光温因子驱动的园艺作物叶龄模型模拟精度比较

为了提高光温因子驱动的园艺作物通用性叶龄模拟模型的模拟精度,以黄瓜、芹菜、菠菜、小香芹、郁金香和茶叶为供试材料,进行了7年(2016—2022年)的分期播种试验,依据作物生长发育与关键气象因子(辐射和温度)的关系,采用4类建模方法(温差法、积温法、生理发育时间法和辐热积法)构建了园艺作物叶龄模拟模型,并以6种方式(平均值、最值均值、中值、逐步回归、BP神经网络和Elman神经网络)和2种集成逻辑(直接和分步)集成模拟结果,最终优化模型模拟精度。结果表明:1)2种集成逻辑下模型模拟精度均较高,且分步集成逻辑优于直接集成逻辑,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)差值为0.31 d,平均相对误差(mean relative error,MRE)差值为0.33%,均方根误差(root mean square error,RMSE)差值为0.40 d,归一化均方根误差(normalized root mean square error,NRMSE)差值为0.46%;2)2种集成逻辑下模型最优时间尺度为逐时尺度,最优作物类型为茶叶,最优建模方法为Elman神经网络集成模拟模型。研究结果可为园艺作物智慧生产管理和可视化提供理论依据和技术支撑。

基于实例分割技术的草莓叶龄及冠幅表型快速提取方法

[目的/意义]为解决高通量草莓叶龄及冠幅提取问题,提出一种基于移动式表型平台和实例分割技术的高通量表型提取方法。[方法]利用小型移动式表型平台对温室内盆栽草莓植株的俯拍图像进行数据获取,并利用改进型Mask R-CNN(Convolutional Neural Network)模型对图像进行处理,以此获取草莓植株叶龄信息。首先利用带有分组注意力模块的Split-Attention Networks(ResNeSt)骨干网络替换原有网络,从而提高图像特征信息提取精度和执行效率。在训练时,利用Mosaic方法对草莓图像进行数据增强,并且使用二元交叉熵损失函数对原本的交叉熵分类损失函数进行优化,以达到更好的植株与叶片的检测准确度。在此基础上,对训练结果进行后处理,利用标定比值对冠幅进行计算。[结果和讨论]该方法能够在ResNeSt-101骨干网络下,实现80.1%的掩膜准确率和89.6%的检测框准确率,并且能够以99.3%的植株检测正确率和98.0%的叶片数量检出率实现高通量的草莓叶龄估算工作。而模型推理后草莓植株南北和东西向冠幅测试值与真实值相比误差均低于5%的约占98.1%。[结论]该方法有着较高的鲁棒性,能够为智慧农业下高通量植物表型获取与解析工作提供技术支持。

不同生境羊草营养枝叶龄进程与地上生物量关系的研究

对不同生境羊草营养枝叶龄进程及其与地上生物量的关系进行了研究,结果表明,人工草地和天然草地羊草营养枝叶龄进程季节动态是基本一致的,但因不同生境出叶速度的差异,使人工草地羊草营养枝的叶龄为11.3,比天然草地增加了16.5%。不同生境羊草营养枝的叶龄与叶片长度、宽度和叶片大小的关系均符合二次多项式的变化规律,人工草地和天然草地叶片最大时的叶龄指数分别为61.95和61.86,具有相对稳定的值;虽然叶龄与株高和单株干物重间均呈一元线性极显著的正相关关系,但每龄叶增加的植株高度和单株干物重因生境不同而异。

水稻叶龄诊断植保技术的应用研究

为解决水稻种植过程中叶龄诊断不准确、植保效果不理想的问题,本文围绕水稻叶龄诊断植保技术的原理、具体方法、优势、应用挑战进行了详细探讨。本文首先针对水稻叶龄诊断技术的原理分析和具体方法进行了深入解析,评估了该技术在田间应用中的实际效果,并与传统植保方法进行了比较分析。在此基础上,探讨了技术应用中的常见问题与解决策略,并展望了未来发展趋势,提出了技术改进建议,希望能够为水稻种植从业人员提供一定的参考。

