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基于株型的水稻光合生产模拟研究进展 总被引：2，自引：2，他引：0
株型是反映水稻(Oryza sativa L.)冠层结构与群体光合态势的综合性状,理想株型塑造与籼粳亚种间杂种优势利用相结合是提高水稻单位面积产量的关键。利用计算机可视化技术和三维数字化技术可实现对不同株型水稻的单株及群体冠层三维结构的可视化模拟,克服了G函数应用复杂与繁琐的缺点。通过调控栽培管理措施可构建高光效的水稻冠层结构,提高水稻冠层的光能截获量和单位面积产量。利用辐射度和光线跟踪技术可在三维空间上实现不同株型水稻冠层内光合有效辐射分布的精确模拟,弥补了指数模型应用假设的不足。基于生理生态过程的水稻光分布与光合作用模拟研究得到了快速广泛的发展,为数字农业技术的发展提供了强有力的模型化和定量化支撑。水稻株型的差异明显改变了光在水稻冠层内的分布和利用,进而影响冠层光合作用和物质积累,因而系统分析水稻株型与冠层内光分布及冠层光合作用间的定量关系,有利于提高水稻群体光能利用率与产量。 相似文献
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棉花地上部生长的功能-结构模型研究 总被引：2，自引：0，他引：2
利用2008-2010年棉花密度试验, 分析棉株器官生物量-形态间异速生长关系, 改进COTGROW模型中的发育和形态发生模块, 构建了棉花地上部器官形态建成模型; 基于COTGROW模型模拟数据,与GroIMP可视化开发平台的数据链接, 实现了棉花生长过程的可视化; 利用建立的功能-结构模型对不同密度棉花冠层的光截获量进行了模拟。利用2010年的试验数据检验模型, 结果表明, 棉花株高、主茎节数、果枝数、各果枝果节数、节间长度、节间直径、叶片长度、叶片宽度、叶柄长度、叶柄直径、棉铃长度以及铃直径测定值与模拟值间的均方根误差分别为3.85、0.64、0.52、0.66、1.00、0.15、1.58、2.39、2.54、0.05、0.13和0.10 cm, 模型效果较好; 构建的棉花地上部功能-结构模型可以较好地模拟棉花的形态特征, 并较逼真地显示棉花器官、植株的三维动态生长过程, 可以反映出不同环境条件、不同密度处理下棉花植株的三维形态, 在可视化的基础上模拟棉花冠层空间的光截获量。为虚拟棉作研究提供了技术基础。 相似文献
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穗肥施量对水稻植株形态、群体生态及穗叶温度的影响 总被引：12，自引：0，他引：12
以2个籼、粳稻品种为材料,设置高、中、低3个穗肥处理,以空白为对照,构建不同的群体结构,研究穗肥施量对植株形态和群体生态及穗叶温度的影响。结果表明,穗肥施量对穗长、穗弯曲度、叶长和叶角有明显影响;不同穗肥处理群体内部温度、湿度、光照强度和CO2浓度等微气象因子具有一定差异,中肥处理具有良好的群体微气象环境;此外,中肥处理群体具有适宜的LAI、净光合速率和蒸腾速率,冠层温度较低;施肥水平显著影响植株器官的温度,穗叶的温度随穗肥施量的增加而降低,中肥与高肥处理植株穗叶的温度差异不显著,但与低肥和空白处理差异显著。研究结果说明通过优化田间管理如合理的施肥来构建良好的群体,对降低植株穗叶和冠层温度以提高水稻抗热害能力效果显著。 相似文献
4.
