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【目的】建立苹果冠层结构的三维虚拟植物模型,为精确、量化评价果树冠层空间结构及光截获提供方法指导,为果树树形选择及优化提供理论依据。【方法】以14年生矮化中间砧高纺锤形富士(西府海棠/M26/礼泉短富)为试材,以田间树体数字化测定为基础,获取枝叶特定形态参数,利用计算机模拟重建三维虚拟植物。借助虚拟植物模型进行虚拟试验,定量研究冠层结构、光截获和果实的空间分布。【结果】确定了树体枝叶间异速生长关系:枝(梢)长度分别与枝(梢)叶片数量和枝(梢)的总叶面积、叶片长度分别与叶柄长度和叶片宽度、叶片长度的平方与叶面积间均呈显著线性关系。结合三维数字化技术与枝叶间异速生长关系,构建了苹果冠层三维虚拟植物模型,结果表明:叶片数量及叶片面积模拟值与实测值间决定系数分别为0.92和0.95,均方根误差分别为1.18和31.5 cm2,相对误差分别为7.15%和5.86%。模型精度可满足冠层结构与光截获评价要求;模型可量化模拟各类枝梢及整体冠层叶面积、体积、光照射叶片面积、冠层或枝(梢)叶片被光线照射到的照射叶面积与总叶面积比值(STAR)、郁闭度、叶面积密度相对方差(ξ)及STAR值的日动态变化。矮化中间砧高纺锤树形枝(梢)主要分布于冠层高度0.5—2.5 m和距树干水平距离20—80 cm空间范围内,占总枝梢叶面积比例74.88%。整体冠层体积、郁闭度分比为4.47 m3、44.62%;营养短枝(梢)、营养长枝(梢)及果台副梢分别占树体体积的69.73%、43.50%和41.26%,三者郁闭度分别为60.77%、54.12%和83.15%,平均STAR值分别为0.10、0.23和0.13;各类枝(梢)STAR值空间分布规律明显,随冠层高度及距树干水平距离增大而逐渐增加。果实主要分布于冠层高度0.5—2.0 m和距树干水平距离20—60 cm空间区域;单位面积产量4.1×104kg/667 m2;冠层适宜的营养短枝(梢)、营养长枝(梢)、果台副梢叶面积比例为69.70%—73.13%﹕11.25%—15.18%﹕11.16%—14.27%,适宜STAR值分别为0.08、0.14和0.11。整体冠层、营养短枝(梢)和果台副梢的STAR值日变化曲线近似于双峰曲线,营养长枝(梢)STAR值日变化为单峰曲线;各类枝(梢)STAR值皆与果台副梢数量呈显著负相关关系,与果实可溶性固形物、单果重及横径呈显著正相关关系。【结论】三维虚拟植物模型可用于果树冠层结构及光截获的精准量化评价,STAR值可量化评价冠层光截获效率。