桃樹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過程理論,研究了桃樹修剪枝條的分枝模式.以田間栽培桃樹為研究對象,建立了桃樹修剪枝條分枝結(jié)構(gòu)的隨機模型,定量分析了桃樹分枝特性以及修剪對其影響,并對桃樹枝條修剪反應的模擬結(jié)果進行了三維可視化.該研究取得的主要進展有:1.利用四個狀態(tài)的穩(wěn)式半馬爾可夫鏈模型模擬桃樹修剪枝條的分枝過程.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.采用最大似然估計算法,對模型中的隱含參數(shù)進行了

2、估計.2.通過模型參數(shù)和觀測概率比較分析不同修剪處理對母枝分枝模式的影響.結(jié)果表明:采用不同方式修剪,桃樹枝條分枝模式既有其相似性,也存在差異性.留12個芽輕短截,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個芽的極重短截正好相反.極重短截比留4到11個芽中重短截基部出現(xiàn)多次枝的概率也高.這說明極重短截可以促進潛伏芽的萌發(fā).修剪長度對決定一年生枝的發(fā)

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

4、法.馬爾可夫過程描述桃樹分枝規(guī)律的方法遠較簡單的分枝概率一項指標全面,并且其通用性強,可靈活地擴展到其它果樹樹種、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桃樹分枝模式進行模擬不僅使我們能夠了解枝條生長發(fā)育的動態(tài)變化,還可以對母枝上不同枝條類型的分布狀態(tài)一目了然.桃樹修剪枝條的分枝模式可以通過AMAPsim生長機進行三維可視化.該文在AMAPsim的基礎(chǔ)上編寫了外部模塊,通過這一模塊,能夠以文本方式顯示分枝結(jié)構(gòu)的模擬序列.4.該

5、研究工作為將來進一步對修剪條件下,桃樹整個樹冠發(fā)育過程的計算機模擬提供了詳盡的數(shù)據(jù)和基本規(guī)律,同時還可作為不同樹種間分枝模式的定性和定量研究的一個參考.用隨機模型的方法對果樹分枝結(jié)構(gòu)進行模擬,在果樹栽培上有重要的應用價值,如它可以替代田間試驗,在虛擬的果樹上進行不同栽培措施(栽植密度、坐果量、蔬花疏果等)效果的試驗.盡管隱式半馬爾可夫鏈模型只是一個描述性的模型,但仍能對其所描述的生物現(xiàn)象進行解釋,在預測修剪手法對果樹產(chǎn)量的影響方面比傳統(tǒng)