基于地理信息系统的植物根系分析方法

简便、快速、准确的根长测量和根系分级方法,在不同灌溉方式对作物生长影响的对比研究等方面具有重要意义.该文提出了一种利用地理信息系统技术,测量根长并对根系进行分级的方法.通过与目前常用的直接测量法、网格交叉法进行比较,发现该方法测量精度高、速度快,而且简单易用.     

漫灌下幼树期库尔勒香梨根系分布特征研究

【目的】研究幼树期库尔勒香梨根系分布特征，为制定科学高效的水肥管理措施提供理论依据。【方法】在南疆选择大水漫灌果园，选取1～6年生库尔勒香梨各3株为试材，在树干周围半径160 cm，挖掘0—100 cm深剖面，每20 cm取1个样品，利用WinRHIZO根系分析系统测定不同径级梨树根系根长、根表面积、根体积。【结果】梨树根长增长始终以吸收根为主，吸收根根长占总根长的86%～95%，且3、5、6年树龄根长显著增长。根表面积增长是不同径级根系共同作用的结果，其中吸收根根表面积占比为41%～77%，输导根占比22%～33%。根体积增长以粗根和输导根为主，4、6年粗根增长较快，3、5年输导根增长较快，两类根体积增长不同步。梨树根长密度整体上随土层加深先增大后减小，呈“单峰型”变化，随水平距离增加而减小。垂直方向上根长主要分布在0—60 cm深土层，占整个采样剖面总根长的76.46%以上；水平方向上，以0—20 cm土壤根长密度占比最高，1年和2年占比分别为71.93%、41.62%，随树龄增长呈下降趋势。2～4年，梨根系密度增幅较小，主要表现为延伸生长，并在距离树干较远处形成分散的根密集区。6...     

基于HSV和骨架提取的水稻种子芽根长度自动化测量方法研究

种子的芽长和根长是评判种子质量的重要指标。传统的人工测量芽长与根长的方式，存在着繁琐、费时费力、易受主观判断影响等问题。利用图像处理技术的芽长根长自动检测算法能够提高芽长根长检测的效率，也避免了主观因素导致的误差。本研究基于HSV色彩空间和骨架提取，设计了种子芽长根长的检测方法。首先对图像进行阈值分割，其次再利用骨架提取算法结合深度优先搜索寻找水稻幼苗拓扑结构中最长路径，最后根据HSV色彩空间分割出的种子区域对芽和根进行分离，且采用间隔选取像素点坐标的方式计算欧式距离，并分别统计芽和根的长度。结果表明，本文方法自动测量的芽和根长度与人工实测数据的相关系数分别为0.998和0.997，平均百分比误差分别为1.48%和1.57%。基于HSV色彩空间和骨架提取的复合算法能够对种子萌发过程中的芽长与根长进行快速、准确地测量。     

永定河典型护岸植被土壤水分入渗特征及影响因素

为探究永定河岸坡缓冲带不同护岸植被覆盖下土壤水分入渗状况及植被根系对其影响，为区域河岸带生态修复和水资源保护提供参考，选取永定河流域典型护岸植被柳树林、荆条林、狗尾草地为研究对象，通过亮蓝染色法结合Photoshop、Image Pro6.0等图像处理技术，基于分形维数和多指标评价法定量评价了优先流发育程度，并探讨了不同植被根系对优先流的影响。结果表明：(1)研究区3种植被类型覆盖地土壤均存在水分优先入渗现象，土壤染色面积比随土层深度增加而逐渐减小，柳树林地平均染色面积比(38.32%)最大，为荆条林地和狗尾草地的1.11倍和1.37倍。狗尾草地的长度指数、优先流分数均显著低于柳树林地(P<0.05),3种植被覆盖地基质流深度无显著差异。(2)以优先流评价指数和分形维数评价优先流发育程度的结果呈一致，为柳树林地>荆条林地>狗尾草地，柳树林地的湿润锋迹线破碎化程度最高，优先流发育最显著。(3)有机质、非毛管孔隙度和根长密度对水分入渗均具有显著影响，总根长密度、非毛管孔隙度与染色面积比呈显著正相关，≥1 mm根系根长密度、有机质含量与分形维数呈显著正相关。3种植被覆盖地染...     

