化控处理时期对玉米植株-根系形态及产量的影响

为进一步明确化控处理时期对玉米冠层、根系形态及产量的影响,2017和2018年在吉林省西部开展2年大田试验,供试品种为‘富民985’,2年均喷施乙烯利类型的化控试剂;其中2017年种植密度为7万和9万株/hm~2,在8和10叶期(T(8+10))、8和16叶期(T(8+16))分别进行化控处理;2018年在8叶期(T(8))、8和16叶期(T(8+16))、16叶期(T(16))分别进行化控处理,种植密度为6和9万株/hm~2。结果表明:1)玉米增密后,倒伏率增加;化控处理可缩短植株节间长,降低株高和穗位高,降低倒伏率,其中T(8+16)处理最为显著;2)化控处理后穗位以上叶片叶面积呈现下降趋势,其中T(8+16)处理能够降低15%以上,从而提高透光率,利于下层叶片进行光合作用;3)化控处理增加玉米根系投影面积和最大扩展宽度,降低顶部夹角,使根系更加平展,增强抗倒伏能力,其中T(8+16)处理效果较为理想;4)T(8+16)处理能增加玉米产量,其中2017年T(8+16)处理与CK相比增加6.5%的产量。所以在玉米群体结构建成的8～9和15～16叶期,运用乙烯利类型化控试剂2次,能够改善穗上群体结构,增强茎秆和根系的抗倒伏能力,维持后期群体结构物质生产能力,提高玉米产量。     

文冠果枝叶生长与叶幕微气候的关系研究

【目的】探索叶幕微气候因子对文冠果枝条生长发育和光合同化能力的影响,为文冠果树体的整形修剪提供理论依据。【方法】在山东东营选择20株6年生文冠果树,调查其冠层内东西南北4个方向,每方向上层和下层、外侧和内侧4个区域,共16个小区域的温度、湿度、光照等微气候因子,再分别测定各区域文冠果枝叶量及叶片光合色素、光合产物和氮含量,并将其与微气候因子进行相关性分析。【结果】文冠果叶幕内不同区域温度和湿度均无显著差异,但不同区域光照强度差异显著,除北向上层外侧光照强度略低于下层外侧外,其余各方向均有上层外侧最高、下层内侧最低的现象,两区域差异达260.0%。树冠东、南方向1年生枝条数量、长度、基径均大于西、北方向;树冠上层1年生枝条数量少于下层,而上层1年生枝条长度、基径均大于下层;树冠外侧新枝数量和叶片数量均多于内侧,下层叶片数量多于上层,但上下层新枝数量无明显差异。5月为树冠内新枝数量和叶面积增长最快的时段,树冠上层新枝数量和叶面积增长快且明显大于下层,与光照强度增长规律一致。树冠内叶片叶绿素和类胡萝卜素含量均有西、北方向高于东、南方向的规律;可溶性糖含量、淀粉含量和碳氮比均有外侧大于内侧,东、南方向大于西、北方向,且东、南方向各区域差异较大的规律。光照与文冠果树冠枝、叶生长指标和叶片生理指标相关性较大,且与多数树体枝、叶生长指标和叶片生理指标均呈显著正相关关系,但与光合色素含量无显著相关性。【结论】适当对东、南方向和上层、外侧的枝条加以疏除,可以增强透光性,能使树体生长更为均匀,为文冠果产量提高奠定基础。     

