基于高光谱参数的柑桔园土壤水分动态监测

土壤水分管理是提高柑桔产量和品质的关键因素。为了高效、无损、精准地获取柑桔园土壤水分动态变化，在宜昌市夷陵区采用梯度控水种植模式的一个棕壤土柑桔园中，采集不同含水量土壤样本，利用ASD光谱仪采集土壤样本适宜响应波段(350～1 075 nm)的光谱反射率数据，采用多元线性逐步回归分析(SMLR)法对提取的光谱反射率数据(R)及其9种变换数据与土壤含水量进行建模，并利用实测含水量的土壤样本进行验证，建立了预测柑桔园土壤含水量的高光谱模型。结果表明，0～20 cm土层土壤含水量变化最为明显，其有助于提高模型的预测精度；原始光谱数据经过微分变换处理后，相较于非微分变换处理，其与波长的关系曲线波动更大且反演精度明显上升；柑桔园土壤试验样本水分的特征波段在700～760 nm以及950 nm左右，是进行建模优先考虑的特征波段；基于原始光谱对数的一阶导数(lgR)′和倒数的对数的一阶导数(lgR^-1)′建模，对土壤水分的拟合精度较高，两种拟合方式的决定系数(R²)均为0.876,均方根误差(RMSE)均为2.19%,相对分析误差(RPD)均为7.107;...     

榛子果实不同生育期叶片含水量光谱反演

以平欧杂种榛为研究对象,分析不同水分梯度条件下榛子果实不同生育期叶片光谱特征,采用Person相关分析筛选出榛子叶片含水量有效光谱特征参量,并以此为自变量构建榛子叶片含量一次函数、三次函数回归关系,对拟合度较高的模型进行精度分析,以确定适合榛子叶片含水量光谱反演模型,构建了榛子叶片含水量光谱反演模型,以期实现大田生产园中榛子树体水分含量的精准管理。结果表明:榛子叶片光谱反射率在可见光波段随含水量增加而降低,在近红外波段则随叶片含水量增加而增加。果实坐果期、速生生长期、脂化期和成熟期叶片含水量与水分指数WI、归一化水分指数NDVI、比值指数WI/NDVI、水分波段指数WBI、中心波长比值指数Ratio₉₇₅、光化/生理反射指数PRI均达极显著相关。分别以相关性最强的有效光谱特征参量WI/NDVI、WI/NDVI、WI和WBI构建果实4个生育时期的树体含水量的三次函数估算模型具有较高精度。以上结果表明利用光谱反演模型监测榛子树体含水量是可行的。     

锦橙叶片氮含量可见近红外光谱模型研究

以单系枳砧蓬安100号锦橙为试材,采用田间试验的方法开展利用鲜叶可见近红外光谱估测叶片氮素营养状况的研究。运用偏最小二乘法(PLS)分析叶片反射光谱与氮含量之间的关系。结果表明,在可见光350～700nm,随着氮肥用量的增加,叶片光谱反射率呈下降趋势;而在750～1075nm范围内,叶片光谱反射率随着氮肥用量增加而增加。通过对叶片反射光谱、一阶微分、二阶微分和倒数对数光谱进行变量标准化(SNV)处理,运用偏最小二乘法(PLS)与内部交叉验证建立的氮含量预测回归模型,其中反射光谱的一阶微分光谱氮含量定标模型具有最好的预测能力,其建模与预测均方根误差和标准差都较低且接近,偏差绝对值最小。因此,可以利用叶片反射光谱的一阶微分值来预测蓬安100号锦橙叶片氮含量。     

