光谱技术在果树叶片营养诊断上的应用研究进展

光谱技术具有分析速度快、操作简单、多元素同时监测、不需要消耗化学药品、自动化程度较高等特点,其可以实现作物单株和大样本的营养诊断和分析。综述了光谱技术在果树叶片大量元素(N、P、K)、中微量元素(Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn)营养诊断上的应用研究进展,并讨论了该领域今后进一步的研究方向。

叶面喷施微生物制剂对苹果树体生长、果实表型性状和叶片营养元素的影响

为了分析叶面喷施微生物制剂对苹果树体生长、苹果果实表型性状和叶片营养元素的影响,设置了3种常用微生物制剂(T_(1):巨大芽孢杆菌菌剂、T_(2):枯草芽孢杆菌剂、T_(3):密旋链霉菌剂),分别按照不同剂量(10、20、30 g/667 m^(2))进行叶面喷施,对比分析了不同微生物制剂在不同施用剂量下对苹果生长、果实及营养指标的影响。结果表明:当T_(1)微生物菌剂的施用剂量为20 g/667 m^(2)时,苹果树冠径、干径、新梢长度、新梢粗度、百叶鲜重、百叶干重等树体的生长情况最佳;当T_(1)微生物制剂的施用剂量为20、30 g/667 m^(2)时,苹果果实单果重、果实横径、果实纵径、果柄粗度等表型性状指标较高,而果柄长度较低;T_(1)、T_(3)微生物制剂的施用剂量为30 g/667 m^(2)时,苹果叶片中的N、P、K含量均较高,且前者的Ca和Mg含量更高;T_(2)微生物制剂在果树树体生长、果实表型性状和叶片营养元素含量方面均低于T_(1)、T_(3)微生物制剂。综上,巨大芽孢杆菌菌剂的施用效果在3种微生物菌剂中最为理想,最佳施用剂量为20 g/667 m^(2)。

基于二维激光雷达的果树冠层结构信息检测方法研究

果树冠层结构信息获取是变量喷雾作业重要前提,为实现果树冠层结构信息在线采集,采用二维地面激光雷达对不同叶面积指数的果树进行,并运用MATLAB软件绘制果树的三维点云图。绘制出的果树三维点云图与实际果树形态的一致,表明点云数据与果树结构信息具有高度相关性。研究结果表明采用2D LiDAR测量树高与树宽的相对误差分别为2.22%和4.11%,但树厚的精度与LAI相关,LAI由0增加到3.68时其测量相对误差由5.3%增加到41.1%。拟合出正面和背面扫描时的LAI预测模型分别为y=1.265x-0.313 7和y=1.230 5x-0.338,F检验结果显示样本间存在显著性差异,且其模型的拟合优度均大于0.9。该研究可以为果园变量喷雾决策提供技术与模型支撑。

基于改进YOLACT的果树叶墙区域实时检测方法

为了解决果园因农药过量使用导致的环境污染与农药浪费问题,提出了一种基于改进YOLACT的果树叶墙区域(Leaf wall area,LWA)实时检测方法,用于计算深度彩色双目相机采集视频中的叶墙区域距离及密度,为果园农药智慧喷施作业中农药喷洒剂量与喷洒距离的实时调整提供依据。首先,使用ConvNeXt主干网络改进了YOLACT模型,并引入NAM通道注意力机制对模型进行了优化;其次,提出了基于深度学习的果树叶墙密度检测方法;最后,通过阈值法排除深度图像中的干扰信息,简化了果树叶墙平均距离计算方法的处理流程。实验结果表明,改进YOLACT模型分割的APall为91.6%,相较于原始模型上升3.0个百分点,与YOLACT++、Mask R CNN和QueryInst模型相比分别高2.9、1.2、4.1个百分点;叶墙密度估计算法在叶墙顶部、中部和底部的均方根误差(Root mean square error,RMSE)分别为1.49%、0.82%、2.20%;叶墙区域实时检测方法的处理速度可达29.96 f/s。

