棉花叶片叶绿素和氮含量与产量的相关性研究

在同一施氮水平下,研究不同棉花品种的不同叶位叶绿素含量和氮素分布特征及其与产量的关系。结果表明,棉花品系H-55的倒4叶叶绿素含量及含氮量与其他2个试验品种的倒4叶的叶绿素含量及含氮量均存在极显著差异,且H-55的产量与其余2个品种间存在显著性差异,说明棉花倒4叶是较为理想的指示叶,可较宏观地诊断棉花产量水平,可以作为棉花产量水平的诊断指标。     

基于RF和SPA的无人机高光谱估算棉花叶片全氮含量

为分析棉花叶片全氮含量（LNC）与冠层光谱反射特征的关系,实现作物生长过程中氮素水平的快速、准确和无损监测,以石河子大学教学试验场2019年棉花小区试验为基础,选用多元散射校正、SG平滑算法、变量标准化校正和一阶导数4种方法分别对棉花冠层原始光谱进行预处理,使用随机蛙跳（random frog,RF）和连续投影算法（successive projections algorithm,SPA）筛选特征波长并结合偏最小二乘回归法建立棉花LNC光谱估算模型。RF和SPA算法从棉花冠层398～1000nm的光谱中优选5组LNC的敏感特征波段,波段数目下降了93.0%～96.3%,有效降低了光谱的冗余信息;基于SPA算法筛选的敏感波段构建的LNC偏最小二乘回归模型的决定系数和均方根误差分别为0.52和2.55,模型验证的决定系数和均方根误差分别为0.70和2.37,模型具有较好的精度和稳定性,可作为棉花LNC的无人机高光谱估算方法。     

利用数码相机和成像光谱仪估测棉花叶片叶绿素和氮素含量

实时、无损监测棉花叶片的叶绿素和氮素含量对诊断棉花生理状况和氮肥精确管理具有重要意义。本研究基于MSI200成像光谱仪和数码相机两种可见光传感器,分析和比较了光谱和颜色参数与叶绿素、氮素浓度和SPAD读数的关系,并且确立了其定量预测模型。结果表明,不同传感器对叶绿素和氮素最敏感的波段分别为R₇₁₀和R;光谱指数与叶绿素、氮素浓度和SPAD读数的相关性比原始光谱好,而且以蓝光和红光波段组成的差值指数(DI和R–B)的预测能力最佳;DI所建棉花叶片Chl a+b、Chl a、Chl b、N和SPAD读数的预测模型的预测误差分别为0.0058、0.0050、0.0018和2.3002 mg g^–1和4.9736(分别为均值的18.39%、19.47%、30.33%、11.69%和8.45%),预测精度R²分别为0.7965、0.7582、0.6608、0.7019和0.7338;R–B所建模型的预测性比DI差,对Chl a+b的预测精度最高(R²=0.7400),而预测Chl b的精度最低(R²=0.5653)。基于CIE 1976 L*a*b*颜色模型的颜色参数b*和HSI颜色模型的S是两种传感器与叶绿素、氮素浓度和叶色关系较好的颜色参数;b*对叶绿素、氮素浓度和SPAD读数的预测能力稍逊于DI,预测误差和精度都与DI的比较接近;而饱和度S值的预测RRMSE最大,整体预测精度小于0.62。因此,可以利用可见光成像传感器的光谱和颜色参数估测棉花叶片叶绿素和氮素含量。     

基于叶片SPAD的棉花氮营养指数估算研究

为了探究不同施氮处理对棉花叶片SPAD值、生物量和氮营养指数(NNI)的影响,通过两年田间试验,设置5个施氮水平（即0、120、240、360、480 kg/hm²）,开展棉花叶片SPAD值、氮素吸收分配规律和生物量变化的研究。研究结果发现：棉叶SPAD值随施氮量增加呈增加趋势,在N4处理下获得最大值;建立棉花氮浓度稀释模型：N_c=3.02W_max^-0.24,分析表明棉叶SPAD与NNI之间呈正相关关系,相关系数R²为0.05~0.74;经验证,棉花不同生育时期的模型模拟性能较好,出苗后97天时相关系数达到最大。棉花叶片SPAD值与临界氮浓度存在显著的正相关关系,可以作为棉花氮营养诊断的指标。     

