应用SPAD值预测小麦叶片叶绿素和氮含量的初步研究

2003～2004年以中筋小麦品种扬麦11号、WH510和徐州26为试验材料,研究不同生育时期(拔节、孕穗、抽穗)不同叶位叶片SPAD值变化特征及其与叶片叶绿素含量、全氮含量及NO3--N含量的关系,旨在为小麦上应用SPAD快速诊断施肥提供理论依据。结果表明,不同品种及不同叶位小麦叶片SPAD值明显不同;小麦叶片SPAD值与叶绿素含量之间的关系因品种和生育时期的不同而有明显差异,同一品种小麦不同叶位叶片SPAD值与叶绿素含量呈极显著正相关。小麦叶片SPAD值与全氮含量呈正相关,SPAD值高,全氮含量也高,可以用SPAD值估算全氮含量进行小麦氮素营养状况诊断,但同一品种不同叶位SPAD值与全氮含量的关系表现不一致,即用SPAD值来诊断小麦叶片氮含量时应选择完全展开并已进入功能盛期的叶片。小麦叶片SPAD值与NO3-N含量相关性不显著。     

杂交水稻功能叶片叶绿素SPAD值的杂种优势分析

为探讨杂交水稻3片功能叶叶绿素SPAD值的杂种优势及杂种优势与双亲表现型值、双亲一般配合力(GCA)、组合特殊配合力(SCA)、双亲遗传距离(欧氏距离)等的关系,用5个不育系和5个恢复系,按不完全双列杂交配制25个组合。结果表明:供试组合3片功能叶叶绿素SPAD值具有一定的超亲优势,以乳熟期倒三叶叶绿素SPAD值的正向超亲优势组合最多,其次是始穗期的剑叶;供试的大多数组合除乳熟期倒二叶,不同生育期不同叶位叶片SPAD值都具有正向对照优势,特别是始穗期剑叶供试的25个组合都具有正向超亲优势;供试组合不同生育期不同叶位叶片叶绿素SPAD值的杂种优势大多与父本的表现型值、双亲平均值、低亲值、高亲值、特殊配合力、父本的一般配合力、父母本一般配合力之和显著或极显著相关;供试组合3片功能叶叶绿素SPAD值的超亲优势和对照优势与遗传距离相关不显著,但当遗传距离在13.0～18.0之间时,乳熟期剑叶叶绿素SPAD值的超亲优势与遗传距离呈显著正相关,对照优势与遗传距离呈极显著正相关,分蘖高峰期倒1叶和始穗期剑叶也与遗传距离呈正相关,但不显著。     

用高光谱植被指数估算水稻乳熟后叶片和穗的色素含量

 分析测定了大田条件下2个水稻品种在3个氮素水平下的剑叶和穗从乳熟期至收割的光谱反射率(350~2500 nm)及对应剑叶和穗的叶绿素（Chl）、类胡萝卜素（Car）含量,并利用相关分析研究了11个植被指数与剑叶、穗的叶绿素含量之间的关系。mSR705、mND705在试验范围各叶绿素含量水平下，都表现极显著的相关性。mSR705、mND705与叶片、穗叶绿素含量进行线性回归，两者拟合R2分别为0.9319和0.9488（n＝48）。植被指数与类胡萝卜素、Car/Chl间的相关性分析表明，光化学反射指数（PRI）与剑叶、穗Car/Chl都有很好的负相关（R2=0.7745，n=48）, 可以用来预测不同植被结构的Car/Chl;R760/R500与剑叶Car/Chl和穗Car含量也具有较好的相关性。结果表明，mSR705、mND705和PRI等指数可用于估算叶片、穗的色素含量，作为水稻成熟度的监测指标。     

水稻株型特征与产量构成关系的研究

选用4个不同株型水稻品种，研究了株型指标、产量构成以及两者之间的关系。结果表明：不同株型品种叶片角度与枝梗数存在一定的相关性，其中：沈农606剑叶基角和剑叶开张角与一次枝梗数呈负相关；辽粳294倒二叶基角与二次枝梗数呈负相关；秋光穗基角与二次枝梗数呈负相关；辽盐16倒二叶基角与一次枝梗数、千粒重呈负相关。在株高相差不大的情况下，茎秆粗壮是沈农606抗倒伏的主要原因。紧凑型品种各叶位叶绿素含量较高，而且不同叶位叶绿素含量差异较小。紧凑型品种的株型有利于产量的形成；对披散型品种进行株型改良有利于其形成更好的群体。     

