立体机器视觉技术在快速获得玉米叶片形态指标中的应用研究

叶片是玉米植株的重要器官,叶片的长、宽、面积、褶皱程度等是衡量叶片生物学特性的重要指标。本文探索了以立体机器视觉技术为基础的玉米叶片形态快速测量方法,对玉米叶片进行三维测量与三维重建,并结合图形学原理对叶片的三维形态进行分析,进而得到叶片形态的基本指标。     

玉米形态建成研究进展

综述了玉米形态建成的研究进展,主要包括玉米根系的生长与分布、茎节和叶片的分化、伸长、分布,各器官之间的同伸关系以及环境因素对玉米形态建成的影响.     

不同温度条件下玉米生长速度及植株外部形态的比较

试验调查并分析了两种不同的温度条件———田间正常温度和玻璃温室内温度,对玉米的生长速度及其外部形态的影响。结果表明:温度对玉米的叶片宽度、叶片增长速度及出苗时间影响很大,而对玉米6月23日(夏至)的叶片数及植株总叶片数基本无影响。     

不同株型玉米叶片形态结构的研究

紧凑型玉米与平展型玉米叶片形态结构有一定差别。主要表现在紧凑型玉米叶表皮气孔数目多于平展型。上表皮多17.0%，下表皮多11.5%。紧凑型玉米叶片上、下表皮气孔密度差别比平展型小。紧凑型玉米下表皮比上表皮气孔多44%，而平展型多50%。两种株型玉米叶片维管束鞘中的叶绿体均位于细胞外方，呈半圆形排列。紧凑型玉米比平展型玉米叶片维管束鞘中叶绿体含量较多。两种株型玉米叶片中脉有一定差异，紧凑型玉米叶片中脉较宽且向叶正面凹陷较深。     

一种新玉米种质资源—对生玉米

本文介绍了对生玉米的形态特征，利用价值和研究进展。对生玉米有理想的株型，叶片和果穗，具有较高的增产潜力，是玉米高光效育种的珍贵资源。     

玉米花期耐高温品种的筛选与综合评价

以30个黄淮海地区主栽玉米品种为试材,研究高温对不同玉米杂交种的形态、叶片生理以及产量构成因素的影响,筛选玉米杂交种花期耐热性评价指标,对30个玉米杂交种花期耐热性进行综合评价。结果表明,高温胁迫阻碍了玉米雌雄穗的分化,造成植株生长中心转移,且不同基因型玉米间存在显著差异。高温处理后,穗位叶片变薄,其比叶重、叶绿素相对含量及净光合速率均有所下降,穗位叶片浸泡液相对电导率显著增加。高温胁迫使玉米果穗行粒数明显减少,百粒重及子粒产量显著下降。综合不同品种各性状耐热系数的相关性分析及逐步回归分析结果得出,产量、百粒重、穗长、穗粗和结实率可作为评价玉米杂交种花期耐热性的主要指标。     

缺Ca处理对玉米生育影响的研究

利用营养液培养,对缺Ca处理的玉米植株进行了形态、解剖和生理指标的观测表明:玉米缺Ca处理与正常植株在形态上发生明显变化,植株矮小,幼叶与生长点死亡,叶片干枯下垂,根系不发达,根的表面发生粘化现象;产生症状部位的解剖特点是,根尖没有分区现象,细胞排列不规整,大部分细胞遭致破坏。叶片失绿部分,叶肉细胞空虚无物,叶绿体遭破坏。严重的叶片各组织萎缩在一起,分不清细胞轮廓;光合速率、叶绿素含量及干物重等指标,均明显地低于对照。     

模拟犁底层条件下春玉米叶片形态发育及衰老表征

通过模拟犁底层和模拟打破犁底层处理进行试验,研究犁底层对春玉米叶片形态发育及衰老表征,明确犁地层对东北春玉米生产易引发早衰的机理。结果表明,模拟犁底层处理的第8片到第11片叶玉米叶片长度以及第13片叶到第20片叶叶片宽度均小于模拟打破犁底层处理,达到极显著水平;从5片叶全展开到小喇叭口期,模拟犁底层处理比模拟打破犁底层处理晚发育9 d;模拟犁底层处理缩短了中部叶片的持绿时间6 d;模拟犁底层处理相对模拟打破犁底层处理降低了开花期绿叶面积及开花后相对绿叶面积,生产上采用农业机械深松打破犁底层可延缓后期叶片衰老进程。     

世界玉米科研动态对辽宁省玉米育种研究的新启发

目前,世界各国都在致力于培育适应本国各地区土壤、气候特点及不同生产水平的优良杂交种。当前各国的玉米育种主要以高产形态和生理基础为依据,重点选育高密度条件下的高产类型。重视株型紧凑,叶片上举,秆坚硬强壮、多抗类型的选择。那么辽宁省玉米育种家选育的理想株型应是,上部叶片直立,下部叶片平展,叶片光合效率高,适合密植,苗期耐低温,抗倒抗病耐瘠薄,灌浆期延长的高产品种。     

