玉米叶绿素荧光参数的测定与分析

光合作用是决定玉米产量的一个重要因素,明确光合作用与产量之间的关系,发现光合作用系统的控制基因,不仅能揭示光合器官高效吸能、传能和转能过程的机理,还能为大幅度提高农作物光能利用率、进而提高产量提供理论依据。依靠分子标记技术和常规育种技术相结合,是进一步提高玉米产量的前提。     

烤烟冠层光谱参数与氮素垂直分布相关性研究

研究烤烟地上部氮积累量垂直分布与冠层光谱参数的定量关系,以明确冠层不同叶层尤其是中、下层叶片对光谱的贡献,构建基于光谱指数的烤烟不同叶层及其组合氮素积累量的反演模型.针对不同施氮水平下烤烟进行大田试验,于不同生育时期采集田间冠层光谱数据并测定植株不同器官及时层生物量和氮含量.对不同叶层及其组合氮素积累量与多个光谱参数进行相关分析,结果表明:植被指数RVI(810,680)可以有效反演烤烟植株中层、上中层、上中下层氮素积累量;红边振幅(DλRed)可有效反演下层、中下层氮素积累量,说明利用光谱参数反演烤烟植株氮素积累量及中下层氮素积累量是可行的.     

基于LED激发光源的叶绿素荧光强度检测与分析

采用了650nm红色发光二极管(LED)的矩阵(6×8)作为激发光源,构建了一种基于MINI-PAM荧光仪的调制脉冲式在线检测叶绿素荧光系统。利用该系统分别对番茄苗期、花期、果期活体叶片的荧光强度与激发光源(LED)光强关系进行试验研究。通过对可编程电源来调节LED光强(在0～1 700μmol/m2.s之间),以50mA为步进值依次增加,并利用Excel软件对测得的荧光值F进行分析。结果显示:电流值在3 700mA以下,每一时期植株叶片的荧光强度与恒流源输出电流强度具有显著的线性关系,决定系数R2>0.97。以此研究为基础,建立了荧光强度与激发光强度的关系模型,模型可靠性高,能够比较真切地反映出荧光强度与激发光强之间的关系。     

基于叶绿素荧光光谱分析的光能利用效率研究

以水稻为研究对象,利用叶绿素荧光光谱对水稻叶片的光能利用效率进行分析。研究中,采集水稻叶片的叶绿素荧光光谱,同步测定净光合速率和光合有效辐射,并进行光能利用效率的计算。以红光区F685和远红光区F732为光谱特征参数的分析显示,F685、F732及参数组合F685/F732与光能利用效率显著线性相关,因此分别以F685、F732和以F685/F732为模型输入建立了光能利用效率预测模型并进行对比,发现基于F685/F732的预测模型精度更高。由于CO2的同化过程受气孔导度的影响,而叶片温度是气孔导度的信号,且光能利用效率受叶片温度影响显著,为提高模型预测精度,也将叶片温度作为模型输入,建立了基于F685/F732和叶片温度的光能利用效率预测模型,决定系数为0.885。     

基于叶绿素荧光参数的LED动态补光方法的研究

通过分析现有的自动调光方式,研究一种新的补光方法—双线间接调光法,并以完成此方法为基础设计了动态补光系统。该系统分上下两个控制系统:下级以单片机为核心,PWM为控制方法,通过传感器测量光照强度直接调节LED输出光强;上级以上位机为控制核心,通过MINI-PAM测量植物的叶绿素荧光参数来调节下级单片机中的光照阈值,从而间接控制LED输出光强。应用该系统对番茄苗期的生长状态进行测试和对照实验,取得了良好的效果。     

盐分胁迫对棉花幼苗叶片叶绿素荧光参数的影响

[目的]研究盐分胁迫对棉花幼苗叶片叶绿素荧光特性的影响,为盐分胁迫抑制棉花幼苗生理过程提供参考.[方法]在人工气候室内以"新陆中37"为供试材料,分析了50、100、150 mmol/L和200 mmol/L共4个盐分处理以及浇灌Hoagland营养液作为对照(CK)下棉花叶片叶绿素荧光参数的变化特征.[结果]50 m...     