黑土区施加生物炭对土壤综合肥力与大豆生长的影响

为探明黑土区施加生物炭对土壤持水性能、土壤养分以及大豆生长的影响,以东北黑土区3°坡耕地田间径流小区为研究对象,进行为期4年的观测。按照生物炭施加量,2015年共设置C0(0 t/hm~2)、C25(25 t/hm~2)、C50(50 t/hm~2)、C75(75 t/hm~2)、C100(100 t/hm~2) 5个处理,2016—2018年分别连续施加等量的生物炭。结果表明:连续4年,0～60 cm土层土壤储水量随施炭量的增加呈先增大、后减小的趋势,而对60～100 cm土层土壤储水量影响不显著;连续4年,饱和含水率随施炭量的增加呈逐渐增大的趋势; 2015年田间持水率、凋萎系数随施炭量的增加呈逐渐增大趋势,2016—2018年呈先增加、后减小趋势;连续4年,施加生物炭提高了大豆各生育阶段的株高和叶面积,同期相对较优处理分别为C75、C50、C50、C25;连续4年,大豆冠层覆盖度与施炭量呈抛物线变化(R~2均在0. 89以上,P 0. 01),连续施加2年的C50处理各生育期提高量最大,与C0相比提高了81. 4%、36. 7%、31. 5%和39. 6%;连续4年,土壤pH值和有机质、速效钾含量随施炭量的增加呈逐渐升高趋势,碱解氮、有效磷含量呈先升高、后降低趋势,相对较优处理为C50、C50、C25、C25。采用改进的内梅罗指数模型计算的土壤综合肥力指数与产量呈正相关(R~2=0. 861 5,P=0. 001 2,RMSE为0. 75),土壤综合肥力水平最高的生物炭施用模式为连续2年施加50 t/hm~2的生物炭。     

合肥市高校城市森林树冠覆盖分析

以合肥市二环内、大学城和职教城3个典型区域的15所建设于不同年代的高校为研究对象,应用Arc GIS判读2018年卫星遥感影像,统计分析高校林木树冠覆盖特征。结果表明:①15所高校现实树冠覆盖面积283.25 hm~2,整体树冠覆盖率29.67%;各高校现实树冠覆盖率在11.90%～43.89%间变化,潜在树冠覆盖率在1.73%～30.00%间变化。②超过2/3的高校树冠覆盖率处在高覆盖度或极高覆盖度。③早期建设的高校现实树冠覆盖率整体上高于后期建设的,二环内高校(38.69%)最高;而在树冠覆盖潜力增长方面正好相反,职教城高校潜在树冠覆盖率(19.02%)最高。进一步分析发现,合肥市高校城市森林未来整体树冠覆盖率可提高至40.14%,不同年代区域高校树冠覆盖差异主要受时间跨度对树木的影响和高校绿化建设思路的影响。     

城市公园游人行为与植物群落微气候调节效应适应性研究

以诸暨市体育公园为研究对象,通过测试夏、冬两个季节诸暨城市公园绿地不同样地的小气候要素数值,结合游人行为观测,探究了风、湿、热等小气候要素与人群行为间的复杂关系.结果发现:①高郁闭度对T HI有一定调节作用;②乔木、草本植物和水体蒸腾作用强,具有一定保湿作用;③灌木比高大乔木对风的阻碍更明显;④坐憩行为对小气候舒适度较...     

Effect of the L-D1 alleles on leaf morphology,canopy structure and photosynthetic productivity in upland cotton (Gossypium hirsutum L.)

One of the most important objectives for breeders is to develop high-yield cultivars.The increase in crop yield has met with bottlenecks after the first green revolution,and more recent efforts have been focusing on achieving high photosynthetic efficiency traits in order to enhance the yield.Leaf shape is a significant agronomic trait of upland cotton that affects plant and canopy architecture,yield,and other production attributes.The major leaf shape types,including normal,sub-okra,okra,and su...     

基于无人机影像的冠层光谱和结构特征监测甜菜长势

甜菜是中国北方地区重要的经济作物。快速、准确、高通量的获取甜菜的地上部和块根鲜质量、块根含糖率、叶绿素含量对甜菜生产具有重要意义。该研究采用无人机搭载数码和多光谱相机,获取甜菜叶丛快速生长期、块根及糖分增长期和糖分积累期的数码影像和多光谱影像,提取了冠层的结构特征和光谱特征。选择随机森林回归（Random Forest Regression,RFR）和偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLSR）2种建模方法基于获取的冠层特征,构建甜菜全生育期的地上部和块根鲜质量、块根含糖率和SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）值估算模型。研究结果表明,随机森林回归模型和偏最小二乘回归模型对地上部和块根鲜质量、含糖率都做出较好的预测,R2范围分别为0.9～0.94、0.88～0.9,rRMSE范围分别为7.6%～17%、8.8%～20%。对SPAD值的预测均较弱,R2分别为0.66和0.67。为了减小输入变量集的大小以及去掉对预测不敏感的变量,该研究采用置换重要性（Permutation Importance,PIMP）来筛选冠层光谱特征和结构特征中对预测有重要影响的变量。结果表明基于筛选出的重要性特征构建的随机森林回归模型和偏最小二乘回归模型对地上部和块根鲜质量、含糖率都做出较好的预测,R2范围分别为0.89～0.94、0.74～0.91,rRMSE范围分别为7.3%～19%、7.6%～19%。对SPAD值的预测均较弱,R2分别为0.65和0.68。进一步表明随机森林回归模型在精度上略好于偏最小二乘回归模型。同时基于PIMP筛选变量的方法在保持原有精度的同时能实现降低数据收集复杂性的目的。研究结果为基于无人机遥感技术快速、准确监测甜菜长势和估测块根类作物的根部活性物质提供了参考。     

