不规则分枝模型中用根基直径预测根系形态研究(Ⅱ)

不规则分枝模式中,相同的规则支配随后的分枝。因此能利用包括最初直径和分枝规则的信息构建整体分枝模式。如果根系分枝模式具有不规则性质,观测根基直径和根系中任一点的分枝规则,可预测根系全长、根系直径分布和单位体积干质量的根系长度(特定根系长度)。运用管状模型导出两种分枝模式(确定性分枝和成比例分枝)中根系总长和根基直径代数之间的关系。用根基直径预测根系全长,至少需要根系最小直径,内部连结和外部连结的平均长度,分枝前后根系横截面积的比例系数。最长根系的长度和特定根系长度分别是确定性分枝和成比例分枝规则最高形式,预测它们需要分枝规则的其它信息。     

油松根系形态分布的分形分析研究

基于分形理论和管状模型理论建立了油松根系的三维静态模型。根系模型主要建立在根系拓扑、分枝规律、连结长度、连结直径和根系分枝角度基础上。检测模型主要考虑参数α和q。参数α为根系分枝前后的横截面积之比,q定义分枝后新连结的生物量。虽然参数α和q相对于根系直径独立,但是它们的变化可能影响预测的正确性。在植物水平上,模型提供适当的根系干重,根系全长和根系直径的预测。这一静态模型较适合研究成熟根系,与其它模型相比,该模型的主要优点是它的可塑性和易于应用。     

不同施肥模式对桃幼树根系生长与氮素吸收分配的影响

采用盆栽试验,应用15 N同位素示踪技术,研究了不同施肥模式对桃幼树根系生长与氮素吸收分配的影响。结果表明,与不施肥(CK)相比,单施化肥(MF)、生化黄腐酸钾配施化肥(BFA)及有机肥配施化肥(OF)3种施肥模式均显著提高了根系总长度、平均直径、根系表面积、根系体积、根尖数、分枝数和交叉数,其中BFA处理显著提高了根系平均直径,OF处理增加根系生物量的效果最好,并且OF处理更有利于诱导细根(d≤2mm)的发生和生长,而BFA处理更有利于诱导根系的加粗生长,增加中粗根(2mmd≤4.5mm)和粗根(d4.5mm)的长度。BFA处理的根系活力显著高于其它各处理,且根系SOD、POD、CAT酶活性显著高于其它处理,MDA含量显著低于其它处理,表现为BFA处理延缓根系衰老效果最好。不同施肥模式处理的桃幼树各器官Ndff%差异显著,BFA处理各器官Ndff%显著高于其它处理。BFA处理的15 N利用率为13.53%,显著高于OF(11.77%)和MF(10.60%)处理。不同施肥模式处理均在一定程度上促进了桃幼树地上部的生长,且BFA处理更能显著促进地上部新梢的加粗和加长生长,这与BFA处理对根系加粗生长的影响表现出一致性。综上可见,生化黄腐酸钾配施化肥(BFA)能显著促进根系生长,促进根系加粗生长,增加粗根的长度,提高根系活力,延缓根系衰老进程,同时还能显著提高根系氮素利用效率,促进桃幼树地上部的生长。     

不同磷水平外源独脚金内酯和独脚金内酯抑制剂对油菜根系形态和产量的影响

为明确外源独脚金内酯及其抑制剂对不同磷水平油菜根系形态和地上部生长的影响,本研究采用营养液培养和根箱土培试验,研究正常磷(250μmol/L)和低磷(5μmol/L)水平下外源独脚金内酯(GR24)和独脚金内酯合成抑制剂(TIS108)对甘蓝型油菜中双11号根系发育、地上部生长、磷和生长素含量、分枝数和产量等的影响。结果表明,在0～5μmol/L范围内,随着营养液GR24浓度的增大,油菜根系和地上部生长受到的抑制越来越严重。在0～1μmol/L范围内,随着营养液TIS108浓度的增大,油菜根和地上部生物量逐渐增加,在0.1μmol/L时达到最大;在1～5μmol/L范围内,随着营养液TIS108浓度的增大,油菜根和地上部生长受到的抑制程度加剧,在5μmol/L时抑制作用达到最大。低磷和正常磷处理外源添加GR24(5μmol/L)油菜根系生长均受到抑制,添加TIS108(0.1μmol/L)油菜根系生长均受到促进。GR24对油菜根系生长的抑制主要表现为主根长和总根长变短,根系总表面积和总体积变小,根尖数减少,根干重降低,根系磷含量降低,根系生长素含量降低,但地上部生长素含量增加。TIS108对油菜根系生长的促进作用主要表现为主根长和总根长增加,根系总表面积和总体积增大,根尖数显著增加,根干重增加,根系磷含量增加,根系生长素含量增加,地上部生长素含量降低。土培盆栽试验结果表明低磷处理喷施GR24油菜株高增加,分枝数减少,地上部干重减小,产量降低;低磷处理喷施TIS108株高降低,分枝数增加,地上部干重增大,产量增加。综上可知,利用外源独脚金内酯合成抑制剂能够调控油菜根系形态,地上部分枝数和产量,在作物减磷增效中具有较好的应用前景。     

