不同氮处理春玉米叶片光谱反射率与叶片全氮和叶绿素含量的相关研究

 采用盆栽试验研究了不同氮营养水平下的春玉米叶片叶绿素和全氮含量与叶片光谱反射率的相关性。结果表明，拔节期和喇叭口期是玉米氮素光谱营养诊断的敏感时期；利用绿峰处叶片最大光谱反射率反演玉米叶片氮素含量和叶绿素含量的精度为：喇叭口期＞拔节期＞开花吐丝期；不同生育时期诊断玉米叶片氮素含量和叶绿素含量时所采用的光谱波段也不同，拔节期和喇叭口期采用可见光波段的光谱反射率可靠性较高，而开花吐丝期采用近红外波段的光谱反射率可靠性较高；两波段组合光谱变量对叶片叶绿素和全氮含量的判别精度高于单一波段的判别精度。     

不同氮营养水平与夏玉米光谱特性关系初报

【目的】揭示关中地区夏玉米叶面光谱特性与施氮量间的相关性,探索不同施氮水平下夏玉米叶片含氮量与叶绿素等生化指标及其光谱反射率特征。【方法】在田间设置不同施氮水平(纯氮施用量分为0,120和240kg/hm2)的试验小区,分别于喇叭期、抽穗期、吐丝期和乳熟期,采用FieldSpec光谱仪于室内标准光源下测定夏玉米叶片的光谱反射率,采用H2SO4-H2O2消煮,连续流动注射分析仪测定叶片氮含量,采用叶绿素仪测定穗位叶片的叶绿素含量,并对所得数据进行相关性分析。【结果】夏玉米叶片含氮量与叶绿素含量之间呈显著相关性,作物施氮水平对叶片的叶绿素含量及含氮量有直接影响;不同施氮水平下夏玉米叶面的反射波谱曲线趋势大致相同,均明显在绿波段(550 nm左右)有1个反射峰,在近红外波段(760~1 070 nm)有1个较高的反射率平台,在近红外波段(760~1 070 nm)处的反射率随氮肥用量的增加而提高,在可见光波段(400~760 nm)处的反射率则正好相反;在可见光波段,不同生长期玉米的叶面光谱反射率表现为乳熟期>抽雄期>喇叭口期>吐丝期,而在近红外波段其光谱反射率表现为乳熟期>喇叭口期>抽雄期>吐丝期;在可见光(400~760 nm)波段处,夏玉米不同生育期叶片的反射率与叶片含氮量及叶绿素含量呈负相关,而在近红外(760~1070 nm)波段处,除抽雄期外,其余生育期叶片的反射率与叶片含氮量及叶绿素含量均呈正相关,且相关性较为显著;高光谱遥感监测显示,关中地区夏玉米氮素营养水平的敏感时期分别是喇叭口期、吐丝期及乳熟期,敏感波段为可见光波段的500~720 nm和近红外区的760~1 070 nm。【结论】夏玉米的氮营养水平与叶面光谱反射率存在显著的相关性,利用高光谱遥感数据监测关中地区夏玉米的营养状况是可行的。     

低温胁迫下的夏玉米苗期高光谱特征

本文以盆栽试验的方法,通过对低温下不同氮磷钾营养水平下的夏玉米苗期光谱曲线及其玉米生物量和苗期植株体内氮磷钾含量的对应分析,结果表明:(1)不同氮磷钾营养水平下,低温玉米苗期叶片光谱反射曲线在形状和趋势上基本相同,绿峰出现在550nm处、红端位于720nm左右、近红外反射平台出现在760～930nm。玉米苗期不同氮磷钾处理情况下没有“红移”和“蓝移”现象。(2)近红外区的叶片光谱反射率均可用来评价玉米的氮磷钾营养状况,而可见光区的叶片光谱反射率对玉米的氮、钾营养状况评价的可靠性高,对磷营养状况评价的可靠性相对较低。(3)在红光680nm 处,氮、磷处理下的玉米生物量与其叶片光谱反射率达到高度相关,其相关系数分别为0.92和0.85,但钾处理下的玉米生物量与其叶片光谱反射率没有明显的相关性。(4)玉米苗期植株体内氮磷含量与其叶片光谱反射率在红光、近红外反射平台区存在较高的相关性,玉米叶片光谱反射率与N含量在720nm左右其相关系数可达到-0.63,与P含量在近红外770～790nm相关系数达0.63。因此可用红光、近红外区的光谱反射率来诊断玉米植株体内氮磷含量。K含量与叶片光谱反射率在400nm左右相关性较强,...     

