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。     

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。     

基于便携式蜜柚光谱仪的金沙柚叶片氮含量监测模型研究

【目的】旨在检验便携式蜜柚光谱仪(PPS)监测金沙柚叶片氮含量(LNC)的准确性，构建基于PPS的金沙柚LNC光谱监测模型。【方法】通过实施不同施氮量的试验，于幼果期和果实膨大期利用便携式蜜柚光谱仪(PPS)、ASD高光谱仪和RapidSCAN光谱仪测定冠层光谱反射率，计算得到归一化红边指数(NDRE)与归一化植被指数(NDVI)，分析比较3种光谱仪测定的冠层植被指数变化规律与相关性，检验PPS的测定精度，构建基于PPS的金沙柚LNC光谱监测模型，采用不同试验点的数据检验模型。【结果】金沙柚LNC、NDVI和NDRE随着施氮量的增加表现为递增趋势；PPS和ASD测定的NDVI、NDRE间拟合的决定系数(R²)依次为0.909 5和0.900 5,PPS和RapidSCAN测定的NDVI、NDRE间拟合的R²依次为0.954 3和0.900 2，证明PPS的测定结果与ASD、Rapid SCAN具有很高的一致性。幼果期和果实膨大期的光谱监测模型的监测效果比生长中期好；PPS测定的NDVI_PPS与NDRE_PPS     

基于质外体pH和铁素分析的‘库尔勒香梨’黄化症诊断研究

【目的】因缺铁而引起的叶片失绿黄化是新疆塔里木盆地钙质土壤栽培的‘库尔勒香梨’一种严重的生理性病害。通过分析‘库尔勒香梨’叶片黄化与木质部汁液p H值以及铁素含量的相关关系,探索基于质外体p H和铁素分析进行‘库尔勒香梨’黄化症早期诊断的可行性。【方法】通过微电极测定了‘库尔勒香梨’木质部质外体汁液的p H值,并分析了不同部位木质部汁液和叶片中总铁和有效铁含量。【结果】‘库尔勒香梨’各器官木质部质外体汁液的p H值在生长季大多保持在5.0~6.0,属正常生理范围。正常树的木质部汁液p H值略高于黄化树(5.6%),但与铁失活关联度不大。同一采样部位总铁的浓度在黄化树和正常树之间无显著差异。整个年生长季,正常树各器官的有效铁含量均极显著高于黄化树。【结论】叶片质外体p H值为叶面铁肥配制和黄化症诊断提供了重要参数,而‘库尔勒香梨’其他器官质外体p H值对黄化症诊断无直接参考价值。在‘库尔勒香梨’黄化病营养诊断时,总铁含量不能准确表征‘库尔勒香梨’植株叶片的铁营养水平,采用叶片有效铁含量作为量度指标更为可靠。     

基于近红外光谱法建立核桃仁可溶性蛋白质含量检测模型

【目的】核桃仁中的可溶性蛋白质含量是影响核桃品质的重要指标，比较核桃仁可溶性蛋白质含量不同模型之间的预测性能。【方法】以180份核桃仁样品作为研究对象，采集样品的近红外漫反射光谱。使用6种不同预处理方法对光谱信息进行处理，比较BP神经网络法和支持向量回归(SVR)建立核桃仁蛋白质的预测模型。【结果】2种方法对不同组合的预处理方法所建立模型的决定系数均大于0.81，相比于SVR模型的预测模型性能，MSC+FD+BP神经网络所建的预测模型性能更优，建模集的决定系数R²为0.871，均方根误差为0.089 5,RPD为2.875；验证集的R²为0.825，均方根误差为0.105 9,RPD值为2.233。【结论】BP神经网络算法在特征波段的核桃仁可溶性蛋白质含量预测建模中，模型质量优于SVR算法。MSC+FD+CARS+BP神经网络建模方式更适用核桃仁可溶性蛋白质含量的预测，为使用近红外光谱分析核桃仁质量提供了参考依据。     