标准切花菊分枝性状的杂种优势和混合遗传分析

为明确标准切花菊分枝性状的杂种优势及主基因效应,以标准切花菊QD3-71×精之一世(组合Ⅰ)的97个杂交后代和秦淮春雪×神马(组合Ⅱ)的147个杂交后代作为遗传群体,对其总侧芽数、上部一级分枝数、一级分枝粗、一级分枝角度、一级分枝长度、总侧芽数/叶节数6个相关分枝性状进行杂种优势分析和主基因+多基因混合遗传分析。结果表明,两组合F₁群体各分枝性状呈连续分布,变异系数为10.23%～39.92%;两组合各分枝性状存在不同程度的中亲优势,超亲分离现象广泛存在,总侧芽数、上部一级分枝数在两组合中均存在偏母性遗传效应,一级分枝长度在组合Ⅰ中存在正向超亲优势。混合遗传分析表明,在组合Ⅰ中,总侧芽数/叶节数符合表现为由两对加性效应主基因控制的B-3模型,主基因遗传率为98.84%;在组合Ⅱ中,上部一级分枝数符合表现为由两对加-显-上效应主基因控制的B-1模型,一级分枝长度和总侧芽数/叶节数符合表现为由一对加-显效应主基因控制的A-1模型,主基因遗传率分别为93.04%、36.84%和52.11%;总侧芽数在两个组合中均符合表现为由一对加-显效应主基因控制的A-1模型,主基因遗...     

氮磷钾营养亏缺对玫瑰幼苗根构型的影响

以玫瑰(Rosa Rugosa)实生苗为试材,在砂培条件下研究氮磷钾营养亏缺对玫瑰幼苗根系总长度、表面积、体积、根尖数、分枝角度、分形维数等根构型参数与根系活力的影响。研究结果表明:氮磷钾营养亏缺条件下,玫瑰幼苗细根数量占总根量的比例降低;侧根密度增大;根系直径变大;分枝角度整体增大,根系趋向水平分布;根系活力显著下降,比对照分别下降19.08%、29.96%和55.59%;根系分形维数减小;其中缺氮或缺磷处理后,玫瑰幼苗侧根数量和长度、根系总长度、表面积、根系体积明显增大,缺钾与之相反,比对照分别下降了8.70%、53.95%、47.75%、55.91%和47.50%;缺钾比缺氮、缺磷处理的根系活力和分形维数下降得更多。因此,氮磷钾营养亏缺与玫瑰根构型的构建有很大的关联,玫瑰因氮磷钾营养亏缺而形成不同的根构型,这有利于根系对营养元素的吸收利用,促进玫瑰生长。     

4种灌木林地根系分布特征及其固持土壤效应的研究

研究了石灰岩山区的黄栌、连翘、绣线菊和黄荆4种灌木林地根系分布特征及其固持土壤效应。结果表明：4种灌木林地根系的分布特征存在极显著差异,黄栌林地根系的生物量和长度均最大,各径级根系中直径〈1 mm的根系生物量最大;连翘林地根系的生物量和长度均较小,各径级根系中直径≥5 mm的根系生物量最大;黄荆林地根系的生物量和长度较高,主要分布在0～20 cm土壤层;绣线菊林地根系生物量最小,主要分布在0～20 cm土壤层。4种灌木林地土壤的抗侵蚀性能明显高于荒坡地,且与0～20 cm层根系生物量和根系长度显著相关,根系固持土壤效应从强到弱依次为：黄栌林〉黄荆林〉绣线菊林〉连翘林。     

