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1.
探地雷达树木根系定位与直径估算   总被引:1,自引:1,他引:0  
针对树木根系的探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)检测图像复杂、解译困难、自动化程度低且精度不高等问题,该研究提出了一种基于YOLOv3的树根自动识别和参数估计的方法。通过不同的根预埋试验分析了根直径、掩埋深度和朝向对根系识别和预测的影响,对比评估了在复杂现场环境下该方法与商业软件常用的阈值分割方法的识别效果。结果表明算法可实现根系自动提取和双曲线顶点定位,对根双曲线的识别准确率和召回率分别达到了96.62%和86.94%,根系参数预测的总平均相对误差在10.57%以内。该方法具有较高的识别准确率和鲁棒性,可实时地对树木根系进行检测并进行根系参数预测,对树木根系无损检测具有重要意义。  相似文献   
2.
豆科绿肥替代化学氮肥促进柑橘幼苗生长和氮素吸收   总被引:3,自引:0,他引:3  
  【目的】  果园豆科绿肥还田是实现有机肥替代化肥的重要途径。研究不同绿肥替代化学氮肥比例对柑橘幼苗生长、氮素吸收、根系形态及土壤微生物量的影响,以期为柑橘减施氮肥和实现绿色有机生产提供理论依据。  【方法】  以1年生柑橘(Citrus reticulate L.)幼苗为材料进行盆栽试验,供试绿肥为拉巴豆(Dolichos lablab L.)和印度豇豆(Vigna sinensis Hayata)。在相同氮磷钾养分施用量下,设置5个绿肥氮替代比例:0 (100%F)、25% (25%G+75%F)、50% (50%G+50%F)、75% (75%G+25%F)和100% (100%G),磷钾量不足时由化肥补齐。在柑橘抽春梢期测定其各部位干物质量和氮素累积量,分析柑橘根系形态和根系活力,并测定土壤微生物量碳氮含量。  【结果】  相比100%F处理,两种豆科绿肥替代化学氮肥均显著提高了柑橘干物质量和氮素累积量,以75%G+25%F和100%G处理的效果最好,其干物质量和氮素吸收量分别提高42.71%~82.95%和38.88%~53.31%;土壤微生物量碳含量提高了5.12%~48.42%,土壤微生物量氮含量提高了6.35%~133.67%,并且微生物量碳氮含量随着绿肥替代化学氮肥比例的增加而增加。绿肥替代化学氮肥处理明显提高了柑橘幼苗总根长和根表面积,其中以< 1.5 mm径级根提高最多。相比100%F处理,绿肥替代化学氮肥处理的柑橘幼苗总根长和根表面积分别提高88.34%~324.87%和78.82%~372.91%;柑橘根径级<1.5 mm 根长和根表面积随着拉巴豆替代化学氮肥比例增加而增加,而印度豇豆处理则以替代50%和100%化学氮肥处理最高。同时,相比单施化肥处理,拉巴豆和印度豇豆替代化学氮肥处理柑橘根系活力分别提高43.95%~47.48%和40.61%~66.14%。相关性和结构方程分析表明,两种豆科绿肥替代化学氮肥可直接影响柑橘干物质量,也可通过改善柑橘根系形态和活力,增加土壤微生物量碳氮含量,直接或间接地影响柑橘氮累积量和干物质量;绿肥C/N值和柑橘氮素累积量存在显著正相关性,其通过直接影响柑橘氮素累积量,或间接改变柑橘根系形态、根系活力和微生物量,进而直接或间接影响柑橘干物质量。  【结论】  在等氮磷钾养分条件下,拉巴豆和印度豇豆替代化学氮肥均明显促进了土壤微生物增殖,提高柑橘根系活力、根系长度和根表面积,促进柑橘氮素吸收和干物质积累。在不改变柑橘常规氮磷钾施用量的前提下,豆科绿肥替代75%~100%的化学氮肥为较适宜的替代比例,其能够促进柑橘幼苗氮素吸收和干物质积累。  相似文献   
3.