基于RGB模型的苹果叶片叶绿素含量估测

为了快速、无损地获得苹果叶片叶绿素含量与其表面颜色特征之间的关系,为诊断苹果树生理状况提供科学依据。以新梢旺长期的红富士苹果树为研究对象,应用数码相机采集叶片图像,利用图像处理技术,采集叶片图像的红(R)、绿(G)和蓝(B)值,通过运算组合构造颜色特征参数,建立基于苹果叶片颜色特征参数的叶绿素含量估算模型,并对其精度进行评价和验证。结果表明,叶绿素含量敏感的颜色参数分别为B、B/R、B/G、G/(R+G+B)、B/(R+G+B)、(R–B)/(R+B)、(G–B)/(G+B)、(R–B)/(R+G+B)和(G–B)/(R+G+B)值;基于以上9个敏感颜色参数分别建立单变量回归模型和支持向量机回归模型(SVM),估测叶片Chl.a、Chl.b、Chl.(a+b)和SPAD值,其中单变量回归模型决定系数(R~2)均在0.6左右;SVM回归模型的决定系数(R~2)分别为0.8754、0.8374、0.8671和0.8129,均方根误差(RMSE)分别为0.0194、0.0350、0.0497和0.9281,相对误差(RE)分别为0.8059%、1.7540%、1.1224%和1.1894%,尤以对Chl.a的估测效果最佳,SVM的估测精度高于单变量回归模型。模型验证取自1/4同样本数据,验证结果表明基于SVM的Chl.a稳定性更佳,R~2=0.8275,RMSE=0.0293,RE=1.8529%。应用数码相机并基于RGB颜色模型可快速估测苹果叶片叶绿素含量,可对果园水肥的精确管理提供技术支持。     

‘库尔勒香梨’园测土配方推荐施肥研究

【目的】制定不同树龄‘库尔勒香梨’园的推荐施肥方案。【方法】以‘库尔勒香梨’为试材,在库尔勒市大致等间距选定100个香梨园,运用GPS定位技术进行田间调查与采样,并结合室内养分测定,分析不同树龄段‘库尔勒香梨’园土壤养分分布特征,并根据养分平衡法和地力差减法制定了不同树龄‘库尔勒香梨’园的推荐施肥方案。【结果】随着树龄的增加香梨园土壤碱解氮含量表现为先升高后降低的趋势,树龄8～10 a(年)香梨园土壤碱解氮含量属于5级缺的水平,树龄12～15 a、16～20 a、22～25 a香梨园土壤碱解氮含量属于4级平的水平。随着树龄的增加香梨园土壤有效磷含量表现为先降低后升高的趋势。不同树龄段的‘库尔勒香梨’园有效磷含量均属于3级平的水平。随着树龄的增加香梨园土壤速效钾含量表现为先升高后降低的趋势,树龄8～10、12～15 a香梨园土壤速效钾含量属于3级平的水平,树龄16～20 a香梨园土壤速效钾含量属于1级丰的水平,树龄22～25 a香梨园土壤速效钾含量属于2级丰的水平。【结论】树龄8～10 a果园目标产量下氮(N)、磷(P2O5)、钾肥(K_2O)推荐施用量分别为76、80、20 kg·hm~(-2)。树龄12～15 a果园目标产量下氮(N)、磷(P2O_5)、钾肥(K_2O)推荐施用量分别为158、258、30 kg·hm~(-2)。树龄16～20 a的果园目标产量下氮(N)、磷(P_2O_5)、钾肥(K_2O)推荐施用量分别为232、374、38 kg·hm~(-2)。树龄22～25 a的果园目标产量下氮(N)、磷(P_2O_5)、钾肥(K_2O)推荐施用量为300、476、50 kg·hm~(-2)。     

