基于增强回归树的杉木人工林林分断面积模型研究

【目的】林分断面积是森林生长收获预估中的重要变量。构建基于增强回归树的林分断面积模型,并分析不同林分密度指标和不同立地指标及其交互作用对模拟的影响,为采用增强回归树模拟林分断面积提供一定的参考。【方法】研究以江西省崇义县的杉木人工林为对象,采用增强回归树构建了林分断面积模型,通过交叉验证分析了交互深度、收缩参数和回归树数量的变化对增强回归树预测的影响,并对比分析了2种立地指标(地位级指数和地位指数)、2种密度指标(每公顷株数和林分密度指数)及其交互作用对林分断面积的影响,以此筛选出林分断面积模型中最适的立地指标和密度指标。【结果】(1)经过参数优化的增强回归树能较好的模拟林分断面积,最优模型的MAB为0.504 7 m~2/hm~2,RMA为2.29%,RMSE为0.900 8 m~2/hm~2;(2)基于林分平均高的地位级指数对林分断面积的模拟效果优于地位指数,因此可在缺少优势高数据时采用地位级指数描述立地质量;(3)林分密度指数对林分断面积的模拟效果明显优于每公顷株数,说明包含了林木大小信息的密度指标能有效的模拟林分断面积;(4)立地和密度的交互作用能在一定程度上提升林分断面积模型精度。【结论】增强回归树能较好的模拟林分断面积,但需要对参数调优,且在需要精确预估林分断面积时,建议考虑立地和密度的交互作用。     

基于几何模型的绿萝叶片外部表型参数三维估测

为快速高效获取叶类植物叶片的外部表型参数、掌握植株生长状况，以绿萝叶片为研究对象，提出一种基于几何模型的叶长、叶宽与叶面积的三维估测方法。利用微软Kinect V2相机，自80cm高度垂直位姿获取绿萝叶片局部点云，并进行直通滤波去噪与包围盒精简等预处理，测量得到点云外形参数，输入预先建立的SAE网络分类预测得到几何模型参数，并基于曲面参数方程建立叶片几何模型。采用粒子群优化算法计算几何模型离散点云和局部点云间的空间距离，进行空间匹配，利用遗传算法求解最优匹配模型的内部模型参数，输出最优匹配模型的叶长、叶宽与叶面积作为估测结果。实验共采集150片绿萝叶片的局部点云数据，将估测结果和真实值进行数学统计与线性回归分析，得出叶长、叶宽与叶面积估测的平均误差分别为0.46cm、0.41cm和3.42cm2，叶长估测R2和RMSE分别为0.88和0.52cm，叶宽R2和RMSE分别为0.88和0.52cm，叶面积R2和RMSE分别为0.95和3.60cm2。实验表明，该方法对于绿萝叶片外形参数的估测效果较好，具有较高实用价值。     

干旱胁迫下腐植酸对燕麦叶绿素荧光特性的调控效应

【目的】明确腐植酸(HA)对干旱胁迫下燕麦叶片叶绿素荧光特性的调控效应。【方法】采用盆栽试验,研究了在正常供水(75%田间持水率)、中度干旱胁迫(60%田间持水率)、重度干旱胁迫(45%田间持水率)3个水分条件下喷施HA对燕麦叶片叶绿素量及荧光参数的影响。【结果】①水分胁迫导致Chla+Chlb、Chla/Chlb、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo和qP显著降低,而Fo和NPQ显著升高;②与CK相比,干旱胁迫下HA处理Chla+Chlb提高0.6%~40.82%、Chla/Chlb提高1.13%~30.09%、Fm提高0.7%~121.19%、Fv提高1.0%~171.79%、Fv/Fm提高0.2%~83.89%、Fv/Fo提高1.9%~211.56%、qP提高0.1%~68.30%、NPQ提高6.02%~73.36%、而Fo降低0.70%~14.06%,其中在重度干旱胁迫下均达到显著差异。【结论】干旱胁迫对燕麦PSⅡ光反应系统产生明显伤害,喷施腐植酸可缓解其影响,且在重度干旱胁迫条件下效果最明显。     

细菌性根腐病对三七光合特性的影响

根腐病是严重威胁三七生产的重要因素之一,常年发病率在5%～20%。其中,由假单胞杆菌(Pseudomon adaceae)引起的细菌性根腐病,因叶片出现缺水萎蔫症状时才能发现,目前尚无有效的预防措施。为探究细菌性根腐病对三七光合生理特性的影响,从而为三七病害生理学研究提供理论基础,本文以2年生三七为材料,设置2个处理[发病植株和健康对照植株(CK)],研究细菌性根腐病对三七形态结构、光合特性和光系统功能的影响。结果表明:1)根腐病导致三七的主根褐变腐烂,须根断损,茎基部腐烂中空,叶片萎蔫,各器官含水量比CK显著降低(P≤0.05);而株高、叶面积和叶片解剖结构(上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度)在两处理间均无显著差异。2)发病植株叶片叶绿素含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、水分利用效率(WUE)和表观叶肉导度(AMC)显著低于CK(P≤0.05),且CK叶片胞间CO_2浓度(C_i)与P_n呈反比。3)发病植株叶片的光系统Ⅰ(PSⅠ)反应中心P700最大荧光信号(P_m)根腐病初期暂不受影响,而叶片暗适应下最大量子效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递速率[ETR(Ⅱ)]、PSⅡ实际光化学量子产量[Y(Ⅱ)]、PSⅠ电子传递速率[ETR(Ⅰ)]、PSⅠ周围的环式电子流(CEF)和PSⅠ实际光化学量子产量[Y(Ⅰ)]均显著低于CK(P≤0.05);参与调节性能量耗散的量子产量[Y(NO)]则显著高于CK(P≤0.05);发病植株的快速叶绿素荧光动力学曲线上出现K相,且显著高于CK(P≤0.05)。总的来看,细菌性根腐病对三七发病植株各器官的损伤严重程度为根茎叶,且根腐病导致发病植株叶片叶绿素降解, PSⅡ受到不可逆损伤, PSⅠ的电子传递被抑制,且叶肉细胞CO_2的同化能力降低,根腐病限制三七正常进行光合作用的条件。     