入侵植物三叶鬼针草对4种果树叶片浸提液的化感及其自感响应

为探究4种常见果树核桃(Juglans regia)、桃(Amygdalus persica)、石榴(Punica granatum)、柿(Diospyros kaki)叶片及入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)植株(地上部分)对三叶鬼针草的化感作用,采用生物测定法,研究4种果树叶片及三叶鬼针草植株浸提液在4个质量浓度(0、0.005、0.025、0.05 g·mL-1)梯度下对三叶鬼针草种子萌发与幼苗生长的影响。结果表明,石榴叶浸提液各质量浓度对受体植物三叶鬼针草种子萌发具有不同程度的抑制作用,且抑制作用具有浓度效应,而对其幼苗生长的化感效应则表现为“低促高抑”;三叶鬼针草种子的发芽指数、发芽势、幼苗根长受到高质量浓度(0.05 g·mL^(-1))柿叶、核桃叶、三叶鬼针草、桃叶浸提液的抑制;除0.05 g·mL^(-1)高质量浓度的石榴叶浸提液外,其他质量浓度的各树种叶浸提液均对三叶鬼针草幼苗鲜质量和干质量产生促进作用或不显著抑制作用。通过综合化感效应值分析可知,三叶鬼针草种子萌发与幼苗生长对5种供体植物浸提液化感作用的敏感度依次为:桃叶>石榴叶>柿叶>三叶鬼针草>核桃叶。总体来看,5种供体植物浸提液中含有干扰三叶鬼针草种子萌发与幼苗生长的化感物质,但效应因浸提液浓度、化感物质种类、受体植物的不同生长阶段和不同部位而异。相比较而言,桃叶和石榴叶浸提液对受体植物的综合抑制作用较强,在三叶鬼针草防治上具有较大的开发利用潜力。

不同树形柑橘冠层春梢、叶片营养及果实的空间分布

【目的】研究不同柑橘树形春梢、叶片营养及果实的空间分布,以期筛选出适宜重庆三峡库区奥林达夏橙的最优树形。【方法】以自然圆头形、开心形、篱壁形和主干形4种不同树形的奥林达夏橙植株为试材,调查分析冠层春梢数量、叶片矿质营养及果实空间分布变化。【结果】抽生春梢总量以开心形最多,为1249枝。较其他3种树形,圆头形枝梢多分布在树冠上层和外部,占总枝梢的58.39%和79.32%,呈蛋壳状。各树形叶片N、Ca、S、Fe、Cu含量均呈从上至下、从外向内降低的趋势,不同树形间,叶片平均N、P、Ca、S、Fe、Cu含量均以圆头形最低。各树形果实多集中于树冠中上层及外部,果实品质以上部和外部的较好。各树形间,单株产量、果面色泽综合指标(CCI值)、可溶性固形物(TSS)、固酸比、维生素C(VC)含量以开心形最高,较圆头形分别高出58.07%、11.68%、5.93%、6.51%和8.35%,且达显著水平。【结论】在重庆三峡库区奥林达夏橙栽培中,开心形树形可以通过改善光照、增强光合、扩大结果面积、改良枝组结构、优化矿质营养供应,从而提高果实品质,是该地区最理想的树形。

利用数码相机测定果树叶面积的新方法

本文提出的是一个快速的非破坏性叶面积测定新方法，可测定苹果、葡萄等各种果树叶面积，可在田间或室内测定活体或离体叶片的面积。其原理是利用数码相机（或数码摄像机）拍照获取叶片和刻度直尺的图像，利用软件对图像进行处理得到每平方厘米面积的像素数和叶片图像的像素数，再通过计算得出叶片的面积。对其测算准确度进行检验，结果表明苹果叶面积的测算误差为0．57％～0．80％、葡萄叶面积的测算误差为1．05％～1．43％，说明用新方法可相当准确地测算果树叶面积。

基于光谱分析的果树叶片全氮、全磷、全钾含量估测研究--以红富士苹果树为例

【目的】探讨采用光谱分析手段估测果树N、P、K营养元素含量的精度及应用潜力。【方法】首先,对果树鲜叶的光谱反射率(Rλ)以及叶片全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量进行测定,并对各种元素含量与Rλ及其多种变式数据(1/Rλl、g(1/Rλ)、d1Rλ、d2Rλ、d1[lg(1/Rλ)]、d2[lg(1/Rλ)]l、g(1/BNC)、f′(Rλ)、Dn)的相关性进行分析,找出与每种元素含量相关性最强的光谱数据形式;其次,采用逐步回归法,对每种元素含量和与其相关性最强的光谱数据形式进行回归分析,得到入选波长;最后,利用入选的波长,进行基于最小误差平方和的偏最小二乘回归建模。【结果】叶片TN、TK含量与波长间隔设为5 nm的d1Rλ的相关性最强,TP含量与波长间隔设为9 nm的d1[lg(1/Rλ)]的相关性最强;利用入选的特征波长建立的估测模型均具有较好的线性趋势,R2均在0.8以上。【结论】光谱分析手段对果树N、P、K营养元素含量的估测精度较高,具有一定的应用潜力。