夏玉米光谱特征对其不同色素含量的响应差异

在不同施氮水平夏玉米的6个典型生育期,采用化学方法测定冠层叶绿素含量,利用叶绿素计测定的叶绿素读数以及光谱反射率,系统分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)等8种常见植被指数与相应时期2种方法测定的叶绿素含量的相关性。结果表明,随着施氮量的增加,叶绿素含量和冠层近红外波段反射率都随之增加;整个生育期中孕穗期在近红外区域反射率最高,与可见光波段反射率相差最大;6个生育期单波段510~1 100 nm反射率、NDVI、RVI等植被指数与叶绿素含量的2种测定结果显著相关或极显著相关,植被指数的表现较单波段更好,且从苗期到乳熟期,各波段反射率与叶绿素的相关性逐渐增强。整体来讲,可见光中560、660 nm和近红外760、810、590和1 300 nm组合的NDVI在各生育期与2个农学指标的相关性较好,选择NDVI(560,760)可以准确拟合夏玉米叶片叶绿素含量,其对化学方法测定的叶绿素含量拟合效果较佳。     

基于近红外光谱法的玉米钾营养快速测定研究

本文利用近红外漫反射光谱对玉米叶钾营养含量进行快速测定的研究。以农大265玉米为材料,采用偏最小二乘回归法(PLS)建立玉米叶片中钾含量与光谱数据的校正模型,其决定系数Rc2=0.9783,交叉验证决定系数Rv2=0.9133,交叉验证均方差RMSECV=1.6499,模型因子数Factor=12。结果表明,利用近红外漫反射光谱法快速测定玉米叶片中钾营养含量是可行的,为近红外光谱仪快速测定玉米叶钾含量提供了理论依据。     

玉米叶片叶绿素含量的高光谱反演模型探究

叶绿素含量是绿色植物生长状态的一个重要指标。首先在实验室采集玉米叶片高光谱数据和测定叶绿素含量,并对光谱数据进行对数一阶微分变换,对比选取建模反演因子。根据选定的反演因子采用线性回归、模糊识别和BP神经网络方法建立了玉米叶片叶绿素含量高光谱反演模型,并计算出模型的精度。结果表明,有较好非线性映射能力的BP神经网络反演模型能够高精度地反演出玉米叶片中的叶绿素含量。BP神经网络模型叶绿素含量预测和实测叶绿素含量的平均绝对误差(e)为1.126,决定系数(R2)为0.902,均方根误差(RMSE)为1.375。玉米叶片叶绿素含量与高光谱数据并非线性关系,BP神经网络反演模型能够较好地运用到叶片叶绿素含量反演中。     

基于可见-近红外光谱技术的油菜叶片叶绿素含量无损检测研究

    为了快速无损获取油菜叶片叶绿素含量信息,试验研究了油菜叶片的可见-近红外反射光谱特性与叶绿素含量之间的定量关系.试验采集140个油菜叶片样本,其中70个样本用于建模,另外70个样本用于模型预测.光谱曲线扫描采用美国USB4000光纤光谱仪,叶绿素含量值采用日本Minolta 公司生产的SPAD-502仪测定.实验发现,波段范围680～730 nm处的光谱吸光度与油菜叶片叶绿素含量之间具有显著相关性.同时发现油菜叶片厚度对建模预测精度有较大影响.试验首先用待定系数法构造叶绿素含量预测方程;然后用标准遗传算法对其进行参数优化.试验确定最优光谱范围是696.82～716.53 nm.不考虑叶片厚度时,建模和预测关联度r分别是0.4823 和0.5649.考虑叶片厚度校正后,建模和预测关联度r分别提高到0.8936 和0.9178.说明基于可见-近红外反射光谱技术实现油菜叶片叶绿素含量快速无损检测是可行的.     