基于光谱分析的库尔勒香梨叶片全氮含量估测研究

【目的】为了实现无损、实时、快速地监测香梨养分状况,【方法】利用SVC HR—768便携式光谱仪测定大田20 a树龄库尔勒香梨叶片的光谱反射率,并结合室内叶片氮素含量分析,采用逐步回归法对香梨叶片的全氮含量与原始光谱、一阶导数光谱、高光谱参数之间的关系进行分析。【结果】全氮含量与原始光谱在761 nm处构建的线性模型,调整决定系数R2值达到0.986;在1 564 nm处一阶微分光谱与全氮含量构建的线性模型,调整决定系数R2值为0.997;对于所选的高光谱特征变量,叶片全氮含量与红边位置变量(Dr)和红边面积变量(SDr)的相关关系极显著,并由此建立的线性模型的调整决定系数R2值均达到0.9以上,说明这些变量预测香梨叶片全氮含量具有可行性。【结论】对所构建的方程进行检验,确定了基于1 564 nm的一阶导数光谱模型为香梨叶片全氮含量的最佳预测模型。     

基于随机森林模型的苹果叶片磷素含量高光谱估测

【目的】针对传统化学方法测定苹果叶片磷素含量的不足,使用高光谱技术快速、准确和无损地估测苹果叶片磷素含量。【方法】以烟台栖霞市25个果园100株新梢旺长期苹果树叶片高光谱反射率和叶片磷素(phosphorus,P)含量为数据源,在分析其磷素含量与原始光谱反射率、原始光谱反射率的一阶微分、植被指数和高光谱特征参量相关性的基础上,筛选敏感波长,建立了基于高光谱数据的磷素含量随机森林模型。【结果】新梢旺长期苹果叶片磷素含量在绿光波段(507~590 nm)、红光波段(694~743 nm)和近红外短波波段(1 324~1 364 nm)呈显著负相关;基于植被指数RVI(542,1 094)、RVI(705,937)、DVI(556,712)、DVI(677,1 728)、NDVI(737,549)、DVI(FDR567,FDR1980)和DVI(FDR523,FDR1883)建立的随机森林回归模型有较好的估测效果,决定系数R2=0.923 6,均方根误差RMSE=0.015 8,相对误差RE=6.915%。【结论】光谱植被指数比较适合苹果磷素营养状况估测。     

PEG诱导水分胁迫对柑桔幼苗细胞质膜透性及脯氨酸含量的影响

柑桔叶片相对含水量(RWC)随聚乙二醇(PEG)处理渗透势的降低而依次降低;叶片细胞质膜透性随PEG处理浓度的增加而依次增大;幼苗叶片累积脯氨酸的数量随水分胁迫时间和强度递增。     

冷害胁迫对西瓜幼苗生理和结构的影响

以西瓜品种‘京欣一号’和‘特大懒汉王’为试验材料,3叶1心时5℃低温处理0、3、6、9 d,计算西瓜幼苗冷害指数,测定根的干鲜质量和根系活力、叶片的干鲜质量、组织含水量、相对含水量、水分饱和亏及光合色素含量,同时,利用石蜡切片观察叶片的超微结构。结果表明,5℃冷胁迫0~6 d‘特大懒汉王’的冷害耐受性优于‘京欣一号’,9 d时二者的冷害耐受性无明显差别。冷胁迫过程中,‘京欣一号’和‘特大懒汉王’的叶片和根的干鲜质量比均减小,叶片饱和水分亏波动变化,光合色素含量积累减少。‘特大懒汉王’的根总吸收面积、活跃吸收面积和根活跃吸收百分比变化都较‘京欣一号’更活跃。冷胁迫使叶片的上表皮和下表皮厚度减小,栅栏组织/海绵组织的值不断减小。     

茯苓多糖硫酸酯的制备与鉴定及其增强小鼠NK细胞活性

以氯磺酸为磺化试剂、吡啶为溶剂半合成制备茯苓多糖硫酸酯 (Pachyman sulfate, PS),对比分析磺化前后产物的特征光谱变化;以自然杀伤细胞-NK细胞体外杀伤小鼠淋巴瘤细胞Yac-1的杀伤率衡量NK细胞活性,考察PS增强NK细胞自然杀伤活性.结果表明,PS重均分子量为1.02×104 Da;紫外光谱分析表明PS在260 nm处可见明显吸收峰;红外光谱分析表明,PS新出现的在1 250 cm-1和810 cm-1处的吸收峰为硫酸酯化的特征峰;13C-NMR谱表明PS单糖残基上3个自由羟基均发生取代反应;PS显著提高NK细胞杀伤Yac-1细胞的活性(P<0.001),且试验范围内杀伤率随PS剂量的增加而提高.     

