南方稻茬麦根系构型特征与生长分析
发布时间：2021-07-12 04:41
中国南方是重要的粮食生产基地和典型的经济发展区,水稻和小麦是主要的粮食作物之一,机械化生产水平高。然而稻麦轮作系统依然面临如下问题,如产量下降、机械化作业效率低;符合中国区域发展模式的高效、增产、增收农业机械化耕作技术和管理技术体系不完善;作物根系构型特征对作物产量构成起决定性作用,同时受到耕后土壤状况的影响,但未用于评价耕后效应;此外,根系构型研究受到研究方法和评价指标的限制。针对上述问题,本研究从根构型的概念出发,自主研发设计了一套适用于田间作物根系构型测试和分析的虚拟植物根系技术,以2010-2013年,免耕和旋耕两种耕作方式下的稻茬麦根系生长为例,构建一系列表明根系构型特征的指标,探究稻茬麦根系的分布特征。论文的具体研究内容如下:（1）实现田间作物根系构型的数据化与可视化。使用自制的根构型数字化仪对取自田间的小麦根系进行数字化,然后将实测的数据在Pro-E软件平台上重构实现其可视化。研究指出作物根系构型数字化仪能够提供<1mm的测试分辨率,操作使用方便,耐污染与干扰能力强,能够满足作物根系构型测试要求,而使用Pro-E的小麦根系构型重构技术也便于直观的观察作物根系的纵向分...
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
一田间作物根系的取样
?南方稻茬麦根系构型特征与生长分析???记录为基坐标点。测试过程中根据小麦根系的生长状况按３－５?ｍｍ厚度用针尖挑拨，??自上而下逐层清除土壤，将根系暴露后综合转动水平标尺并移动水平标尺及垂直标尺??上的滑块，令探针尖头触及主轴根系。主轴根系的空间分布决定了根系对土壤的搜索??能力并为侧根的生长提供了一个生长分布的框架。此外，相关研究也指出侧根与根毛??对根系骨架结构的构建并没有起到十分重要的作用＠＿２２１。依次读取弧形表尺、水平标??尺和垂直标尺的读数值Ｘ，、叹、Ｚ，，记录的数据就是根系上这个点的相对空间坐标点，??并将数据列于表２－３。依次测取该层土体内的所有小麦根轴后将样筒向下推移出同等??厚度的土层，再次进行下一土层的数据测试，直到完成一株小麦根系的全部测试。这??一测试过程可以有效识别土壤中上季水稻根系、杂草根系以及相邻小麦根系对被测小??麦根系构型分布的影响。??
?４??湖??图２－３根系构型测量数字化仪结构??Ｆｉｇ．?２－３?Ｄｉｇｉｔａｌ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｒｏｏｔ?ｓｙｓｔｅｍ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ??１弧形标尺２角度指针３水平标尺４中心立柱５垂直标尺６根系测定指针７样本８底托９水平滑块丨０垂直滑??＾?１?ｃｉｒｃｕｌａｒ?ｔａｐｅ?ｒｕｌｅｒ?２?ａｎｇｌｅ?ｐｏｉｎｔｅｒ?３?ｓｃａｌｅｄ?ｌｅｖｅｌ?ｂｅａｍ?４?ｓｔａｎｄｉｎｇ?ｒｏｄ?５?ｓｃａｌｅｄ?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｂｅａｍ?６?ｐｏｉｎｔｅｒ?７?ｓｏｉｌ?ｓａｍｐｌｅ??８?ｍａｉｎ?ｐｅｄｅｓｔａｌ?９?ｃｒｏｓｓ?ｓｌｉｄｅｒ?１０?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｓｌｉｄｅｒ??２．１．６小麦根系３Ｄ构型数据的处理??实测根系构型数据及其处理如表２－３所示，第一主列是根系３Ｄ数字化仪直接读??取的数据，为原始坐标，包括水平标尺读数Ｘ＇弧形表尺读数疢，垂直标尺读数Ｚ＇??第二主列是按照根基点标定出的相对坐标，其中原始坐标的第一行就是根基点的坐标??位置，第三列是将相对坐标转化为根系的绝对笛卡尔空间坐标，变换公式如下：??＾?＝ｒ，?ｃｏｓｉｐ，?－Ｘ＊?Ｇ）??＝?ｒ＞?ｓｉｎ?（２）??Ａ＝Ｚ，－Ｚ＊?（３）??２０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]南方稻麦轮作系统下小麦根系的三维分形特征[J]. 陈信信,丁启朔,李毅念,薛金林,何瑞银. 中国农业科学. 2017(03)