棉花上部叶片叶绿素SPAD值动态变化研究

为了探索利用叶绿素SPAD值在不同生育阶段进行棉花营养诊断的方法,以2个早熟品种（‘中棉所36’、‘中棉所50’）和2个中熟品种（‘中棉所41’、‘鲁棉28’）为对象,研究了棉花主茎倒1至倒4叶在全生育期的叶绿素SPAD值动态变化,并研究了氮、磷施用量对鲁棉28蕾期、花期和吐絮期主茎功能叶的SPAD值影响。结果表明：2个早熟品种的棉花主茎叶全生育期SPAD值呈现倒一叶<倒二叶<倒三叶<倒四叶的规律,2个中熟品种在盛铃期以前主茎4片叶SPAD值也呈现和早熟品种一样的规律,但盛铃期以后SPAD值叶序变化不规则。在吐絮前,棉花主茎倒四叶SPAD值可以作为棉株营养诊断的参考,早熟品种棉花主茎倒一叶或倒二叶吐絮前10天和吐絮后10天左右的SPAD差值大小可以作为棉株衰老程度的参考值,中熟品种棉花主茎倒三叶吐絮前15天和吐絮后15天左右的SPAD差值大小可以作为棉株衰老程度的参考值。本试验条件下,纯氮用量高于270 kg/hm2,吐絮期主茎功能叶SPAD值与不施氮处理差异极显著,高氮处理利于主茎功能叶在吐絮期维持较高的SPAD值;纯P2O5用量在120 kg/hm2即能使吐絮期主茎功能叶维持较高的SPAD值,增加磷肥用量SPAD值反而下降。     

氮肥施用策略对膜下滴灌棉花叶片叶绿素含量变化的影响

进行了南疆膜下滴灌棉花不同施肥策略和不同灌水量对农田环境影响的田间试验,利用SPAD-502叶绿素仪测定了不同施氮比例下棉花功能叶叶绿素SPAD值的变化,分析了叶绿素SPAD值积累量与棉花产量的关系。结果表明:棉花整个生育期采用不同的追肥策略,各个处理叶片中叶绿素含量变化的趋势、峰值大小及SPAD值积累量都会不同。在蕾期、花铃期前期,不同施肥策略均会影响叶片叶绿素的积累,而盛铃期施肥策略对叶片叶绿素影响不大。各处理叶片叶绿素SPAD值与产量之间存在明显的正相关,生育期积累的叶绿素含量越高,产量越高。在比较理想的施肥量和施肥策略下,过高的灌水量不一定会获得高的棉花产量。     

基于植被指数的夏玉米不同生育期叶绿素含量遥感估算

叶绿素含量是间接判断玉米营养状况的重要农学参数,估算叶绿素含量对农作物长势监测有重要意义。笔者利用ASD便携式地物光谱仪和SPAD-502叶绿素仪实测了夏玉米关键生育期冠层光谱反射率及叶片叶绿素相对含量,对3种植被指数与叶绿素相对含量进行了相关性分析,建立了基于归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)和差值植被指数(DVI)的叶绿素估算模型,并进行精度检验,从中选出最佳拟合模型。研究结果表明：拔节期RVI、抽穗期和灌浆期NDVI以及蜡熟期DVI的均方根差(RMSE)和相对误差(RE)均最低,RMSE分别为5.688、5.323、2.751、4.111,RE分别为9.84%、8.56%、3.75%、7.15%,故为各个时期的最佳模型。因此得到了NDVI、RVI和DVI3种植被指数在不同生育期的最佳模型,对指导夏玉米种植与田间管理具有重要的指导意义。     

氮肥和DPC用量对棉花叶片叶绿素含量和SPAD值的影响

 在大田条件下研究了氮肥和缩节胺（DPC）用量对中早熟棉花品种豫杂35和早熟品种银山1号叶片叶绿素含量、SPAD值的影响。结果表明,随着施氮量或DPC用量的增加,两个品种的叶片叶绿素含量和SPAD值均呈增加趋势。叶片叶绿素含量和SPAD值呈正相关关系,但生育后期叶绿素含量的下降明显快于SPAD值,表现为吐絮期的叶绿素含量显著低于盛铃期,而吐絮期的SPAD值与盛铃期差异不显著。因此,在DPC化控条件下,仍可使用SPAD值进行棉花叶色诊断,但应注意生育后期SPAD值与叶绿素含量的不同趋势。     