水稻株型特征与产量构成关系的研究

选用4个不同株型水稻品种,研究了株型指标、产量构成以及两者之间的关系。结果表明不同株型品种叶片角度与枝梗数存在一定的相关性,其中:沈农606剑叶基角和剑叶开张角与一次枝梗数呈负相关;辽粳294倒二叶基角与二次枝梗数呈负相关;秋光穗基角与二次枝梗数呈负相关;辽盐16倒二叶基角与一次枝梗数、千粒重呈负相关。在株高相差不大的情况下,茎秆粗壮是沈农606抗倒伏的主要原因。紧凑型品种各叶位叶绿素含量较高,而且不同叶位叶绿素含量差异较小。紧凑型品种的株型有利于产量的形成;对披散型品种进行株型改良有利于其形成更好的群体。     

玉米叶片高光谱特征及与叶绿素、类胡萝卜素相关性的研究

测定了不同品种类型、不同株型、不同发育期的春玉米叶片及其它器官、不同叶位叶片及叶片不同部位的高光谱反射率和叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量。结果表明,玉米不同鲜器官的反射率随波长的变化趋势相似,但数值存在较大差异;不同叶位的叶片、不同品种同一叶位的叶片、叶片的不同部位的光谱反射率有差异;叶片光谱反射率随含水率减少而升高,它们的变化趋势相似;叶片叶绿素和类胡萝卜素浓度与光谱植被指数R800/R550、R673/R640、PSSRa、PSNDa、RCh、CARI、λred、Dλred和Sred具有极显著相关。说明可以通过光谱方法来监测玉米长势和估算叶绿素、类胡萝卜素含量。     

优质籼稻剑叶SPAD值与稻米品质相关性研究

【目的】为揭示优质籼稻关键生育时期剑叶SPAD值与稻米品质性状间的关系,为今后的优质籼稻育种和生产提供理论依据。【方法】以优质籼稻美香占2号、黄华占和五山丝苗等12个品种(系)为研究材料,测定各品种(系)的稻米品质性状、蒸煮食味品质、淀粉RVA谱和始穗期、齐穗期、乳熟期、蜡熟期、黄熟期的剑叶SPAD值,并对5个时期剑叶SPAD值与品质性状进行相关性分析。【结果】籼稻蜡熟期和黄熟期剑叶SPAD值与稻米食味值均呈极显著正相关,与稻米蛋白质含量均呈极显著负相关,与稻米淀粉峰值黏度和崩解值呈显著或极显著正相关。【结论】籼稻黄熟期剑叶SPAD值与稻米食味值和蛋白质含量的相关性比蜡熟期高。黄熟期剑叶SPAD值越高,稻米蛋白质含量越低,食味品质越好。通过黄熟期剑叶SPAD值可以预测籼稻食味值和蛋白质含量。黄熟期剑叶SPAD值(x)与稻米食味值(y)的直线拟合方程为y=0.0901x+65.76,决定系数R~2=0.687;与蛋白质含量(y)的直线拟合方程为y=-0.098x+9.217,决定系数R~2=0.602。     

优质籼稻剑叶SPAD值与稻米品质相关性研究

目的为揭示优质籼稻关键生育时期剑叶SPAD值与稻米品质性状间的关系,为今后的优质籼稻育种和生产提供理论依据。方法以优质籼稻美香占2号、黄华占和五山丝苗等12个品种（系）为研究材料,测定各品种（系）的稻米品质性状、蒸煮食味品质、淀粉RVA谱和始穗期、齐穗期、乳熟期、蜡熟期、黄熟期的剑叶SPAD值,并对5个时期剑叶SPAD值与品质性状进行相关性分析。结果籼稻蜡熟期和黄熟期剑叶SPAD值与稻米食味值均呈极显著正相关,与稻米蛋白质含量均呈极显著负相关,与稻米淀粉峰值黏度和崩解值呈显著或极显著正相关。结论籼稻黄熟期剑叶SPAD值与稻米食味值和蛋白质含量的相关性比蜡熟期高。黄熟期剑叶SPAD值越高,稻米蛋白质含量越低,食味品质越好。通过黄熟期剑叶SPAD值可以预测籼稻食味值和蛋白质含量。黄熟期剑叶SPAD值（x）与稻米食味值（y）的直线拟合方程为y=0.0901x+65.76,决定系数R²=0.687;与蛋白质含量（y）的直线拟合方程为y=-0.098x+9.217,决定系数R²=0.602。     