干旱胁迫对草莓苗期生理生化指标的影响

以草莓苗为试材,进行干旱胁迫处理,测定不同程度和不同胁迫时间下叶片的相对含水量、相对电导率、脯氨酸以及可溶性蛋白质含量的变化.结果表明,干旱胁迫可引起草莓幼苗脯氨酸的积累,降低叶片相对含水量和可溶性蛋白质的含量,增大细胞质膜的相对透性;随着胁迫程度加大和胁迫时间的增加,各生理生化指标有明显变化.     

可见光波段不同氮处理生菜叶片光谱反射率与叶片全氮、叶绿素的相关性研究

以"美国大速生"生菜为试材,采用营养液水培试验方法,对不同氮浓度水平下的生菜叶片全氮含量和叶绿素与叶片光谱反射率的相关性进行分析,以研究高光谱技术应用于叶菜类蔬菜的营养监测的可行性。结果表明:光谱反射率数据呈单峰曲线状并且随叶片氮浓度增加而增大;在生菜的生长过程中叶片光谱反射率、叶绿素含量、全氮三者具有显著线性相关关系;叶绿素含量在光谱技术中能够指示叶片全氮量的多少,利用可见光区域叶片最大光谱反射率可以实现反演生菜叶片全氮含量和叶绿素含量。     

脐橙果皮内裂发生的解剖结构和矿质营养元素变化

 以果皮内裂严重的和正常的枳砧‘纽荷尔’和‘卡拉卡拉’脐橙为材料,研究盛花后不同时期果皮厚度和果皮显微结构,以及果实和叶片N、P、K、Ca、Mg和S营养元素含量变化与果皮内裂的关系。结果表明,盛花后80 ~ 140 d果皮厚度下降,果皮厚度下降速率与内裂有关;盛花后80 d,两个品种内裂果园植株的果实海绵层细胞出现裂隙,盛花后140 d裂隙进一步扩大,在果皮横切面上肉眼可见裂口或小空洞,从果实外观可见陷痕;裂隙或小空洞的形成从解剖结构上可见细胞撕裂和细胞皱缩两种形式;两个品种在盛花后80、140及217 d,内裂果的果皮Ca含量均显著低于正常果,果肉Ca含量均低于正常果且多数达显著差异,N、P、K、Mg和S元素无明显变化规律;两个品种的内裂果园植株叶片Ca含量也均显著低于正常果园,而S含量显著高于正常果园,其余N、P、K和Mg元素无明显变化规律,显示Ca不足与果皮内裂有重要关系。     

赣南不同土壤类型脐橙园叶片营养状况研究

从赣州市10个县(市、区)的沙质红壤、黏性红壤、紫色土和黄壤等131个枳砧纽荷尔脐橙园采样测定叶片营养元素含量,分析营养丰缺状况。结果显示,赣南脐橙园普遍存在叶片氮、钾偏高而镁、锌不足的问题。土壤类型对叶片氮、磷、钾、钙、镁、铁和锰含量有显著(P<0.05)影响:沙质红壤果园磷、铁更为丰富;黏性红壤果园氮含量最高,钾的过量程度和镁的缺乏程度都最轻;黄壤果园磷更丰富,钙更缺乏,锰最容易过量;紫色土果园氮、磷含量最低,钾易过量,钙较丰富,镁最缺乏,有部分pH值较高的果园植株缺铁。叶片硫、锌、铜、硼和钼在不同土壤类型的果园间差异不显著(P>0.05),但有相当比例的脐橙园叶片缺铜,少量果园叶片缺硼,大多数果园叶片硫含量适宜,所有果园叶片钼含量适宜。     