大别山五针松人工林不同叶龄针叶光合特性

为探究珍稀濒危植物大别山五针松(Pinus dabeshanensis)不同叶龄针叶光合参数的差异性,探究光合参数与植株大小和叶龄等生物因子的关系,本研究以安徽岳西县大别山腹地人工种植的15年生大别山五针松为试验材料,测定了1、2和3年生针叶的8个光合参数。结果表明,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_(2)浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)、水分利用效率(WUE)、CO_(2)利用效率(CUE)和光利用效率(LUE)在不同叶龄针叶间差异有统计学意义,但各参数变化规律不完全一致;Ls和WUE以2年生针叶最高,Ci以2年生针叶最低,其他5个参数以3年生针叶最低。Pn、Gs、Tr、CUE及LUE与冠幅直径、叶龄均呈负相关,且针叶含水量也随叶龄增加呈下降趋势。

移栽油菜叶龄估算公式的推导和应用

剔除花芽分化前的叶龄日进度与日均温度的非线性关系,嗣花芽分化后,叶龄日进度(Y)与日均温(x)呈线性回归关系。协方差分析表明,不论品种、密度和苗体的差异,上述线性方程均可用Y=-0.0598+0.0571x表示,利用该方程可估算叶龄值Li=Lo-0.0598Di+0.0571∑Ti,该公式经两年大田资料测验有一定可靠性和适用性。

北安地区水稻叶龄模式化栽培技术初探

通过对北安地区两种水稻主栽品种叶龄进程的跟踪调查,总结出北安地区水稻叶龄与水稻生育进程的关系,掌握了适合本地区的正确的水稻叶龄诊断技术。研究表明,这项技术对水稻安全抽穗、提高产量具有十分重要的指导意义,从而为北安地区水稻叶龄模式化促控栽培技术模式的探索提供了科学依据。

水稻叶龄增长动态的模拟与叶龄预测

通过对京郊春稻和麦茬稻品种叶龄进程的田间观测 ,利用水稻叶片出生与温度之间的密切关系 ,开展了水稻叶龄增长模拟试验 ,讨论了模拟结果的可用性 。

低温胁迫对水稻幼苗不同叶龄叶片叶绿素荧光特性的影响

以‘蜀恢162’(‘Shuhui 162’)、‘糯89-1’(‘Nuo 89-1’)、‘蜀恢162/糯89-1’(‘Shuhui 162/Nuo 89-1’)、‘奇妙香’(‘Qimiaoxiang’)和早黄矮(‘Zaohuang’ai’)5个水稻(Oryza sativa L.)品种(系)为研究对象,采用叶绿素荧光成像系统研究了低温(4℃)胁迫对水稻3叶期幼苗不同叶龄叶片叶绿素荧光特性的影响。结果表明:经低温胁迫处理后,5个水稻品种(系)幼苗3个叶龄叶片的各叶绿素荧光参数变化有明显差异,其中第一叶的各项参数均降至0。经低温处理后5个水稻品种(系)幼苗3片叶片的PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)均明显小于对照(25℃),其中第一叶的降低幅度最大、第三叶最小。经低温胁迫处理后,5个水稻品种(系)幼苗第三叶的非光化学淬灭系数(qN)均显著大于对照,耐冷性品种‘糯89-1’幼苗第二叶的qN较对照显著增大,而其他水稻品种(系)幼苗第二叶的qN均显著小于对照;‘糯89-1’幼苗第二叶的光化学淬灭系数(qP)较对照略有增大,第三叶的qP显著大于对照;‘早黄矮’幼苗第三叶的qP也大于对照但差异不显著,而其余水稻品种(系)幼苗第二叶和第三叶的qP均显著小于对照。经低温胁迫后5个水稻品种(系)幼苗3片叶片的PSⅡ最大相对电子传递速率(rETRmax)和半饱和光强(Ik)均显著小于对照;除‘糯89-1’幼苗第三叶外,5个水稻品种(系)幼苗3片叶片的快速光响应曲线初始斜率(α)也均显著小于对照,总体上第一叶的rETRmax、Ik和α下降幅度最大、第三叶最小。研究结果揭示:受低温胁迫后,叶片自身生理差异是导致水稻幼苗不同叶龄叶片受伤害程度不同的主要因素。