接骨木嫩枝扦插繁育技术研究

探讨接骨木嫩枝扦插繁育技术,对开发利用这一珍贵植物具有重要意义。以2~3年生接骨木半木质化枝条为扦插材料,采用3因素3水平正交试验设计,研究GGR6、NAA、IBA 3种生长调节剂的不同浓度及处理时间对接骨木嫩枝扦插的影响。生长调节剂以IBA的处理效果最好,平均生根率达86.67%,与GGR和NAA处理下的平均生根率差异显著,而GGR6与NAA的效果差异不大。在处理时间上,以0.25 h的效果最佳,平均生根率达85.00%,其次为1 h（生根率82.22%）,这两者之间差异不显著,处理0.5 h时平均生根率最低(71.67%)。各处理的新枝叶片数、抽枝长度及生根数差异均达到了极显著水平(P<0.01),根长之间的差异达到了显著水平(P<0.05)。利用隶属函数法,对各处理下接骨木的生根率、新枝叶片数、抽枝长度、根长及生根数进行综合评价,结果表明,100 mg/L IBA处理1 h虽然综合评价结果排名第三,但其生根率显著高于综合评价值,且并列第一,更适合在生产中推广应用。     

永定河(北京段)滨河带藤本和次生乔木林土壤优先流特征

以永定河(北京段)滨河带的藤本植被和次生乔木林为研究对象,采用野外染色示踪法和根系分析法,利用形态学和统计分析学的解译手段,对得到的剖面染色图片进行优先流特征研究。结果表明:藤本植被覆盖的样地基质流深度比次生乔木林小5.48 cm,优先路径的通道数量比次生乔木林多67%。藤本植被的优先流现象更明显,平均染色面积比(34.17%)、优先流比(69.44%)和长度指数(457.79%)分别比乔木样地大9.89%,18.66%,25.71%。2种覆被状况下根长密度随土层深度增加逐渐减小,藤本植被覆盖下土壤表层0—10 cm根长密度是次生乔木林样地的2.96倍。2种覆被状况下的染色面积比和根长密度关系曲线拟合较好,藤本样地相关指数R~2高达0.97。在相同外界条件下,藤本植被覆盖下的土壤比次生乔木林土壤优先流程度更大。     

水肥耦合对蓝靛果忍冬幼苗细根生长及根抗氧化酶的影响

以蓝靛果忍冬（Lonicera caerulea）“北华1号”1年生扦插苗为材料，采用三因素（土壤水分、施氮量、施磷量）五水平二次旋转回归组合设计，通过数学模型和数理统计方法分析数据，研究了水肥耦合对蓝靛果忍冬幼苗细根生长和根系抗氧化酶的影响。结果表明，土壤水分、施氮量、施磷量与蓝靛果忍冬幼苗细根的根长和比根长呈正相关，施氮量和施磷量耦合效应对根长影响最显著，土壤水分和施氮量耦合效应对比根长影响最显著；土壤水分、施磷量与蓝靛果忍冬幼苗根系过氧化物酶（peroxidase，POD）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、超氧化物歧化酶（soperoxide dismutase，SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）均呈负相关，施氮量和施磷量耦合效应最显著，适水适氮适磷组合处理最有利于细根生长和根系抗氧化酶活性的稳定。土壤水分为田间最大持水量的75%、施氮量为3.8 g·株^-1、施磷量为1.9 g·株^-1的处理细根根长和比根长均最优，1~3级根根长分别为338.69、159.65、86.21 cm；比根长分别为225.26、53.22、216.24 m·g^-1。土壤水分为田间最大持水量的60%、施氮量为2.4 g·株^-1、施磷量为1.2 g·株^-1的处理抗氧化酶活性最低，SOD、POD、APX、GSH-Px的活性分别为7.62、10.44、44.00、1.43 U·g^-1·min^-1。研究结果发现，水分和施氮量分别为蓝靛果忍冬细根生长和根抗氧化酶活性的主要影响因素，可为蓝靛果忍冬苗期立地筛选、水肥配施等栽培与管理提供理论依据。     

