琯溪蜜柚地上部新生器官生物量和钙镁养分累积特征

【目的】针对琯溪蜜柚[Citrus grandis(L.)Osbeck‘Guanximiyou’]生产中钙(Ca)和镁(Mg)养分严重缺乏的现状,通过解析树体周年地上部新生器官生长发育动态,定量分析其不同生育期Ca和Mg的累积特性,为钙镁养分优化管理、助力蜜柚提质增效生产提供理论依据。【方法】于2019—2020年,在琯溪蜜柚原产地福建省平和县,选取10年生盛果期红肉蜜柚树为试验材料,分别在春梢萌发期、开花期、幼果期、果实膨大期和果实成熟期进行周年5次地上部新生器官样品采集,并测定其叶片(挂果叶和未挂果叶)、枝条(挂果枝和未挂果枝)、果实(果肉和果皮)和落花落果的生物量及其Ca、Mg养分吸收的动态特性。【结果】蜜柚地上部新生器官生物量随生育进程逐渐增加,2019和2020年成熟期蜜柚地上部新生器官生物量平均为17.12 kg·株^(-1),其叶片、枝条和果实分别占24.14%、3.89%和71.97%,并以未挂果叶(23.19%)、未挂果枝(3.56%)和果肉(44.54%)部分为主,而开花期落花落果生物量为0.57 kg·株^(-1)。除果肉Ca含量(w,后同)逐渐下降和未挂果枝Mg含量逐渐增加外,蜜柚各新生器官的Ca含量均随生育进程呈上升趋势,而Mg含量则整体呈现出下降变化,成熟期各器官Ca和Mg含量整体上呈现出未挂果枝>未挂果叶>挂果枝>挂果叶>果皮>果肉。同时,除成熟期叶片Mg累积量有所降低外,蜜柚地上部各新生器官Ca和Mg累积量均随生育进程逐渐增加,其中,叶片和枝条中的Ca和Mg累积分配量逐渐下降而果实中逐渐增加,且主要分配在未挂果叶和果皮中。2019和2020年成熟期蜜柚地上部新生器官Ca和Mg累积量平均分别为223.58和25.34 g·株^(-1),其叶片、枝条和果实Ca累积量分别占63.10%、11.03%和25.87%,而Mg累积量则分别占42.75%、7.92%和49.33%。表观养分平衡估算指出,以750株·hm^(-2)计,盛果期蜜柚周年地上部新生器官需要吸收Ca 169.18 kg·hm^(-2)和Mg 19.78 kg·hm^(-2),而落花落果的养分损失或归还为Ca 1.50 kg·hm^(-2)和Mg 0.77 kg·hm^(-2)。【结论】定量了盛果期琯溪蜜柚地上部新生器官的生物量以及Ca和Mg养分的含量、累积与分配特性,并估算了Ca和Mg养分的表观平衡,结果可为琯溪蜜柚养分优化管理提供理论依据。因此,平和县在琯溪蜜柚生产中应及时补充消耗的Ca和Mg养分,重视含Ca和Mg肥料的科学施用。

玉米/蚕豆、小麦/蚕豆和大麦/蚕豆间作体系地上部、地下部生物量及作物含氮量分析

该盆栽试验研究了在不同分隔方式下3种禾本科作物与蚕豆间作对间作作物地上部、地下部生物量及吸氮量的影响。首先采用3种分隔方式(塑料膜分隔,尼龙网分隔和无分隔)建立了同一作物组合条件下种间根系相互作用的不同强度;其次选用竞争能力不同的三种禾本科作物(大麦、小麦和玉米)与蚕豆间作,建立了禾本科和豆科作物的竞争强度不同的作物组合。首先,与3种禾本科作物间作,以及同一间作体系不同分隔方式,对蚕豆地上部、地下部生物量的影响不大;仅与小麦间作蚕豆地上部生物量无分隔显著高于尼绒网分隔。其次,禾本科作物地上部生物量,玉米和大麦显著高于小麦,分别高出15.3%和16.5%;三种禾本科作物地下部生物量,玉米显著高于大麦,高出30.5%,大麦显著高于小麦,高出50.8%;同一间作体系不同分隔方式,对玉米、小麦和大麦地上部和地下部生物量影响显著。再次,大麦全氮含量显著高于玉米和小麦,分别高出16.5%和19.7%,与3种禾本科作物对土壤氮素的竞争能力相一致,大麦大于小麦和玉米;同玉米间作蚕豆全氮含量显著高于同小麦和大麦间作蚕豆,分别高出11.2%和5.6%。最后,玉米,同小麦和大麦间作蚕豆无分隔处理全氮含量显著高于塑料膜分隔,表现出间作优势。蚕豆的生长受间作禾本科作物的影响不显著;然而大麦/蚕豆间作体系利用氮素最充分;间作玉米在氮素营养上显著受益于同蚕豆的间作;并且在3种间作体系里,根系完全相互作用时有利于作物氮素的累积。

