玉米群体冠层光合速率与叶面积指数关系的初步研究

为探明玉米叶面积指数 (LAI)与光合速率 (Pn)变化关系的规律 ,用远红外线CO2 分析仪 ,对平展型(吉单 15 9)、中间型 (农大 3138)、耐密型 (四密 2 5 ) 3种株型玉米品种在适宜密度下群体冠层Pn和LAI进行了测定。结果表明 :3种株型品种在其最适种植密度下LAI和Pn在整个生育期内均呈单峰曲线变化 ,于灌浆期达最大值 ,且“四密 2 5”的LAI和Pn大于其它 2个品种。随种植密度增加 ,群体LAI增加而单叶Pn降低 ,其中“四密 2 5”降幅最小。冠层内单叶光合速率的变化规律是上层叶 >中层叶 >下层叶。高产群体的适宜LAI为 4 5～ 4 6 ,单叶平均Pn(CO2 )为 36 0～ 39 0 μmol/ (m2 ·s)。     

基于冬小麦冠层数码图像的叶面积指数和叶片SPAD值的估算

为探究冠层图像分析技术在冬小麦长势监测中应用,6个施氮水平的田间试验条件下,在冬小麦拔节期采集冠层图像,并同步测定冬小麦叶面积指数和叶片SPAD值.通过图像分析软件计算了冬小麦冠层覆盖度及红、绿、蓝亮度值等10种色彩指数,分析了叶面积指数及叶片SPAD值与色彩指数和冠层覆盖度的相关性,利用逐步回归方法构建了叶面积指数及叶片SPAD值的估算模型.结果表明:冬小麦拔节期叶面积指数与冠层覆盖度及几个色彩指数呈极显著相关;叶片SPAD值与红光标准化值等几个色彩指数呈极显著相关;利用叶面积指数估算模型计算的预测值与实测值的线性回归方程的决定系数为0.771,相对均方根误差为25.181％;利用叶片SPAD值估算模型计算的预测值与实测值的线性回归方程的决定系数为0.644,相对均方根误差为6.734％.相关分析和估算模型验证结果表明,基于冠层图像分析的冬小麦拔节期叶面积指数和叶片SPAD值的监测是可行的.     

棉花叶面积指数冠层反射率光谱响应及其反演

【目的】研究棉花冠层光谱对不同叶面积指数（LAI）的响应，建立棉花LAI光谱反演模型。【方法】利用2003～2004年采集的棉花光谱与LAI的246组数据，分析LAI与冠层反射率光谱和反射率一阶微分光谱间的定量关系。【结果】当LAI大于2.5后不同LAI棉花群体光谱反射率在可见光波段趋于饱和；LAI与可见光波段和短波红外波段（水分吸收带除外）光谱反射率呈显著负相关，与近红外波段高光谱反射率呈显著正相关；LAI与棉花反射率一阶微分光谱主要在蓝边（523～531 nm）、黄边（570～576 nm）、红边（700～755 nm）形成3个相关系数高台区，均达极显著水平，其中红边区的相关性最高。棉花红边位置固定，分别在718 nm和723 nm，且以 723 nm处对LAI更敏感。在反演棉花LAI的高光谱参数中VI (660、800)、VI (550、800)、VI (500、800)、VI (670、800)、Sdy (570～573 nm)、SDr (714～755 nm)、D723、Dr 估算LAI相对误差低于30%，RSME小于0.6，其中VI (600、800)、VI(550、800)两个参数估算水平最高，相对误差分别为21.7%与21.0%，RMSE分别为0.416与0.419；利用SDr与SDr/SDb分别对LAI大于1.0 与小于1.0 的棉花群体反演，能显著提高LAI的估算水平。【结论】应用高光谱分析方法能够提取棉花冠层特征光谱信息，构建LAI高光谱反演参数，建立估算模型，并且利用包含不同光谱参数的分段模型可以进一步提高LAI反演精度。     

从叶面积系数到冠层表面积系数

冠层表面积系数CSAC系从叶面积系数LAI变迁而来,在一定条件下,二者都是植物光能利用率的标志,而且都与其空间效益呈正相关关系。但叶面积系数有一定的局限性,因为它只考虑绿叶面积的一个方面,而冠层表面积系数则同时考虑到绿叶和阳光两个方面。无论叶面积系数还是冠层表面积系数,其决定因素是有效绿叶面积的多少。因此,采取相关技术措施,确保植物群体各个时期尤其是植物效益关键期有一个最大有效绿叶面积十分必要。     

