桃樹(shù)枝條修剪后分枝特性的定量化模擬與可視化研究.pdf

1、該論文采用馬爾可夫隨機(jī)過(guò)程理論,研究了桃樹(shù)修剪枝條的分枝模式.以田間栽培桃樹(shù)為研究對(duì)象,建立了桃樹(shù)修剪枝條分枝結(jié)構(gòu)的隨機(jī)模型,定量分析了桃樹(shù)分枝特性以及修剪對(duì)其影響,并對(duì)桃樹(shù)枝條修剪反應(yīng)的模擬結(jié)果進(jìn)行了三維可視化.該研究取得的主要進(jìn)展有:1.利用四個(gè)狀態(tài)的穩(wěn)式半馬爾可夫鏈模型模擬桃樹(shù)修剪枝條的分枝過(guò)程.模型參數(shù)包括:初始概率、轉(zhuǎn)移概率、占據(jù)分布、首現(xiàn)節(jié)位分布、再現(xiàn)節(jié)位分布、連續(xù)出現(xiàn)節(jié)位分布.采用最大似然估計(jì)算法,對(duì)模型中的隱含參數(shù)進(jìn)行了

2、估計(jì).2.通過(guò)模型參數(shù)和觀(guān)測(cè)概率比較分析不同修剪處理對(duì)母枝分枝模式的影響.結(jié)果表明:采用不同方式修剪,桃樹(shù)枝條分枝模式既有其相似性,也存在差異性.留12個(gè)芽輕短截,分枝部位多發(fā)生于母枝的中部和頂部(即剪口附近).尤其是多次枝在剪口芽附近出現(xiàn)的機(jī)率很高,面在母枝的基部則完全處于未分枝狀態(tài),這與留3個(gè)芽的極重短截正好相反.極重短截比留4到11個(gè)芽中重短截基部出現(xiàn)多次枝的概率也高.這說(shuō)明極重短截可以促進(jìn)潛伏芽的萌發(fā).修剪長(zhǎng)度對(duì)決定一年生枝的發(fā)

3、生和整個(gè)枝條的分枝模式可能起著重要作用.更好地了解到這一點(diǎn)對(duì)于正確改進(jìn)整形修剪措施十分關(guān)鍵.綜合上述結(jié)果,我們認(rèn)為桃樹(shù)輕短截容易引起樹(shù)體枝條密集,影響產(chǎn)量和品質(zhì),中重短截對(duì)維持產(chǎn)量和品質(zhì)有利,而極重短截只建議在衰老樹(shù)上采用.3.隱式半馬爾可夫鏈模型同時(shí)考慮了桃樹(shù)分枝過(guò)程的結(jié)構(gòu)特征和隨機(jī)特征,能夠很方便地模擬不同枝條類(lèi)型的分枝模式.模擬結(jié)果與觀(guān)察結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),兩者具有很好的一致性.這說(shuō)明隱式半馬爾可夫模型是模擬植物分枝過(guò)程的一種有效方

4、法.馬爾可夫過(guò)程描述桃樹(shù)分枝規(guī)律的方法遠(yuǎn)較簡(jiǎn)單的分枝概率一項(xiàng)指標(biāo)全面,并且其通用性強(qiáng),可靈活地?cái)U(kuò)展到其它果樹(shù)樹(shù)種、品種的分枝結(jié)構(gòu)模擬研究.采用隱式半馬爾可夫鏈模型對(duì)桃樹(shù)分枝模式進(jìn)行模擬不僅使我們能夠了解枝條生長(zhǎng)發(fā)育的動(dòng)態(tài)變化,還可以對(duì)母枝上不同枝條類(lèi)型的分布狀態(tài)一目了然.桃樹(shù)修剪枝條的分枝模式可以通過(guò)AMAPsim生長(zhǎng)機(jī)進(jìn)行三維可視化.該文在AMAPsim的基礎(chǔ)上編寫(xiě)了外部模塊,通過(guò)這一模塊,能夠以文本方式顯示分枝結(jié)構(gòu)的模擬序列.4.該

5、研究工作為將來(lái)進(jìn)一步對(duì)修剪條件下,桃樹(shù)整個(gè)樹(shù)冠發(fā)育過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬提供了詳盡的數(shù)據(jù)和基本規(guī)律,同時(shí)還可作為不同樹(shù)種間分枝模式的定性和定量研究的一個(gè)參考.用隨機(jī)模型的方法對(duì)果樹(shù)分枝結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬,在果樹(shù)栽培上有重要的應(yīng)用價(jià)值,如它可以替代田間試驗(yàn),在虛擬的果樹(shù)上進(jìn)行不同栽培措施(栽植密度、坐果量、蔬花疏果等)效果的試驗(yàn).盡管隱式半馬爾可夫鏈模型只是一個(gè)描述性的模型,但仍能對(duì)其所描述的生物現(xiàn)象進(jìn)行解釋,在預(yù)測(cè)修剪手法對(duì)果樹(shù)產(chǎn)量的影響方面比傳統(tǒng)