基于叶绿素荧光光谱的生菜硝酸盐含量检测

为了寻求生菜叶片硝酸盐含量的快速无损检测方法,该文利用叶绿素荧光光谱分析技术对生菜(Lactuca sativa L.)叶片硝酸盐含量进行检测研究。对比及分析500~550、650~715和715~800 nm 3个波段的叶绿素荧光光谱特征参数与生菜叶片硝酸盐含量的关系,得出650~715 nm波段的叶绿素荧光光谱特征参数与生菜叶片硝酸盐含量之间线性关系显著,决定系数R2为0.816,标准误差为0.147,以此建立的回归模型能够很好地反映生菜叶片硝酸盐含量与叶绿素荧光光谱特征参数的关系;将同批进行试验的30个样本作为回归方程的校验集,进行模型验证,预测值与实测值之间决定系数R2为0.752,表明回归模型对生菜叶片硝酸盐含量有良好的预测效果。研究结果为生菜叶片硝酸盐含量的快速无损检测提供参考。     

用高光谱成像技术检测柑橘红蜘蛛为害叶片的色素含量

为解决传统理化法检测柑橘树叶片受红蜘蛛为害后色素含量变化时存在的工作量大、效率低等问题,该文研究应用高光谱成像技术检测柑橘红蜘蛛为害叶片色素含量的方法。研究中对比了正常叶片与受害叶片的原始光谱以及原始光谱一阶微分曲线的差异,寻找反映叶片色素含量变化的特征波段;分析了特征波段反射率比值与叶片色素间相关性;采用单变量线性回归法分析了常用植被指数预测叶片色素含量的效果;采用逐步回归分析法建立了叶片色素含量预测模型,并对模型预测效果进行了F检验。结果表明:常用植被指数预测叶片色素含量结果不理想;选取的667/522、667/647和522/647 nm等3个特征波段反射率比值与叶片3种色素含量间具有较高的相关性;用于建立叶片色素含量预测模型的最佳特征波段反射率比值为667/522和667/647 nm,所建立的模型可较好地预测健康及受害叶片的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量。     

玉米拔节期冠层叶绿素含量多光谱图像检测

为了探索大田玉米冠层叶片叶绿素指标的快速检测方法。采用自主研发的2-CCD多光谱图像成像系统采集了大田玉米拔节期冠层图像,并同步获取了样本叶绿素含量指标SPAD值。对多光谱图像进行了平滑滤波,并基于HSI颜色空间实现了冠层图像的分割。提取了玉米冠层可见光(blue(B),green(G),red(R);400~700 nm)和近红外(near-infrared,NIR,760~1 000 nm)4个波段平均灰度值并计算了平均灰度值计算比值植被指数(RVI,ratio vegetation index)、归一化植被指数(NDVI,normalized difference vegetation index)、修改型二次土壤调节植被指数(MSAVI2,modified soil-adjusted vegetation index)等8种常见植被指数作为图像检测参数。分析了这12个检测参数与叶绿素指标之间的相关性,讨论了图像检测参数的多种组合,建立了叶绿素指标的多元线性回归分析(MLRA,multiple linear regression analysis)模型。研究结果表明:R、G、B波段的平均灰度值与叶绿素指标成较高负相关,相关系数分别为-0.73,-0.71和-0.71,植被指数中相关性较好的是NDVI、MSAVI2和RVI,相关系数分别为0.83、0.81和-0.81。基于这6个参数组合建立的叶绿素指标估算模型拟合度最好,其建模集决定系数为0.79,验证集决定系数为0.71,研究结果为无损检测玉米拔节期叶绿素含量提供了支持。     