水分对番茄不同叶龄叶片光合作用的影响

以番茄品种"金棚1号"为材料,采用盆栽方式,按照蒸腾蒸发量(ET)的50%、75%、100%和125%作为补充灌溉量研究了不同水分下番茄结果期叶片气体交换特性和光响应特征参数随叶龄的变化。结果表明:番茄叶片随着叶龄的增加,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)逐渐降低,水分利用效率(WUE)呈先上升后下降趋势;叶龄为18 d和29 d的叶片最大净光合速率(Pmax)随灌溉量的增加均先增加后降低,分别在75%ET和100%ET处理达到最大值。叶龄为38 d和47 d的叶片Pmax均以125%ET处理最大。表观量子效率(α)随叶龄的增大也先升高后下降,在叶龄为38 d时最大;番茄叶片的光饱和点(LSP)随叶龄的加大而减小。不同水分处理下不同叶龄叶片的光响应特征参数为:叶片在叶龄为18 d时,Pmax为20.64—26.73μmol.m-.2s-1,α为0.0518—0.0556;叶龄为29 d时,Pmax为11.00—24.24μmol.m-.2s-1,α为0.0522—0.0594;叶龄为38 d时,Pmax为11.77—18.18μmol.m-.2s-1,α为0.0619—0.0693;叶龄为47 d时,Pmax为9.09—18.17μmol.m-.2s-1,α为0.0538—0.0606。随叶龄加大,增加补充灌溉量有利于延缓叶片光合能力的降低。气孔限制是水分影响番茄叶片光合作用的主要因素,气孔限制与非气孔限制因素是番茄叶片Pn随叶龄变化的原因。

不同叶龄苹果叶片抗坏血酸含量与其代谢相关酶活性的比较

以‘嘎拉’苹果(Malusdomestica Borkh.‘Gala’)叶片为试材,研究了幼叶、展开叶、成熟叶、衰老叶4个不同时期叶片的抗坏血酸(AsA)含量、合成和代谢相关酶活性及其相互之间的关系。结果表明,不同叶龄苹果叶片总抗坏血酸和AsA含量的变化趋势一致,均在成熟期最高,衰老期开始下降,AsA关键合成酶GalLDH活性表现出相应的变化。同时,有助于AsA再生的脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性均在叶片衰老期最低,并伴有抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的下降和H2O2的大量积累,使抗坏血酸氧化程度在衰老期也达到最大。

依叶龄运筹氮肥对优质水稻产量与品质的影响

为研究依叶龄运筹氮肥对圣稻 30 1产量与品质的影响及施用氮肥效果 ,以优质中粳稻圣稻 30 1为材料 ,按照基蘖肥与秆穗肥施氮比例和秆穗肥施氮叶龄期 ,设计了 1 5种施氮运筹模式。结果表明 :在大苗栽培体制和 2 2 5 kg.hm-2施氮水平下 ,适当减少基蘖肥施氮比例与相应增加秆穗肥施氮量 (即穗重法 ) ,并在倒 4和倒 1叶期 2次追施秆穗肥 ,比常规施氮模式更有利于强化圣稻 30 1高产群体的产量形成 ,且较好地保持了该品种的 1级优质米的品质性状 。

不同生境下锌镉在伴矿景天不同叶龄叶中的富集与分布特征

田间试验、温室盆栽和生长室水培试验研究了Zn和Cd超富集植物伴矿景天不同叶龄叶片的Zn、Cd富集和分布特征。结果显示,田间条件下伴矿景天新叶中Cd浓度高于成熟叶、但新叶中Zn浓度低于成熟叶。温室盆栽试验发现,连续种植伴矿景天,第4季时低污染土壤(S1)上新叶中Zn浓度低于成熟叶,但高污染土壤(S4)上新叶中Zn浓度高于成熟叶;而到了第6季,S1、S4上新叶中Zn浓度均低于成熟叶,且在S1上两者达到显著水平;第4和第6季,伴矿景天新叶中Cd浓度始终高于成熟叶(除S1成熟叶中Cd浓度略高于新叶外)。水培试验结果发现,无论在高Zn(600μmol/L)、高Cd(100μmol/L),还是低Zn(10μmol/L)、低Cd(1μmol/L)处理,新叶中Zn、Cd浓度均高于成熟叶;而且随着处理时间的延长,新叶和成熟叶中Zn、Cd浓度均明显上升。水培条件下,新叶和成熟叶中Zn最高分别为43107、33774mg/kg(以干重计)(600μmol/L,处理56天);新叶和成熟叶中Cd的最高浓度分别为15057、9060mg/kg(以干重计)(100μmol/LCd,处理56天)。这些结果表明,Zn、Cd在伴矿景天新叶和成熟叶中富集和分布与其生长介质中Zn、Cd的浓度尤其是有效态浓度、处理时间及植物所处的生长阶段等有关,同时也表明Zn、Cd优先分布于新叶可能与伴矿景天超富集Zn、Cd的机制有关。

