关中地区小麦品种株型变化的研究

对陕西关中地区５０年代以来大面积栽培及近期育成的２２个小麦品种品系株型性状进行因子分析、聚类分析和逐步回归分析，结果表明，５０年代以来小麦品种的株高构成指数、叶层重心相对高度、比叶重上升，株高、叶层重心绝对高度、叶片基角、叶片披角减小；增大穗长、叶层重心相对高度和比叶重，减小叶片的基角和披角对品种产量的提高具有正效应；冠层内的透光性主要受叶片基角、叶片披角和穗数的影响     

小麦理想株型研究 Ⅰ.小麦株高梯度系列的株型、产量及品质性状的变化研究

对小麦回交转育所得七个株高梯度系列的35个系统的研究结果表明,矮秆品种高化共同表现在第4,5节间及3,4相对叶间距的增长,这对减少郁蔽有利,籽粒产量及千粒重均有显著增加的趋势,收获指数仍较高,品质也不致下降,在矮×高的矮秆分离群体中选相对较高的植株有利;高秆矮化共同表现在第4节间及3,4相对叶间距缩短,品质性状可得到一定程度改良,回交使高秆品种矮化有效。提出了相对株型的概念,并认为下4节间总相对长、相对叶间距等可作为株型识别的指标。     

株型对小麦光合性状及光合环境的影响研究

选用豫麦47(紧凑型)、豫麦34(中等紧凑)及山东优麦3号(松散型)3个品种为研究对象,通过用光合测定仪测光合速率、二氧化碳浓度、光照强度,用叶面测量仪测叶面积等方式进行研究.研究表明:小麦的株型对其光合性状及光合环境的影响较大,株型紧凑的竖叶型品种较株型松散的披叶型品种在光照强度、消光率、光合速率等方面具有明显的株型优势.竖叶型品种下部叶片的受光较披叶型好,单位叶面积消光明显低于披叶型品种,可以充分发挥下层叶片的光合潜力,延长功能期,对植株健壮生长有利.因此,在选择高产品种时,株型对搭建高产结构是非常必要的.     

水稻株型研究中穗部性状的研究综述

本文在概述株型研究进展的基础上 ,综述了不同学者对水稻穗在群体中地位的有关研究 ,并进一步讨论了其与产量的关系     

杂交中粳3优18保优栽培的株型指标及其关键技术

介绍优质杂粳3优18的特征特性,从叶片长度、分蘖成穗数量、节间长度分配、单穗颖花数量等角度,提出实现3优18保优栽培的量化株型指标及其关键控制技术,即培育多蘖壮秧、适当增加栽插密度、科学运筹肥水、科学防治病虫害等,从而为该新品种的推广提供技术支持。     

小麦理想株型研究 Ⅱ.小麦株高梯度系列性状关系的研究

用小麦回交转育所得7个株高梯度系列的35个系统及5个优良品种为试验材料,用简单相关、多元线性逐步回归分析研究了相似遗传背景和不同遗传背景条件下,产量性状、品质性状和茎叶穗等形态性状52项组成因素之间的关系。从总群体简单相关系数看,与株高呈极显著正相关的性状有:籽粒产量、千粒重、沉淀值;呈显著负相关的性状有穗粒数、穗粒重和收获指数,与籽粒蛋白质含量呈极显著负相关的性状有籽粒产量和收获指数。以上诸相关系数在不同系列间正负值、显著性水平均有很大变化,说明这种关系通过育种手段可以有所改变。多元回归分析表明,用总群体计算以产量为依变量时,样段净重、第二叶相对叶面积分别以正向一、二位次入选;以籽粒蛋白质含量为依变量时,下四节总相对长负向首位入选;株高以不显著的正相关二位入选。     

河南省60a来小麦品种株型和光合特性的遗传改良研究

为了分析河南省60 a来小麦品种株型和光合特性的遗传改良进展,对20世纪50年代以来河南省大面积种植的20个小麦品种的株型特征和光合特性进行了研究,并分析这些性状对产量的重要性。结果表明,自20世纪50年代以来,河南省小麦品种的株型性状得到了显著改良。株高和叶层重心绝对高度都在不断降低,株高由早期品种南大2419的138 cm降低到矮抗58的67 cm,叶层重心绝对高度由碧蚂1号的69 cm降低到郑麦7698的29 cm,顶三叶基角和披角也在不断减小,旗叶变得短而宽。逐步回归分析结果表明,株高和叶层重心相对高度的降低、叶片基角的减小和群体叶面积指数的提高对产量的提高有显著的促进作用。河南省小麦品种遗传改良过程中,旗叶的净光合速率由20.4μmol/(m~2·s)增长到27.1μmol/(m~2·s),光合速率的改良对籽粒产量的提高也具有显著的正效应。近20 a河南省小麦品种株型性状的改良进度有所减缓且进一步改良的空间相对较小,因此在今后的小麦品种改良过程中,应更加注重小麦植株单位面积光合效能的改良。     