基于深度学习的玉米拔节期冠层识别

为了满足田间玉米植株快速识别与检测的需求,针对玉米拔节期提出了基于深度学习的冠层识别方法,比较并选取了适于玉米植株精准识别和定位的网络模型,并研制了玉米植株快速识别和定位检测装置。首先拍摄玉米苗期和拔节期图像共计3 000张用于训练深度学习模型,针对拔节期玉米叶片交叉严重的问题,提出了以玉米株心取代玉米整株对象的标记策略。其次在Google Colab云平台训练SSDLite-MobileDet网络模型。为了实现田间快速检测,开发了基于树莓派4B+Coral USB的玉米冠层快速检测装置。结果表明,田间玉米冠层识别模型精度达到91%,检测视频的帧率达到89帧/s以上。研究成果可为田间玉米高精度诊断和精细化作业管理奠定基础。     

基于无人机遥感影像的玉米冠层温度提取及作物水分胁迫监测

针对当前无人机热红外遥感提取冠层温度不准确、监测作物水分胁迫状况精度不高的问题,该研究以不同水分处理的拔节期夏玉米为研究对象,利用无人机获取试验区域热红外和可见光图像资料,分别采用Otsu算法、EXG-Kmeans算法和Otsu-EXG-Kmeans算法获取冠层区域图像,并对提取结果进行精度评价,而后采用最优算法求得对应作物水分胁迫指数（Crop Water Stress Index,CWSI）,通过分析CWSI同土壤含水率相关关系以及CWSI日平均变化趋势来监测玉米水分亏缺状况。结果表明：1）相比于其他方法,Otsu-EXG-Kmeans算法对冠层温度提取精度更高（用户精度为95.9%）,提取的冠层温度更接近实测温度（r=0.788）,可以准确获取图像冠层温度。2）相比于冠层温度,CWSI与土壤含水率的相关性更高（r= -0.738）,CWSI日平均变化趋势更符合实际情况,可更加精确地监测玉米缺水状况。该研究为无人机遥感精准监测作物水分胁迫状况提供参考。     

喷灌均匀性和灌水量对冬小麦冠层下水量分配的影响

为研究冬小麦冠层对喷灌水量的再分配规律,探讨不同灌水量下喷灌均匀性对土壤含水率空间分布、冬小麦生长状况及产量的影响,于2020-2021年在常州市金坛区开展了冬小麦田间喷灌试验。该试验依据作物需水量设置3个灌水量（充分灌溉、2/3需水量、1/3需水量）处理和2个喷灌均匀性（高：75%、低：55%）处理,通过冠层上、下雨量筒和自制的茎流收集器测量喷灌水量分布,并对喷灌后的土壤含水率（Soil Water Content,SWC）、冬小麦生长状况及产量的空间分布进行了监测。结果表明,冠层上喷灌均匀性比冠层下高约1.5%。喷灌水经冬小麦冠层再分配后所形成的棵间穿透流量、茎秆流量以及冠下喷灌损失分别占冠层上部水量的56.0%～73.9%、25.0%～37.0%和2.5%～12.7%。冠下穿透流率和茎秆流率与冬小麦的冠层特征（叶面积指数、株高）极显著相关（P<0.01）,而受喷灌均匀性和灌水量的影响较小。茎秆流率变异系数高于穿透流率变异系数。喷灌后24 h,0～20 cm深度土壤水分的变化与冬小麦产量及产量变异系数显著相关（P<0.05）。低喷灌均匀性会导致区域性缺水（SWC<65%田间持水量）,引发小范围减产,产量变异系数增大,减少灌水量则会加剧这一现象,冬小麦显著减产,灌水量对产量的影响占主导作用。该研究可为冬小麦的喷灌设计提供理论依据。