播期对夏谷幼穗分化及叶龄指数的影响

【目的】研究不同播期条件下,夏谷品种幼穗分化进程及各分化阶段与叶龄指数之间的关联,为谷子生产调控和生长模拟提供依据。【方法】在山东省农业科学院作物研究所济南试验基地,以抗拿捕净除草剂夏谷品种济谷16和糯性新品种济谷18为材料,于2015年4月29日至7月8日设置8个播期处理,处理间隔为10 d。60万株/hm2大田生产条件下按播期顺序种植试验小区。在5叶期,每个小区内标记生长均匀一致的谷子植株120株,之后到抽穗每隔1—2 d选取有代表性的植株3—5株,在OLYMPUS SZX16数显体视显微镜下剥去样品苞叶至露出完整幼穗,进行系统观察与拍照,并详细记载不同播期条件下2个品种在各幼穗分化阶段的叶龄以及成熟期植株的总叶片数。【结果】播期和品种对夏谷幼穗分化的方式及形态特征没有影响,依据营养生长期、生长锥伸长期、枝梗分化期、小穗刚毛分化期和雌雄蕊分化期等5个幼穗分化阶段的特点,以济谷16的系列穗发育图片为例,清晰完整的描述了夏谷幼穗发育过程。播期对谷子生育期的影响主要是由于幼穗分化时期的起始时间和持续天数的变化引起。随着播期的推迟,幼穗分化时期的起始时间提前,由出苗后32 d变为22 d左右;幼穗分化过程的持续时间缩短,由28 d变为19 d左右;谷子生育期缩短,由109 d变为83 d左右。在不同的幼穗分化时期,叶龄和叶龄指数随播期的推迟变化趋势不同,而叶龄指数与幼穗分化时期在不同播期间保持着更为稳定的对应关系。2个品种在不同播期条件下,幼穗分化阶段与叶龄指数均符合直线回归关系,R2值在0.977—0.997,表现为极显著正相关,幼穗分化期Y依叶龄指数X的直线回归方程通式为:Y=b X+a,且不同品种在不同播期条件下对应的直线回归方程之间的差异达到极显著水平,济谷16、济谷18在不同播期条件下幼穗分化时期与叶龄指数的直线回归关系不可以用共用的直线回归方程来表示。【结论】2个夏谷品种幼穗分化发育形态基本一致,但播期对2品种幼穗分化的影响有所不同。播期造成的幼穗分化时间的差异是影响谷子生育期的主要原因。根据植株外部叶龄状态判断谷子幼穗分化时期是可行的。

不同叶龄期水稻秧苗对水分亏缺反应的探讨

水分亏缺对秧苗生长影响的研究甚多,但有关水稻秧苗本身对水分亏缺反应的研究报道尚不多见。本研究着重探讨了水稻不同叶龄期秧苗对水分亏缺的敏感程度、忍耐力及其生物学原因,为合理掌握旱秧育秧期水分管理提供理论依据。1 材料与方法选用杂交中籼汕优63和早熟晚粳武育粳2号为材料,在塑料顶蓬内的盆钵中进行。供试土壤为砂壤土,最大持水量为29.6%。1) 分期播种,培育不同叶龄的旱秧。从6月28日至7月23日,每隔3～6d播一期,共计6期。7月23日播最后一期后,各期秧苗全部停止水分补给。在此之前,适当给水,保持表土潮湿,以保证秧苗正常生长。2) 各播期分别设置浅土层和深土层两个处理:“浅土层”处理的土层厚度为5cm,5cm以下用塑料膜隔开,防止深层土壤水分上升及秧根下扎,用以探讨秧苗对水分亏缺的生物学反应。“深土层”处理的土层厚度为25cm,模仿旱地育秧的生长环境,用以探讨秧苗对水分亏缺的农学反应。

水稻叶龄与叶面积指数动态的模拟研究

依据不同类型品种的播期试验和氮肥试验结果,建立了水稻叶龄与叶面积指数(LAI)的模拟模型。叶龄模型采用幂函数描述叶片出生与播后累积热时间(TTS)的关系,TTS的计算定量了温度与出叶速率之间的非线性关系。叶面积指数模拟包括两个阶段:在指数生长阶段,LAI随播后累积生长度日(GDD)呈指数式增长,同时受到氮素营养水平调节;当LAI≥1.6时进入非指数生长阶段,采用比叶面积法模拟,LAI是比叶面积与绿叶干物质量的乘积。绿叶干物质量是绿叶分配指数与地上部干物质量的乘积,比叶面积(SLA)为GDD的函数,同时考虑植株氮素营养因子对SLA的影响。利用生态条件和栽培条件差异较大的试验资料对模型进行了验证。结果表明,模型能较好地模拟不同条件下叶片的出生动态和LAI变化动态,表现出较强的适用性,具有参数少、易确定、简便实用的特点。