  【目的】   苹果种植后土壤很少翻动,根系常受土壤紧实胁迫。研究在土壤中掺混稻壳炭提高苹果根系硫同化代谢以及根系构型的效果,为果园土壤管理提供技术参考。   【方法】   以砧木分别为平邑甜茶和八棱海棠的两年生‘红富士’苹果 (Malusdomestica ‘Red Fuji’) 幼树为试材进行盆栽试验。对掺入和没掺入稻壳炭的土壤分别进行镇压 (土壤紧实度值分别为1558和1572 KPa) 和不镇压 (土壤紧实度值分别为923和939 KPa),共4个处理。苹果幼树移栽成活后60天,测定土壤孔隙度、氧气浓度和水溶性硫含量,分析苹果根系硫酸根和硫化氢 (H2S) 含量及ATP硫酸化酶 (ATPS)、O-乙酰丝氨酸裂解酶 (OASTL) 和L-半胱氨酸脱巯基酶(L-CD)、D-半胱氨酸脱巯基酶 (D-CD) 活性,以及根系活力和形态构型等。   【结果】   镇压处理显著降低了土壤中水溶性硫含量,降低了八棱海棠和平邑甜茶为砧木的苹果幼树根系硫酸根含量,降低了根系ATPS、OASTL和L-CD、D-CD活性以及内源H2S含量,并显著降低根系活力、根长密度、根系长度、根系体积和根系分形维数,在平邑甜茶为砧木的幼树根系中的降低幅度大于八棱海棠砧木。无论是否镇压土壤,掺入稻壳炭均提高了土壤孔隙度、土壤氧气浓度以及不同形态硫含量,提高了苹果根系硫酸根和内源H2S含量,根系ATPS、OASTL和L-CD、D-CD活性,根系活力,根系长度,根长密度和根系分形维数,且在紧实土壤中八棱海棠砧木的提升幅度大于在平邑甜茶砧木中,两种砧木的苹果幼树在紧实土壤中的提升幅度均大于在正常土壤中。   【结论】   土壤紧实显著降低土壤水溶性硫含量,抑制苹果根系硫代谢和根系生长,在土壤中掺入稻壳炭可以显著提高紧实土壤中苹果根系硫代谢、根系生长和根系分枝。因此,在苹果移栽时,在土壤中掺入一定比例的稻壳炭可以有效缓解土壤紧实对苹果根系生长和硫代谢的不利影响。  相似文献   
4.
为探明澳洲坚果与咖啡间作对地上部生长及地下部互作效应,为生产推广复合高效栽培模式提供理论依据,布置了咖啡和澳洲坚果间作盆栽实验,以二者分别单作为对照,分析植株的生长量、生物量、养分含量、根系形态以及土壤养分的差异。结果表明:(1)间作咖啡和间作澳洲坚果根干重、茎干重、单株总干重分别为40.86、50.38、148.34 g,22.38、33.19、111.97 g,间作咖啡显著大于间作澳洲坚果,叶干重二者差异不显著;幼龄期间作条件下,咖啡生长速率快于澳洲坚果。间作咖啡、间作澳洲坚果与各自单作根、茎、叶、单株干物质累积量差异均不显著。(2)间作澳洲坚果叶氮累积量2135.27 mg显著大于间作咖啡的1957.60 mg,除此之外,间作咖啡根氮、磷、钾,茎氮、磷、钾,叶磷、钾,单株总氮、磷、钾累积量均显著大于间作澳洲坚果,表明幼龄期间作条件下,咖啡养分累积量占优势;间作澳洲坚果根氮、钾累积量742.80、103.22 mg显著大于单作的535.00、37.77 mg,可见,间作根系竞争促进澳洲坚果增加根部氮的分配,提高根钾的吸收累积。(3)间作咖啡和间作澳洲坚果根长、根表面积、根体积在本株侧面根系生态位分布量占总取样量的62.63%~65.67%,其次是在株间根系生态位分布量占总取样量的16.01%~27.53%,在对应本株近侧和对应本株远侧面2个根系生态位分布较少,可见间作后二者根系主要分布于自身根系生态位,在株间位置根系交叉重叠,未在土壤深度和广度空间形成差异分布,属于间作竞争型根系统。咖啡与澳洲坚果均属于浅根系,侧根直径小,成龄澳洲坚果是高大乔木,随着时间的推移,与咖啡间作将处于地上、地下部竞争优势。  相似文献   
5.
以大粒种咖啡(Caffea liberica)1号为砧木、中粒种咖啡(Caffea canephora)热研1号高产无性系为接穗形成种间嫁接苗,以棕榈叶+表土、棕榈叶+椰糠和椰糠+表土不同比例配置基质,比较不同处理下嫁接苗的根系形态、光合特性、生物量及苗木质量指数,筛选适宜育苗基质。结果表明:以棕榈叶+表土体积比1:0(M1)、7:3(M2)、1:1(M3)处理植株根尖数、净光合速率(Pn)、总生物量及苗木质量指数较高,较常规育苗配比(CK),M1处理分别提高98.17%、25.88%、159.54%和142.86%,M2处理分别提高122.99%、39.11%、162.61%和151.40%,M3处理分别提高157.18%、40.47%、194.22%和214.29%,增幅均达显著水平,各处理植株根系形态指标、净光合速率、总生物量、苗木质量指数间呈极显著正相关。因此,M1、M2和M3处理混配基质均能较好的满足咖啡种间嫁接苗生长需要,建议推广应用。  相似文献   
6.