基于高光谱植被指数的大豆地上部生物量估算模型研究

本研究以大豆为研究对象,利用光谱仪测定大豆鼓粒期冠层高光谱数据并计算多种高光谱植被指数。分别采用一元线性回归(LR)、支持向量机(SVM)、反向传播神经网络(BPNN)和随机森林(RF)建立高光谱植被指数组合和大豆地上部生物量之间相互关系的数学模型。结果显示:基于LR、SVM、BPNN和RF建立的估算AGB模型的决定系数(R^(2))分别为0.59,0.71,0.73和0.76;均方根误差(RMSE)分别为2559.0,481.1,1194.6和805.2 kg·hm^(-2);相对分析误差(RPD)分别为1.22,1.55,1.87和1.92。基于RF建立模型的预测精准度比LR、SVM和BPNN模型更可靠,因此运用RF模型可以更精确地估算大豆地上部生物量。

基于无人机多光谱遥感的冬油菜地上部生物量估算

地上部生物量(Above-ground biomass,AGB)是判断作物生长发育的重要指标,对作物不同生长阶段地上部生物量进行快速、准确、无损遥感监测对精准农业生产具有重要意义。本文在西北关中地区开展田间试验,以不同水氮处理下冬油菜为研究对象,通过对其生理生长指标以及产量进行分析,确定I2N3(越冬期和蕾薹期补灌,施氮量为280 kg/hm~2)处理为该地适宜的水氮管理策略。使用无人机获取冬油菜营养生长期和生殖生长期多光谱图像,采用阈值法对多光谱图像中的阴影和土壤背景进行掩膜处理,提取各波段反射率,构建植被指数。将冬油菜地上部生物量实测数据与21个光谱变量进行相关性分析,筛选出各生长阶段相关系数绝对值排名前8个光谱变量作为输入量,通过随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)和粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)构建不同生长阶段冬油菜地上部生物量估算模型,确定最佳估算模型。结果表明,全生长阶段和生殖生长阶段红光波段反射率显著性最强且稳定,相关系数分别达到0.835和0.754;PSO-SVM模型更适合用于反演关中地区冬油菜不同生长时期的AGB,其在全生长时期、营养生长时期和生殖生长时期的验证集R~2分别为0.866、0.962和0.789,模拟所用时间分别为1.299、0.859、0.666 s。

涝渍胁迫下施氮量对玉米生物量积累、分配和氮素利用率的影响

本研究探讨涝渍胁迫条件下施氮对玉米地上部生物量积累、分配及氮素利用效率的影响,旨在揭示玉米生长早期水分胁迫机理,为玉米高产高效栽培提供科学指导。试验采用裂区设计,研究玉米全生育期适宜灌水(WW)和拔节期内涝6 d(WL)条件下氮肥不同用量(0、120、180、240、300 kg/hm^(2))对玉米生物量积累、分配及其氮素吸收和利用效率的影响。结果表明,内涝6 d(WL)条件下,所有施氮处理的玉米幼苗生物量、氮素积累量、氮素收获指数、硝酸还原酶活性、氮素利用效率和氮肥偏生产力均显著低于适宜灌水条件下的各施氮处理,且各指标值(氮肥偏生产力除外)随施氮量的增加呈增加趋势;根长密度和根系生物量也随施氮量的增加而增加。因此,在WL条件下,适当增加氮肥用量(300 kg/hm^(2))有助于提高涝渍玉米地上部的生物量积累、分配和氮素利用效率。