基于三维数字化的玉米株型参数提取方法研究

【目的】玉米株型参数获取是玉米精确化育种和栽培研究的重要环节,研究解决玉米株型参数获取中存在的测量标准不一致、测量精度低、数据难以可视化、算法提取参数精度低等问题具有重要意义。【方法】本文利用三维数字化仪获取玉米植株骨架结构,提出玉米茎、叶、雄穗和雌穗器官三维数字化获取标准规程。通过将植株三维数字化数据旋转至与Z轴正方向平行并平移至坐标系原点进行数据标准化,进一步根据三维数字化数据位置关系,结合各株型参数的定义实现了株高、叶片着生高度、叶片最高点高度、叶长、叶宽、叶展、叶倾角及叶方位角等主要株型参数的提取,同时提出一种新的玉米植株方位平面计算方法,通过构建植株方位平面与各叶方位角角度差绝对值之和作为目标优化函数,进一步对该L1优化问题进行迭代求解得到植株方位平面,当叶数量是偶数时,方法可以给出精确的方位平面区间,在此基础上,引入dev值作为评价植株叶相对植株方位平面偏离度的指标。【结果】利用6个品种吐丝期玉米植株三维数字化数据和人工测量参数数据进行株型参数提取方法验证。结果表明,方法提取的叶长、叶倾角、方位角误差较小,RMSE分别为3.44 cm、3.41°和8.23°,叶长和叶倾角的MAPE分别为4.06%和4.72%,叶宽因叶片在叶脉垂直平面上的曲线形态不一致导致误差相对较大,RMSE和MAPE分别为0.80 cm和7.21%。与传统负方向能量均值法相比,所提出新的玉米植株方位平面计算方法给出了玉米植株方位平面更确切的定量化描述,对于玉米株型的定量评价具有一定价值。【结论】基于三维数字化的玉米株型参数提取方法为玉米株型参数的提取与分析提供了一种精确、便捷、可视的技术手段,对于玉米株型表型组学、玉米功能结构模型及玉米株型优化研究具有重要作用。     

基于作物功能-结构模型组件化理想株型的方法研究

通过建立基于功能-结构相互耦合且形态可控的模型,提出作物器官组件的划分,并以叶器官为例探讨组件的内部结构及组件间的相互关系,阐明作物理想株型的数字化构建步骤,使虚拟作物的软件开发在效率、代码复用性和功能扩展上得到提高,为有效的定量化设计株型、解决传统株型育种方式不精确等问题奠定了基础.     

高通量快速检测稻米中表观直链淀粉含量的方法

为了便于高通量筛选直链淀粉含量变化的诱变突变体,对农业部标准中的直链淀粉含量测定的方法（NY/T 83—1988）进行了改良。改良法测定结果与标准法高度正相关。与标准法相比,改良法具有简单、易操作、样品量少等优点,特别是如果表观直链淀粉含量差异超过5%左右,I2\|KI染色的差异就能用肉眼很直观的区分,因此该方法可用于微量样品的直链淀粉含量测定或高通量育种群体的筛选测定。     

植株自旋转多视角重建技术在小麦植株三维表型获取中的应用评估

基于多视角重建技术的作物三维表型高通量获取系统成本低、获取效率高,引起越来越多的关注。植物自旋转式拍摄平台易于搭建,但植物旋转过程中产生的抖动对点云三维重建和表型解析精度有一定影响。为评估旋转式多视角成像在小麦植株三维表型解析中的适用性,基于植物旋转设计了便携式小麦植株三维表型高通量采集系统,选取穗期不同品种的小麦植株作为实验样本进行点云重建,基于Hausdorff距离评价了重建点云的精度误差;并基于人工测量数据,对所提取的表型指标精度进行评价。结果表明,植物旋转式重建的点云与相机旋转式重建的点云有较高的一致性,点云精度差距基本控制在0.4 cm以下;获取的叶长、叶宽和株高的均根方误差分别为0.79、0.13和0.53 cm,平均绝对百分比误差分别为3.26%、7.63%和0.74%,表明该方式适合穗期的小麦植株表型重建,具有较高的点云重建和表型提取精度,并为小麦植株表型评价提供了一种低成本的解决方案。     