果树气孔反应及其对叶水势的调控

综合有关气孔的前馈式反应、反馈式反应和周期性振动及其对果树叶水势的调控研究看出,在水分胁迫的情况下,前馈式反应可以主动阻止叶水势下降,而反馈式反应则被动地阻止叶水势进一步下降。气孔的周期性振动对叶水势的影响比较复杂,需作进一步研究。

树形对桃树叶片及果实品质和产量的影响

【目的】研究树形对桃树叶片及果实品质和产量的影响,为桃树栽培中适宜树形的选择及高产优质栽培提供理论依据。【方法】以6年生桃树品种"甜桃王"为试材,比较了开心形和纺锤形桃树叶片及果实品质和产量的差异。【结果】(1)4-10月份,2种树形桃树叶片光合色素含量的变化趋势基本一致,纺锤形桃树叶片6月份的叶绿素a含量、8月份和9月份的叶绿素b含量显著高于开心形桃树;开心形桃树叶片9月份的叶绿素a含量、6月份的叶绿素b含量、6-10月份的类胡萝卜素含量显著高于纺锤形桃树。(2)2种树形桃树叶片比叶质量均存在由内向外,由上到下升高的趋势。(3)除7月份外,开心形桃树叶片的可溶性蛋白含量均显著高于纺锤形桃树。(4)2种树形桃树果实的果形指数、果皮叶绿素含量及可滴定酸含量之间无显著差异;相同冠层开心形桃树果实的单果质量均显著高于纺锤形桃树;纺锤形桃树中、下层树冠的果实硬度均显著高于开心形桃树;上层树冠开心形桃树果实的可溶性固形物含量显著高于纺锤形桃树;开心形桃树上、中层树冠果实的可溶性糖含量显著高于纺锤形桃树。(5)开心形桃树的单株产量较纺锤形桃树高13.44 kg,但每公顷产量仅为纺锤形桃树的64.9%。【结论】桃树生产上采用纺锤形树形,可以显著提高桃树产量,但其果实品质有所下降。

基于光谱分析的果树叶片微量元素含量估测研究--以红富士苹果树为例

【目的】探试利用光谱分析手段估测果树微量元素含量的精度与应用潜力。【方法】首先对果树鲜叶的光谱反射率(Rλ)以及叶片铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)4种元素含量进行测定,并分别对各种元素含量与Rλ及其多种变式数据(1/Rλl、g(1/Rλ)、d1Rλ、d2Rλ、d1[lg(1/Rλ)]、d2[lg(1/Rλ)]l、g(1/BNC)、f′(Rλ)、Dn)的相关性进行了分析,找出了与每种元素含量相关性最强的光谱数据形式。最后采用逐步回归法,分别对每种元素含量及与其相关性最强的光谱变式数据进行了回归分析,得到了入选波长,并利用入选的波长Rλ进行了基于最小误差平方和的偏最小二乘回归建模。【结果】叶片Fe、Mn、Cu、Zn含量与Rλ的相关性均较弱,但分别与四点差分的一阶微分光谱f′(Rλ)及波长间隔设为17,25和15 nm的d1Rλ的相关性最强;用入选波长Rλ建立的估测模型均具有较好的线性趋势,R2均在0.8以上。【结论】利用光谱分析手段估测果树叶片Fe、Mn、Cu、Zn元素含量的精度较高,具有一定的应用潜力。

南疆几种果树叶片吸附物成分分析

【目的】对南疆沙尘天气多发地区的桑树、石榴、红枣、杏、苹果、榅桲和梨8种果树叶片吸附物成分进行对比研究,阐明不同果树叶片对大气颗粒物吸附物的吸收特性。【方法】选取上述8种果树,采用火焰原子吸收分光光度计和石墨炉原子吸收仪测定叶片及其吸附颗粒物中的主要化学元素,分析叶片与吸附颗粒物中的化学元素含量的差异和相关性,对叶片吸收化学元素的选择特性进行探讨。【结果】元素间差异是造成果树叶片及吸附颗粒物中元素含量差异的关键因子,不同类型的果树叶片及颗粒物中元素含量的没有显著差异;当吸附颗粒物中的Ca、Mg、Fe、Pb、Ni元素含量增加时,叶片中的这几种元素含量会降低;而当颗粒物中的Cu、Mn元素含量增加时,叶片中的Cu、Mn元素含量会增加;Cd和Zn元素在颗粒物和叶片间无相关性,或相关性太小,可以忽略;在南疆8种果树种,榅桲树叶片对颗粒物中化学元素的吸收能力最高,其次是梨树和苹果树,而其他几个树种叶片中化学元素受颗粒物影响不显著。【结论】8种果树对吸附在其表面的颗粒物成分有一定的选择性吸收,对叶片营养可能会带来一些影响。