立木地上部分生物量模型的建立及其应用研究

根据杉木、马尾松、阔叶树３个树种（组）的样本资料，研究提出了一套建立立木生物量模型及其在区域性森林生物量资源清查中应用的有效方法，解决了总量与各维量间相兼容和生物量估计与森林蓄积量清查的立木材积估计相兼容的问题，而且使模型的精度和适用性相对于传统的二元立木生物量模型有明显提高。

羊草种群地上部生物量与株高的分形关系

应用分形几何学（Ｆｒａｃｔａｌ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）的原理和方法对羊草（Ａｎｅｕｒｏｌｅｐｉｄｉｕｍ ｃｈｉ－ ｎｅｎｓｅ）种群地上部生物量与株高的关系进行了研究．结果表明．羊草种群的地上部生物量 与株高存在很好的静态分形关系，所得分形维数是对地上部生物量在各器官中积累规律 （生物量配比）的表征；羊草种群地上部生物量与株高的动态分形关系表明在整个生长季 内该种群地上部生物量的增长具有自相似性．是一个分形生长过程，增长规律为分形维数 值Ｄ；在此基础上建立了羊草种群的分形生长模式．认为成熟植株可以看作是其幼苗经生 长放大过程而得到的．

厚穗宾草地上部生物量与株高的分形关系

应用分形几何学的方法对厚穗宾草种群地上部生物量与株高的关系进行了分析研究.结果表明:厚穗宾草种群地上部生物量与株高之间存在着明显的分形关系.不同时期,不同高度的植株在空间分布结构存在着相似性,各时期分维数分别为1.9931(3月),1.3173(5月),1.6182(6月),2.1191(7月),1.9356(8月),1.6686(9月).整个生长季,分维数呈抛物线型,7月份达到最大值,并且生长后期的较大植株同生长前期的植株相似,分维数为1.4668.

降水量的季节分配对羊草草原群落地上部生物量影响的数学模型

根据羊草草原群落地上部生物量连续１３ａ的定位观测资料，分析了降水量及其季节分配对群落地上部生物量年度波动的影响，并应用积分回归模型，计算出１～７月各旬降水量对群落地上部生物量的影响系数。结果表明：降水量的年度变化及其季节分配直接导致了羊草草原群落地上部生物量的年度波动，１～４月及７月的旬降水量对群落地上部生物量均具有正效应，是植物对水分需求的两个关键时期。其中，１～４月的正效应大于７月，说明早期的水分条件对多年生植物的越冬、返青和生长发育极为重要；而５～６月的旬降水量则相反，表现为负效应，这是植物同干旱环境协同进化的结果。这期间较少的降水有利于植物根系的生长和贮藏营养物质的积累，为植物进入速生期做物质和能量的准备；同时，降水量对植物群落地上部生物量的影响具有放大效应。

PAM保水剂及纳米蒙脱土对果园生草地上部生物量的影响

为了实现果园生草节水效果,采用田间试验方法,研究了半量和常规灌溉条件下,不同用量的PAM保水剂(0,4,8,12 g/m2)和不同用量纳米蒙脱土(0,150,300,450 g/m2)对不同草(紫花苜蓿,黑麦草,白三叶)地上部总生物量的影响。结果表明,半量灌溉条件下,施用PAM保水剂可显著增加3种草的地上部总生物量,适宜剂量为8 g/m2,而常规灌溉条件下,不宜施用PAM保水剂。施用纳米蒙脱土可增加3种草的地上部总生物量,半量灌溉条件下,适宜剂量为150 g/m2,常规灌溉条件下,对于紫花苜蓿和黑麦草,适宜剂量为450 g/m2,对于白三叶,适宜剂量为300 g/m2。

3种沙漠植物地上部分形结构与生物量的自相似性

应用自相似原理,分别研究极干旱地区塔克拉玛干腹地和吐鲁番盆地地下水浇灌区柽柳、梭梭和沙拐枣植株的地上分形结构与各自地上部生物量的关系。通过分析3种植物的枝长、冠幅和体积与地上部生物量之间的统计自相似性,发现在统计拟合精度上自相似模型不如BP神经网络模型,但分析植株生长的地域性差异时,缺少像分形维数这样的定量化描述。