基于光场相机的大豆冠层叶面积无损测量方法研究

大豆上、中、下冠层叶面积分布是大豆植株株型状况评价、产量预测的重要依据,而传统上、中、下冠层叶面积测量方法采用大田切片法,该方法过程繁琐,且会对叶片造成伤害。针对这一问题,引入光场相机重聚焦技术分别得到聚焦在上、中、下叶片的重聚焦图像,通过图像处理技术提取聚焦平面的叶片,去掉离焦平面的叶片,分别得到上、中、下层的投影面积。选用开花期103盆宏秋品种大豆植株作为校正集,根据光场相机的标定计算各冠层叶片的校正系数,获得修正后的各冠层叶片投影面积。建立大豆植株各冠层投影面积和真实叶面积的回归模型,并选20盆作为预测集来验证各回归模型。研究发现:上层叶面积模型的决定系数为0.945,预测集的最大误差为4.48%,均方根误差为4.376;中层叶面积模型的决定系数为0.796,预测集的最大误差为13.62%,均方根误差为7.273;下层叶面积模型的决定系数为0.914,预测集的最大误差为8.63%,均方根误差为1.529。上层和下层叶面积测量模型相关性高,由于上层叶片的遮挡,中层叶面积模型相关性略低。     

水稻冠层叶面积和比叶重的基因型×环境互作效应分析

采用包括基因型×环境互作效应的加性－显性－加性×加性上位性遗传模型,分析了水稻剑叶面积（ＦＬＡ）、倒二叶面积（２ＬＡ）、倒三叶面积（３ＬＡ）和比叶重（ＳＬＷ）的２ａ资料。结果表明,这４个性状的遗传主要受显性效应及其与环境互作效应的控制,加性×加性上位性效应对其表现有一定影响,加性效应对ＳＬＷ也有重要作用,加性与环境互作效应对２ＬＡ和３ＬＡ以及加性×加性上位必与环境互作效应对ＦＬＡ和ＳＬＷ的影响较小     

水稻高产群体的冠层特征及其与产量关系的研究

水稻高产群体的冠层特征及其与产量关系的研究韩春雷，魏树和，刘宪平，邹积斌，侯守贵（辽宁省农业科学院稻作研究所）提高单位面积产量是进一步提高水稻产量的主要途径［１］。提高单产必须采取相应的技术措施，任何技术措施都依赖于基础理论，尤其是高产生理研究的深入...     

晋西地区不同树龄富士苹果树群体冠层结构特征研究

【目的】探讨苹果树群体在生长过程中冠层结构的变化特征及其影响。【方法】以山西省吉县东城乡3～20年生富士苹果树为试材,每种树龄群体选择12株样树,使用LAI-2000冠层分析仪,对其叶面积指数(LAI)、冠层开度(DIFN)、平均叶倾角(MTA)、消光系数(K)等冠层参数进行测算,同时测定干周粗、树高、冠幅、枝下高、冠高和郁闭度等果树形态指标,然后对不同树龄富士苹果树群体的冠层参数及其形态指标进行对比分析。【结果】随着树龄的增加,苹果树群体的DIFN不断减小,从0.89下降到0.09;LAI逐渐增加,从0.29增加到3.54;MTA的变化总体呈下降趋势,但是8和12年生的苹果树群体MTA又呈上升趋势,MTA与树冠的5个天顶角关系密切,当两者角度接近时,该天顶角方向上的太阳光线入射较多;K逐渐增加,从0.38增加到0.68。【结论】综合冠层结构参数来看,3～10年生苹果树群体内透光、通风状况良好,其中3～8年生苹果树群体DIFN在0.4以上,LAI小于1.5,MTA在30°以上,K小于0.4;10年生苹果树群体整体长势好,DIFN为0.28,LAI为2.17,MTA为26°,K为0.59,这种冠层结构有利于群体发展;12年以上苹果树群体DIFN在0.2以下,K增加到0.6以上,群体内部光照少,通风差;而20年生苹果树群体DIFN不足0.1,LAI高于3.5,MTA为8°,K接近0.7,此时群体长势差,果树群体外围郁闭,内部光秃。同时,当冠层天顶角与MTA角度相近时,该天顶角方向的冠层开度较大,可根据不同树龄MTA的特征,并结合当地太阳高度角的变化特征,来进行果树修剪,控制树冠张开的角度。     

大豆群体冠层叶粒关系及其分布的研究

不同类型大豆品种各节位叶面积与粒重相关系数达到显著或极显著；单叶面积和单产量呈极显著正相关，单株粒叶比和单株产量亦呈显著正相关。亚有限类型剪上层叶、无限类型剪中层叶，单株产量降幅最大。     

玉米群体冠层内光和CO2分布特性的初步研究

为了探明玉米层内微环境的动态变化及其对光合特性的影响，用便携式红外气体分析仪和光量子探头分别测定玉米冠层内CO2浓度和光的分布。结果表明：3种株型玉米品种冠层内光量子密度的日变化呈早晚低、中午高的单峰曲线变化。冠层内光量子密度的分布为上层叶＞中层叶＞下层叶。高产群体穗位叶透光率大于25％，截光率在95％以上。冠层内CO2的日变化呈“W”型，早晚高，上午、下午低，中午稍有一定回升。冠层内CO2浓度变化为下层叶＞上层叶＞中层叶。高产群体中上层CO2浓度较接近，一般为320－330μmol/mol     