[目的] 探究菊芋在滨海盐土改良过程中的作用机制,分析菊芋和碱蓬根系分泌物的组分差异,明确土壤微生态环境的变化规律,进一步为盐土改良提供理论依据。[方法] 以种植菊芋和自然碱蓬植被为样地,对菊芋和碱蓬的根系分泌物进行对比分析,研究在根系分泌物作用下土壤微生物数量,微生物量碳氮,微生物群落结构以及土壤酶活性的变化,从而系统地阐明根系分泌物介导下盐土改良的微生物机制。[结果] 菊芋根际土壤中含有果糖(2.343×10-3 g/kg)、葡萄糖(4.235×10-3 g/kg)、蔗糖(2.670×10-3 g/kg),分别是碱蓬根际土壤的9.28,1.52和2.43倍。而菊芋根际与非根际中的果糖含量存在显著性差异(p<0.05),其根际中含量为非根际的12.02倍。菊芋土壤还含有低聚果糖(蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖),而碱蓬土壤中未检测出低聚果糖。除糖类外,菊芋根系分泌物还含有烷烃、酚、醛、酯、有机酸、醇、酮、酰胺,其组分较碱蓬土壤更为复杂且某些组分为菊芋特有〔1-氯—十八烷、正十六烷酸、2-甲基-Z-4-十四碳烯、十二酮、(Z)-9-十八碳酰胺、苯丙酸十六烷基酯等〕。功能性根系分泌物(如低聚果糖、果糖、十六烷、十八烷酸等)为根际微生物提供碳源、氮源和营养元素的同时,使菊芋根际土壤中微生物数量显著增加(p<0.05),土壤微生物量碳、氮显著高于碱蓬土壤(p<0.05),其值分别是碱蓬土壤的1.95和1.6倍,且菊芋根际的微生物量碳、氮约为非根际的1.69和1.50倍,优势菌群(变形菌门、放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门)所占比重达到90%,土壤有益菌群(ActinobacteriaAcidobacteria)的相对丰度显著增加(p<0.05),土壤生物活性提升。此外,菊芋根际特有的分泌物(十六烷、烯醛等),抑制了病原菌的生长,优化了微生物群落结构。除过氧化氢酶外,土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸活性显著提高(p<0.05),其活性分别是碱蓬土壤的1.83,1.88和3.30倍。[结论] 种植菊芋后,通过根际分泌物介导,改善土壤微生物群落结构与功能,增加土壤酶活性,使土壤生物活力得以整体提升,与原生植被碱蓬相比,降低了土壤含盐量,起到了改良盐土的作用。  相似文献   
7.
热带地区植物根系生物量的研究对预测气候变化条件下土壤碳库的变化和热带雨林次生演替地下生态学过程的认识具有重要意义。在海南三亚市甘什岭自然保护区内,选取4个植被恢复阶段(草本群落、灌木群落、40 年次生林和60 年次生林),利用平均标准木机械布点法采集0~100 cm根系样品,研究根系生物量、不同根系径级组成结构以及地下垂直分布规律。研究结果表明:(1)甘什岭热带低地雨林不同演替阶段根系生物总量在5.23~28.98 t·hm?2,植被恢复演替(正向)显著地增加了根系生物量,其中草本至灌木阶段不显著;(2)木本植物群落根系生物量以粗根(>2 mm)为主,最高占其总生物量的89.76%,草本则以细根(≤2 mm)为主,占其总生物量的53.53%以上;随着甘什岭植被的恢复,粗根占根系生物量的比例逐渐增加,细根占根系生物量的比例逐渐减小。(3)甘什岭热带低地雨林近80%的根系生物量集中分布在 0~20 cm 土层中,随着土壤剖面深度的增加,根系生物量大幅度减少,草本群落生物量在土壤剖面中的垂直变化规律呈指数回归,其余各恢复演替阶段呈幂函数回归。(4)根系生物量模型中,树高、D2H(胸径的平方与树高的乘积)与根系生物量拟合最好,在实践应用中,可根据林木的树高和D2H估测甘什岭地区植被根系生物量。本研究结果为进一步研究甘什岭热带低地雨林植物群落地下碳素分配及土壤碳库变化奠定基础,还可为估算我国热带低地雨林地区植被根系生物量和生产力提供参考。  相似文献   
8.