温洲蜜柑叶片光谱反射率与叶绿素含量的相关性

以日南一号温州蜜柑为试材,对不同时期、不同黄化程度叶片反射光谱及叶绿素含量进行研究,结果表明,日南一号叶片反射光谱在350～1 750 nm范围内,出现了5次反射峰,其中可见光区域552 nm和近红外长波1 680nm波段处各出现了1次较弱的反射峰,在近红外短波段范围出现了3次强反射峰.在整个测定波段范围内,光谱反射率强弱为夏梢叶片＞春梢叶片＞秋梢叶片.随着叶绿素含量降低,叶片反射率增强,但叶绿素含量进一步降低,反射率出现减弱.在可见光波段范围,光谱反射率强弱为重度黄化叶＞中度黄化叶＞轻度黄化叶＞正常叶,而在近红外区域,出现中度黄化叶＞重度黄化叶＞轻度黄化叶＞正常叶的趋势.     

不同水分条件下硫肥对玉米幼苗叶片光合特性的影响

为探究不同水分条件下硫素对玉米苗期叶片光合特性的影响,以玉米品种农大108为供试材料,硫处理用4个硫浓度梯度的Hoagland营养液进行培养;水分处理用正常供水和30%PEG-6000模拟干旱胁迫,3叶期进行硫素和水分处理,测定苗期玉米叶片叶绿素含量、光合速率和叶绿素荧光动态变化。结果表明:施硫可以显著提高玉米叶绿素含量,通过非气孔因素显著提高叶片净光合速率,改善光系统Ⅱ反应中心活性;干旱可以明显减少叶绿素含量,降低光合能力,对PSⅡ反应中心造成损伤,但随着硫浓度提高可有效缓解干旱对玉米苗期叶片损伤,4 mmol/L硫浓度处理缓解效果最好。     

E MD在叶绿素光谱信号去噪中的应用

基于每个IMF自关联函数的特征,提出了一种新的EMD去噪方法。以检测苗期玉米叶片叶绿素含量为例,首先对原光谱信号采用SNV＋Detrending方法进行预处理,然后利用该方法对预处理后的信号进行去噪,并与小波去噪方法和EMD融合小波去噪方法进行对比,最后应用偏最小二乘回归方法进行校正模型的建立。结果表明：将该方法应用到实际近红外光谱信号去噪中,其预测集决定系数（r2）达到0．984,残差均方根RMSE为0．075,证明该方法在近红外光谱处理过程中具有很好的去噪效果,建立的校正模型具有较高的鲁棒性和推广性。     

等渗NaCl和PEG胁迫对玉米幼苗伤害的比较

[目的]研究NaCl和PEG等渗胁迫下玉米幼苗主要生理指标的变化情况。[方法]用渗透势分别为-0.5、-0.6、-0.7、-0.8 Mpa的NaCl和PEG等渗溶液处理玉米幼苗,处理72 h后测定幼苗叶片的相对含水量、叶绿素含量、生物量、株高、叶片细胞电解质渗漏率等。[结果]随NaCl和PEG浓度的增加,幼苗叶绿素含量先升高后降低,叶片相对含水量、叶绿素含量、生物量、株高、地上部和地下部K含量逐渐降低,叶片细胞电解质渗漏率逐渐增大;PEG处理的幼苗地上部Na^＋含量随PEG浓度的增加而增加,地下部Na^＋含量随PEG浓度的增加而降低;NaCl胁迫下,幼苗叶片相对含水量、叶绿素含量、生物量、株高均高于PEG胁迫。[结论]玉米对NaCl和PEG胁迫是2个不同的响应过程。     

不同玉米自交系对磷胁迫反应初探

在不施磷肥和正常施肥条件下，对50个玉米自交系的可见展开叶、黄紫叶、株高、穗位高、穗位叶叶绿素含量和生物产量等性状进行了研究．结果表明，在磷胁迫条件下，多数自交系表现苗期生长受阻，发育迟缓，可见展开叶数减少，黄紫叶数增加：成株期株高、穗位高及地上部分生物产量降低；相关分析表明，苗期可见展开叶数与后期地上生物产量呈极显著正相关．因此，苗期可见展开叶数可以作为玉米自交系对磷胁迫反应敏感与否的形态指标．根据生物产量聚类的结果，将玉米自交系分为磷胁迫反应迟钝型、中间型和敏感型3类，自交系555—2，T7913，87—8，辽5114，A60，560和豫06—103等对磷胁迫反应不敏感，为磷素高效利用基因型．     