水稻冠层光截获与叶面积和产量的关系

【目的】旨在解析水稻(Oryza sativa L.)冠层光合有效辐射(PAR)截获量及其分布与叶面积和产量的关系。【方法】以2个不同株型水稻品种为材料,设置高、中、低3个施氮水平,构建不同的群体冠层结构,于拔节至成熟期系统测定水稻冠层PAR截获量及其分布、以及叶面积和产量。【结果】水稻群体向上累积叶面积指数的垂直分布呈S型曲线,符合Logistic方程(R20.99);抽穗期、抽穗后17d和成熟期的冠层最大叶面积密度分别出现在0.53、0.56和0.60的相对冠层高度左右;随生育进程的推进,冠层上中部的相对叶面积密度呈递增趋势,而冠层下部的相对叶面积密度呈递减趋势。PAR截获率(FIPAR)与向下累积叶面积指数之间的关系可用方程FIPAR=α×(1-e-K×LAI)来定量描述(R20.86);消光系数K随生育进程的推进而递减,其日变化表现为早晚较高、中午较低。冠层PAR截获量(AIPAR)随生育进程的推进呈多峰分布,最高峰出现在移栽后58-70d,即孕穗至抽穗期,且随施氮量的增加而增大;在典型晴天下,冠层PAR截获量的日变化呈单峰分布,最大值出现在11:00-13:00。【结论】水稻群体叶面积的垂直分布影响冠层光截获;水稻产量与PAR利用率呈正相关,而PAR转化率随PAR截获量的增加呈先增大后减小的趋势,因此维持一定的漏光损失量对水稻高产有利。     

新疆棉花冠层图像诊断专家系统研究

为了便于棉花冠层数字图像的处理并用于了解棉田的当前信息和进行产量预测,建立了棉花冠层图像诊断专家系统,开发了基于编程语言PowerBuilder 9.0的数据分析和管理软件模块,实现了棉花冠层图片的采集、处理和传输.该系统能够有效地实现对棉花生长状态的监控,及时对生产进行指导.诊断专家系统涉及的供试品种为新陆早6号、8号、10号、12号和13号,分别从不同密度、不同灌水量和不同施肥量三个方面进行研究和讨论,对进一步在图像处理技术支持下的精准农业的实施具有重要意义.     

云南松比叶面积和叶干物质含量随冠层高度的垂直变化规律

比叶面积（SLA）和叶干物质含量（LDMC）综合反应了植物利用资源的能力,是植物适应环境所体现出的关键叶性状。为深入了解SLA和LDMC沿冠层高度的垂直变化规律,该文对云南省永仁县万马乡2株云南松（树高14.4 m,树龄29年;树高30.2 m,树龄138年）不同冠层高度叶片SLA和LDMC进行调查研究,分析了不同年龄树木、不同叶龄SLA和LDMC的差异,初步探讨了SLA和LDMC在云南松冠层中的垂直空间分布。结果表明:①对于SLA,29年生云南松当年叶和1年叶比138年生云南松分别高27.66%和16.71%;对于LDMC,138年生比29年生分别高14.67%和5-10%;②SLA与LDMC成负相关;③各龄叶SLA随冠层高度的增加均具有对数递减趋势;④约在22 m高度以下,LDMC随冠层高度的增加而增加;22 m以上,当年叶LDMC呈现下降趋势,但1年叶变化不明显。研究结果指出,光照和水分资源在冠层不同高度的分配,共同导致SLA和LDMC沿冠层垂直方向发生变化。      

基于冠层图像处理的小麦茎蘖数快速诊断技术

为提高小麦群体诊断效率,研究利用图像识别替代人工抽样计数的可行性。分别以智能手机、无人机获取小麦冠层图像以及人工抽样计数方法,于2016—2017年,在山东阳信县105个规模不同的小麦地块,对苗期、冬前、返青期和拔节期4个时期小麦茎糵数进行诊断。结果表明,4个生育时期采用智能手机图像识别诊断小麦茎蘖数,与人工抽样计数相关性强弱依次为冬前(R~2=0.900,P0.001 0)拔节期(R~2=0.240,P0.001 0)返青期(R~2=0.130,P0.001 0)苗期(R~2=0.010,P0.290 0);3个生育时期采用无人机图像识别诊断小麦茎蘖数,与人工抽样计数相关性强弱依次为冬前(R~2=0.760,P0.001 0)返青期(R~2=0.320,P0.010 0)苗期(R~2=0.005,P0.880 0)。从诊断效率而言,人工抽样计数单位耗时约100.0 min/hm~2,智能手机图像识别单位耗时约5 min/hm~2,无人机图像识别单位耗时约为1.5 min/hm~2。说明在冬前—拔节期借助智能手机采集图像替代茎蘖数人工抽样计数并估测小麦群体大小的方法是可行的,尤其是冬前估测效果较好。对于大面积种植的麦田,以无人机为工具在冬前、返青期识别图像,可以作为小麦群体诊断工具。     