四倍体刺槐不同叶龄叶片的营养及叶形变化

为了探索四倍体刺槐叶片不同叶龄的营养价值、叶层生物量、叶绿素含量和叶形生长发育的变化规律以及它们相互之间的关系,从叶片开始生长每隔10d对四倍体刺槐1个叶龄期叶片进行叶形测量并采样进行叶绿素和营养分析。结果表明:四倍体刺槐叶片的营养价值在45d叶龄前较好,相同叶龄叶片的营养价值是生长中期高于生长末期;35～45d叶龄的叶层生物量达到了最高;幼嫩叶片的叶绿素含量低,随着叶龄的增长,叶绿素含量不断增加,达到高峰,随后叶子衰老,叶绿素含量下降;相同叶龄不同生长时期叶片的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量也存在差异;叶片形状在20d叶龄前生长迅速,其后生长缓慢;叶龄与叶片粗脂肪、粗灰分、钙含量、叶长和叶面积(长×宽)呈正相关;相同叶龄叶片的粗蛋白和磷含量与不同生长时期呈负相关。

灵石山米槠林优势种不同叶龄叶绿体色素沿海拔梯度的变化

对灵石山米槠林优势种不同叶龄叶绿体色素的差异以及优势种叶绿体色素沿海拔梯度的变化规律进行分析。结果表明:除少数优势种在某海拔梯度以外,不同叶龄叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a+b)存在显著或极显著差异,一般在中高海拔梯度差异最大,且2年生叶片含量高于1年生叶片;而不同叶龄间叶绿素a/b和类胡萝卜素的差异性表现复杂,表现了植物对环境的适应。不同优势种叶绿素[叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a+b)]在海拔梯度间存在显著差异,并且沿海拔梯度的变化呈现一定的规律性,米槠林优势种中有7种优势种不同叶龄叶绿素[叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)]含量均随海拔的升高先升高,一般在A5(442m)或A6(531m)达到最大值,然后随海拔的升高逐渐降低,而叶绿素a/b随海拔升高变化趋势比较多样化。类胡萝卜素作为功能色素由于其功能比较复杂,对海拔的响应规律也不尽相同。海拔作为重要的环境因素对于植物叶绿体色素产生显著影响,不同的优势种沿海拔的变化规律存在差异,说明其对环境的适应对策不同。

有效积温对烤烟叶龄及成熟度的影响

为实现气候资源优化配置，解决生产后期不利因素制约烟叶成熟、影响烟叶品质的问题，对不同移栽期不同叶位（第4、10和16叶位）的生理指标以及有效积温进行了研究。结果表明，不同移栽期相同叶位烟叶成熟所需要的有效积温相差无异，其中第4、10和16叶位成熟所需有效积温分别为570-590℃、850-880℃和1280-1310℃，表明相同叶位烟叶的成熟需要的有效积温积累量是固定的。可见，通过计算烟叶各生长期所需的有效积温，适度提前移栽期，可以预测烟叶的成熟时间，指导烟叶成熟采收，提高烟叶品质。

短日照对不同叶龄红小豆幼苗的诱导效应

以中晚熟红小豆品种冀红小豆4号为材料,于2006—2008年在河北农业大学植物标本园,设置自然光周期(CK)、12h光周期处理,零叶龄(LF)～四叶龄幼苗5个处理,以CK作为对照,从对生真叶出土开始观测不同处理的生育进程、成花及生理指标,成熟时测定干物质积累、产量组分及小区产量。结果表明,短日照降低株高、茎粗并减少主茎节数,促进分枝形成,对较小叶龄植株作用明显;短日照诱导抑制植株各部位干物质的积累量,主要在真叶至第1复叶展平期间影响显著,其中对生物产量和经济产量影响最大;短日照影响生育进程,二叶龄之前的影响较为明显,不利于产量的形成。短日诱导明显缩短生长前期,另外三叶龄短日照处理可显著提高百粒重;短日照明显增强超氧化物酶(SOD)与过氧化物酶(POD)活性,增加游离氨基酸(SAA)、可溶性蛋白(SPRO)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(CTK)与脱落酸(ABA)含量,并在一定程度上提高GA/ABA。短日照诱导对不同叶龄红小豆生长、生理及产量所产生的影响,整体趋势是生长前期效应相对显著。