在全球气候变化加速植物生长和生物量积累的背景下,氮素是森林生态系统初级生产力的主要限制因子之一。根系分泌物所介导的根际微生物过程在驱动森林生态系统土壤养分循环和增加氮素有效性方面具有重要意义。基于此,本研究综述了模拟根系分泌物输入对森林土壤氮素矿化、硝化与反硝化过程的影响及其机制。发现根系分泌物中的有机酸、糖类和氨基酸等物质均能促进有机质的分解和氮素矿化,在一定程度上能缓解植物对氮的需求。不同碳含量和碳氮比的根系分泌物输入驱动根际微生物行使不同养分利用策略,通过生物和非生物作用,根系分泌物矿化有机质中的氮素供给植物吸收利用;根系分泌物中的生物硝化抑制剂能抑制土壤硝化作用,减少氮素的淋溶;根系分泌物还通过控制根际与氮转化相关的反硝化细菌群落来促进土壤反硝化作用。综上,植物通过增加根系分泌物的输入能提高地下碳分配,影响根际土壤氮素转化,在维持森林土壤氮素循环和缓解养分限制等方面具有重要作用。表2参70  相似文献   
9.
【目的】探究不同间作模式对木薯和玉米共生期间的农艺性状、根系分布、土壤理化性状和根系养分含量的影响,为优化木薯间作玉米高产高效栽培技术提供理论依据。【方法】以华南9号食用木薯和特早熟糯玉808鲜食玉米为试验材料,设等行距、宽窄行单作木薯及木薯等行距间作1行玉米、宽窄行间作2行玉米共4个处理,对比分析二者共生期间的农艺性状、三维立体根系分布以及不同土层的土壤理化性状和根系养分含量。【结果】宽窄行的木薯和玉米地上部长势均优于等行距。宽窄行间作比等行距增产玉米21.1%。单株的玉米、木薯根系均以植株为中心水平对称,由里向外呈由密至疏分布;单株玉米根系呈上密下疏、上窄下宽分布,68.7%~77.3%根重、46.2%~49.4%根长、52.7%~59.3%根表面积聚集在玉米行两侧各宽10 cm、深10 cm土带内;单株木薯根系呈上密下疏、上宽下窄分布,细根的50.8%~61.4%根长、47.7%~57.2%根表面积聚集在木薯种茎基端线两侧各宽20 cm、深10 cm土带内,而粗根的35.7%~42.0%根长、39.3%~48.8%根表面积和35.9%~46.3%总根重聚集在木薯种茎基端线两侧各宽20 cm、种茎中线两侧各宽30 cm、深10 cm土块内。土壤碱解氮、速效磷钾及作物根系磷钾含量基本呈表层(0~10 cm) > 中层(10~20 cm) > 深层(20~30 cm)的分布规律,而作物根系氮含量则表现相反规律;土壤和木薯、玉米根系的氮磷钾含量基本呈间作 > 单作,其中,宽窄行间作玉米的绝大部分养分指标为最高。【结论】玉米和木薯根系虽穿插生长,但其密集生长带(块)互不重叠,为弱竞争关系,以宽窄行为优,且宽窄行木薯间作玉米有利于提高两者的根系养分、土壤养分含量和玉米产量,故生产中推荐宽窄行木薯间作玉米模式。  相似文献   
10.
【目的】研究氯化钾和硫酸钾2种钾肥及其配施比例对滇重楼根际土壤微环境的影响,为滇重楼规范化种植中的科学施肥提供理论依据。【方法】采用盆栽土培试验,以滇重楼生长过程中不施钾肥为对照(CK),设氯化钾和硫酸钾配施比例依次为100∶0(PF1)、75∶25(PF2)、50∶50(PF3)、25∶75(PF4)和0∶100(PF5)的5个施肥处理,测定滇重楼成熟期不同处理的根际土壤养分含量、微生物数量、土壤酶活性及根系活力和根茎钾含量。【结果】与CK相比,各钾肥处理的土壤p H均有所降低;除PF1外,其余处理不同程度地增加了根际土壤养分和土壤微生物数量,其中,PF4处理的调控效果最佳,可使速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量依次增加107.98%、13.95%、31.32%和10.81%,使细菌数量增加58.93%;除中性磷酸酶活性外,多数施肥处理增加了土壤中其余6种酶的活性。与CK相比,施用外源钾肥时,多数处理可显著提高滇重楼根系活力。所有处理均显著增加滇重楼老根茎和新根茎钾含量(P<0.05,下同),其中PF4处理使滇重楼老根茎和新根茎内的钾含量达峰值,较对应CK显著提高134.57%和131.13%。【结论】外源施用钾肥对于滇重楼的生长发育和根际土壤微环境有积极影响,但不同钾肥配施比例对土壤微环境的调控效果存在差异,其中以氯化钾和硫酸钾按25∶75比例配施的调控效果最佳。  相似文献   
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