用机器视觉技术获取棉花叶片叶绿素浓度

运用机器视觉技术获取棉花叶片颜色特征，建立棉花叶片叶绿素测定模型。研究表明，（1）RGB颜色系统的B/R、色度坐标b、b/r值及HIS彩色系统中的饱和度S值均与棉叶叶绿素含量显著或极显著相关，可用于测定叶片叶绿素浓度；（2）棉花叶片正、背面RGB、HIS颜色系统的颜色特征值与叶绿素浓度的相关性高度一致，且叶片背面的颜色特征值与叶绿素浓度之间的相关性更高；（3）基于机器视觉技术建立和筛选出了6组棉叶叶绿素含量预测模型，预测误差在7.8%~13.65%之间。为棉花生长的快速监测提供了依据。     

滴灌棉花不同生育时期冠层叶片叶绿素含量的高光谱估测模型

【目的】利用高光谱数据对新疆北方地区不同生育时期滴灌棉花冠层叶片叶绿素含量进行估测,建立生长时序的叶绿素含量估算模型。【方法】以新陆早45号为试验材料,测定不同施氮水平和生育时期棉花冠层叶片叶绿素含量及对应的光谱反射率,分析了12种指数与叶绿素含量的关系,构建了滴灌棉花冠层叶片叶绿素含量的估测模型。【结果】棉花的4个生育时期(现蕾期、盛蕾期、花铃期和吐絮期)中冠层叶片叶绿素含量与Vogelmann红边指数1的相关系数都高,分别是0.944、0.907、0.895、0.930;采用多元回归方法建立的模型精度高于单指数线性模型,其决定系数都大于0.8,且均方根误差(RMSE)都较小。现蕾期模型(y=82.509x_1+89.937x_2-94.438)精度最好。【结论】针对不同生育时期建立的模型均可对棉花冠层叶片叶绿素含量进行估测,其中现蕾期模型监测效果最好。     

羊草叶片SPAD值与叶绿素含量的相关分析

本研究采用SPAD叶绿素仪和酒精－丙酮浸提法测定河北沽源和内蒙古图牧集天然草原羊草的叶绿素SPAD值、叶绿素ａ、叶绿素ｂ和总叶绿素含量,探讨野外生态学实验采用叶绿素仪简便快速测定叶绿素的精确度。结果表明,在同一草原不同羊草个体之间羊草叶绿素含量和叶绿素SPAD值在一定范围波动,变异系数为20.457-36.921 %。河北沽源和内蒙古图牧集天然草原羊草叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量随叶绿素SPAD值的增加而增加,呈线性函数、指数和幂函数规律变化,且均达到极显著相关水平,其中线性函数相关程度最大,可以更准确的预测羊草叶绿素含量。因此,可以利用SPAD-502叶绿素仪在野外条件下原位准确、快速地测定羊草叶绿素,为牧草生产实践提供理论依据     

基于高光谱分数阶微分的烟叶SPAD值估测

基于高光谱分数阶微分估测烟叶SPAD值,旨在提升高光谱数据估测烟叶SPAD值的准确度。首先,确定估测烟叶SPAD值的最优变换方式,并进行分数阶微分处理;然后,基于相关性分析、袋外数据(OOB)重要性、随机森林(RF)相结合的方法,筛选特征波长;最后构建烟叶SPAD值估测模型。结果表明：（1）估测烟叶SPAD值的特征波长主要有绿波段(499、500 nm),红边波段(634、636、702、703、732 nm)、近红外波段(972、1286、1289、1295、1298、1316 nm)、短红外波段(1450、1453、1456、1806 nm)。（2）以1.9阶次的特征波长所构建的RF-SPAD模型的精度最高,R²=0.690,较0、1、2阶次分别提高了22.1%、42.6%、87%,RMSE=2.799,比0、1、2阶分别减少了13.5%,20.2%,27.8%。利用1.9阶次特征波长构建的RF-SPAD模型较整数阶次模型有效提高了烟叶SPAD值的估测精度,为高光谱分数阶微分技术估测SPAD值提供了新的思路。     