不同光强对纽荷尔脐橙叶片PSⅡ功能和光能分配的影响

以纽荷尔脐橙为材料,研究了不同光强(透光率分别为100%、34%和12%)对植物叶片PSⅡ功能和光能分配与利用的影响。结果表明,弱光显著降低了纽荷尔脐橙叶片的净光合速率、光饱和点和光补偿点,提高了表观量子效率、PSⅡ的最大光化学效率和光化学猝灭系数等。随着光强的减弱,PSⅡ天线色素吸收光能中分配于光化学反应的能量增加,分配于热耗散和荧光耗散的比例减少,但弱光与对照相比流经光化学反应的电子流量仍显著降低,说明弱光条件下纽荷尔脐橙叶片主要通过提高光能利用效率、转换效率和改变光能分配等进行适应性调节,对弱光逆境具有一定的生态适应性。     

缺镁诱导的纽荷尔脐橙叶脉肿裂初报

以1年生枳砧纽荷尔脐橙为材料进行盆栽沙培,观察缺镁植株叶脉肿裂与叶片黄化症状的进程,测定不同枝梢叶片相对叶绿素和镁硼元素含量,探讨缺镁对纽荷尔脐橙叶脉肿裂、叶片黄化的影响。结果显示,第3个月时缺镁组2龄秋梢叶出现叶脉肿裂、叶片黄化的症状,而且随着时间延长症状加重;第3个月时对照组和缺镁组1龄春夏梢叶的叶色无明显差异,在第4个月时缺镁组出现明显黄化症状。第3个月时缺镁组各枝梢叶的相对叶绿素含量均显著降低,并且下降幅度随着时间延长而明显增大。第4个月时缺镁组和对照组的硼含量均处于高量水平,而缺镁组各枝梢叶镁含量均处于严重缺乏水平。表明,缺镁不仅会导致纽荷尔脐橙叶片黄化,也会导致叶脉肿裂。     

红肉脐橙(Citrus sinensis L.)果肉中特征色素提取方法探索

红肉脐橙是目前为止惟一果肉呈粉红色或红色的脐橙,其呈色色素尚未见报道。为深入研究其果肉中特征色素的构成及在果实生长发育和贮存过程中色素含量的变化,本研究在对该色素初步定性的基础上对提取方法进行了探索。在分析红肉脐橙果肉中色素萃取液的紫外可见吸收光谱时发现,该色素有类胡萝卜素的特征吸收峰,将萃取液进行薄层层析则进一步证实其内含有番茄红素。在色素提取的前处理方式上,本研究认为冷冻干燥样品的浸提效果较真空干燥的样品稳定(变异系数小),且浸提率相差无几,所以选择冷冻干燥作为合适的样品前处理方式。色素浸提条件的正交实验结果表明,最佳浸提条件为50℃、1.5h内浸提4次,浸提的料液比为1:60。此外,浸提温度、浸提时间、浸提料液比和浸提次数对浸提率都有显著影响,影响最大的因素是浸提温度,最佳温度为50℃,随温度降低浸提率显著降低。其次是侵提时间的长短,最佳浸提时间为1.5h,延长或缩短0.5h都会使浸提率下降。浸提次数对浸提率的影响是最小的。     