三江并流区水库消落带5种草本根系形态及抗拉特性

为揭示三江并流区水库消落带5种草本植物在浅层土壤中的根系形态及抗拉力学特性,筛选消落带优势固土草本,以澜沧江黄登水库消落带的花叶芦竹(Arundo donax var.versicolor)、风车草(Cyperus alternifolius L.)、美人蕉(Canna indica L.)、菖蒲(Acorus calamus L.)和芦苇(Phragmites communis Trin.)为对象,分析了根系形态,并进行室内单根拉伸试验。结果表明:(1)5种草本根系都发育良好,花叶芦竹和风车草根系的所有形态指标都位居前二,根系较为发达; 5种草本直径大于1 mm的根系长度、表面积和体积在各自总根系中占比最大,且除芦苇外,其余4种草本直径大于2 mm的根系体积占比最大,达到58.53%～92.86%。(2)5种草本根系的平均抗拉力、抗拉强度以花叶芦竹(33.04 N,34.33 MPa)最大,美人蕉(10.26 N,7.54 MPa)最小,根系抗拉力、抗拉强度分别随直径增大呈幂函数增大、减小。(3)5种草本根系平均极限延伸率以菖蒲(24.28%)最大,美人蕉(8.20%)最小; 平均杨氏模量以花叶芦竹(313.44 MPa)最大,菖蒲(70.47 MPa)最小,根系杨氏模量与直径呈幂函数负相关。综上,5种草本都适应了研究区环境,均可作为黄登水库消落带植被重建的候选物种; 直径大于1 mm的根系是5种草本根系的主体,直径大于2 mm的根系整体上对体积贡献最大; 花叶芦竹不仅根系发达,且其抵抗拉伸作用的能力最强,固土能力最强,是黄登水库消落带水土保持的优势草本。研究结果可适当推广到三江并流区和其他水库消落带。     

水培燕麦根系形态和氮吸收流量对硝态氮供应浓度的响应

【目的】苗期根系的形态结构与作物的养分吸收和抗倒伏性密切相关,对燕麦如何合理施肥以达到最大的增产效果,需要对不同燕麦品种的氮吸收利用效率做出评价。【方法】本研究以3个不同燕麦栽培品种(坝莜9号、 坝莜3号和200215)为材料,分析了低、 中、 高NO-3-N浓度下(NO-3浓度为1、3、6 mmol/L)根系生长以及NO-3吸收流量的变化。将燕麦种子萌发至一片真叶展开时,每个品种挑选长势一致的10株幼苗放入含不同NO-3浓度的Hoaglands培养液中培养,培养3周后选取长势基本一致的幼苗,采用非损伤微测技术测定根系NO-3流量并利用根系图像分析系统WinRhizo分析根系形态指标。【结果】NO-3-N浓度对不同燕麦品种节根数影响不显著,对侧根密度、 总根长、 根系平均直径和不同直径范围内根系长度分布均有显著影响; NO-3-N浓度的变化对坝莜3号根系吸氮量有显著影响,对坝莜9号和200215根系吸氮量的影响不显著; 根系NO-3吸收流量的动态变化与侧根数量变化有一致性; NO-3平均吸收流量与总根长、 平均直径及根系平均直径≤0.16 mm的细根在根系中所占比例的变化一致。【结论】不同NO-3-N供应浓度主要影响燕麦苗期侧根(直径≤0.16 mm的细根)的形成和生长,对根系NO-3吸收流量的影响因品种而异; 根系NO-3吸收流量的变化主要受总根长、 根系平均直径及细根在根系中所占比例的影响。     

