據(jù)《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》2014年第23期《矮化中間砧短枝富士蘋(píng)果高紡錘樹(shù)形冠層結(jié)構(gòu)與光能截獲的三維模擬》(作者楊偉偉等)報(bào)道,以14年生矮化中間砧高紡錘形富士(西府海棠/M26/禮泉短富)為試材,以田間樹(shù)體數(shù)字化測(cè)定為基礎(chǔ),獲取枝葉特定形態(tài)參數(shù),利用計(jì)算機(jī)模擬重建三維虛擬植物。借助虛擬植物模型進(jìn)行虛擬試驗(yàn),定量研究冠層結(jié)構(gòu)、光截獲和果實(shí)的空間分布。確定了樹(shù)體枝葉間異速生長(zhǎng)關(guān)系:枝(梢)長(zhǎng)度分別與枝(梢)葉片數(shù)量和枝(梢)的總?cè)~面積、葉片長(zhǎng)度分別與葉柄長(zhǎng)度和葉片寬度、葉片長(zhǎng)度的平方與葉面積間均呈顯著線性關(guān)系。結(jié)合三維數(shù)字化技術(shù)與枝葉間異速生長(zhǎng)關(guān)系,構(gòu)建了蘋(píng)果冠層三維虛擬植物模型。
結(jié)果表明,葉片數(shù)量及葉片面積模擬值與實(shí)測(cè)值間決定系數(shù)分別為 0.92和 0.95,均方根誤差 分別為 1.18和 31.5 cm2,相對(duì)誤差分別為7.15%和5.86%。模型精度可滿足冠層結(jié)構(gòu)與光截獲評(píng)價(jià)要求;模型可量化模擬各類(lèi)枝梢及整體冠層葉面積、體積、光照射葉片面積、冠層或枝(梢)葉片被光線照射到的葉面積 與總?cè)~面積比值(STAR)、郁閉度、葉面積密度相對(duì)方差(ξ)及STAR值的日動(dòng)態(tài)變化。矮化中間砧高紡錘樹(shù)形枝(梢)主要分布于冠層高度0.5~2.5 m和距樹(shù)干水平距離20~80 cm空間范圍內(nèi),占總枝梢葉面積比例74.88%。 整體冠層體積、郁閉度分別為 4.47 m3、44.62%;營(yíng)養(yǎng)短枝(梢)、營(yíng)養(yǎng)長(zhǎng)枝 (梢)及果臺(tái)副梢分別占樹(shù)體體積的69.73%、43.50%和41.26%,三者郁閉度分別為60.77%、54.12%和83.15%,平均STAR值分別為0.10、0.23 和 0.13;各類(lèi)枝(梢)STAR 值空間分布規(guī)律明顯,隨冠層高度及距樹(shù)干水平距離增大而逐漸增加。果實(shí)主要分布于冠層高度0.5~2.0 m和距樹(shù)干水平距離20~60 cm空間區(qū)域;單位面積產(chǎn)量4.1×104 kg/667 m2;冠層適宜的營(yíng)養(yǎng)短枝(梢)、營(yíng)養(yǎng)長(zhǎng)枝(梢)、果臺(tái)副梢葉面積比例為 (69.70%~73.13%)∶(11.25%~15.18%)∶(11.16%~14.27%), 適宜STAR值分別為 0.08、0.14和0.11。整體冠層、營(yíng)養(yǎng)短枝(梢)和果臺(tái)副梢的STAR值日變化曲線近似于雙峰曲線,營(yíng)養(yǎng)長(zhǎng)枝(梢)STAR值日變化為單峰曲線;各類(lèi)枝(梢)STAR值皆與果臺(tái)副梢數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與果實(shí)可溶性固形物、單果質(zhì)量及橫徑呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
結(jié)論,三維虛擬植物模型可用于果樹(shù)冠層結(jié)構(gòu)及光截獲的精準(zhǔn)量化評(píng)價(jià),STAR值可量化評(píng)價(jià)冠層光截獲效率。