苎麻叶片SPAD值与氮素含量关系的初步研究

本文探讨利用SPAD-502叶绿素仪测得的叶绿素相对值(称SPAD值)预测苎麻叶片全氮含量的可行性.通过盆栽试验,设置不同的供氮水平,研究幼苗期、旺长期和成熟期两个苎麻品种功能叶片的SPAD值与全氮含量的关系.结果表明,不同生育时期两个品种苎麻叶片的SPAD值和全氮含量都达到了0.01水平下极显著正相关,SPAD值可以很好的反映苎麻的全氮营养状况.根据不同品种和生育时期建立了SPAD值预测叶片全氮含量的6个回归模型,预测精度在85.23%-92.08%之间.通过SPAD值能够准确、快速、无损的预测叶片氮营养状况,为确定苎麻合理的施肥提供理论依据,应用前景广阔.     

浓香型烟叶成熟期质体色素的变化特征研究

为探明湖南浓香型烟叶质体色素在生育后期不同阶段和不同叶位间的差异,对云烟87在打顶期、打顶后10 d、打顶后20 d三个时期和上部、中部及下部叶三个叶位间的色素含量变化及叶绿素含量与SPAD值的关系进行了研究。结果表明：同一时期不同叶位叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量都表现为：上部叶〉中部叶〉下部叶,除打顶期上部叶和中部叶差异不显著外,不同叶位差异达极显著水平;同一叶位不同时期叶绿素含量变化为,打顶期后下部叶逐步明显减少,中部叶先明显减少后少量增加,上部叶则先增加后降低。不同叶位类胡萝卜素的含量变化在同一时期都表现为：上部叶〉中部叶〉下部叶,且叶位间存在显著性差异。叶绿素a与叶绿素b含量比值和总叶绿素与类胡萝卜素比值在相同时期都表现为：上部叶〉中部叶〉下部叶,但前者在打顶期后呈逐渐降低趋势,后者则先增加后明显减少。上部叶、中部叶及下部叶的叶绿素含量均与相应SPAD值具有极显著正相关性。     

不同生态型小麦品种旗叶光合性能的研究

为明确不同生态型小麦品种的光合作用机制 ,以不同生态型小麦品种为材料研究了小麦旗叶的光合性能。结果表明 ,不同生态型小麦品种旗叶生育期间的气孔限制和非气孔限制具有相同的特点 ,在叶片功能旺盛的前中期 ,光合底物 CO2 对光合速率的限制主要是非气孔限制 ,在叶片老化后期 ,光合底物 CO2 对光合作用的限制同时存在着气孔限制和非气孔限制 ;不同生态型品种小麦旗叶光合功能和碳代谢特性具有与生态型表现相关的规律。春性品种叶绿素含量高 ,光合面积大 ,功能高值期 (RSP、PAD)长 ,叶源量 (L SC)大。半冬性品种光合速率高 ,叶绿素含量较低 ,功能高值期较短 ,叶源量最小。冬性品种叶绿素含量最低 ,功能高值期最短 ,叶面积和光合速率与半冬性品种差异较小     

基于高光谱数据的晚籼稻品种剑叶SPAD值估测

本研究测定了长江中下游不同晚籼稻品种的剑叶SPAD值及反射光谱数据,分析了原始光谱及其变换数据与SPAD值的相关关系,建立了不同晚籼稻品种剑叶SPAD值估测模型,并采用平均偏差率对模型精度进行品种间验证。结果表明,水稻剑叶SPAD值与原始光谱的敏感波段位于710~720 nm之间,与一阶微分光谱的敏感波段为690~700 nm,各光谱参数中以红边幅值（Dr）的相关性最好,相关系数达0.6~0.8;在回归模型类型的选取上,指数模型和二次曲线模型的估测效果较优;715 nm处的原始光谱反射率建立的指数模型y=85.512e^-2.392x的估测效果最好,进行品种间验证的平均偏差率最小,仅为5.01%。说明以单一晚籼稻品种叶片光谱参数建立的模型在品种间具有一定的适用性。     