为定量分析夏大豆植株冠层主要生长指标对氮素的响应，以‘齐黄34’为材料，于2021年夏大豆生长季开展施氮和氮钾肥运筹田间试验，通过系统分析不同施氮水平、氮钾肥运筹对夏大豆关键生育期植株冠层含氮量的影响，以及植株冠层氮积累量、叶面积指数、SPAD值、RVI值、NDVI值与植株冠层含氮量之间的内在联系，明确夏大豆植株冠层主要生长指标对氮素的响应。结果表明，一定范围内，施氮可以有效提高夏大豆开花期和鼓粒初期植株冠层含氮量，鼓粒初期钾肥的及时供应，可有促进大豆植株对氮素的吸收；鼓粒初期植株冠层含氮量、冠层氮积累量、叶面积指数、SPAD值、RVI值和NDVI值均高于开花期；植株冠层氮积累量、叶面积指数和RVI值随冠层含氮量呈指数函数增长，开花期SPAD值和NDVI值随冠层含氮量呈线性函数增加，而鼓粒初期SPAD值随冠层含氮量呈线性函数减小。冠层生长指标是反映夏大豆植株生长状况的重要参数，明确夏大豆植株冠层主要生长指标对氮素的响应，对于指导夏大豆高效生产和肥料运筹调控具有重要意义。 相似文献
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水稻叶片伸长过程的模拟模型 总被引：7，自引：0，他引：7
水稻叶片生长过程的动态模拟, 对于实现水稻生长的数字化和可视化表达具有重要的理论意义和应用价值。本研究以4个不同株型的水稻品种为试验材料, 通过对水分试验、氮素试验条件下不同叶位叶片的叶长、叶宽特征进行连续观测, 综合分析了水稻叶片几何形态指标随生育进程和环境条件的变化规律, 进而构建了水稻叶片生长过程的动态模拟模型。模型采用Logistic方程描述了水稻主茎及分蘖叶片随生长度日(GDD)的动态伸长过程; 利用二次曲线描述了叶宽随GDD的动态变化过程; 分别用幂函数和一元二次方程描述了叶形(不同叶长处的叶宽)的动态变化过程; 另外, 以叶片氮素和水分因子分别描述了不同水氮水平对叶片形态建成过程的定量影响。同时利用独立的水稻田间试验资料对所建模型进行了测试和检验, 主茎和分蘖动态变化叶长、叶宽的均方根差(RMSE)分别为3.6 cm、3.96 cm以及3.15 cm、3.56 cm。表明本模型对水稻叶片的动态伸长过程具有较好的预测性和解释性。 相似文献
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基于株型的水稻冠层光合生产模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
利用基于冠层光分布的光合作用模型,以紧凑型和松散型2个不同株型水稻冠层为对象,通过设计不同的模型输入参数组合,定量分析了不同株型水稻冠层直接辐射消光系数的日变化特征、正午时刻直接辐射在冠层内的垂直分布特征、冠层内光合作用速率的垂直分布特征、不同辐射强度下冠层光合作用速率随叶面积指数的变化特征及其日变化等。结果表明,紧凑型的增产潜力依赖于较大的叶面积指数、叶片光合效能、太阳高度角和太阳辐射强度等。研究结果为水稻高产栽培及理想株型的优化设计提供了支撑。 相似文献
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内蒙古兴安盟突泉县、扎赉特旗于2016年各安装一套农业气象自动观测系统开展春玉米、水稻发育期、植株密度、植株冠层高度、生长状况、叶面积指数和干物质重量农业气象要素自动与人工观测对比试验。通过2016至2018年的对比试验数据分析,结果表明：作物生长状况、发育期自动观测数据与人工观测数据基本一致,完全可以代替人工观测。植株密度、冠层高度、叶面积指数、干物质重量自动观测误差相对较大,不能代替人工观测。农业气象观测要素作物生长状况、发育期的自动化、数字化观测,增强了观测资料的客观性、时效性和连续性,为提高农业气象服务准确性提供了数据支撑。 相似文献
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田间水稻表型监测可用于分析水稻产量相关性状,对指导水稻栽培管理以及产量预测具有重要意义。本研究以3种氮肥处理下6个不同栽培品种的水稻为研究对象,估测并评价了水稻冠层的主要表型参数,以探讨利用图像分析方法评价多品种及栽培环境下田间水稻长势的适用性。基于无人机和田间固定相机图像,本研究通过图像处理、三维建模和机器学习自动测算出田间水稻冠层覆盖度、株高、穗数,并结合实际测量结果进行了精度评价。结果表明:(1)基于无人机图像使用决策树分类模型提取的水稻冠层图像与人工勾绘结果一致性较好(Qseg均值为0.75,方差为0.08),由此计算的冠层覆盖度与人工勾绘计算的冠层覆盖度相关性较高(R~2=0.83,RMSE=5.36%);(2)使用冠层高度模型估测的各小区水稻株高均值与田间实测高度均值相关性较高(R~2=0.81, RMSE=9.81 cm),但整体呈现低估;(3)基于地面图像使用决策树分类和形态参数过滤得到的穗数计数结果与实测穗数相关性较高(R~2=0.83,RMSE=10.99)。总体而言,结合图像分析算法,应用低空无人机遥感技术高通量自动化估测水稻冠层覆盖度、株高的精度较高,而应用地面... 相似文献