基于敏感光谱波段图像特征的冬小麦LAI和地上部生物量监测

叶面积指数(LAI,leaf area index)和地上部生物量是评价冬小麦长势的重要农学参数,其实时动态监测对冬小麦的长势诊断、产量预测和管理调控等具有重要意义。该研究通过分析叶面积指数、地上部生物量与冬小麦冠层光谱参数的相关性,筛选出冬小麦长势指标敏感波段及最佳带宽范围;基于敏感光谱波段下图像的彩色因子,构建冬小麦叶面积指数和地上部生物量监测模型。结果表明,叶面积指数、地上部生物量长势指标的敏感波段及最佳带宽范围为(560±6)和(810±10)nm。敏感波段560、810 nm波段下获得的图像特征因子中,RGB颜色空间R810、G560、B810对叶面积指数的拟合效果最好,决定系数高达0.989;HSI颜色空间H810、S810、I560对地上部生物量的拟合效果最好,决定系数为0.937。试验数据检验表明,叶面积指数、地上部生物量监测模型的均方根误差RMSE分别为0.4515、3.3556,相对误差分别为15.7%、15.9%,所构建监测模型的精确度较高。因此,基于敏感光谱波段及相应图像特征构建的监测模型可有效对冬小麦叶面积指数、地上部生物量进行实时、快速、准确监测与诊断。

环境因素对芦苇地上部生物量影响的灰色分析

用灰色系统分析方法 ,对影响芦苇地上生物量的环境因素进行了定量分析 .结果表明 ,在 7种环境因素中 ,土壤含水量、水解氮、月平均气温、速效钾有较大的灰色关联度 ,而土壤pH值、有效磷、活性有机质的灰色关联度较小 .根据灰色分析结果 ,建立了芦苇地上部生物量的回归模型Y =1 0 81 64 8-4 2 9 50 9X2 + 1 0 5 94 8X6 -2 1 2 3 9X8,R =0 91 4.

吉林省西部地区芦苇地上部生物量季节动态的研究

对吉林省西部地区芦苇地上部生物量的动态、生物量增长速率、植株的生长速率等进行了研究。结果表明:芦苇地上部生物量的动态曲线表现为典型的单峰式,可用3次曲线拟合,其方程为YG=-12.035-2.3158X+0.195 7X2-0.0009X3,YF=0.418 8-1.493 2X+0.082 7X2-0.0004X3,YC=-11.623-0.821 5X+0.113X2-0.000 5X3。生物量的增长速率与植株的生长速率均有明显的季节变化。

棉花冠层光合有效辐射参数与地上部各组分鲜生物量的相关分析

【目的】研究棉花各生育时期吸收光合有效辐射(APAR)和光合有效辐射截获量(FAPAR)的变化特征,建立地上部各组分鲜生物量与APAR、FAPAR的相关关系,为实时、无损、快速监测棉花的长势状况,提供理论依据。【方法】通过线性光量子传感器LI-250SA获取常规棉和杂交棉冠层5个生育时期的光合有效辐射(PAR),计算得到光合有效辐射参数APAR和FAPAR,同时获取棉花地上部各组分鲜生物量(茎、叶片、生殖器官),并进行相关回归分析。【结果】两品种5个生育时期冠层APAR和FAPAR在盛蕾期较低,开花结铃期达到最高值。基于棉花两品种APAR和FAPAR建立与地上部各组分鲜生物量的幂指数和指数函数模型,相关系数均达到了极显著的检验水平(α=1%,n=36),其中APAR与鲜叶生物量构建的幂指数函数模型(r=0.744 3**,RMSE=0.291 6),对地上部鲜叶生物量进行估算,实测值与估测值之间呈极显著的线性相关关系(r实测鲜叶量-估测鲜叶量=0.749 9**,n=36,α=1%),模型精度达80.7%。【结论】利用APAR可以定量反演棉花地上部鲜叶生物量,为光合有效辐射精确预测棉花长势信息提供科学依据。