水稻生育后期剑叶形态和生理特性的QTL定位

为了探讨水稻生育后期功能叶尤其是剑叶的形态性状及生理特性对水稻高产的影响,利用来源于籼稻珍汕97/HR5后代的重组自交系群体,对水稻生长后期剑叶形态（长、宽、长宽比）、剑叶代谢产物（鲜质量、干质量、含水量）和剑叶叶绿素含量（叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量）进行了考查分析和QTL定位。共检测到26个QTL,单个QTL的表型贡献率为4.77%~31.67%。其中控制剑叶形态的QTL主要位于第1和第4染色体,控制剑叶代谢产物的QTL主要位于第3、7和10染色体,控制剑叶叶绿素含量的QTL主要位于第3、4和9染色体上。其中位于第9染色体上的QTL,在后期功能型超级稻育种上具有一定的应用价值。     

减氮后中日粳稻品种杂交后代株型、产量和米质的变化及其相互关系

【目的】研究氮肥减施后中日粳稻品种杂交构建的重组自交系(RIL)群体株型、产量和米质性状的变化规律及其相互关系。【方法】以中国东北地区典型的直立穗型水稻辽粳5号与日本的优质米水稻秋田小町（弯曲穗型）杂交构建的RIL群体为试材,在高氮和低氮两种施肥模式下,调查株型、产量及米质性状,分析三者间的关系,探讨高产、稳产、高食味值类型株系的共同特征。【结果】氮肥减施后RIL群体齐穗期提前,株高降低,剑叶、倒2叶、倒3叶叶片变窄变短,剑叶基角变小,倒3叶基角变大,结实率、千粒重、经济系数增大,单株穗数减少,产量下降,糙米率和精米率提高,食味值提高。在两种施肥模式下,高产高食味值类型株系与低产低食味类型株系的显著区别是植株较高,叶片长,穗子长,一次枝梗结实率高,着粒密度较小;高产稳产类型株系的共同特征是剑叶较窄、剑叶基角较大;高产稳产高食味值类型株系的共同特征是剑叶和倒2叶较窄。【结论】株型特征可以用来间接选择高产、稳产、高食味值的水稻品种。     

水稻叶片含氮量无损快速测定方法

采用CCN6000水稻叶片氮素快速测定仪,以籼型常规早稻中早39为材料,研究了水稻叶片氮含量化学分析值、CCN值及SPAD值的关系。结果表明,早稻倒1叶叶片CCN值与含氮量呈近1.0∶1.0的关系,倒2叶叶片CCN值与含氮量呈近1.0∶1.1的关系,倒3叶叶片CCN值与含氮量呈近1.0∶1.2的关系,倒1叶CCN值与含氮量之间最为吻合,CCN值与SPAD值显著相关。水稻孕穗期叶片含氮量为倒3叶倒2叶倒1叶。研究表明,CCN值可以作为叶片含氮量的快速诊断依据。     

光温对不同抗冷力的籼稻抽穗期剑叶叶绿素荧光的影响

 用PAM脉冲调制荧光仪分析籼稻剑叶在光温胁迫和恢复期间的荧光变化。结果表明，桂山矮选3比青华6号抗冷，表现在离体剑叶经1℃/PFD 250 μmol/m²s处理后，桂山矮选3比青华6号受低温光抑制明显，但在常温下恢复较快，抗冷性在恢复期间才表现出来。自然低温寒露风影响前后检测连体剑叶的荧光变化亦呈现相似的规律。桂山矮选3同样具有较强的抗热能力，表现在离体剑叶经45℃热处理后，桂山矮选3比青华6号受伤害较轻，抗热性在胁迫期间就表现出来。试验还发现在下午的自然强光照下，桂山矮选3比青华6号的光化反应受光抑制明显一些，但通过非光化学猝灭qNP耗散过剩能的能力较强。就籼稻防御冷热伤害的机理进行了讨论。     

超级稻上部叶片光合能力的研究

2003年,以超级杂交稻组合GD-1S/RB207为材料,研究了水稻上部叶片的光合能力.结果表明,水稻剑叶中部的净光合速率(Pn)最高,上部次之,基部最低,并且叶片不同区段的气孔导度(Gs)和羧化效率(CE)呈现同样的变化趋势.对于不同叶位的叶片而言,Pn,Gs和CE自上而下逐渐降低.相关分析表明,Pn与CE的相关性都远高于Pn与Gs的相关性,而且Pn与胞间CO2浓度(Ci)呈负相关.因此得出结论:水稻叶片光合能力高低的决定因素是Rubisco的羧化活性而不是气孔导度.另外,虽然不同分蘖剑叶的Pn与Gs呈正相关,但是与Ci呈负相关,也说明气孔导度不是叶片光合能力高低的决定因素.