基于参数L-系统的温室番茄植株的三维重建

研究利用参数L-系统对温室番茄植株的生长过程进行快速高效的三维可视化仿真的方法。首先根据番茄植株的生长特点从图像中提取植株骨架,分析其拓扑结构,总结出番茄植株生长的参数L-系统公式集,然后利用图像与计算机图形学相结合的方法,对公式集进行图形符号解释,模拟再现番茄植株的生长过程。为了保证真实性,重建的虚拟番茄植株的茎干骨架利用来自Kinect数字化结果的真实番茄植株的茎干样本进行绘制;叶片采用了基于图像与图形相结合的方法重建,花和果实用纯图形学方法进行模拟。在VC++平台上,结合OpenGL图形库实现了可视化仿真过程。研究中所提出的方法能够较好地模拟温室番茄植株动态生长的过程,同时具备快速性与真实性。     

植物三维可视化研究进展

植物三维建模及其可视化系统基于植物的生理生态特性和形态特征进行研究,对于植物生长过程研究和自然景观再现均有重要意义。从基于模型的三维建模、基于图像的三维建模和基于扫描数据集的三维建模三个方面阐述了植物的三维建模研究进展,介绍了几何模型以及多个植物可视化系统软件的研究成果,总结了植物三维建模方式及其可视化系统存在的优势与不足,尤其是植物生理生态模型与形态模型可视化的耦合研究还有待完善,并对植物三维建模方式及其可视化系统的趋势进行了展望。     

基于虚拟植物技术的冬小麦根系3D构型测试与分析

【目的】构建一套由硬件和软件集成且完整而适用的虚拟植物根系技术,定量描述稻茬田冬小麦根系的三维几何构型特征。【方法】自主设计制作“根系构型数字化仪”,该数字化仪为纯机械结构,分别设有一个水平回转臂、一个横向滑动臂和一个竖向滑动臂,回转臂与滑动臂都配有标尺,且3者的组合运动能保证测头在3D范围测取任一点的空间坐标。测量时将置于工作台的根区土壤按3-5 mm厚度逐层清除并进行根系构型数字化,从而测取田间小麦根系的真实空间拓扑数据,实现小麦根系实体构型的数字化。将实测的小麦根系构型数据导入Pro-E软件平台,利用软件的3D造型技术完成小麦根系构型的虚拟重构,实现计算机虚拟根系与实体根系的一致性。利用软件的分析工具对虚拟重构的小麦根系构型进行计算分析,定量小麦不同时期根系的三维空间构型、根系的土体空间搜寻能力、根系总长以及根系平均增长率等指标的变化,通过不同的指标反映田间土壤环境下真实小麦根系构型的时空动态。【结果】植物根系构型数字化仪能够提供＜1 mm的测试分辨率,操作使用方便,耐污染、抗干扰能力强,对工作环境要求不高,可满足作物根系三维空间几何构型测试要求,而使用Pro-E的小麦根系三维空间几何构型重构技术也便于根系构型的深度计算与分析。冬小麦的根系构型分析结果表明,该虚拟根系技术能够直观展示小麦生长期不同时间节点的根系构型状态特征及土体空间搜寻动态,根系构型图可以反映各时期小麦根系在土体中的纵深拓展和周向扩展状态。同一时期植株个体的根系构型变异性较大,越冬期小麦根系很浅,在返青及分蘖旺期小麦的根系迅速向深层土层中伸展,拔节期根系爆发迅速。【结论】由软硬件单元组构的虚拟植物根系三维空间几何构型的测试与分析方法是准确定量根系动态、根-土关系、根系拓扑特征、根系动态空间行为指标等作物根际生理生态行为的技术保障,其不仅直观展示了水稻土条件下冬小麦根系空间几何构型在不同时期的空间拓展状况,也能够定量根系构型的动态,因此能够满足作物根系三维空间几何构型分析的实用要求。     