玉米苗期冠层多光谱反射率反演与叶绿素含量诊断

为了探索玉米苗期叶片叶绿素含量指标的快速、非破坏性估测方法,该文运用多光谱图像技术对大田玉米苗期叶绿素含量指标进行快速无损的诊断研究。大田试验中,采用2-CCD多光谱图像采集系统获取大田玉米苗期的冠层多光谱图像,并同步采集漫反射灰度板的多光谱图像。为消除光照对图像采集质量的影响,准确将不同光照条件下的玉米冠层图像数据转换为其叶面反射率数据,标定试验中采用一块4个不同灰度级的满足朗伯面条件漫反射灰度板,建立了叶片光谱反射率同图像灰度值之间的线性反演公式,并与大田试验中漫反射灰度板的多光谱图像建立了玉米冠层图像灰度值的校正公式。对玉米苗期冠层多光谱图像进行处理,提取出玉米冠层B、G、R、NIR(中心波长分别为470,550,620,800 nm)4个波段归一化平均灰度值。通过灰度值的校正公式得到校正后的归一化平均灰度值,由线性公式反演出R、G、B、NIR 4个波段的平均反射率值,并计算4种常见光谱植被指数(RNDVI、RNDGI、RRVI和RDVI),采用最小二乘-支持向量回归(LS-SVR)建立植被指数同叶绿素含量指标的拟合模型。结果表明:植被指数RNDVI、RRVI和RDVI和玉米冠层叶绿素含量指标拟合验证集决定系数R2为0.56,达到了较为理想的拟合结果。证明通过漫反射灰度板对玉米冠层多光谱图像建立反射率反演校正模型的方法是可行的,这一方法为快速无损检测玉米苗期叶绿素含量指标提供了支持。     

基于波段深度分析和BP神经网络的水稻色素含量高光谱估算

该文以水稻田间氮肥水平试验为基础,采用单变量的线性和非线性回归方法,建立基于植被指数的水稻色素含量高光谱估算模型。各植被指数对色素含量的估计能力分析结果显示,植被指数在色素含量较大时存在饱和问题,为此尝试将波段深度分析(BDA)与BP神经网络结合,以提高利用高光谱技术对水稻叶片色素含量的估算精度。基于连续统去除处理的水稻冠层高光谱数据(400~750 nm),选取波段深度(BD)、波段深度比(BDR)、归一化波段深度(NBDI)和归一化面积波段指数(BNA)4种波段指数,在此基础上进行主成分分析(PCA)实现降维,然后采用反向传播(BP)神经网络方法对水稻叶片色素含量进行高光谱反演,探讨BDA与BP神经网络结合解决植被指数饱和问题的可能性和有效性。结果表明,波段深度分析突出了光谱吸收特征差异,挖掘了更多的潜在信息,使得光谱曲线的差异性得到增强。BD与BP结合的估算模型对水稻叶片中的类胡萝卜素含量估算精度最高(R~2=0.61,RMSEP=0.128 mg?g~(-1)),BNA与BP结合的估算模型对水稻叶片中的叶绿素含量估算精度最高(R~2=0.73,RMSEP=0.343 mg?g~(-1))。对比分析BDA与BP结合的模型和植被指数最佳回归模型的精度,发现波段深度分析建立的BP神经网络模型能较好地解决饱和问题,提高水稻叶片色素含量的估算精度。     

玉米冠层叶片光谱反射率与玉米长势空间变异的关系

为了寻找一种快捷获取玉米叶绿素空间分布信息的方法,研究了玉米苗期冠层叶片光谱反射率的变化特征,分析了不同生长阶段冠层叶片光谱反射率的空间分布和叶绿素质量浓度的空间分布.研究结果表明:玉米苗期冠层叶片叶绿素的质量浓度空间分布不均匀.冠层叶片的叶绿素质量浓度与光谱指数RVI的相关性较低,与归一化差异植被指数NDV1值和550 nm波段的反射率均有较高的相关性.分析550nm波段的反射率值与冠层叶片叶绿素质量浓度值的相关关系,显示二者成负相关变化趋势,相关系数绝对值在0.69～0.88范围随着生长期的变化而逐渐增大,五叶期前期的相关性系数绝对值达到苗期最大值,表明550 nm波段反射率值能够较好的反映玉米苗期叶绿素质量浓度的水平,分析和掌握550 nm波段反射率值的变化及其空间分布特性对快速监测玉米苗期生长状况,对指导田间施肥具有重要意义.     