基于立体视觉的玉米雄穗三维信息提取

玉米雄穗的表型信息对玉米育种研究具有重要的参考意义。该研究以自动获取玉米雄穗三维表型信息为目的。通过对雄穗样本进行多视角摄影处理来重建其三维模型。对重建的三维点云数据运用基于密度聚类的方法统计其分枝数信息,运用Delaunays三角网方法计算其外包络体积信息,并基于点云信息对雄穗主轴和最大穗冠的结构参数进行计算,同时定义了相关表型参数。用实测结果验证计算结果:分枝数统计结果的最大绝对误差为2,RMSE(root mean square error)为1.03,n RMSE(normalized root mean square error)为0.05;主轴长度,主轴最大/最小直径,最大穗冠高度和最大穗冠直径的R~2分别为0.99,0.82,0.83,0.97和0.93,均达到极显著相关水平。研究提出的相关表型参数和其提取方法在育种研究中具有应用潜力,为田间高通量雄穗信息的快速提取提供了参考。     

利用径向生长修复算法检测玉米根系表型

针对根系图像中的断根易导致根系表型信息难以精确获取的问题,该研究提出一种根系径向生长修复算法,并基于此进行不同抗性玉米种子根系表型对比研究。首先,采用自适应对比度增强、直方图灰度查找、椒盐去噪等对采集的根系图像进行预处理,从复杂背景中分离出根系图像;再通过YOLO-V3检测模型进行根系图像中主根根尖识别;最后,自根尖开始进行径向生长,通过分叉点主根提取策略、端点自适应修复策略实现主根图像修复,并提取主根和侧根表型信息。将普通、抗旱、抗涝、抗盐4种不同抗性的玉米种子种植于槽型扁平容器中培养14 d后取出,冲洗得到完整根系并进行图像采集。采用径向生长修复算法进行根系修复后提取根系长度和直径与根系图像修复前相比,根系长度和直径的提取精度分别由83.6%和84.4%提高至97.4%和94.8%,径向生长修复算法提取精度优于区域生长算法,适用于不同胁迫环境下玉米根系表型参数提取。在干旱环境和盐腌环境下,径向生长修复算法精度提升更明显。结果表明,本研究所提算法所提出的根系径向生长修复算法可有效提高根系图像表型信息精度,为根系表型快速提取提供参考。     

金沙江干热河谷乡土草本植物根系提高土体抗剪强度及其模型预测

开展金沙江干热河谷乡土草本植物根系提高土体抗剪强度及预测的研究,为该地区生态恢复、边坡防护、水土流失防治等生态工程中植物选择及其固土能力的计算提供依据.采用原位剪切试验测定扭黄茅(Heteropogon contortus)、莎草(Eulaliopsis binata)、芸香草(Cymbopogon distans)、旱茅(Schizachyrium delavayi(Hack.)Bor)等4种乡土草本植物根系及素土的抗剪切强度;用根系拉力计和电子卡尺测定根系的抗拉强度和直径:用Wu和Waldron垂直根模型(WWM)及纤维束根增强模型(FBM)对根系提高土体抗剪能力进行预测.结果表明:1)4种植物根系直径约80％分布在0.1～1mm的范围内,扭黄茅、莎草、旱茅根系的直径和抗拉强度之间成负幂函数关系,芸香草两者间没有相关性.2)扭黄茅、莎草、旱茅、芸香草的根系可将土体的抗剪强度分别提高20.7％、85.3％、84.4％、16.1％.3)用WWM模型预测扭黄茅、早茅、莎草的提高土体抗剪能力,其预测值是实测值的3.59～10.83倍;用FBM模型的预测值是实测值的1.24～2.62倍.旱茅、莎草根系提高土体抗剪强度的能力强于扭黄茅和芸香草,在干热河谷的生态工程中可优先选用;对根系提高土体抗剪强度的预测,FBM模型要优于WWM模型.     

长江上游暗针叶林生态系统主要树种的根系结构与土体稳定性研究

根系结构不同 ,其固持土体的能力存在很大差异。利用分形理论对不同根系结构稳定土体的能力进行了量化比较 ,结果表明 :(1)长江上游暗针叶林生态系统中主要树种根系都表现出了较为明显的分形结构特征 ,高山柳(Salix sp.)的根系结构最复杂 ,具有多层次细微分枝结构 ,分形维数最大 ,达 1.73 5 6 75 ,冬瓜杨 (Populuspurdomii)次之 ,为 1.6 0 16 6 ,峨眉冷杉 (Abiesf abri)分枝结构简单 ,以侧行主根为主 ,分形维数仅为 1.4 4 93 8,并且根系的分形维数随着其年龄的增长而增大。(2 )根系结构与稳定土体的能力明显相关 ,根系直径或树干基径与根系抗拉阻力受环境条件的影响 ,关系较为复杂 ;而根系分形维数更能揭示根系的结构与发育动态 ,根系分形维数与抗拉阻力的对数呈比较稳定的指数函数关系。(3 )峨眉冷杉根系结构简单 ,垂直根系较少 ,且分布层次较浅 ,在冰碛物环境中可以通过在岩石中迂回缠绕而从较大范围内将岩石、土壤等压在其下 ,但结构较为散乱 ;而冬瓜杨以垂直分布为主 ,分布层次较深 ,毛根很发达 ,土壤颗粒间的粘结程度较好 ,二者结合配置将有助于改良土壤结构 ,防治水土流失 ,尤其是超强度水土流失的发生     