数字植物研究进展:植物形态结构三维数字化

数字植物围绕农林植物生命、生产和生态系统的多维信息高效感知和认知的理论、技术和方法,通过多学科交叉合作,研究农林植物-环境3D数字化、高通量信息获取、情景感知、信息融合、结构和功能模拟、数字化设计和精准管理决策等数字农业的关键性、基础性以及共性理论和技术问题。植物形态结构的三维数字化是数字植物研究的重要组成部分,近年来很多学者从植物组织、器官、植株和群体等不同尺度,或者从植物根系和地上部等不同视角,围绕植物形态结构的参数测量、几何结构解析、三维模型构建、结构与功能建模,以及三维植物模型真实感展现等需要,开展了更深入的研究。在组织尺度方面,随着MRI、CT、显微成像等技术产品的不断成熟,使得利用这些先进测量仪器获取和测量植物组织内部结构数据成为可能,并被越来越多的研究者采用,成为进行植物内部形态结构测量和分析的有效手段。在植物根系的三维数字化方面,由于植物的根普遍生长在土壤里,观察和测量十分困难。虽然近年来XCT、MRI等穿透射线成像技术已越来越多地用于根系的形态结构探测,但这类技术往往仅能获取范围较小的根系局部数据,且价格昂贵。因此植物根系形态结构的准确、无损(原位)、快速测量仍然是一个挑战。在群体尺度方面,基于实测数据的三维重建逐渐成为植物群体三维重建的主要途径,研究者正试图从激光三维扫描仪获取的植物群体三维点云中提取群体的形态参数并实现群体的三维重构。而在三维植物模型的真实感绘制方面,如何准确地测量各种植物器官的光学特性并建立相应的数学模型是当前的研究重点,虽然已有不少研究者提出了相应的解决方案,但这些方法在便捷性和普适性方面仍然难以令人满意,有待更多深入研究。笔者最后结合相关领域的技术进展对数字植物的进一步研究进行了展望。     

基于计算机视觉的水稻三维重建方法

利用多幅多角度的拍摄方法对二维图像进行采集,通过数字化处理得到单株水稻各视角侧面投影及轮廓图像。然后使用基于计算机视觉的三维重建方法,构造单株水稻的可视立体包络,从而得到单株水稻的三维立体像素模型。使用移动立方体算法对单株水稻立体像素模型进行外围表面重建,最后得到单株水稻三维重建模型。     

不规则形体表面点三维重建方法

为实现形体的快速三维重建,在分析现有各类重建算法的基础上,针对不规则形体给出了一种三维表面点的重建方法。首先进行摄像机自定标,求取相机的内、外参数,然后对采集的图像进行处理,得到物体的轮廓,最后使用地毯式的搜索算法搜索并重建了物体的表面点。分析了不同搜索步长情况下算法的执行效率,在综合考虑逼真度和执行速度的情况下,给出了优化的步长选择,为表面的三角网格化和纹理恢复提供了依据。     

木本植物三维可视化生长模型与林业生产

为了掌握木本植物三维可视化生长模型与林业生产的关系,通过广泛与特例相结合的比较研究,从3个方面选择其代表软件进行详细阐述,并对当前流行的相关软件进行了比较.三类代表软件包括描述树木生理功能的Green Lab软件、基于GIS的三维树木可视化软件以及以形态模拟为重点的商业软件.提出了树木三维可视化软件研究与林业生产结合的不足,并进一步提出该类可视化软件的林业生产意义及其发展方向.     

植物三维形态交互式设计软件需求分析探讨

数字植物是当前植物学研究的热点问题之一,植物三维形态结构建模是数字植物研究面临的首要问题,三维形态交互式设计是实现数字植物形态结构建模的重要技术手段之一。而面向科学研究、高校教学、品种推广、技术培训、虚拟仿真不同应用领域,对植物三维形态交互式设计软件产生不同的需求。本文对植物三维形态交互式设计任务和目标进行分析,并结合现有研究成果和应用实例,对相应的植物三维形态设计系统软件的系统设置、形态设计、动态模拟、可视化展示与计算等方面的需求进行探讨,以期为植物三维形态设计乃至植物虚拟仿真技术提供技术参考。     

植物三维形态数字化设计评价指标体系探讨

 针对植物可视化建模与数字化设计技术及软件工具研发中存在的目标不明确、流程不统一、技术不规范、难以量化评价等问题,结合植物三维形态结构、形态建成过程特点和软件工程技术标准,探讨了当前植物三维形态数字化设计目标以及应用需求,提出了植物三维形态数字化设计的功能评价指标和技术评价指标,并以模糊综合评价模型为实例阐述了评价体系的应用。