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基于生物量的冬小麦越冬前植株地上部形态结构模型 总被引：1，自引：0，他引：1
越冬前植株地上部形态建成是冬小麦株型构建和可视化的重要基础。为定量分析冬小麦越冬前植株地上部形态结构参数与器官生物量的关系,以济麦22、泰农18和鲁原502为材料,于2013-2014和2014-2015年度开展了品种和施氮试验。利用2013-2014年度越冬前植株地上部形态结构参数和器官生物量等数据构建了冬小麦越冬前植株地上部形态结构模型。经2014-2015年度数据检验,除叶鞘长和叶弦长模型精度略低外,叶长、最大叶宽、叶切角和叶弦角模型精度均较高,所建模型可较好地模拟不同品种与各施氮水平冬小麦越冬前植株地上部形态结构。 相似文献
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水稻叶色变化动态的模拟模型研究 总被引：11，自引：0，他引：11
定量描述叶片颜色变化的动态过程是植物生长数字化和可视化的重要内容。本研究通过对不同水稻品种和不同水氮处理条件下主茎和分蘖不同叶位叶色变化过程的连续观测和定量分析，构建了水稻叶片颜色随生长度日变化的动态模拟模型。水稻叶片颜色变化的基本过程可以用3个阶段的SPAD值分别表达，第一阶段为基于幂函数的伸长期，叶色逐渐增强，第二阶段为相对稳定的功能期，叶色基本不变，第三阶段为基于二次曲线的衰老期，叶色逐渐减弱；并基于二次曲线方程分别描述了叶片含氮量和含水量对叶色变化过程的调控效应。在此基础上，进一步建立了叶片SPAD值与叶色组分（RGB）值的关系模型。利用独立的水稻田间试验资料对所建模型进行了测试和检验，显示主茎不同叶位叶色变化3个阶段模拟值的均方根差分别为2.58、3.69和3.82，4个分蘖不同叶位叶色变化模拟值的均方根差分别为4.65、4.39、3.51和4.25；SPAD值与叶色组分间模拟值的均方根差分别为2.98和3.25。表明本模型可较好地模拟不同生长条件下水稻不同茎蘖上不同叶位叶色的动态变化过程，从而为实现水稻生长系统的数字化模拟和可视化显示奠定了基础。 相似文献
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水稻中胚轴伸长特性的遗传分析 总被引：10，自引：0，他引：10
以长中胚轴/短中胚轴杂交组合的两个亲本、F1、B1、B2和F2为试验材料，在小型人工气候箱黑暗条件下培养幼苗，对水稻中胚轴伸长特性的遗传规律进行了研究。结果表明，中胚轴伸长特性受两对隐性基因控制。F2群体中长、短中胚轴植株在节间长度、穗长、株高和剑叶长等性状上均存在较明显的差异，而中胚轴伸长特性与节间粗、剑叶宽、单株穗数、每穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量等性状关系不明显。还对水稻中胚轴伸长特性的遗传改良以及长中胚轴材料在直播稻育种上的利用进行了探讨。 相似文献
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为了研究不同植物生长调节剂对寒地水稻产量和品质的影响,在大田条件下,以寒地水稻‘空育131’为材料,叶面喷施4种植物生长调节剂,调查叶龄及茎蘖动态变化,研究水稻抽穗后物质生产、转运和输出变化,比较农艺性状、产量构成、产量及品质变化的差异。结果表明：与CK相比,叶面喷施ND调节剂明显加速了水稻叶龄进程,增加了水稻分蘖茎数、穗长以及抽穗至乳熟阶段水稻茎鞘物质的输出率和转运率,显著提高了水稻抽穗期的光合势和净同化率,提高了水稻籽粒千粒重、穗粒数以及单株产量,进而提高了水稻产量,实现产量增幅7.04%,BaDao调节剂次之;另一方面,叶面喷施ND和BaDao提高了稻谷糙米率和精米率,以ND表现最佳。而喷施PY显著降低植株高度和节间长度,抑制了水稻株高和节间长度的正常生长,明显降低了稻米的垩白率、垩白大小和垩白度,其次是BaDao调节剂。以上试验研究表明,叶面喷施ND和BaDao调节剂,可提高寒地水稻籽粒产量,改善稻米品质。 相似文献
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棉花地上部形态建成的光温模型 总被引：3，自引：0，他引：3