玉米耐涝机理研究进展

淹水胁迫是玉米生产遭受的主要逆境之一。淹水胁迫使玉米植株气体扩散受阻,叶片细胞膜脂过氧化加剧,MDA含量积累,保护酶系统受损,叶绿体降解,光合速率下降。玉米可通过生理生化机制的调节来适应淹水胁迫,包括玉米植株生长发育、形态结构、解剖结构产生明显变化,在呼吸代谢、光合作用、抗氧化系统和内源激素等方面也发生相应变化。本文从形态学、生理学、生物化学和分子生物学等方面综述玉米耐涝机理研究进展,为玉米耐涝性研究和耐涝玉米新品种选育提供参考。     

糯玉米钾素分配转移特性的基因型差异

在同一供肥水平下研究31个糯玉米品种的钾素分配转移特性,分析糯玉米钾素分配转移规律及其与钾素吸收利用的关系,揭示钾素分配转移的基因型差异及其对产量形成的作用。结果表明,糯玉米生育期间钾素在各器官的分配与氮、磷不同,钾素不随生长中心的转移而转移,在生育期间钾素主要分配在叶片和茎秆中,开花前主要分配在叶片中,开花后钾素分配到茎秆中最多。糯玉米不同品种各器官钾素转移率存在显著差异。相关分析表明,钾素转移率主要影响产量和钾素利用效率的高低,而对钾素吸收总量及钾收获指数影响较小。通径分析表明,鲜穗、鲜子粒及成熟子粒中高产品种叶片的钾素转移率较高,叶鞘的钾素转移率高有利于品种鲜穗、鲜子粒及成熟子粒钾素利用效率的提高。     

稀土La对Cd胁迫下玉米幼苗生长的影响

以水培法研究了重金属Cd对玉米幼苗的胁迫伤害及稀土La对Cd伤害的缓解作用。结果表明,在Cd胁迫伤害下玉米幼苗的生长受到抑制,表现为株高、主根长下降,叶面积锐减,茎叶、根的鲜重以及干重明显下降。随着Cd胁迫浓度的增加,玉米幼苗受伤害程度趋向严重。在玉米幼苗上喷施适量浓度LaCl3(20mg/L)能缓解Cd对玉米幼苗生长造成的伤害。     

玉米叶片高光谱反射率、吸收率与色素含量的关系比较分析

分析测定了大田试验条件下11个玉米品种的3个氮肥处理、2个密度处理和6个生育期的150张叶片在350～2500nm波段的反射率和吸收率及其叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量。玉米叶片在叶绿素吸收波段的最大吸收波长位于665nm附近,665nm处叶片的吸收率与反射率间呈高度负相关(R2=-0.7533,n=150),而吸收率较高(>92%)的叶片的相关性明显强于吸收率较低的叶片。基于近红外波段和叶绿素吸收波段(红波段)或叶绿素反射波段(绿波段)构建的8个高光谱参量只有以反射率为基础计算时才与色素含量间存在相关性。mSR705和mND705无论以反射率还是以吸收率为基础计算,均表现出与色素含量间的强相关关系,而以吸收率为基础计算的mSR705和mND705与色素含量间的相关性又稍强于以反射率为基础计算的mSR705和mND705。本研究结果暗示叶片的表面反射是干扰叶片光谱(尤其是吸收光谱)对色素浓度变化响应的主要因子。     

Microenvironment of a corn–soybean–oat strip intercrop system

The microenvironment of a corn (Zea mays L.)–soybean (Glycine max [L.] Merr.)–oat (Avena sativa L.) narrow strip intercrop system was studied on four farms in Iowa, USA during 1991–1993 (one or two farms studied each year) with the objective of explaining previously observed patterns of strip-crop yields. Air and soil temperatures, humidity, wind, and photosynthetic photon flux density (PPFD) for each row in a strip were recorded continuously during 4–13-day periods several times during each growing season; short-term measurements of light extinction through the corn and soybean canopies were made late in the 1993 growing season. Soybean biomass in September 1993 was also determined. Early in the growing season, there typically were no significant differences among rows within a strip in any environmental or growth variable. Later in the growing season, daily PPFD received varied more across each strip than any other environmental variable measured; the outer side of edge rows of corn in north–south rows typically received significantly higher daily PPFD (2–38% more) than inner rows in the strip, while the outside of the soybean row furthest from corn received 36–140% greater PPFD than the corn-side of the row next to the corn strip. Soybean height; leaf mass per leaf area; and leaf mass, stem mass, and pod mass per unit land area in September were strongly related to daily PPFD, with all except height increasing with greater PPFD. Total biomass increased by 32% from the row closest to corn to the row furthest from corn, although there was no change in the ratio of leaf:stem:pod with row position. Thus, PPFD varied the most across the strips of any environmental variable, and crop growth was closely related to PPFD received.     