[2]水氮互作对花生根系生长及产量的影响[J]. 丁红,张智猛,戴良香,杨吉顺,慈敦伟,秦斐斐,宋文武,万书波. 中国农业科学. 2015(05)
[3]作物根系构型三维探测与重建方法研究进展[J]. 温维亮,郭新宇,赵春江,王传宇,肖伯祥. 中国农业科学. 2015(03)
[4]高时空分辨率及高通量的稻茬麦苗期表型指标动态特征研究[J]. 沈凤悦,李毅念,陈信信,丁启朔,丁为民,田永超,朱艳,曹卫星. 作物杂志. 2014(05)
[5]稻茬麦根系构型可视化与三向分型维研究[J]. 陈信信,丁启朔,李毅念,丁为民,田永超. 农业机械学报. 2015(03)
[6]对稻麦秸秆还田问题的思考[J]. 常志州,王德建,杨四军,王灿,张斯梅. 江苏农业学报. 2014(02)
[7]基于虚拟植物技术的冬小麦根系3D构型测试与分析[J]. 陈信信,丁启朔,丁为民,田永超,朱艳,曹卫星. 中国农业科学. 2014(08)
[8]基于核磁共振的玉米根系3维可视化研究[J]. 方孝荣,王南飞,张建锋,龚向阳,刘飞,何勇. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2014(02)
[9]长江中下游麦区小麦迟播的不利影响及育种对策[J]. 高德荣,张晓,康建鹏,别同德,张伯桥,张晓祥,程顺和. 麦类作物学报. 2014(02)
[10]地上部与地下部作用对玉米/大豆间作优势的影响[J]. 吕越,吴普特,陈小莉,王玉宝,赵西宁. 农业机械学报. 2014(01)
博士论文
[1]江苏省稻麦两熟区机械化生产模式及其效率研究[D]. 曹卫华.中国农业大学 2015
[2]田间玉米根系三维结构的测定与可视化[D]. 吴劼.中国农业大学 2014
[3]基于核磁共振成像技术的作物根系原位无损检测研究[D]. 张建锋.浙江大学 2014
[4]根冠关系对作物水分利用的调控[D]. 张岁岐.西北农林科技大学 2001
硕士论文
[1]中国农业效率和全要素生产率研究[D]. 杨华.暨南大学 2012
本文编号：3279223
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
一田间作物根系的取样
?南方稻茬麦根系构型特征与生长分析???记录为基坐标点。测试过程中根据小麦根系的生长状况按３－５?ｍｍ厚度用针尖挑拨，??自上而下逐层清除土壤，将根系暴露后综合转动水平标尺并移动水平标尺及垂直标尺??上的滑块，令探针尖头触及主轴根系。主轴根系的空间分布决定了根系对土壤的搜索??能力并为侧根的生长提供了一个生长分布的框架。此外，相关研究也指出侧根与根毛??对根系骨架结构的构建并没有起到十分重要的作用＠＿２２１。依次读取弧形表尺、水平标??尺和垂直标尺的读数值Ｘ，、叹、Ｚ，，记录的数据就是根系上这个点的相对空间坐标点，??并将数据列于表２－３。依次测取该层土体内的所有小麦根轴后将样筒向下推移出同等??厚度的土层，再次进行下一土层的数据测试，直到完成一株小麦根系的全部测试。这??一测试过程可以有效识别土壤中上季水稻根系、杂草根系以及相邻小麦根系对被测小??麦根系构型分布的影响。??