STMP在拟南芥分枝发育过程中的功能鉴定

拟南芥(Arabidopsis thaliana)中含有脂/固醇结合的相关脂转移蛋白结构域(steroidogenic acute regulatory related lipid transfer,START)的膜相关蛋白(START domain containing-membrane related protein,STMP),STMP是START保守域(第84～295位)功能未知的蛋白质,由440个氨基酸组成、具有跨膜片段、属于磷脂酰胆碱转运蛋白.为明确STMP在拟南芥发育调控过程中的作用,深入了解拟南芥发育调控的分子机理,本研究用35S强启动子启动START结构域,构建START结构域的过表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)侵染花序法把STMP的过表达载体转入野生型拟南芥,获得过表达STMP的转基因拟南芥,并用qRT-PCR技术进行验证;分析转基因拟南芥分枝发育状况,明确STMP在拟南芥分枝调控过程中的作用;用qRT-PCR技术分析STMP的时空表达特性;构建STMP和绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的融合蛋白载体,把此载体转入野生型拟南芥中,对转基因拟南芥中GFP进行荧光观察,从而对STMP进行亚细胞定位.本研究获得了过表达STMP的转基因株系;过表达STMP的转基因拟南芥分枝比野生型明显增多,突变体stmp的分枝减少;STMP的时空表达特性分析表明,茎中STMP的表达量最高,STMP定位在细胞质膜和细胞质中.结果表明STMP可以促进拟南芥的分枝发育,本研究对完善拟南芥分枝调控机制具有重要的意义,可以为植物株型的定向设计提供理论依据.     

土石山区护坡草本植物根系抗拉力学特性

为了解山西省土石山区护坡植物的根系抗拉力学特性,对比选择最适宜的水土保持物种.对其边坡上黑麦草(Lolium perenne L.)、香根草(Vetiveria zizanioides L.)、百喜草(Paspalum notatum Flugge)3种护坡植物的根系开展抗拉力学试验,研究3种植物根系最大抗拉力、极限抗拉强度以及弹性模量随直径及根长大小变化的规律.研究结果显示:根长一定时,3种植物的最大抗拉力随直径的增加而增加,单根极限抗拉强度随根系直径的增大而减小;而直径一定时,根系最大抗拉力和极限抗拉强度随根系长度的增大而减小;弹性模量值随着根径和根长增大呈下降的趋势.3种植物根系平均最大抗拉力关系为:香根草(16.258 N)＞黑麦草(11.734N)＞百喜草(4.891 N);平均极限抗拉强度关系为:百喜草(116.226 MPa)＞黑麦草(50.839 MPa)＞香根草(49.650MPa);平均弹性模量分别为:百喜草(20.392 MPa/mm)＞香根草(3.257 MPa/mm)＞黑麦草(3.245 MPa/mm).结果表明这3种植物中百喜草根系的固土能力最好,在选择最为适宜的水土保持物种时可优先考虑.研究结果可为土石山区水土保持研究提供一定的科学依据.     

