基于图像分析方法的水稻根系形态特征指标的定量分析

利用图像分析方法定量研究水稻根系形态特征指标的变化规律。通过实施不同水氮处理和不同品种的水稻桶栽试验,选用WinRhizo(WR)软件的不同模式(LM和T200)分析根系图像,分别提取根直径范围0～0.30mm和0.25～1.80mm的根系形态数据,并与基于Image-Pro Plus6.0软件(IP)的根直径和不定根长的测量结果进行比较分析;确定了3种水稻品种不同类型根直径的范围;对不同生育时期水稻根长、根体积、根表面积、根系干重和不定根数量等水稻根系形态特征指标变化差异,以及分枝特征进行了分析。结果表明:(1)基于WR软件LM和T200模式下的根直径测量结果与基于IP软件的测量结果之间NRMSE分别为5.44%和10.95%。(2)界定细分枝根直径范围为0.03～0.10mm,扬稻6号(V3)粗分枝根和不定根分别为0.10～0.30mm和0.30～1.65mm,而日本晴(V1)和武香粳14(V2)分别为0.10～0.25mm和0.25～1.40mm,不定根长与IP测量结果进行比较,其NRMSE为10.78%～12.01%。(3)各指标抽穗前增长迅速,之后增长减缓或衰老下降;不同氮肥处理间各指标分蘖至成熟均差异显著,增施氮肥可促进根系生长,明显提高不定根比例;适当控水可促进根系生长,明显提高分枝根比例;品种V3自分蘖期到成熟期各指标均显著高于V1和V2,V1与V2间差异不显著。本研究表明,本方法具有较好的精度和可行性,为推进水稻或其他作物根系的定量研究提供了参考。

图像分辨率对草本植物根系形态学参数的影响

应用EPSON V7000图像扫描仪,选择不同的图像分辨率,获得了北美车前(Plantago virginica)、加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)、小飞蓬(Conyza canadensis)和春飞蓬(Erigeron philadelphicus)4种草本植物的根系图片,应用WinRhizo根系分析软件测定了不同分辨率下的每种植物的根总长、总面积、总体积这3个参数.结果表明:不同分辨率测定对根系形态参数均存在明显影响,分辨(X)和形态参数(Y)均符合:Y=A·e(B/X),拟合的相关系数均在0.92以上.分析表明:对于不同的植物,既能保证数据精度又能有较高工作效率的图像分辨率并不相同.例如北美车前和加拿大一枝黄花根系扫描时建议图像分辨率为200 dpi,而小飞蓬和春飞蓬的图像建议的分辨率为400 dpi.

双吉尔-GGR对洋葱苗期根系形态及地上部生长的影响

以科红5号洋葱为试验材料,采用漂浮育苗和水培试验的方法,研究双吉尔-GGR对洋葱苗期根系形态及地上部生长的影响。定期测定洋葱幼苗地上部株高、假茎粗,并采用Perfection V700 Photo彩色图像扫描仪对洋葱幼苗根系进行扫描,用WinRhizo软件分析测定洋葱根系长度、表面积、体积、根系平均直径和根尖数等形态指标。结果表明:(1)GGR浓度为40 mg/L时对洋葱幼苗株高增加量、根系长度、总根体积、总根表面积、平均根直径和根尖数的促进效果最明显。(2)浓度为10 mg/L的GGR对洋葱幼苗假茎粗的增加最为明显。(3)在根系径级直径(d)为3.5 mm时,浓度为40 mg/L的GGR对洋葱幼苗根系长度的增加效果明显。

四种园林花卉苗期抗旱特征分析及抗旱能力评价

为了促进园林花卉的科学养护,以4种北方园林草本花卉马蔺(Iris lactea Pall.var.Chinensis(Fisch.)Koidz)、金娃娃萱草(Hemerocallis fulva cv.‘Golden Doll’)、美国石竹(Dianthus barbatus f.American)和荷兰菊(Aster novi-belgii)为研究对象,通过室内条件下控制土壤相对含水量,研究3个不同土壤相对含水量水平下(正常含水(CK)、中度干旱(MS)、重度干旱(SS))4种园林花卉植物种苗生长过程中地上地下部分器官的抗旱特征,并采用隶属函数法评价这4种植物的抗旱能力。结果表明:(1)随着土壤相对含水量减少,马蔺的茎叶(含功能叶)和根系含水量均降低,根干重、根系长度均升高,根表面积随之升高;(2)金娃娃萱草在MS处理下根长、平均根直径、根表面积、根干重、根含水量、比叶重、茎叶干重、茎叶含水量均最高,表明金娃娃萱草苗期水分需求较低,根叶水分利用统一高效;(3)美国石竹根干重CK最高,MS与SS两处理差别不大,地上干重3种处理无明显差异。根含水与地上茎叶含水变化一致,先升高后降低,其它指标在不同水分处理下变化规律不明显;(4)荷兰菊在各土壤含水量处理下,根系生长变化与吸水特征不明显;(5)利用隶属函数综合评价4种植物抗旱能力的结果表明,金娃娃萱草的抗旱能力最强,马蔺和美国石竹次之,荷兰菊的抗旱能力较弱。

基于叶绿素荧光和形态指标比较5种侧蒴藓类繁殖和生长能力

为筛选出合适的立体绿化载体和侧蒴藓类种类,本文将羽枝青藓(Brachythecium plumosum)、灰藓(Hypnum cupressiforme)、细叶小羽藓(Haplocladium microphyllum)、密叶绢藓(Entodon compressus)和中华细枝藓(Lindbergia sinensis)5种侧蒴藓类植物的配子体碎片撒播于表面有薄层蛭石-泥炭土的棕榈垫上.结果表明,在保湿的环境中,2个月后所有种均能形成绿色藓丛,并与立体绿化载体上的基质紧密结合.为比较它们的生长和繁殖能力,测定了这5种藓丛的叶绿素荧光参数(初始斜率、半饱和光强、最大相对电子传递速率),藓丛配子体的盖度、长度,单位面积配子体鲜质量和干质量及叶绿素含量等生长指标,并首次运用根系分析软件(WinRHIZO)定量地测定了单位面积内5种藓类的表面积、茎枝总长度、平均直径、总体积、枝尖数、枝分叉数等指标.统计分析结果显示,5种藓类植物的生长和繁殖能力综合指数排序依次为羽枝青藓、细叶小羽藓、灰藓、密叶绢藓和中华细枝藓,它们可以作为今后屋顶和墙体立体绿化材料使用.WinRHIZO根系分析软件可用于侧蒴藓类植物配子体生长指标的测定,此法简便易行,在侧蒴藓类植物的生理生态学研究中具有应用价值.

863课题介绍

研究高分辨率超宽带探地雷达测试植物根系形态参数的微波成像方法与技术；完成超宽带探地雷达测试植物根系的实验测试技术和高分辨率微波成像分析处理软件；对树木和块根类作物根系进行精确成像。