?４??湖??图２－３根系构型测量数字化仪结构??Ｆｉｇ．?２－３?Ｄｉｇｉｔａｌ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｒｏｏｔ?ｓｙｓｔｅｍ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ??１弧形标尺２角度指针３水平标尺４中心立柱５垂直标尺６根系测定指针７样本８底托９水平滑块丨０垂直滑??＾?１?ｃｉｒｃｕｌａｒ?ｔａｐｅ?ｒｕｌｅｒ?２?ａｎｇｌｅ?ｐｏｉｎｔｅｒ?３?ｓｃａｌｅｄ?ｌｅｖｅｌ?ｂｅａｍ?４?ｓｔａｎｄｉｎｇ?ｒｏｄ?５?ｓｃａｌｅｄ?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｂｅａｍ?６?ｐｏｉｎｔｅｒ?７?ｓｏｉｌ?ｓａｍｐｌｅ??８?ｍａｉｎ?ｐｅｄｅｓｔａｌ?９?ｃｒｏｓｓ?ｓｌｉｄｅｒ?１０?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｓｌｉｄｅｒ??２．１．６小麦根系３Ｄ构型数据的处理??实测根系构型数据及其处理如表２－３所示，第一主列是根系３Ｄ数字化仪直接读??取的数据，为原始坐标，包括水平标尺读数Ｘ＇弧形表尺读数疢，垂直标尺读数Ｚ＇??第二主列是按照根基点标定出的相对坐标，其中原始坐标的第一行就是根基点的坐标??位置，第三列是将相对坐标转化为根系的绝对笛卡尔空间坐标，变换公式如下：??＾?＝ｒ，?ｃｏｓｉｐ，?－Ｘ＊?Ｇ）??＝?ｒ＞?ｓｉｎ?（２）??Ａ＝Ｚ，－Ｚ＊?（３）??２０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]南方稻麦轮作系统下小麦根系的三维分形特征[J]. 陈信信,丁启朔,李毅念,薛金林,何瑞银. 中国农业科学. 2017(03)
[2]水氮互作对花生根系生长及产量的影响[J]. 丁红,张智猛,戴良香,杨吉顺,慈敦伟,秦斐斐,宋文武,万书波. 中国农业科学. 2015(05)
[3]作物根系构型三维探测与重建方法研究进展[J]. 温维亮,郭新宇,赵春江,王传宇,肖伯祥. 中国农业科学. 2015(03)
[4]高时空分辨率及高通量的稻茬麦苗期表型指标动态特征研究[J]. 沈凤悦,李毅念,陈信信,丁启朔,丁为民,田永超,朱艳,曹卫星. 作物杂志. 2014(05)
[5]稻茬麦根系构型可视化与三向分型维研究[J]. 陈信信,丁启朔,李毅念,丁为民,田永超. 农业机械学报. 2015(03)
[6]对稻麦秸秆还田问题的思考[J]. 常志州,王德建,杨四军,王灿,张斯梅. 江苏农业学报. 2014(02)
[7]基于虚拟植物技术的冬小麦根系3D构型测试与分析[J]. 陈信信,丁启朔,丁为民,田永超,朱艳,曹卫星. 中国农业科学. 2014(08)
[8]基于核磁共振的玉米根系3维可视化研究[J]. 方孝荣,王南飞,张建锋,龚向阳,刘飞,何勇. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2014(02)
[9]长江中下游麦区小麦迟播的不利影响及育种对策[J]. 高德荣,张晓,康建鹏,别同德,张伯桥,张晓祥,程顺和. 麦类作物学报. 2014(02)
[10]地上部与地下部作用对玉米/大豆间作优势的影响[J]. 吕越,吴普特,陈小莉,王玉宝,赵西宁. 农业机械学报. 2014(01)
博士论文
[1]江苏省稻麦两熟区机械化生产模式及其效率研究[D]. 曹卫华.中国农业大学 2015
[2]田间玉米根系三维结构的测定与可视化[D]. 吴劼.中国农业大学 2014
[3]基于核磁共振成像技术的作物根系原位无损检测研究[D]. 张建锋.浙江大学 2014
[4]根冠关系对作物水分利用的调控[D]. 张岁岐.西北农林科技大学 2001
硕士论文
[1]中国农业效率和全要素生产率研究[D]. 杨华.暨南大学 2012
本文编号：3279223
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