探地雷达树木根系定位与直径估算

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。     

氮肥缓解苗期干旱对小麦根系形态建成及生理特性的影响

为揭示氮肥缓解苗期干旱对小麦根系生长的影响,以高产高蛋白品种Spitfire(S)和抗旱品种Drysdale(D)为材料,采用沙培方式研究了不同氮素处理(180和22.5 kg·hm^-2)和水分处理(干旱和正常浇水)对苗期小麦根系形态建成和生理生长的影响。结果表明,苗期干旱下增施氮肥减小了2个品种小麦根系总根长、根系表面积、总根体积、根尖数和分枝数,显著增加了根系直径和根系活力,S品种根系干重减小7.0%,而D品种根系干重增加12.0%。施高氮还降低了干旱下2个品种小麦根系可溶性糖含量,并提高了游离氨基酸含量,且耐旱性品种D变化幅度较大,2个品种根系可溶性蛋白含量的变化均不明显。此外,增施氮肥能促进根系对氮素的吸收,提高根系硝酸还原酶(NR)活性和含氮量。综上,在苗期干旱下增施氮肥能够促进小麦根系生长,提高根系活力和NR活性,以增强根系对氮素的吸收同化能力,促进氮代谢水平,从而提高小麦的抗旱性,但不同耐旱品种对干旱下增施氮肥的响应程度存在差异。本研究结果为通过增施氮肥有效缓解干旱进而提高小麦产量提供了理论依据。     

稻壳炭对紧实土壤中苹果根系硫同化酶活性、H2S含量及根系构型的影响

  【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。     

氮肥后移促进受渍夏玉米根系形态恢复和提高花后光合性能

江淮地区受梅雨影响,玉米苗期易发生渍害,如何通过合理运筹氮肥达到减灾效果值得研究。以夏玉米品种‘隆平206’为试验材料,研究不同氮肥运筹方式[氮肥全部基施(N1)、基肥70%+拔节肥30%(N2)、基肥50%+拔节肥50%(N3)和基肥30%+拔节肥50%+大喇叭口肥20%(N4)]对苗期受渍夏玉米根系形态和花后光合性能恢复的影响,以期为苗期受渍夏玉米合理施肥提供理论依据。结果表明,苗期渍水7 d抑制根系生长,根重、根长度、根表面积和根直径均显著降低,渍水对根系形态指标抑制效应表现为:根长度根表面积根直径。氮肥后移对渍水后根系生长有显著的补偿效应,氮肥后移量增加,根重、根长度和根表面积显著增加。渍水胁迫解除后18 d,N1-N4处理根长度较渍水前提高1.9~5.1倍,根表面积提高6.3~10.3倍,根直径提高0.7~1.0倍,氮肥后移对根系形态指标补偿生长效应强弱表现为:根表面积根长度根直径。渍水使群体叶面积系数降低9.3%~22.5%,氮肥后移可提高群体叶面积系数,较全部基施处理提高3.2%~20.7%。苗期渍水7 d显著降低灌浆期间穗位叶片的光合能力,净光合速率下降,灌浆中期和末期净光合速率分别下降16.1%和28.9%,灌浆后期光合能力下降幅度高于对照,非气孔限制是导致渍水胁迫下净光合速率下降的主要原因。渍水胁迫下,氮肥后移处理改善了穗位叶光合性能,光合能力优于氮肥前移处理。在苗期易导致渍害的地区适当减少基肥比例,后移氮素至拔节期和大喇叭口期,能够对受渍夏玉米起到较好的补偿生长效应。     

番茄辣椒微型根系形态原位采集系统设计与实现

为实时获取浅根系作物的根系生长形态,设计了一种可用于多点测量的微型根系形态实时原位采集系统。系统主要由微型摄像头和光学放大元件等组成(体积1.5cm3),采集的图像通过无线模块发送至终端。采用基于区域生长的根系图像分析方法,以腐蚀图像为出发点,膨胀图像为终止点,结合相似性准则进行区域生长、区域标记和区域保留,来滤除土壤孔隙和杂质等对图像产生的干扰,从而提取根系轮廓,并通过图像形态学计算得到根长密度、根系平均直径等形态参数。以此系统采集樱桃番茄、辣椒根系形态参数,试验结果表明,根系长度测定值的绝对误差不超过1.5 mm,相对误差不超过5.3%;根系平均直径绝对误差不超过0.09 mm,相对误差不超过6.7%。与土壤采样法测定值相比,在0～10、10～20、20～30和30～40 cm 4个土壤层内2种测定方法根系平均直径决定系数R20.87(P0.01),根长密度在30 cm深度以内的土壤层决定系数R20.81(P0.01)。证明本文设计的微型根系形态实时原位采集系统具有较高的准确性,可用于浅根系作物形态的多点观测。