小麦 玉米轮作区西农979不同器官氮素转运及对籽粒贡献率的影响

为了解华北地区小麦玉米轮作模式下小麦不同器官氮素吸收、分配及转运的差异,采用田间试验方法,以西农979为供试品种,于小麦的分蘖期、越冬期、返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期采集植株样品,对其叶、叶鞘、茎、穗轴、颖壳和籽粒的干物重及氮含量进行了测定和分析。结果表明,小麦成熟时,不同器官氮含量从大到小依次为：籽粒＞叶＞叶鞘＞颖壳＞茎＞穗轴,氮积累量从大到小依次为：籽粒>叶鞘>叶>茎>颖壳>穗轴,即氮在籽粒中分配和积累量最大,叶是最大的氮素“源器官”。在不同生育阶段,拔节至抽穗期的氮吸收量和吸收速率最大。在华北小麦玉米轮作区,籽粒氮收获指数达到68.48%,而叶对籽粒的氮转运贡献率达到54.52%;拔节至抽穗期氮素吸收比例占全生育期的48.07%,故而底施氮肥与拔节期追氮的比例控制在5∶5为好。     

下层土壤容重对玉米生育后期叶片衰老的生理效应

采用桶栽法研究了下层土壤容重对玉米生育后期叶片衰老的生理效应。结果表明,随着下层土壤容重的增加,玉米单株叶面积下降;容重越大,叶面积指数下降幅度越大,玉米生育后期叶片衰老速度越快,SOD酶活性降低越多,MDA含量增加越多。     

超高产条件下玉米产量及冠层结构

2011~2012年,选用郑单958为供试材料,以传统栽培模式为对照(CK),研究超高产栽培条件下春玉米的冠层结构。结果表明,超高产条件下春玉米产量及有效穗数均显著高于对照;玉米在超高产栽培条件下,其群体叶面积指数(LAI)均高于传统栽培模式(CK),且LAI最大值的持续天数比CK长。棒三叶及棒三叶以上叶增加幅度明显,与CK均达到显著水平;超高产栽培条件下玉米叶倾角明显小于CK,叶向值增大,群体受光态势较好。叶片光合速率(Pn)均随生育时期的推移而不断降低,在全生育期超高产栽培条件均高于CK,并且在大喇叭口期差异显著;整个生育时期超高产栽培条件的光合势均高于CK。超高产栽培LAI持续天数长,叶倾角小,叶向值大,进而改善玉米群体受光态势,提高叶片光合能力,具有高光效的冠层结构。     

玉米植株形态生长的模拟

在生长模拟的基础上,根据玉米各器官的同伸关系,各叶位高度的变化规律,以及与玉米生长发育相关的专业知识,开发了玉米植株形态生长的模拟系统。它能够模拟出玉米从出苗到吐丝期间的形态变化过程,在计算机上绘出植株形态图。     

灌水量与夏玉米光合性能及产量的关系

利用大型防雨设施池栽,研究灌水量与夏玉米光合性能及产量的关系。结果表明,灌水量与夏玉米光合性能及产量呈高度正相关,不同灌水量对群体光合速率、单叶光合速率、光合速率日变化、叶面积发展动态、干物质积累量及干物质生产率产生显著差异,并随生育进展而加剧。根据产量与耗水量的关系,夏玉米13 500 kg/hm²产量水平的耗水量在630 mm左右,9 000 kg/hm²产量水平的耗水量在490 mm左右,200 mm左右为夏玉米经济产量形成的耗水临界值。穗期、花粒期土壤水分状况不同是导致产量及光合性能差异增大的重要原因之一,保证夏玉米中、后期水分适宜是提高光合性能及产量的重要条件之一。     

甜玉米种子活力差异近等基因系植株生育后期源库关系初探

为探明甜玉米种子活力差异近等基因系植株生育后期源库关系,进一步阐明甜玉米种子活力形成的生理基础,以2组种子活力差异的近等基因系材料hv1与lv1、hv2与lv2为试材,研究其生育后期叶“源”和籽粒“库”的生理生化特性。结果表明：种子活力高的近等基因系材料(hv1和hv2)籽粒的可溶性糖含量较低,而可溶性蛋白含量较高;吐丝后,种子活力高的近等基因系材料(hv1和hv2)叶片的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均较高。研究还表明：籽粒可溶性糖含量与叶片可溶性糖含量、光合生理特性(除叶绿素b含量外)呈一定的负相关关系,而籽粒可溶性蛋白含量与吐丝后30 d叶片可溶性蛋白含量、叶绿素a含量和总叶绿素含量均显著正相关。因此,适度较强的叶片光合生理,保证光合产物的高效积累,降低籽粒可溶性糖含量,提高籽粒可溶性蛋白含量,是提高甜玉米种子活力的生理基础。