低温胁迫下冬小麦叶片叶绿素含量的高光谱估算

利用一次寒潮降温过程，以苗期12个品种的冬小麦为研究对象，测定其低温逆境下叶片光谱反射率和SPAD(Soil and Plant Analyzer Development，SPAD)值。以2020年12月28日（最高/最低温为15℃/3℃）的观测值为胁迫前数据，12月31日（最高/最低温为1℃/−9℃）的观测值为低温胁迫后数据，分析低温胁迫前后小麦叶片原始光谱和SPAD值的变化规律。在多种光谱参数中，采用相关分析方法遴选出5个与SPAD值密切相关的特征变量，分别建立低温胁迫前、后以原始光谱数据、一阶光谱导数和三种植被指数为自变量的小麦叶片叶绿素含量反演模型，并进行交互验证，筛选出低温胁迫后小麦叶绿素含量的最优反演模型。结果表明：（1）与胁迫前相比，低温胁迫后小麦叶片SPAD整体呈上升趋势，光谱反射率在叶绿素吸收较好的可见光区域有所降低，叶片表现出受冻特征；（2）构建的低温胁迫前后两种混合模型，交互验证后精度较低，表明常温下小麦叶绿素含量估算模型并不适用于遭受低温胁迫后的小麦叶绿素估算，需单独建立低温胁迫后的估算模型；（3）利用光谱数据构建冬小麦低温胁迫下叶绿素含量反演混合模型中，以一阶光谱导数在694nm处建立的模型估算效果最优，拟合度（R2）为0.694，均方根误差（RMSE）为3.191，说明利用小麦叶片光谱特征波段建立低温胁迫下叶片叶绿素含量反演模型的方法是可行的。研究结果可为多品种冬小麦叶片叶绿素含量无损监测提供参考。     

番茄叶片叶绿素含量光谱估算模型

以番茄品种“金粉2号”为试验材料,在玻璃温室内设置3种土壤水分胁迫水平,以正常灌溉为对照,于2013年3—7月和8—12月两个生长季对番茄进行全生育期持续处理。采用便携式地物光谱仪测定各生育期番茄冠层的光谱反射率,同步测定叶片总叶绿素和叶绿素a含量,并基于3—7月数据计算常见高光谱植被指数,分别建立番茄叶片叶绿素总量和叶绿素a估算模型,用8一12月生长季的试验数据对模拟精度进行检验。结果表明：（1）水分胁迫对番茄叶片总叶绿素、叶绿素a含量和番茄冠层光谱反射率产生明显影响,水分胁迫越严重,叶绿素总量和叶绿素a含量均越低,番茄冠层光谱反射率也越低;（2）随着生育期的推进,番茄总叶绿素和叶绿素a含量均持续增加,而冠层光谱反射率在红光和蓝光波段的反射率逐渐减少;（3）4种估算模型中R670模型的决定系数（R。）最高,效果最佳（P〈0．01）,番茄叶片总叶绿素和叶绿素a最佳估算模型分别为：C_chl（a＋b）=44．83R670＋_670＋7.36,C_chl=39．92R_670＋5．12,均根方误差分别为0．45、0．42mg·g^-1,表明利用高光谱数据估算番茄叶片的叶绿素含量可行。     

基于多光谱图像技术的番茄营养素诊断模型

为了快速、准确估测番茄营养水平和生长状态,利用多光谱图像分析技术研究了温室番茄营养素含量和图像特征的相关性。在日光条件下采集了温室番茄叶片多光谱图像,并采用多尺度Retinex算法有效地解决了叶片平整度差异造成的图像质量退化问题。从颜色模型、比值植被指数和归一化差值植被指数出发,自定义了49个多光谱图像特征参数。结合相关性分析和系统聚类分析消除了多光谱图像特征参数的多重共线性,并提取了4个能反映叶绿素含量(SPAD指数)和全氮含量预测模型,其中SPAD指数模型的决定系数(R2)为0.8668,均方根误差(RMSE)为3.997;全氮模型的R2为0.7284,RMSE为0.5130。     