麦油稻轮作秸秆还田与施氮对水稻光合特性及产量的影响

以宜香优2115为材料,采用二因素裂区设计:主区设小麦或油菜秸秆全量翻埋还田(M_1)和秸秆不还田对照(M_0);副区设4个氮肥管理,不施氮(N_0),基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥氮肥施用比例为10∶0∶0∶0(N_1),基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥氮肥施用比例为3∶3∶2∶2(N_2),基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥氮肥施用比例为2∶2∶3∶3(N_3),研究秸秆还田和氮肥管理对直播稻的光合特性、干物质积累及产量的影响。结果表明:麦–稻或油–稻轮作下,氮肥管理对直播稻主要生育时期的干物质积累、光合特性及产量均存在显著或极显著的调控效应,秸秆还田显著影响水稻拔节期、齐穗期的叶面积指数(LAI)及群体干物质积累,同时油–稻轮作下其调控效应高于麦–稻轮作模式。秸秆不还田时,配合N_3施肥方式,可有效提高直播稻结实期剑叶净光合速率、SPAD值和叶面积指数,延缓叶片衰老,且在拔节期至成熟期间保持较高的群体生长率,干物质积累优势明显;秸秆还田下,配以基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥氮肥施用比例为3∶3∶2∶2的管理模式,麦茬或油茬直播稻群体构建合理,结实期剑叶光合能力强,有效穗、每穗粒数较多,表现高产,产量最高可达10 090、10 693 kg/hm~2。综合分析,麦–稻或油–稻轮作下秸秆还田,配合基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥氮肥施用比例为3∶3∶2∶2的氮肥管理模式,能实现直播稻的高产稳产。     

硝酸钠和乙酸铵配施对黄果柑幼苗光合特性的影响

利用Li–6400便携式光合测定系统，测定了硝酸钠与乙酸铵11个不同配比处理的黄果柑幼苗在不同季节的光合能力。结果表明：1) 硝酸钠与乙酸铵配比处理黄果柑幼苗的光合能力均表现为夏季最强，冬季最弱，秋季强于春季；叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均表现为夏季最高，冬季最低，秋季高于春季。2) 硝酸钠和乙酸铵配比(质量比)为8∶2时，黄果柑幼苗叶片的净光合速率、蒸腾速率、水分利用率和气孔导度以及叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均高于其他处理，单施硝酸钠或乙酸铵处理都低。综合比较分析，硝酸钠和乙酸铵配比为8∶2时，黄果柑幼苗的光合能力最强。     

秸秆还田与化肥减施对水稻生长指标及光合参数的影响

针对水稻生产中存在秸秆处理不当以及化肥用量增多等问题,以山东省济宁市稻麦轮作体系下水稻“圣稻18号”为研究对象,通过田间试验设置3个处理:常规施肥,小麦秸秆不还田(CK);常规施肥+小麦秸秆全量还田(T1);常规施肥量的85%+小麦秸秆全量还田(T2),深入探究秸秆还田与化肥减施对不同生育期水稻生长、光合参数和产量的影响,为制定合理的水稻种植措施提供理论依据。结果表明,稻麦轮作体系下秸秆还田不利水稻前期生长,但能显著提高水稻生长中、后期的生长指标,并增强水稻生长中、后期对氮、磷、钾等养分的吸收。水稻生长中后期T2处理的叶绿素含量、净光合速率以及光谱反射率均为最高,其中灌浆期SPAD值与净光合速率分别较CK处理升高4.4%和37.5%;另外,T2处理生长后期的Fv/Fm、PIabs均较前期所升高。试验还表明,T2处理水稻产量最高,比CK处理增产13.1%,增产的直接原因是单位面积有效穗数的增加。综上所述,秸秆还田配合化肥减施有助于水稻栽培生产中实现高产增效,在实际生产中值得推广应用。     

基于无人机高光谱的水稻光合性能监测系统应用

水稻的光合性能与水稻的产量和品质密切相关,传统的水稻光合性能监测由人工完成,具有任务量大和效率低等缺点,高效、无损的监测作物长势,是现代化精准农业的要求。为此,以无人机搭载高光谱仪作为遥感技术平台,对水稻的光合性能进行研究分析,建立了估算水稻叶片类胡萝卜素(Car)含量的监测模型。测试结果表明:5组光谱参数与水稻样本叶片Car含量实测值的回归分析均达到显著相关水平,以SR(723,770)精度最高;进一步检验发现,水稻叶片类胡萝卜素含量实测值与SR(723,770)模型建立的估测值相关性更高,R~2达0.891 5,斜率更接近于1,具有更佳预测效果,可为水稻光合性能遥感监测提供技术支撑。