟合与预测效果。冠幅、冠形率显著影响红豆杉系列单株生物量,促进系列生物量的树冠结构调控重点与方向是促进冠幅宽大;经验证,树冠结构调控技术显著提高系列单木生物量是可行的。自变量类型显著影响模型的拟合与预测效果,选择自变量类型以优化红豆杉单木生物量模型是必要和可行的。导入树冠结构特征因子明显提高单木生物量模型的拟合效果与预测精度。选出4个最优红豆杉单木生物量模型,其决定系数不小于0.862,预测精度均不小于95.18%,M_APE均不大于16.95%,可以用于生产中的生物量预测。     

太岳山油松人工林生态系统降雨的第一次分配

１９９２～１９９３年生长季节在山西省太岳山林区观测研究了不同郁闭度油松人工林对降雨的第一次分配．结果表明：林冠对降雨的第一次分配与降雨量级密切相关，降雨量级越大，截留率越小，而茎流率和穿透水比率越大．郁闭度亦影响林冠对降雨的第一次分配，郁闭度越大，截留率和茎流率越大，穿透水比率越小，而且随着降雨量级的增大，郁闭度的影响减弱．降雨的第一次分配主要取决于各月降雨的时间格局．干旱季节林冠对降雨的截留率较大，穿透水比率和茎流率较小，郁闭度对降雨第一次分配的影响较大；而在雨季则相反．整个生长季节，３号实验地（郁闭度为０９）的林冠截留、茎流及穿透水分别占降雨量的１５９％，２１％和８２０％，０号实验地（郁闭度为０６）的相应比率为１３６％，１９％和８４５％．因此，在干旱地区或具有明显干旱季节的地区经营人工林，必须考虑林分的生产力选择适当的林分密度，适时疏伐，增加林下降雨，提高土壤含水量，从而促进林木生长