基于叶片解剖特征分析三种无患子科果树的亲缘关系

采用石蜡切片和组织离析法,对3种无患子科果树的10份种质叶片横切及表皮解剖特征进行观察,并采用聚类分析对其亲缘关系进行初步研究。结果表明：10份试材均为异面叶,叶横切结构分为表皮、叶肉和叶脉3部分。中脉厚度总体上龙眼最大、龙荔次之、荔枝最小,差异显著。荔枝的中脉横切面为圆三角形,龙眼近似半圆形,龙荔则近似扁圆形。不同试材的叶片、上表皮和下表皮、栅栏组织及海绵组织的厚度分别为175.23～318.84、11.18～25.13、7.49～20.43、50.01～124.59和84.0～173.64μm,栅栏组织细胞有2～3层。此外,叶脉突起度、栅栏组织与海绵组织厚度之比、叶片组织结构紧密度和叶片组织结构疏松度分别为2.65～5.77、0.52～0.82、28.89%～39.95%和44.89%～55.57%。荔枝的表皮细胞较小、多边形,垂周壁为弧形,下表皮无表皮毛,气孔器呈长椭圆形;龙眼的表皮细胞较大、不规则形,垂周壁深波状,下表皮具表皮毛,气孔椭圆形或近圆形;龙荔的表皮细胞与龙眼相近,但垂周壁为波状。聚类分析显示,10份试材首先聚为两大类,其中第一类是荔枝属,第二类是龙眼属;然后又分为4个亚类,三月红和龙荔各自单独聚为一个亚类。

12种林(果)粮间作树种枯落叶分解对玉米的化感效应

采用经混土分解120 d后的12种树种(杜仲、泡桐、杨树、元宝枫、柿树、桃树、花椒、核桃、杏树、枣树、苹果和梨树)枯落叶不同质量浓度水浸提液培养进行玉米种子萌发和幼苗生长试验,研究了林(果)粮间作树种对玉米的化感效应。结果表明,从各树种枯落叶分解浸提液对玉米种子萌发和幼苗生长的综合作用来看,杜仲、花椒和梨树枯落叶对玉米的综合化感效应在各浓度下均表现为抑制作用,而泡桐、杨树、元宝枫、核桃、柿树、桃树、杏树和枣树枯落叶均表现为低浓度促进高浓度抑制作用,苹果枯落叶浸提液在质量浓度20 mg.mL-1时促进了玉米种子发芽和幼苗生长。所以,在选择与玉米进行林(果)粮间作树种配置时,杜仲、花椒和梨树应尽量避免,而泡桐、杨树、元宝枫、核桃、柿树、桃树、杏树、枣树和苹果可以选择为间作树种,但不宜配置过密。

叶面喷施沼液对苹果树营养生长和果实品质的影响

【目的】明确叶面施用沼液对苹果树营养生长和果实品质的效应，探索不同施肥时期苹果树叶面喷施沼液的最佳施用浓度和喷施次数。【方法】以沼液为肥源，在施肥期对苹果树叶面喷施不同浓度（0%，50%，75%，100%）和不同次数（1，2，3次）的沼液，通过二因素随机区组试验，分析苹果树叶面喷施沼液对果树营养和苹果品质的影响。【结果】与对照相比，喷施适当浓度和次数的沼液，可使苹果树新枝长增加4.41%-33.14%，相对叶绿素含量增加7.11%-30.29%，单果重提高3.07%-15.34%，苹果纵径增加1.01%-7.41%，横径增加1.63%-6.08%，硬度提高4.44%-18.88%，可溶性固形物含量提高0.74%-15.44%，可滴定酸降低1.11%-25.41%，固酸比增加4.93%-36.68%，维生素C提高4.03%-72.32%。【结论】对苹果树喷施沼液处理有利于果树的营养生长，但影响并不显著，喷施沼液对果实品质有改善作用，以75%沼液喷施3次的施肥处理组合最为理想。