干旱棉区棉花营养特性分析

通过对海岛棉和陆地棉叶片营养元素含量测定值的分析,结果显示海岛棉对氮、钾的需求低于陆地棉,对磷、锰、铜、镁的需求高于陆地棉。海岛棉苗期对铜、硼,蕾期对磷、锌、铜,花铃期对镁、锰、铜的需求高于陆地棉。在生育后期,海岛棉叶片养分含量动态变化与陆地棉有差异。因此,在农业生产中海岛棉与陆地棉的施肥方法应有所区别。     

不同咸水利用方式对棉花叶绿素荧光参数及土壤盐分的影响

【目的】本研究旨在科学合理地利用浅层咸水资源。【方法】依托短期定位试验开展了在第3年和第4年不同咸水利用方式下(CK:造墒和蕾期灌淡水;T1:造墒和蕾期灌咸淡混配矿化度3 g·L^-1的微咸水;T2:淡水造墒蕾期灌矿化度5 g·L^-1咸水;T3:造墒和蕾期灌矿化度5 g·L^-1咸水;T4:淡水造墒蕾期不灌水)棉花长势、叶绿素荧光参数、土壤盐分累积及其运移的变化。【结果】T1和T2处理的齐苗率、株高、干物质质量、叶面积指数、叶绿素荧光参数、产量及霜前花率与CK无显著差异,土壤盐分含量较CK有所增加,但未对棉花生长产生明显抑制。T3处理的棉花长势指标、叶绿素荧光参数较CK显著降低,0~100 cm土壤盐分含量较CK明显增加。【结论】从土壤质量安全和咸水高效利用的角度考虑,连续4年用3 g·L^-1的咸淡混合水灌溉或用淡水与5 g·L^-1的咸水轮灌不仅能节约淡水,且不影响棉花产量。本研究结果为当地在棉花生产中安全利用咸水提供技术参考。     

秋玉米SPAD值的光谱估算模型研究

研究不同秋玉米品种叶片SPAD值与一阶微分光谱的相关关系,筛选出8个品种的敏感波长和一阶微分光谱参数,建立不同品种SPAD值的一元线性、指数、多项式和基于一阶微分光谱参数的预测模型,计算建模集和验证集的均方根误差RMSE和相对误差RE。结果发现,不同秋玉米品种SPAD值与光谱一阶微分相关系数较高,均在0.8以上;不同秋玉米品种光谱一阶微分的敏感波段位于650~680nm;基于敏感波长建立的SPAD值预测模型均表现出较好效果,多项式模型效果最佳,模型估测精度在不同品种间存在差异;在8个秋玉米品种中,正大999的多项式预测模型表现最佳,其建模集RMSE和RE分别为2.762和3.643%,其验证集RMSEv和REv分别为3.322和4.518%。     

低温高湿对转Bt基因抗虫棉杀虫蛋白表达及其氮代谢的影响

摘要：通过对两个不同类型Bt 棉品种不同生育期低温高湿胁迫研究表明,低温高湿胁迫48h整个生育期叶片Bt杀虫蛋白含量都下降,其中在结铃期,Bt杀虫蛋白含量大幅下降。低温高湿使叶片GPT活性下降,游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量下降,即氮代谢减弱。     

棉花氮素和SPAD值叶位分布规律研究

 在盆栽和大田氮肥试验的基础上,研究棉花氮素和叶绿素含量（SPAD值）随叶位的空间分布特征,并对不同叶位叶片的含氮率、SPAD值之间及其与总叶片含氮率和植株含氮率之间的相关性进行了分析。结果表明棉花不同叶位叶片含氮率、叶绿素含量、SPAD值均存在差异,增加施氮量能提高叶片含氮率、叶绿素含量和SPAD值,同时减小叶位间的差异;SPAD值对氮素的敏感性为倒4叶最高,倒2叶最低,而倒1、倒3叶的敏感性排序因品种不同而不同;蕾期、初花期和盛花期均以倒4叶与总叶片及植株含氮率相关系数最高;且适宜氮素水平下,初花期倒4叶SPAD值的变异系数最小。以某一特定叶片的SPAD值或以叶色差的大小来诊断棉花氮素营养状况时,倒4叶是较为理想的指示叶。