玉米群体冠层内蒸腾速率与气孔导度的变化特性

为了探明玉米群体内光合特性的变化规律，用Li-1600型稳态气孔仪分别测定了3个不同株型的玉米品种（“四密25”、“农大3138”、“吉单159”）群体冠层内的蒸腾速率和气孔导度的日变化和冠层变化。结果表明：3个品种群体冠层内蒸腾速率的日变化为单峰型，中午12：00达最大值；气孔导率的日变化近似单峰型，在上午10：00达最大值。蒸腾速率和气孔导度的冠层变化均为：上层叶＞中层叶＞下层叶：蒸腾速率与气孔导度呈正相关。      

基于冠层数码图像的玉米长势和氮素营养状态分析

5个施氮水平的田间试验条件下,在玉米9叶期前,分3次采集玉米冠层图像,同步进行破坏性取样,测定玉米地上部干物质质量、叶面积指数和地上部氮积累量;分析了通过玉米冠层图像分析软件计算的冠层覆盖度和10种色彩指数与玉米地上部于物质质量、叶面积指数和地上部氮积累量的关系,以逐步回归和非线性回归方法,构建了玉米长势估算模型.结果表明,玉米地上部干物质质量、叶面积指数和地上部氮积累量与冠层覆盖度和大部分色彩指数间呈显著相关,其中冠层覆盖度与长势指标间的相关性最强,且大部分色彩指数与长势指标间呈非线性相关.通过逐步回归方法和非线性回归方法建立的两个系列模型均能较准确地预测玉米地上部干物质质量、叶面积指数和地上部干物质质量,以逐步回归方法建立的估算模型的预测效果,除地上部干物质质量的预测值与实测值的回归系数外,其余指标均好于基于冠层覆盖度的非线性回归模型,但差异较小.     

连作马铃薯冠层结构与物质积累的关系

作物冠层结构是与外界环境相互作用最直接的界面层,为了明确短期连作马铃薯冠层结构与物质积累量指标、产量的关系,以轮作马铃薯为对照,设置1年连作、2年连作2个处理,在马铃薯关键生育期调查株高、株幅、叶面积、分器官干质量及其产量。结果表明:轮作马铃薯的株高、叶面积指数明显高于1年连作和2年连作马铃薯;轮作状态下的单株叶片干质量、单穴块茎干质量、单株总干质量等物质积累量指标高于1年连作、2年连作状态;轮作状态下总产量、商品薯率均高于连作状态。马铃薯的株高、叶面积指数等冠层指标与物质积累量、产量呈显著正相关。     

密度对杂交棉群体冠层及光合特性的影响

[目的]探讨不同密度水平杂交棉冠层结构、光合特性及与产量的变化规律,为南疆杂交棉高产高效栽培技术提供理论依据.[方法]以兆丰1号和鲁棉研30号为材料研究不同密度处理下杂交棉冠层结构、光合特性及与产量的关系.[结果]随着生育进程的推移,LAI先增后减,到盛花期达到最大值,18.75×104、26.25×104株/hm2显著高于11.25× 104株/hm2;冠层开度先降后升,盛铃期达最小值,透光率在盛铃期表现为11.25 ×104 ＜18.75 ×104 ＜26.25 ×104(株/hm2),铃对位叶Tr先降后升而其SPAD值及Pn均呈先升后降,其中18.75 ×104 ＞11.25 ×104 ＞26.25 ×104(株/hm2)的规律.从产量构成因素看,单株结铃数随着密度的增加而降低;兆丰1号的单铃重呈显著性差异,鲁棉研30号差异不显著,总铃数表现出18.75×104 ＞26.25×104 ＞11.25 ×104(株/hm2)的规律,衣分无差异.其中18.75 × 104栋/hm2条件下,产量最高达9 800 kg/hm2.[结论]在南疆自然生态条件下,18.75×104株/hm2密度处理既能发挥杂交棉个体优势,同时具备群体优势,最终夺得高产.     

基于统计直方图k-means聚类的水稻冠层图像分割

针对现有k-means聚类图像分割方法存在对初始聚类中心敏感、易错分割以及运行时效低等问题,提出了一种基于统计直方图k-means聚类的水稻冠层图像分割方法.该方法首先根据图像直方图蕴含的像素数量先验信息,选择像素数量差异较大的像素值作为水稻冠层图像的初始聚类中心;然后再利用图像直方图中像素值与图像像素数量的先验对应关...