基于高光谱参数建立苗期高温条件下草莓叶片叶绿素含量估算模型

以“红颜”草莓（Fragaria×ananassa Duch“Benihope”）为试材,于2021年9−11月在人工气候室进行苗期（9～12片真叶,叶长≥5cm）动态高温环境控制实验,日最高温度以32℃为起点,设置日最高气温/日最低气温分别为32℃/22℃、35℃/25℃、38℃/28℃和41℃/31℃共4个水平,持续时间分别为2d、5d、8d和11d,以28℃/18℃为对照（CK）。试验期间空气相对湿度60%～70%,光周期12h/12h（6：00−18：00）,光照强度800μmolm⁻²s⁻¹。测定不同处理下叶片叶绿素含量及高光谱反射率,对原始光谱进行变换,从而细化光谱特征信息。在相关分析的基础上,建立原始和一阶敏感波段植被指数,进而筛选出表征叶绿素含量的光谱特征参数,以期构建叶绿素含量最佳估算模型。结果表明：（1）随着温度的升高和高温持续时间的延长,草莓叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素（a+b）含量呈下降趋势。（2）草莓叶片原始光谱在可见光区域均存在绿峰和红谷,除绿峰和红谷外各处理间差异不明显,高温条件下的近红外区域反射率与CK相比出现不同程度的上升。与原始光谱相比,一阶导数光谱曲线震荡更剧烈,且能够显著突出红边参数特征,各处理的红边位置λ_r稳定在716nm,红边幅值D_r与红边面积S_r差异显著;而在连续统去除光谱中各处理的绿峰（550nm附近）和红谷（675nm附近）被完全突显出来。（3）在光谱反射率与叶绿素含量相关性分析的基础上,选取原始光谱与一阶导数光谱在可见光和近红外波段相关性最强的R₇₄₇、R₈₀₀和R'₇₁₆、R'₉₀₆为敏感波段组合,构建植被指数。（4）PVI、MSAVI、TSAVI、TSAVI'、DVI'、MSAVI'、PVI'、SAVI'、D_r和S_r指数与叶绿素含量相关性达极显著水平,可作为表征设施草莓叶片叶绿素含量对苗期高温胁迫响应的高光谱特征参数。其中以TSAVI、DVI'和PVI'植被指数建立的逐步回归模型为叶绿素含量最佳估算模型,其决定系数（R²）为0.843,均方根误差（RMSE）为0.379,相对误差（RE）为12.65%。     

两种不同基因型玉米苞叶叶绿素荧光特性差异分析

在大田条件下,以郑单958和农大364玉米为研究材料,测定了苞叶的叶绿素含量,并对叶绿素荧光动力学及光合参数进行了比较分析。结果表明,两种不同基因型间玉米苞叶总叶绿素含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量存在差异。抽丝-灌浆期,郑单958显著高于农大364,说明此时郑单958苞叶的叶绿素更有利于获取更多的光能为光合作用所利用,但农大364苞叶的叶绿素降低速率要低于郑单958,这样有利于其保持更持久的光合能力。两种不同基因型间玉米苞叶叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo等)存在较大差异。郑单958高于农大364,说明郑单958具有潜在高生物产量的生理生化基础。两种不同基因型间玉米苞叶净光合速率(Pn)和水分利用效率(WUE)存在显著差异。抽丝-灌浆期,虽然郑单958的苞叶叶绿素含量高于农大364,但净光合效率较低,说明玉米的净光合速率是其生理生态因素对环境变化适应的结果。     

Effect of Nutrient Solution PH on the Vegetative and Reproductive Growth and Physiological Characteristics of Rose Cv. ‘Grand Gala’ in Hydroponic System

The rose plants were cultivated in the pots containing 75% cocopeat+ 25% perlite and were nourished with ½ Hoagland nutrient solutions with pH of 4.5, 5.5, 6.5, and 8. The results revealed that plant fresh and dry weight, flower bud, and stem diameter increased with the increase in pH from 4.5 to 6.5, but then started to decrease with further increase in pH up to 8. The highest number of buds, chlorophyll content, F_v/F_m, performance index (PI), and leaf phosphorus, iron, manganese, and copper concentrations were obtained at pH 6.5 and the lowest one at pH 8. The highest and lowest zinc concentration was observed at pH 6.5 and 4.5, respectively. According to the results, pH 6.5 was evaluated as optimum for hydroponic culture of rose, which resulted in the higher uptake of elements and better vegetative and reproductive growth and higher quality of rose plants.     