不同树龄‘库尔勒香梨’园土壤养分的特征

【目的】掌握土壤养分在不同树龄‘库尔勒香梨’园中的分布特征,明确土壤养分丰缺状况和果园土壤肥力障碍因素。【方法】选取不同树龄(8~25 a)‘库尔勒香梨’园,采集0~30 cm土样,测定土壤中有机质、速效养分和微量养分含量。【结果】土壤有机质、碱解氮、有效铁和有效锰含量随着‘库尔勒香梨’树体种植年限的增加而增加,但随着树龄的增加不同树龄段间土壤有机质、碱解氮含量差异性逐渐减小,有效铁、有效锰含量差异不显著;有效磷、有效锌含量随着‘库尔勒香梨’树体种植年限的增加呈先减小后增大的趋势,但随着树龄的增加不同树龄段间土壤有效磷、有效锌含量差异不显著;速效钾、有效铜含量随着‘库尔勒香梨’树体种植年限的增加呈先增大后减小的趋势,但随着树龄的增加不同树龄段间土壤速效钾含量差异显著,有效铜含量差异不显著;【结论】不同树龄段‘库尔勒香梨’园土壤肥力总体水平都较低,有机质、碱解氮、有效磷和有效铜含量属于平的水平,速效钾、有效锌含量属于丰的水平,有效铁、有效锰的含量属于缺的水平。     

施氮量对荒漠区‘蛇龙珠’葡萄叶片质量的影响

【目的】探讨干旱荒漠区滴灌条件下尿素施入量对葡萄叶片氮素代谢和果实发育的影响,为合理施用氮肥和提高氮素利用率提供科学依据。【方法】本试验以10 a(年)生‘蛇龙珠’(Vitis vinifera L.cv. Cabernet Gernischet)为材料,分别施入尿素0 kg·hm~(-2)(CK)、150 kg·hm~(-2)(N1)、300 kg·hm~(-2)(N2)、450 kg·hm~(-2)(N3)和600 kg·hm~(-2)(N4),测定了不同发育时期叶片叶绿素含量(SPAD值)、叶面积、净光合速率(Pn)、全氮与可溶性蛋白含量、氮代谢关键酶活性与相关基因表达水平、以及果实品质相关指标。【结果】施氮处理显著提高了叶片净光合速率,N2处理较对照促进叶面积增加,同时显著提高了花前5 d、花后50 d和80 d叶片全氮含量。在0～300 kg的施氮范围内,叶片的硝酸还原酶(NR)活性随着施氮量的增加而升高,N2处理能够显著提高叶片谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,N2和N3处理能显著提高整个生育期叶片谷氨酸脱氢酶(GDH)活性。花前5 d、花后20 d和80 d,N2处理VvNR1表达水平显著高于对照和其他施氮处理。花前5 d,N1和N2处理VvGS1明显上调表达,分别较对照上调142.33%和283.47%。施氮后VvGDH1在整个生育期均上调表达。N2处理果实可溶性糖、糖酸比、单宁、花青素均达到最大值,可滴定酸含量最小,产量居于中等水平。【结论】不同施氮量影响叶片VvNR1、VvGS1、VvGOGAT1和VvGDH1基因的表达,从而改善叶片氮代谢水平,N2处理有利于葡萄生育后期叶片中氮素的积累,同时促进叶片生长和净光合速率的增加,提高了果实品质。     

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。     

氮肥运筹对库尔勒香梨产量和品质的影响

为了探究氮肥对库尔勒香梨产量和品质的影响效应,在田间条件下,以6年树龄的库尔勒香梨树为研究对象,研究了不同施氮水平对库尔勒香梨产量和品质的影响。结果表明:与不施氮肥的处理相比,施用氮肥能明显提高库尔勒香梨的产量,改善香梨的内外部品质,不同施氮水平对库尔勒香梨产量和品质的影响效果差异较为显著。综合评价库尔勒香梨园施氮量为300kg·hm~(-2)时,与不施氮肥的处理(N0PK)相比增产5 337kg·hm~(-2),还原糖提高1.37%,总酸降低0.1g·kg~(-1),在增产、增效和改善果品方面效果最佳。为保证库尔勒香梨产量和品质均达最优化,建议库尔勒香梨园施氮量为300kg·hm~(-2)。     