基于日光诱导叶绿素荧光的陆地总初级生产力估算

陆地总初级生产力(GPP)是全球碳循环和全球变化研究的关键参数,基于遥感方式是目前陆地生态系统GPP估算的主流方法。为了准确估算全球和区域尺度的陆地GPP,本文通过分析叶绿素荧光与光合作用关系的理论,在GPP-SIF经验线性估算模型的基础上,引入影响植被光合能力和影响冠层SIF发射的因素,构建了适用于未出现严重长期外界胁迫的基于近红外荧光的GPP估算理论模型。结合GOME-2 SIF产品、FLUXNET2015数据集中实测GPP和MODIS相关产品,在不同类型植被进行了验证分析。结果表明：该模型在所有植被类型上的估算精度较经验线性估算模型都有很大的提高,同时本文模型能较好地体现出不同植被类型GPP的季节性变化特征,在全球尺度上的应用也取得了较好的效果。     

时空亏缺滴灌对青椒叶绿素荧光动力学参数影响的试验研究

利用叶绿素荧光仪研究了时空亏缺滴灌对设施栽培青椒叶绿素荧光动力学参数不同生育阶段的影响.结果表明,FO,FM,FV均随着灌水量的减少呈上升趋势,其中除了苗期FO均以对照最低,表明适宜水量能减少对青椒PSⅡ的伤害.FV/FO和FV/FM的变化规律与FO,FM,FV相反,处理2复水后在结果后期FV/FO和FV/FM均大于其...     

基于夫琅和费暗线原理的太阳诱导叶绿素荧光

叶绿素荧光技术是探知植物生理状态及其与环境关系的理想方法.太阳诱导叶绿素荧光可以利用夫琅和费暗线原理进行提取.阐述了夫琅和费暗线探测自然光条件下光合作用荧光的基本原理和方法,以及波长760nm叶绿素荧光探测仪的光学系统、仪器硬件组成及其各部分功能、仪器的软件设计.通过与ASD地物光谱仪器的对比试验表明,研制的太阳诱导叶绿素荧光测量的数据与地物光谱仪测量的数据相关系数都大于0.9.基于夫琅和费暗线原理的太阳诱导叶绿素荧光探测仪器提供了一种低成本、实时测量作物冠层太阳诱导叶绿素荧光的方法和仪器.     

结合图像的叶绿素荧光动力学植物水分胁迫探测方法

为了准确、直观探测植物水分胁迫及生长状态信息,融合了叶绿素荧光动力学参数及荧光图像对不同干旱胁迫条件下的植物进行了实验观测。以460 nm蓝色LED作为激发光源,EMCCD加装690 nm带通滤光片进行荧光图像采集,对4种不同采样周期下的各1 000幅图像求每幅图的像素平均值,按时间序列绘制荧光强度,可得到信息更全面的叶绿素荧光动力学曲线,并计算得出各个动力学参数。同时,对不同时间产生的荧光图像进行降噪、乘除等运算,并用伪彩色显示,可直观分析各类因素导致的荧光分布不均匀性。对易失水叶片和非易失水叶片分别进行快速水分胁迫和缓慢水分胁迫实验,结果表明,荧光比Rfd及动力学曲线上次峰值出现的时间随着胁迫的加剧均发生相应变化,且与叶片含水率之间具有较高的拟合决定系数。因此,将叶绿素荧光动力学特征和图像信息相结合,可提高植物干旱胁迫早期预测的准确度和直观性,为现场连续无损地监测植物生长状态、各类胁迫信息、病虫害检测等提供了一种快速的遥测手段。     

高压静电场对黄瓜幼苗叶绿素荧光的影响

以萌发30天的黄瓜幼苗为实验材料,研究不同强度的高压静电场(HVEF)对叶绿素荧光参数的影响。研究发现,较低强度的外加电场可显著降低NPQ与qN,提高ETR与qP,有利于黄瓜幼苗将光能转化为化学能。其中,以1.0kV/cm强度电场的促进作用最为显著;过强的外加电场则会破坏PSⅡ反应中心,不利于黄瓜幼苗进行光合作用。     

基于日光诱导叶绿素荧光的陆地生态系统GPP估算研究

为了更加精确全面地掌握全球陆地生态系统固碳情况,基于GUANTER提出的简单线性模型,利用FLUXNET2015通量数据、GOME-2叶绿素荧光数据、MODIS植被指数产品以及土地覆盖数据,将温度胁迫因子和饱和水汽压胁迫因子加入模型中,估算结果与传统简单线性模型的估算结果相比,13个通量站点中有10个通量站点的估算精度得到了提升。此外,本研究还在考虑环境影响因素模型的基础上,利用植被指数来模拟叶绿素荧光的冠层逃逸率fesc,进一步提升模型的估算精度。结果显示,与传统简单线性模型和只加入环境影响因子的模型估算结果相比,13个通量站点的估算精度都有所提升。     

