缺乏有效的表型采集與分析能力已成為林木育種研究領(lǐng)域的瓶頸，其關(guān)鍵難點(diǎn)是生成準(zhǔn)確的表型數(shù)據(jù)，以便正確解釋獲得的結(jié)果。在精確林業(yè)中面臨的核心挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、大范圍、快速實(shí)時(shí)的表型性狀分析。長久以來，林木遺傳育種和精確林業(yè)監(jiān)測要花費(fèi)大量的人力收集常規(guī)表型數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的表型研究方法具有效率低、維度低、通量低、精度低、勞動(dòng)量大、主觀性強(qiáng)等缺點(diǎn)，無法滿足挖掘"基因型-表型-環(huán)境型"內(nèi)在關(guān)聯(lián)、揭示特定生物性狀形成機(jī)制的科研需求。因此，亟需在林業(yè)上發(fā)展并應(yīng)用非破壞式、自動(dòng)化、高通量、高精度的表型監(jiān)測技術(shù)?，F(xiàn)代表型技術(shù)使用搭載多種類型成像傳感器的系統(tǒng)，自動(dòng)收集林木形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化等大量表型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大批量林木個(gè)體的生長監(jiān)測。另外，無損測量的特點(diǎn)使對(duì)同一林木個(gè)體進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測得以實(shí)現(xiàn)，從而獲取林木生長相關(guān)的表型性狀，如在脅迫研究中，表型技術(shù)能明晰林木對(duì)脅迫的響應(yīng)模式及其對(duì)脅迫的抗性。利用新型傳感器技術(shù)對(duì)遺傳測定群體進(jìn)行準(zhǔn)確、高通量、無損式、快速高效的表型信息采集，對(duì)于加快林木遺傳改良進(jìn)程、實(shí)施精確林業(yè)戰(zhàn)略、挖掘優(yōu)良種質(zhì)、提高森林質(zhì)量和抗逆能力至關(guān)重要。

用于樹木表型分析的超高密度無人機(jī)激光雷達(dá)圖像

冠層體積和樹高的估算方法

本文回顧林木表型技術(shù)的發(fā)展，介紹了基于個(gè)體和基于林分(群體)的林木表型技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和研究內(nèi)容。詳細(xì)分析可見光相機(jī)、熒光成像儀、近紅外成像儀、高光譜成像儀、熱紅外成像儀和激光雷達(dá)掃描儀等各成像傳感器的測量參數(shù)、頻譜范圍、成像原理、優(yōu)缺點(diǎn)，以及在林木表型信息采集上的應(yīng)用現(xiàn)狀等。林木表型技術(shù)的研究趨勢為：1)構(gòu)建新型采集平臺(tái)獲取林分和個(gè)體的關(guān)鍵表型性狀以提高精度及通量;2)利用環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，分析林木在溫度、濕度、水分、光照等非生物脅迫下的表型反應(yīng)，以進(jìn)行抗逆良種選育;3)利用生物脅迫下的表型變化分析推動(dòng)精確林業(yè)中的病蟲害監(jiān)測、分類、識(shí)別和防治等;4)利用高通量表型技術(shù)與全基因組選擇、數(shù)量性狀位點(diǎn)和全基因組關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合以鑒定基因的功能，提高選擇的準(zhǔn)確性。表型技術(shù)的應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)快速實(shí)時(shí)、高質(zhì)量、高精度、高通量的采集林木數(shù)據(jù)，從而提高育種效率，優(yōu)化精確林業(yè)實(shí)踐，加速林業(yè)信息化的發(fā)展進(jìn)程。

利用熒光成像儀采集的三球懸鈴木的各種葉綠素?zé)晒鈪?shù)圖像(利用多功能植物光合表型測量系統(tǒng)PlantExplorer^Pro測量)

來源：

Bian Liming, Zhang Huichu. Application of Phenotyping Techniques in Forest Tree Breeding and Precision Forestry. 林業(yè)科學(xué), 2020, Vol. 56, Issue (6): 113-126.doi: 10.11707/j.1001-7488.20200612.