以不同株型棉花品种为研究对象,基于“同类相似性”原理,借助数学建模和统计分析方法,系统分析光温生态因子对棉花叶片长、宽,叶柄长、粗,主茎节间长、粗,果节长、粗,蕾铃高、直径等形态指标的影响,量化温、光因子与棉花各器官形态建成的关系,构建了基于GDD (growing degree day)和Logistic方程的棉花形态建成光温模型。利用独立的试验数据对模型进行了检验,结果表明,棉花主茎叶片的长度和宽度、叶柄长度、主茎节间的长度和粗度、果枝叶片的长度和宽度、叶柄长度、果节的长度和粗度、蕾铃高度和直径的RMSE值分别为0.48、0.65、0.53、0.09、0.02、0.55、0.28、0.23、0.14、0.17、0.20和0.11 cm。显示棉花器官形态指标的模拟值与检验值具有较好的吻合度,说明模型具有良好的预测性和描述性。 相似文献
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The elongation and development of rice uppermost internode plays an important role in plant architecture development. In general, the sheathed panicle phenomenon in rice sterility line is caused by the elongation and development hindrance of the uppermost internode. The study on molecular mechanisms underlying sheathed panicle would be helpful for improving plant architecture in sterility line. At the present study, we reported the study on a sheathed panicle mutant, named sui2, originated from a tissue-culture progeny. Its uppermost internode severely shortened, resulted in its pancleen closed by flag leaf sheath, without significantly length alternation at other internodes. The cytological analysis demonstrated that the shorten of the uppermost internode is caused by insufficient elongation of the parenchyma cells. Genetic analysis of the progeny derived from the cross-combination of sui2 and IRAT129 revealed that sui2 is a single gene dominant mutant. Linkage analysis to 608 normal individuals from F2 generation showed that SUI2 was located in a 110 kb region delimited by InDel marks S4-14.1 and S4-14.2 on the end of chromosome 4 long arm. The annotated genes on this region did not display any difference in genomic sequence, while the expression level of LOC_Os04g39430, encoding a cytochrome P450 protein and an allele of D11, increased by 264 times expression amount in mutant. Analysis of qRT-PCR for several crucial genes on BR (brasssinolide) signaling pathway showed that in mutant the expression level of all these genes increased, indicating that genes in BR signaling pathway may be involved in the regulation to the elongation and development of uppermost internode. 相似文献