基于高光谱图像的叶绿素荧光Fv/Fm图像预测方法

叶绿素荧光参数Fv/Fm在植物逆境胁迫研究中具有重要意义,当前获取方法需要对植物进行暗适应处理,难以实现实时测量。为实现Fv/Fm的实时获取,本文以4种水分胁迫水平下的辣椒为研究对象,基于高光谱成像及特征波段筛选方法对Fv/Fm进行预测。采用中值滤波对Fv/Fm图像去噪,并基于二维坐标变换实现高光谱图像与叶绿素荧光图像的匹配。对比标准正态变换(SNV)、多元散射校正(MSC)和Savitzky-Golay卷积平滑(SG)3种光谱预处理算法,并基于连续投影(SPA)算法筛选特征波长。基于效果最优的SG预处理算法,分别以偏最小二乘回归(PLSR)、分析误差反向传播(BP)神经网络、径向基函数(RBF)神经网络对比建模精度,其中BP算法建立的模型精度相对较高,其测试集决定系数为0.918、均方根误差为0.011。研究表明,SG-SPA-BP的建模方法在实现预测精度的同时降低了模型复杂度,为基于高光谱图像对Fv/Fm图像的实时准确预测提供了方法。     

干旱胁迫下腐植酸对燕麦叶绿素荧光特性的调控效应

【目的】明确腐植酸(HA)对干旱胁迫下燕麦叶片叶绿素荧光特性的调控效应。【方法】采用盆栽试验,研究了在正常供水(75%田间持水率)、中度干旱胁迫(60%田间持水率)、重度干旱胁迫(45%田间持水率)3个水分条件下喷施HA对燕麦叶片叶绿素量及荧光参数的影响。【结果】①水分胁迫导致Chla+Chlb、Chla/Chlb、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo和qP显著降低,而Fo和NPQ显著升高;②与CK相比,干旱胁迫下HA处理Chla+Chlb提高0.6%~40.82%、Chla/Chlb提高1.13%~30.09%、Fm提高0.7%~121.19%、Fv提高1.0%~171.79%、Fv/Fm提高0.2%~83.89%、Fv/Fo提高1.9%~211.56%、qP提高0.1%~68.30%、NPQ提高6.02%~73.36%、而Fo降低0.70%~14.06%,其中在重度干旱胁迫下均达到显著差异。【结论】干旱胁迫对燕麦PSⅡ光反应系统产生明显伤害,喷施腐植酸可缓解其影响,且在重度干旱胁迫条件下效果最明显。     

不同水氮处理对水稻荧光参数和光合特性的影响

在大田栽培条件下,利用LI-6400XT型光合仪测定不同水氮调控对水稻典型生育期主要荧光参数和光合特性的影响。结果表明:水稻光化学量子效率F_v/F_m、光化学淬灭系数q_P与非光化学淬灭系数q_N随着灌水量的减少而降低,随着施氮量的增加F_v/F_m在抽穗开花期、q_P在拔节孕穗期呈倒V形变化趋势,说明寒区黑土水稻叶片PSII反应中心因不同水氮处理而得到调节,使PSII反应中心潜在活性、光合原初反应中心开放程度及热耗散能力受到不同程度的抑制或改善。在控制灌溉条件下气孔限制值L_s高于全面淹灌,但并没有影响水稻叶片的光合作用而表现出一定的气孔限制。对施氮量110~160 kg/hm~2处理光响应曲线模拟得出,随着施氮量的增加曲线升高,光饱和点LSP、光补偿点LCP明显降低,而表观量子效率α、光响应曲线曲角θ和最大净光合速率P_(nmax)有所回升,灌水处理间对比得出全面淹灌条件下LSP、LCP和θ低于控制灌溉,而P_(nmax)显著增加,暗呼吸速率R_d、α结果不明显。这表明高肥有利于水稻叶片对弱光的利用,减少耗水量对强光利用效果显著。因此,水氮胁迫会改善水稻叶片对光的适应能力,适量增加施氮量可以有效改善水稻叶片光响应特征。