纽荷尔脐橙果实发育期叶片不同形态硼含量与缺硼的关系

以‘纽荷尔’脐橙为材料,连续两年研究了缺硼和正常（对照）叶片总硼和不同形态硼含量的动态变化。结果显示：1）在果实膨大期（花后120~160 d）,越冬老叶和春梢新叶的总硼含量均有一个显著下降的过程,且大部分时间里缺硼处理的比对照硼含量低;2）缺硼树越冬老叶的自由态硼和半束缚态硼含量在果实膨大期很低,对照较高;缺硼树越冬老叶在花后120~160 d束缚态硼含量较低,相对含量较高;3）缺硼和对照树春梢新叶的自由态硼和半束缚态硼含量比越冬老叶高,束缚态硼含量较越冬老叶低;缺硼树叶片的3种形态硼含量在花后140~160 d显著低于对照,且束缚态硼相对含量较高。就‘纽荷尔’脐橙叶片不同形态硼的动态与缺硼的生理机制进行了讨论。     

脐橙叶片镁、硼含量变化与缺素黄化的关系

以‘纽荷尔’和‘朋娜’脐橙品种为材料,研究了中亚热带季风区红壤果园的脐橙叶片镁和硼含量的动态变化,叶片镁和硼含量对叶绿素含量的影响及其与叶片缺素黄化的关系。两个品种的叶片含镁量均随叶龄增长而下降,6月果实进入膨大期后尤其明显,且与叶片黄化进程同步;叶片含硼量随叶龄增长而增加或稳定;两个品种的叶片含镁量与叶绿素含量呈极显著正相关（P < 0.01）,相关系数分别为0.9082和0.9063,而叶片含硼量与叶绿素含量相关不显著（P > 0.05）;缺镁是导致脐橙叶片缺素黄化的原因。     

‘晚棱’脐橙及其芽变材料南瓜状脐橙果实品质综合评价

以‘晚棱’脐橙及其芽变材料南瓜状脐橙果实为试材,连续3年测定其发育过程中不同时期的横径、纵径、果形指数、单果重、果皮厚度、可食率、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、固酸比、维生素C含量等指标。采用主成分分析法对‘晚棱’和南瓜状脐橙上述10个指标进行分析,综合评价二者的果实品质。结果表明,提取出2个主成分可以反映‘晚棱’和南瓜状脐橙果实品质指标85.843%的信息,根据综合得分式计算,南瓜状脐橙在果实成熟中后期的果实品质优于‘晚棱’。     

纽荷尔和清家脐橙果实大量矿质营养元素含量与累积变化

在重庆北碚,以30年生枳砧清家脐橙和纽荷尔脐橙为材料,分析果实生长发育过程中N、P、K、Ca、Mg和S等6种大量营养元素含量和累积量变化。结果表明,果实生长发育过程中,纽荷尔和清家果实中N、P、Mg和S含量4月最高,Ca在10月最高,纽荷尔和清家K含量分别在9月和7月最高;Ca的主要累积时期,纽荷尔脐橙果实为6—7月和9—10月,清家脐橙果实为6月、8月和10月;除Ca外的其他大量矿质营养元素累积量较大的时期,纽荷尔和清家脐橙果实的总体上均为6—9月和11月,但清家脐橙累积最高峰一致出现在6月,纽荷尔脐橙累积最高峰至少推迟1个月左右。     

不同施氮水平纽荷尔脐橙叶绿素含量的季节变化

以1年生盆栽枳砧纽荷尔脐橙为试材,研究不同施氮水平对叶片氮含量,春梢、夏梢和秋梢落叶率,以及春梢、夏梢和秋梢叶绿素含量季节变化的影响。结果显示,施氮植株当年萌发的春梢和夏梢的落叶率在次年5月有减少的趋势,秋梢落叶率则有增加的趋势,其余时期施氮量与落叶率关系不明显;叶片氮含量与施氮量极显著正相关(r=0.97);施氮在大多数时期可显著或极显著提高不同枝梢叶片的叶绿素含量,在整个测定时期内保持较为稳定,在单株施氮量6.5g范围内这种效应随施氮量增加而显著增强,对照(不施氮)植株不同枝梢叶片的叶绿素含量从当年10月开始明显下降且次年4月锐降。由此可见,充足的氮肥不仅可提高纽荷尔脐橙叶片叶绿素含量且可减少其季节性变化幅度。