香梨不同授粉技术对果实坐果和果实品质的影响

以初果期库尔勒香梨为试验材料,采用人工点粉、液体授粉和干粉喷粉3种人工辅助授粉方式,研究了不同授粉技术对库尔勒香梨果实坐果率、果实品质以及授粉用工情况的影响及不同植物生长调节剂配方对库尔勒香梨果实产量及品质的影响,筛选出最佳的人工辅助授粉技术及最终确定不同植物生长调节剂最优配方,以期为库尔勒香梨提质增效提供参考依据。结果表明:不同人工辅助授粉技术对果形指数、总糖、可滴定酸、可溶性固形物等4个指标影响不显著,但可以显著提高库尔勒香梨的坐果率和产量,其中液体授粉效果最佳,从经济效益来看,液体授粉的花粉用量和人工成本显著低于人工点粉、干粉喷粉。喷施不同植物生长调节剂配方可以显著提高库尔勒香梨坐果率和产量,而配方处理2、处理7、处理8、处理9对库尔勒香梨的脱萼率、单果质量、可溶性固形物含量、总糖含量提高最为显著,处理8效果最佳,分别达到了75.83%、152.22g、15.00%、10.97%。     

库尔勒香梨采后贮运HACCP体系

为减少库尔勒香梨贮运过程中品质下降带来的损失,提高产品竞争能力,运用危害分析与关键控制(hazard analysis critical control point,HACCP)体系的原则和步骤,开展库尔勒香梨采后贮运HACCP体系建立工作。结果表明:确定验收、包装和低温贮藏为库尔勒香梨贮运HACCP体系的关键控制点,并制定关键限值、监测方法、纠偏措施、记录要求和验证程序。库尔勒香梨采后贮运HACCP体系的实施能够将香梨采后贮运过程中的潜在危害降至最低,确保贮运过程中香梨果实的食用安全和优良品质。     

枯草芽孢杆菌生防菌剂sf-628专用助剂的研发

【目的】为了获得枯草芽孢杆菌sf-628的专用助剂,【方法】将sf-628与6种不同的表面活性剂组合按重量比95∶5进行混配,并以菌液中的活菌量为依据进行筛选。同时采用国标GB 5549-90的方法测定sf-628与各个表面活性剂组合混配后稀释液的表面张力,并将其与苹果、梨叶片的临界表面张力进行比较分析。【结果】结果表明,苹果叶片正、反面的临界表面张力值分别为31.78 mN.m-1和33.75 mN.m-1;梨叶片的临界表面张力值分别为39.90mN.m-1和38.02 mN.m-1。活菌量的测定结果表明4种表面活性剂组合对sf-628表现为抑制作用,其余2种表面活性剂组合(Ⅲ和IV)则对其安全。将其与sf-628混配后0～1 000倍稀释液中,表面活性剂组合Ⅲ和IV达到临界胶束浓度,表面活性剂组合Ⅲ稀释液的表面张力大于苹果叶片的临界表面张力,故难以很好地在苹果叶片上润湿展布;表面活性剂组合IV稀释液的表面张力小于苹果、梨叶片的临界表面张力,故可以在苹果、梨叶片上黏着并润湿展布。【结论】表面活性剂组合IV可作为枯草芽孢杆菌sf-628的专用助剂在苹果、梨树上使用。     

反光膜对大棚‘翠冠’梨果实糖积累及蔗糖代谢相关酶活性的影响

【目的】在大棚梨园铺设银色反光膜,研究了反光膜对‘翠冠’梨树叶片光合作用、果实可溶性糖积累的影响,为改善大棚梨光照条件和提高果实含糖量的技术提供科学依据。【方法】以10 a生大棚‘翠冠’梨为试材,沿树行铺设银色反光膜,以不铺膜为对照,测定了叶片净光合速率、果实单果质量、果实糖含量和与蔗糖代谢相关酶活性。【结果】铺膜处理可显著增加树冠下部叶片的净光合速率,而对上部叶无显著影响。铺膜处理可以显著增加果实单果质量,对果实4种可溶性糖和总糖,尤其是蔗糖含量的提高具有一定的作用。检测了参与蔗糖代谢的5种酶,铺银色反光膜后蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性高于对照,而中性转化酶(NI)活性明显低于对照。【结论】铺设反光膜可以提高果实单果质量,促进果实糖积累。     