安塞人工沙棘林地上部生物量和净初级生产量

采用收获法测定安塞沙棘人工林不同林龄林分的地上部生物量 ,分析沙棘人工林发育过程中地上部生物量和净初级生产量的变化趋势 ,建立沙棘单株地上部各器官分量的回归模型。结果表明 :沙棘人工林 4～ 5a即可郁闭 ,郁闭度为 0 .8～ 0 .9。 1～ 8龄内 ,地上部生物量随林龄增加而增加 ,8～ 11龄增加缓慢 ,11～ 13龄趋于稳定 ,13龄的沙棘人工林地上部生物量为 115 1g m2 ,地上部生物量的器官分配为 :主茎 410g m2 (占 35 .6 % ) ,枝 478g m2 (占41.5 % ) ,叶 2 15g m2 (占 18.8% ) ,果 2 0g m2 (占 0 .0 2 % ) ,枯枝 2 8g m2 (占 0 .0 2 % )。 8龄沙棘人工林的净初级生产量为 6 0 0g (m2 ·a) ,此林龄后需采取林中间种油松 (PinustabulaeformisCarr.)、杨树 (Populussp .)

甘南草地地上部生物量遥感监测模型

利用2007年和2008年16d合成的250mMODIS植被指数产品和地面调查资料,分析了甘南草地地上部生物量同光谱信息之间的相关关系,并建立了甘南草地地上部生物量遥感监测模型,继而估算了2007年和2008年甘南州及各县草地地上部生物量。结果表明:在牧草生长的主要时间里,草地地上部生物量同植被指数存在极显著相关关系,尤其与地面调查同期(8月中下旬)的增强型植被指数EVI相关性最高,相关系数达到0.782。利用EVI建立的三次多项式模型模拟结果明显优于其它植被指数,能较好地模拟草地地上部生物量。2007年甘南草地地上部生物量平均为5610kg/hm2,2008年为5605kg/hm2。与2007年相比,临潭、卓尼和迭部县地上部生物量略有增加,而合作、玛曲、碌曲、夏河和舟曲县则有所下降,以舟曲县下降最为明显。

基于无人机图像的水稻地上部生物量估算

【目的】为探究无人机图像估算水稻地上部生物量(Aboveground biomass,AGB)的可行性,明确各图像特征与水稻AGB的定量关系,构建基于图像特征的水稻AGB估算模型。【方法】通过实施2个品种和4个施氮水平的小区试验,于分蘖期、孕穗期和齐穗期测定水稻AGB,同步采用无人机搭载数码相机获取水稻图像并提取颜色指数和纹理特征,分析其在不同生育期与水稻AGB之间的相关性,构建定量估算模型,并对模型进行检验。【结果】颜色指数中红蓝差值(r-b)与水稻AGB之间的相关性最好,纹理特征参数(G-mean)与水稻AGB之间的相关性最高;基于红蓝差值(r-b)和G-mean构建的水稻AGB双指数模型优于单一指数模型,全生育期估算模型y=2544.507+5054.243x_(1)−145.543x_(2)−556.553x_(1)x_(2)+27379.41x_(1)^(2)+3.927x_(2)^(2),建模决定系数(R^(2))为0.9202,模型检验的决定系数(R^(2))为0.9112。【结论】基于颜色指数(r-b)和纹理特征参数(G-mean)融合构建的AGB估算模型可准确的估算水稻AGB,在水稻长势快速无损监测和精确管理中具有应用价值。

黄土丘陵区沙棘地上部生物量估测模型

根据沙棘生长因子与其地上部生物量间的相关关系，以生长因子为自变量，沙棘地上部生物量为因变量，应用主成分分析和多元回归分析方法，依据最优子集和平均残差平方和的优选原则，从单生长因子、双生长因子、多生长因子估测模型中，筛选出具有最优性质的沙棘地上部生物量估测模型，复相关系数为０．９４２１～０．９９５９，经检验均达十分显著水平。这一研究结果改进了非破坏性调查沙棘地上部生物量的方法。

萘乙酸对扁穗牛鞭草生长发育及地上部生物量的影响（英文）

以"雅安"扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)为试材,研究不同的萘乙酸(NAA)浓度和浸泡时间对其生长发育及地上部生物量的影响。结果表明,NAA浓度对扁穗牛鞭草的生长速度、产量及第一茬刈割时的株高影响显著,其中低浓度NAA对上述性状有促进作用,高浓度则有抑制作用。此外,NAA浓度和浸泡时间对上述各性状的互作效应显著,以NAA浓度200mg·L^(-1),浸泡20 min处理后其生长表现最好,且增产效应持久,该处理为扁穗牛鞭草扦插繁殖最适宜的化学调控方法。