三唑醇拌种玉米对其幼苗几项生理指标及生长的影响

[目的]研究不同浓度三唑醇试剂处理玉米种子后幼苗的几项生理指标及生长效应。[方法]共设计6个不同浓度三唑醇处理,浓度分别为500、750、1000、1250、1500、1750mg/kg,另设不作任何处理的对照（CK）。于3叶1心时进行根系活力、根的过氧化物酶（POD）活性和叶片叶绿素含量的测定,于4叶1心时进行秧苗生长指标和光合速率的测定。[结果]在一定的浓度范围内,不同浓度三唑醇处理使玉米幼苗根POD活性、根系活力、叶片叶绿素含量、光合速率及叶肉细胞间隙CO2浓度等生理指标有不同程度的提高,且幼苗生长良好健壮,其中以750、1000mg/kg处理效果最佳。[结论]该研究可为三唑醇在玉米高产高效栽培中的应用奠定基础。     

微生物诱导剂拌种处理对玉米的增产效应

利用微生物诱导剂浸种,可以提高玉米出苗率,促进玉米苗期生长发育,提高叶片中叶绿素含量,显著增加穗粒重,提高玉米产量10.68%。     

芘胁迫对玉米幼苗生长及生理指标的影响

[目的]探讨芘胁迫对玉米幼苗生长及生理指标的影响。[方法]通过水培试验,研究了4个浓度（0、0.5、1.0和2.0mg/L）的芘对2种玉米市祥1号（敏感品种）和广甜3号（耐性品种）幼苗生长及生理指标的影响。[结果]在试验浓度范围内,随芘浓度的升高,市祥1号叶绿素a和叶绿素b含量呈先升高后降低的趋势,相对生长量和绝对生长速率呈下降趋势,根系和叶片丙二醛（MDA）含量呈上升趋势;广甜3号相对生长量、绝对生长速率和叶绿素a含量呈先上升后下降趋势,叶绿素b和根系MDA含量呈上升趋势,叶片MDA含量呈下降趋势。与对照相比,市祥1号在0.5～1.0mg/L芘处理时叶绿素a和叶绿素b含量显著增加,芘浓度≥2.0mg/L时则显著降低,芘浓度≥1.0mg/L时根系和叶片MDA含量显著增加,而相对生长量和绝对生长速率显著降低;广甜3号在芘浓度≥1.0mg/L时叶绿素a和叶绿素b含量显著增加。芘浓度与敏感品种市祥1号的相对生长量和绝对生长速率呈显著负相关,与根系MDA含量呈显著正相关;芘浓度与耐性品种广甜3号叶绿素b含量和根系MDA含量呈显著正相关。[结论]为玉米苗期的管理措施提供了依据。     

水分胁迫对玉米杂交种叶绿素含量的影响

 叶绿素含量是反映植物抗旱性的一个重要指标。为了研究玉米杂交种的抗旱性,筛选出抗旱性较强的玉米杂交种用于生产,本研究选用7个玉米杂交种,在遮雨棚中进行盆栽试验,通过控制浇水,研究水分胁迫对玉米杂交种叶绿素含量及抗旱性的影响。结果表明,花期干旱处理的叶绿素a,总叶绿素含量以及叶绿素a/b分别为5.464 mg/L,7.853 mg/L和2.286,均高于苗期干旱处理（分别为2.373 mg/L,4.769 mg/L和0.990）。在不同干旱处理进程中,苗期干旱有利于叶绿素b含量的提高,而在花期干旱中,随着干旱处理时间以及玉米的逐渐成熟,叶绿素含量显著下降。在不同杂交种间,无论是苗期干旱处理,还是花期干旱处理,长城706的叶绿素含量最高,苗期干旱处理下,其叶绿素a,叶绿素b以及总叶绿素含量分别为8.831,3.705,12.533 mg/L,花期干旱处理下,三者分别为12.608,4.277,16.881 mg/L;长城799,农单5号、北玉16号、海禾1号次之;而路单8号和会单4号的叶绿素含量最低。而叶绿素a/b在苗期干旱处理、花期干旱处理进程中,以及在不同品种间均无明显变化。由于叶绿素含量的高低可以反映不同玉米品种对水分胁迫的敏感程度,因此,从干旱处理中的叶绿素含量变化可以看出,长城706的抗旱性最强,长城799,农单5号、北玉16号、海禾1号的抗旱性较强,而路单8号和会单4号的抗旱性较差。叶绿素含量可以作为筛选玉米品种抗旱性的指标之一。     