高温强光胁迫对砂梨叶片光合作用、D1蛋白和Deg1蛋白酶的影响

【目的】研究夏季高温强光下砂梨叶片光合特征的变化,探讨梨光抑制的分子机制。【方法】以1年生‘翠冠’和‘圆黄’梨的盆栽苗为试验材料,测定了夏季晴天高温强光对气体交换参数和光响应曲线的影响,以及D1蛋白、Deg1蛋白酶含量和PsbA mRNA表达的变化。【结果】‘翠冠’和‘圆黄’梨叶片在夏季晴天中午高温强光的双重胁迫下,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、表观量子效率(AQY)、D1蛋白和Deg1蛋白酶含量显著下降,而PsbA mRNA积累增加。到了17:00,‘翠冠’的D1蛋白、Deg1蛋白酶含量得到恢复,Pn略有回升,而‘圆黄’未出现明显的恢复迹象。【结论】高温强光下2个梨品种的叶片均发生了光抑制,低含量的Deg1不是降解D1蛋白的主要蛋白酶。高温强光诱导的D1蛋白净含量的减少主要是由于D1蛋白合成在翻译阶段受到了抑制。从下午的光合和D1蛋白的恢复来看,‘翠冠’梨的PSII比‘圆黄’梨更抗高温。     

‘苹果梨’离体叶片再生体系的建立

【目的】为了给梨转基因研究提供稳定、高效的离体再生体系,【方法】以‘苹果梨’为试材,NN69作为基本培养基,研究了植物生长调节剂种类、暗培养时间及外植体类型等因素对其再生体系建立的影响,筛选出较适合‘苹果梨’不定芽分化的培养条件。【结果】结果表明,较适合‘苹果梨’分化的外植体为继代4次以上(含4次)的组培苗叶片,适宜分化的培养基为NN69+1.5 mg.L-1TDZ+0.4 mg.L-1NAA,结合20 d的暗培养,再生频率达到71.00%,平均再生芽数为2.21。【结论】影响‘苹果梨’离体叶片再生的最关键因素是外植体的继代次数。     

库尔勒香梨果实病害的研究进展

库尔勒香梨果实病害是制约香梨贮藏保鲜的重要因素,探明香梨果实病害变化规律对于防止香梨腐烂变质、延长贮藏保鲜期尤为重要。本文综述了国内外关于香梨果实生理和病理病害以及防治方法等相关研究现状,展望了对香梨果实生理和病理病害研究的前景。     

砂梨果肉褐变与酚类物质及相关酶活性的相关分析

【目的】为了探明砂梨褐变的内在机制,为砂梨贮藏与加工过程中品种选择和褐变控制提供理论依据,【方法】以11个砂梨品种的成熟果实为试材,测定总酚与酚类物质组成及含量、GSH含量、PPO、SOD、CAT、PAL、POD酶活性等相关指标。【结果】结果表明,不同品种酶促褐变程度有很大差别,‘新兴’和‘早生黄金’褐变较重,而‘秋黄’和‘丰水’较轻。绿原酸、儿茶素、芦丁和没食子酸是梨果肉中含量较高的酚类物质。总酚含量与果实褐变度相关性最高,绿原酸次之,儿茶素最低。【结论】梨果肉褐变相关酶活性与酚类物质组分及含量对其酶促褐变的影响程度因品种不同而存在差异。梨果肉酶促褐变与总酚和绿原酸含量的相关度高于与酶类的相关度。     

费约果叶片提取物抗氧化活性研究

【目的】为深入了解费约果叶片在不同生长阶段的抗氧化特性,指导提取活性成分的最佳时期,【方法】以费约果叶片为材料,采用甲醇超声波辅助法对其嫩叶和成熟叶片类黄酮和多酚进行提取,并采用铁还原抗氧化力、过氧化氢清除能力以及自由基(O2-和DDPH.)清除能力等方法进行了抗氧化活性测定。【结果】结果显示,费约果成熟叶片中的类黄酮含量显著高于嫩叶,唯一的含量最高,为62.92μg.g-1。成熟叶中的多酚含量、铁还原抗氧化力、过氧化氢清除能力以及自由基(O2-和DDPH.)清除能力均低于嫩叶。【结论】研究结果说明,费约果成熟叶片可作为提取类黄酮的有效资源,而提取多酚可从费约果嫩叶着手。