果林树木黄化病的研究进展

对果林树木黄化病的病因与症状、诊断技术、致病机理和防治技术等5个方面的研究进展进行了综述,并根据黄化病研究中的现状,提出了几个值得深入研究的问题。

枸杞树不同器官氮磷钾吸收规律及其合理施肥初探

为探明枸杞不同器官氮磷钾养分吸收规律,并提出合理的化肥用量,以7年生成龄和4年生幼龄‘宁杞1号’枸杞树为研究对象,利用田间试验研究枸杞年生育期内果实、枝条、叶片中氮磷钾养分含量变化动态,探讨枸杞干鲜果产量及氮磷钾累积动态,提出氮磷钾肥的推荐量。结果表明,枸杞果实、枝条和叶片中养分含量都为N>K>P。枝条中全氮、全钾含量呈双峰"M"型变化,叶片中全氮含量动态呈倒"V"型。各器官中氮、钾含量变异较大,而磷含量变幅较小。枸杞夏果、秋果期干鲜果产量及干果氮磷钾累积动态都呈抛物线型变化,7月和10月中旬为果实养分累积高峰期。枸杞干果产量与氮、磷、钾施肥量都服从二次曲线关系,幼龄枸杞树化肥推荐量分别为N 431~510 kg/hm^2、P_2O_5 239~282 kg/hm^2、K_2O 362~379 kg/hm^2。氮和钾是枸杞树各器官重要的营养元素,应在养分需求高峰期施肥补充树体的养分供应。

几种果树水分生理指标的比较研究

以盆栽２年生苹果、杏、桃和葡萄为试材，研究了水分逆境对果树水分关系的形响及差异。从正常灌水（田间持水量８０％）所测定的萎蔫点相对合水量（ＲＷＣｐ）、萎蔫点水势（ψｗｐ）和总体原初渗透压（ψｚ０）判断， ４种果树抗旱性的顺序是：杏、桃＞苹果＞葡萄。干旱下测定的 ３种参量所反映的结果与上述一致。４种果树正常灌水处理弹性大小的顺序是：苹果＞杏＞葡萄＞桃，最大体积弹性模量（Ｅｖ０）分别是：３８．７、４４．９、５１．７、５５．６ＭＰａ。干旱条件下使苹果、杏弹性变差，葡萄、桃弹性增大。Ｅｖ０分别是：７１．７６、９０．６７、５４．０８和４０．４８ＭＰａ，说明ＣＫ弹性好坏不能反映对长期干旱的适应性。弹性系数与膨压（ψｐ）成显著直线正相关，说明弹性越好（Ｅｖ０越小），维持ψｐ能力越强，有利于气孔开张、维持光合。Ｅｖ０小者（苹果、杏）， Ｅｖ０随ＲＷＣ降低而缓慢降低，细胞伸缩范围大。 水分协迫下，苹果、各具有明显的渗透调节作用，苹果ψｗｐ和ψｚ０分别比ＣＫ下降０．５和０．４ＭＰａ，杏分别下降 ０． ６１和 ０． ５９ＭＰａ，葡萄只具有微弱的渗透调节能力，ψｗｐ和ψｚ０分别下降 ０． １６和 ０． １３ＭＰａ，桃无渗透调节能力。多一位处理使?

漓江流域典型丘陵区4种果树光合特性及叶片性状研究

测定解放钟枇杷、东魁杨梅、桂橙一号甜橙、翠冠梨4种果树叶片的气体交换参数和叶性因子并对其进行比较研究。结果表明,4种果树的叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、瞬时水分利用效率(Wue)和潜在水分利用效率(Wuei)的种间差异达极显著水平(P<0.01),指示了不同树种间的光合能力及水分利用能力差别较大。4种果树品种的比叶面积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)及单位面积叶N含量(Narea)种间差异均达显著水平(P<0.05),此外,LDMC与SLA呈现显著负相关、与单位面积叶N含量(Nmass)呈现极显著负相关;SLA与Nmass、Pn极显著正相关。研究结果显示不同果树种类在同一自然环境下的适应方式存在较大差别。

基于叶面积与冠层辐射的果树蒸腾预测模型

为了揭示特色经济果树叶面积、冠层辐射与其蒸腾的关系,采用液流技术连续监测了北京昌平北流果园试验地15年生杏树(Prunus armenicaL.)、16年生樱桃(Prunus aviumL.)5～7月份蒸腾动态变化,同步监测了气象与土壤水分数据。引入代表土壤、气象等环境因素的时间特征参数(K),代表不同果树吸收能量差异的叶面积(LA)与表示参照作用的参考蒸腾量(T0),采用双系数方法建立了蒸腾预测模型(T=K.LA.T0)。通过叶面积、净辐射与蒸腾的相关分析,确立了5、6、7月份的时间特征参数分别为0.14、0.09、0.06。通过与仅考虑辐射的一元回归方程比较分析,提出的模型精度显著提高,5、6、7月份的R2(0.9、0.85、0.75)提高1倍,RMSE(2.50、1.92、1.57),ARD(12.51%、20.76%、19.62%)则是后者的1/2。进一步采用Priestley-Taylor(PT)计算值作为参考蒸腾量,利用本模型计算了3个月2种果树共177d蒸腾量。将其与液流法实测蒸腾量进行拟合,得到回归方程y=1.01x(R2=0.92)。可见本模型精度高,形式简单,便于应用。