Identifying glyphosate-tolerant maize by soaking seeds in glyphosate solution

The identification of glyphosate-tolerant maize genotypes by field spraying with glyphosate is time-consuming, costly and requires treatment of a large area. We report a potentially better technique of seed-soaking to identify glyphosate-tolerant maize genotypes. The effects of soaking maize seeds in glyphosate solution under controlled conditions were studied on seed germination rate, seedling morphological indices, seedling growth and leaf chlorophyll content. These responses were compared among a glyphosate-tolerant transgenic maize cultivar CC-2, glyphosate-susceptible inbred line Zheng 58 (the recurrent parent of CC-2) and hybrid cultivar Zhengdan 1002. The results showed that the germination rate, seedling morphological indices and leaf chlorophyll content of glyphosate-tolerant CC-2 seeds did not change significantly among five different concentrations of glyphosate treatment (0 to 2%). In contrast, germination rates, seedling morphological indices and leaf chlorophyll contents of Zheng 58 and Zhengdan 1002 seeds were significantly negatively affected by exposure to increasing concentrations of glyphosate. The glyphosate-tolerant inbred line CC-2 displayed a strong tolerance to glyphosate after soaking in 0.1 to 2.0% glyphosate solutions, while both the inbred line Zheng 58 and hybrid Zhengdan 1002 were susceptible to glyphosate. The accuracy of the glyphosate-soaking method for screening glyphosate-tolerant maize was confirmed using a field spraying trial.     

CaCl_2浸种对盐胁迫玉米幼苗的生理效应

采用营养液培养的方法,研究了CaCl2溶液浸种对盐胁迫下玉米幼苗生长的一些生理指标的影响。结果表明,CaCl2溶液浸种提高了玉米幼苗脯氨酸含量,降低了玉米幼苗相对电导率和水势;在盐胁迫下,CaCl2溶液浸种提高玉米幼苗叶绿素含量,增强了根系活力。     

硒对镉胁迫下水稻幼苗部分生理特性的影响

采用溶液培养 ,研究硒和镉对水稻幼苗长度、苗鲜重、叶绿素含量以及叶片N、P、K含量的影响 .结果表明 ,单用镉处理可使水稻幼苗矮化 ,苗鲜重降低 ;高浓度镉使叶片失绿 ,叶片N、P、K含量增加 ;硒可减轻镉对水稻幼苗的毒害 ,表现为减轻镉对苗长度的抑制、提高叶绿素含量、苗鲜重 ,以及使叶片N含量增加、K含量降低等 .硒可提高叶片P的含量 ,硒和镉的互作效应影响叶片P的含量     

基于PCA-WNN的玉米叶片叶绿素含量遥感反演建模方法

为寻找一种准确、非破坏性的叶绿素含量获取方法,实时掌握作物的生理状况,研究一种基于PCAWNN的玉米叶片叶绿素含量遥感反演模型。利用SVC HR-1024I光谱仪采集盆栽玉米叶片光谱,同时用SPAD-502便携式叶绿素计测定叶绿素含量。从包络线去除、微分处理后的光谱曲线中提取7个光谱特征参数(SCPs)并与修改型土壤调节植被指数(MSAVI)、归一化差值植被指数(NDVI)、修正植被指数(MVI)、比值植被指数(RVI)、差值植被指数(DVI)5种植被指数分别结合主成分分析(PCA),并提取前4个主分量作为小波神经网络(WNN)的输入因子,以Morlet母小波基函数作为激励函数,建立隐含层节点数为3的PCAWNN模型反演玉米叶片叶绿素含量。通过精度检验,表明7个SCPs与MSAVI组合的建模精度最高,验证小波神经网络反演玉米叶绿素含量的可行性以及其预测精度比BP神经网络更好。