生长素的不同浓度和不同时间对拧筋槭嫩枝扦插生根的影响

以2年生拧筋槭嫩枝为试验材料，采用生长素NAA、IBA,浓度0、500、1 000、1 500 mg/L和速蘸时间0、5、10、15 min，研究拧筋槭嫩枝扦插技术，探讨生长素种类、浓度和时间对拧筋槭嫩枝扦插生根的影响，试验中发现不同浓度IBA、不同速蘸时间对拧筋槭根数和根径影响显著，对根长影响不显著；在相同NAA与速蘸时间处理下（NAA1 000 mg/L、速蘸时间10 min）,IBA为1 500 mg/L浓度下根数最多，最大值50.67条，比在500 mg/L根数值33.33条大52%，在0 mg/L下根径值最大0.89 mm，比500 mg/L下根径值0.56 mm大58.9%，比在1 500 mg/L下根径值0.67 mm大32.8%；不同浓度NAA对拧筋槭根数、根长、根茎的粗度影响均不显著；在相同的IBA与NAA浓度处理下（IBA1 000 mg/L、NAA1 000 mg/L），不同速蘸时间对拧筋槭在根数上影响显著，对根长、根茎的粗度影响不显著，速蘸5 min下根数最大值97.2条，比0 min下根数值28.4条大242.3%；速蘸10 min下根茎的粗度最大值0.71m...     

基于Mask RCNN和视觉技术的玉米种子发芽自动检测方法

种子标准发芽试验中，为获取种子发芽和生长情况，需借助人工定时对种子的发芽率、发芽势、芽长和根长等相关指标进行统计和测量，该测定过程费时费力，且易对发芽的幼苗造成损伤。针对这些问题，该研究基于Mask RCNN(基于区域的卷积神经网络)模型和机器视觉技术设计了一种玉米种子发芽自动检测方法。首先，在玉米种子发芽试验的7 d内，每天采集模型训练和测试所需的图像，并用Labelme工具对种子位置进行标注，再利用标注图像训练种子定位模型；其次，根据模型定位出的玉米种子掩膜区域，设定一个监测种子发芽的椭圆区域，自动识别种子发芽状态；最后，利用骨架提取和深度搜索算法实现发芽种子幼苗主骨架线的提取，通过计算种子掩膜的质心坐标位置，实现芽和根长度的分别统计。结果表明，该方法能够有效识别发芽种子，实现发芽试验中玉米种子的发芽率、发芽势、芽长、根长等指标的自动统计，可为种子发芽试验的自动化管理提供技术参考。     

不同栽培模式下冬小麦根系直径的频率分布

为明确不同栽培模式下冬小麦根系生长情况,以矮抗58为材料,通过分析高产、高效和高产高效三种栽培模式下冬小麦根系直径频率所服从的对数正态分布的参数μ和σ,探讨了根系的拓扑结构。结果表明,3种模式下,0~20cm和20~40cm土层中小麦根系在特定时期内都表现出能高效运输营养物质的鲱鱼骨形结构,但根系调整为鲱鱼骨形结构的时期和出现位置存在差异。高效模式下,根系鲱鱼骨形结构于拔节前和灌浆前在两个土层中都有出现;高产高效模式下,根系鲱鱼骨形结构于拔节前在两个土层中出现,灌浆前只在0~20cm土层出现,而20~40cm土层根系出现鲱鱼骨形结构则是在灌浆中后期;高产模式下,根系鲱鱼骨形结构于拔节前出现在0~20cm土层,拔节期两个土层中均出现,而灌浆中后期则只出现在20~40cm土层。从根系结构来看,高产高效模式下,小麦根系可以间接限制营养生长,且在灌浆中后期可以利用深层土壤的营养物质,是具有潜力的栽培模式。