磷水平对不同磷效率小麦叶绿素荧光参数的影响

采用溶液培养方法,研究了磷水平(0、10、100、500和1000μmol/L)对不同磷效率小麦(西农979和小偃6号)幼苗基部第1叶叶绿素荧光参数与叶绿素含量的影响。结果表明,随着磷水平的增加,两小麦幼苗基部第1叶的叶绿素a荧光参数均表现出先升高后降低的趋势,不同的是小偃6号在磷水平为100μmol/L时就达到了峰值,而西农979的最大值则出现在500μmol/L磷水平下。说明小偃6号(磷高效)的光能转换效率和电子传递效率高于西农979,且受低磷胁迫的影响较小。     

Nitrogen nutrition of guava trees in response to byproduct of fruit processing

Studies of the effect of organic fertilization of perennial crops are scarce due to the time necessary for the plants to present the first results. The objective of this study was to assess the leaf nitrogen (N) content, the direct and indirect measures of chlorophyll content, fruit yield and their correlations in an orchard of adult guava trees of the Paluma cultivar, through five consecutive harvests, in function of application of a byproduct of guava processing. The following doses of the byproduct were applied: 0, 9, 18, 27 and 36 t ha^?1. The material was applied on the surface, without incorporation, once a year between 2006 and 2010. The byproduct doses influenced the nitrogen concentrations, SPAD index, chlorophyll b level and fruit production.     

铁肥虹吸输液对缺铁失绿苹果叶片光合生理指标和荧光参数的影响

为了进一步探索矫正苹果缺铁失绿症途径,采用铁肥虹吸输液方法,研究了铁肥虹吸输液对缺铁黄化叶片复绿,叶片解剖结构、 色素含量、 光合生理指标和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,虹吸输液处理的复绿苹果叶片单个细胞叶绿体数目比对照增加了3.6个,淀粉粒有所减少;叶绿体内基粒结构更清晰、 垛叠增多;线粒体内嵴数量增多、 清晰度提高;叶绿体和线粒体的被膜结构得到修复。虹吸输铁后失绿程度由2.00级恢复到0.49级;铁肥虹吸输液显著提高了叶片的光合速率、 气孔导度,降低了细胞间隙的CO2浓度。输铁处理其PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）和PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）均为最高。缺铁失绿苹果叶片叶绿素a、 叶绿素b含量分别比未输液对照增加2.97倍和3.18 倍。说明采取铁肥虹吸输液的方法能够矫正苹果缺铁失绿症。     

脱硫石膏改良盐碱土对水稻叶绿素荧光特性的影响

为揭示脱硫石膏改良盐碱土对水稻叶绿素荧光特性的影响,以水稻品种吉特605为试验材料,以不采用任何改良技术为对照(CK),设计4种脱硫石膏改良盐碱土技术集成模式,分别在水稻出苗期、分蘖期、孕穗期和灌浆期连续2年监测土壤电导率(EC)和pH值,测定水稻叶片叶绿素荧光参数和叶绿素含量,分析4种集成模式的改良效果。结果表明,随着处理时间的延长,与CK相比,各技术集成模式下土壤EC和pH值均极显著降低,水稻叶片叶绿素荧光参数Y、ETR、F_m、F_v/m等均显著增加(P<0.05),F_o呈下降趋势。除F_o、qP与叶绿素相对含量(SPAD)和叶片叶绿素含量(LCC)之间无显著相关性外(P>0.05),其他叶绿素荧光参数与SPAD和LCC之间均呈极显著正相关(P<0.01),其中NPQ与LCC之间相关系数最大,为0.771。各技术集成模式下qP的2年均值在4个生育时期均无显著差异(P>0.05),模式D和E下SPAD的2年均值均显著高于CK,模式E下LCC的2年均值也较CK显著升高。在各生育时期,各技术集成模式下叶绿素荧光诱导动力学曲线均表现出相同的变化趋势,但曲线中各特征点出现的时间不同,峰值也不同;随着技术集成模式的优化,斜率逐渐增大,各个特征点的相对可变荧光强度值均呈递增趋势。通过主成分分析,在水稻出苗期、分蘖期、孕穗期和灌浆期均提取到2个主成分,累积贡献率分别为96.285%、93.491%、91.285%和95.104%。利用隶属函数与权重对4种技术集成模式进行综合评价,获得了可综合评价改良效果的D值,排名依次为E>D>C>B>CK,说明模式E,即脱硫石膏22.5 t·hm^-2+改良剂7.5 t·hm^-2+有机肥30.0 t·hm^-2+黄沙30.0 t·hm^-2改良盐碱土的效果最佳。在此基础上,结合合理的灌排措施可有效缓解盐碱土对水稻幼苗的伤害,明显提高水稻叶片的叶绿素含量和光合电子传递效率,减轻盐碱胁迫对水稻生长过程中PSII系统的损伤。本研究结果为脱硫石膏改良盐碱土种植水稻提供了理论依据和技术保障。     

氯代甲烷对小麦叶绿素和土壤呼吸率的影响

采用室内模拟实验方法,研究了二氯甲烷（DCM）、三氯甲烷（CF）、四氯化碳（CT）等氯代甲烷对小麦幼苗叶绿素含量和土壤呼吸率的影响。结果表明：不同浓度的氯代甲烷对小麦叶绿素的合成有不同程度的抑制作用,且浓度越高,抑制强度越大。DCM、CF、CT对叶绿素的半抑制浓度分别是399.3 mg/kg,42.82 mg/kg,9.14 mg/kg,说明对叶绿素毒性作用CT〉CF〉DCM,即甲烷中氢原子被取代的越多,其毒性越大。3种氯代甲烷对土壤呼吸率都显示出了抑制作用,抑制率随浓度的增加而增加,但氯代甲烷对土壤呼吸率的抑制是暂时的,随着时间延续,土壤呼吸率会有所恢复。     

Water stress and calcium concentration during the seed‐filling stage of soybean affect senescence

Solutions of ruthenium red (RR, 0.01 mM), ethylene glycol‐bis‐(ß‐aminoethyl ether)‐N,N,N’,N'‐tetraacetic acid (EGTA, 0.1 mM), calcium (Ca, 1 mM), and double‐distilled water (control) were fed through a bottom branch of soybean with (ST) and without (NS) water stress at the seed‐filling stage. The volume absorptions and transpiration rates were significantly higher for NS than for ST plants and decreased almost linearly with time for all treatments. The transpiration rates of Ca‐feeding ST plants and the control overlapped, while the NS plants approached the same rate of transpiration by the third week only. It is suggested that Ca was implicated in stomatal closure for the reduction of transpiration rates. The relative amounts of chlorophyll decreased with time but chlorophyll was least affected in Ca‐absorbing plants for both ST and NS plants. The use of RR (a Ca‐transport blocker) and EGTA (a Ca chelator) indicated the role of intracellular Ca concentrations on stomatal closure and foliar senescence at the end of the season.     

氯代甲烷对小麦叶绿素和土壤呼吸率的影响

采用室内模拟实验方法,研究了二氯甲烷(DCM)、三氯甲烷(CF)、四氯化碳(CT)等氯代甲烷对小麦幼苗叶绿素含量和土壤呼吸率的影响。结果表明:不同浓度的氯代甲烷对小麦叶绿素的合成有不同程度的抑制作用,且浓度越高,抑制强度越大。DCM、CF、CT对叶绿素的半抑制浓度分别是399.3 m g/kg,42.82 m g/kg,9.14 m g/kg,说明对叶绿素毒性作用CT>CF>DCM,即甲烷中氢原子被取代的越多,其毒性越大。3种氯代甲烷对土壤呼吸率都显示出了抑制作用,抑制率随浓度的增加而增加,但氯代甲烷对土壤呼吸率的抑制是暂时的,随着时间延续,土壤呼吸率会有所恢复。     

冬小麦生长便携式NDVI测量仪的研制与试验

该文介绍了一种测量冬小麦生长归一化植被差异指数(NDVI—Normalized Difference Vegetation Index)的新型仪器，该仪器能快速、方便地测定农作物的NDVI值，准确地对作物的生长情况做出评估，对指导作物管理具有着重要作用。它利用日光作光源，通过4个具有特殊光谱响应特性的光电探测器，在近红外和红光两个特征波长处，分别对入射光和植被的反射光进行探测，根据测得的信号，经模拟/数字转换后，由单片机按一定的计算公式求出归一化植被差异指数，所得NDVI结果由液晶显示器(LCD)显示。在