基于数字图像分析技术的橡胶树叶片氮含量预测

为建立橡胶树氮素营养快速诊断技术,利用数码相机获取橡胶树叶片图像,运用数字图像处理技术提取叶片图像的颜色特征参数,分析颜色特征参数与橡胶树叶片氮含量的相关性,并建立回归模型。结果表明,9个颜色特征参数R/B、B/(R+G)、R/(G+B)、R/(R+G+B)、B/(R+G+B)、(B+G)/(R+G+B)、(R-B)/(R+G+B)、(R-B)/(B+R)和G/(R-B)与橡胶树叶片氮含量相关性较好,综合评价得出G/(R-B)所建立的橡胶树热研7-33-97叶片氮含量二次多项式估测模型最优,模型校正决定系数为81.04％,预测相对误差和均方根误差分别为10.91％和0.31％,表明利用数字图像分析技术可以进行成龄橡胶树热研7-33-97叶片氮素含量营养诊断。     

基于可见光光谱扫描的春玉米氮素营养诊断

采用可见光光谱扫描研究田间条件下春玉米冠层图像色彩参数和氮素营养指标之间的相关性以及简便、快捷、非接触性的作物氮素营养诊断方法。结果表明,春玉米冠层图像色彩参数与氮素营养指标间的相关性依次为6叶期>9叶期>3叶期。在6叶期,春玉米冠层图像色彩参数B、R/G、G/B、G/L、B/L、G/(R+G+B)均与氮素营养指标存在显著或极显著的线性相关关系,其中,G/(R+G+B)与氮素营养指标间的线性正相关性最高。运用可见光光谱扫描的数字图像进行东北地区春玉米氮素营养诊断是可行的,6叶期可作为春玉米氮素营养诊断的关键时期,G/(R+G+B)是春玉米氮素营养诊断的最佳冠层图像色彩参数。     

基于无人机遥感的花生叶片叶绿素含量监测研究

为实现对花生叶片叶绿素含量进行快速、实时、无损、准确监测,本研究利用大疆精灵4号无人机搭载可见光相机,获取花生不同生育期的遥感影像,利用深度神经网络(CNN)和卷积神经网络(DNN),建立叶片数字图像彩色信息和叶片叶绿素含量的关系模型。结果表明,利用数字图像特征(包括红光,绿光,蓝光,归一化红光,归一化绿光等)作为网络输入向量时效果较好,CNN产生的预测值和农学实测值训练集平均绝对误差为0.8左右,DNN产生的预测值和农学实测值训练集平均绝对误差为1左右,两者均在误差范围内,可用来实时监测花生的叶绿素含量,为生产上快速诊断花生的肥料状况提供理论依据。     

基于多光谱图像的水稻叶片叶绿素和籽粒氮素含量检测研究

先利用常规技术分析了水稻的叶片叶绿素和籽粒氮素含量,然后用包含绿(G)、红(R)和近红外(NIR)三波段通道的电荷耦合器件(CCD)成像技术对水稻叶片和籽粒进行了无损检测。试验结果显示,水稻叶片叶绿素a、叶绿素b分别与G、NIR通道图像灰度呈极显著线性相关,叶绿素(a+b)含量则与上述两通道图像灰度呈显著线性相关;而且,水稻籽粒氮素含量与G、NIR通道、归一化植被指数(NDVI)灰度呈显著线性相关。由此建立了水稻叶片叶绿素和籽粒氮素含量的多光谱图像预测模型,并分别用21个样本对模型进行检验,其中线性显著相关的7个模型的相对误差RE(%)介于9.36%~157%,实现了对水稻叶片叶绿素和籽粒氮素含量的快速、准确、非破坏性检测。     

不同光质对杉木组培苗叶绿素含量及荧光参数的影响

研究不同单、复色LED光源对杉木组培苗叶绿素含量及荧光参数的影响。结果表明:单色LED处理下,杉木组培苗叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素总量均以30μmol/(m~2·s)蓝光处理的最大,而F_V/F_m和F_V/F_0值均以70μmol/(m~2·s)蓝光处理的最大。不同复色LED光源对杉木组培苗叶绿素a、叶绿素总量以及F_V/F_0值作用大小顺序均为:RBG;对叶绿素b含量和F_V/F_m值作用大小顺序均为:RG=B。促进杉木叶绿素积累的最优光色光强组合为70μmol/(m~2·s)R+60μmol/(m~2·s)G+30μmol/(m~2·s)B,而有效提高F_V/F_m和FV/F0值的最优光色光强组合为60μmol/(m~2·s)R+50μmol/(m~2·s)G+40μmol/(m~2·s)B。     

基于冠层反射光谱的夏玉米叶片色素含量估算模型研究

通过分析不同施氮水平下夏玉米叶片色素含量与冠层光谱反射率及其衍生的比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、正交植被指数(MTVI2、MCARI2、SAVI、MSAVI)以及叶绿素吸收比值指数(CARI)之间的关系,建立夏玉米叶片叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素a+b(Chl a+b)和类胡萝卜素(Car)含量估算模型。结果表明:NDVI与夏玉米叶片色素含量的相关性最好,RVI、RVI、CARI位居其次。通过逐步回归分析确立的夏玉米叶片Chla、Chlb、Chl a+b及Car含量的估算模型R2分别为0.790 8、0.832 4、0.808 8和0.761 7,说明利用冠层NDVI可以对夏玉米叶片Chla、Chlb、Chl a+b和Car含量进行可靠的监测。     

利用数字图像技术进行玉米氮素营养诊断的研究

通过大田试验设置不同氮肥用量小区,在拔节期前用数码相机拍摄冠层彩色图像,建立数码图像获取信息数据。同时采集植物样品与土壤样品进行分析,分别测定SPAD、植株全氮含量、茎基部硝酸盐浓度、植株体内硝酸还原酶活性4项常规氮素营养诊断指标,分析图像数字化指标如绿光绝对值(G)、绿光标准化值[G/(R+G+B)]、绿光与图像亮度的比值(G/L)、绿光与红光的比值(G/R)与以上4项氮素营养指标的相关性,研究利用数字图像技术进行玉米氮素营养诊断的可行性。     

橡胶树叶片氮素营养特性及其对施氮量的响应

以2 a橡胶树幼树为种植对象,采用单因素随机区组设计田间试验,设置3种施氮水平处理(低氮28 g/株、中氮56 g/株和高氮84 g/株),动态监测降雨量、日均气温、成熟叶氮含量、叶绿素含量等指标,各参数进行回归分析及相关分析。结果表明:①橡胶树叶片氮含量在周年生长期内整体呈下降趋势;不同施氮水平之间叶片氮含量差异不显著;②叶片叶绿素含量具有明显的季节变化特征,全年呈多峰型曲线波动;不同施氮水平间叶绿素含量差异不显著;③相关分析表明,叶片叶绿素含量与氮含量呈显著的正相关关系(P<0.05);叶片氮含量与日均温度及降雨量均表现出正相关关系,其中与日均温度呈极显著相关(P<0.01),与降雨量呈显著相关(P<0.05);叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素总量均与日均温度和降雨量表现出极显著正相关(P<0.01);叶绿素a/b周年平均值和施氮量之间呈极显著负相关关系(P<0.01),随着施氮量的增加叶绿素a/b降低。施用氮肥后叶片氮素和叶绿素含量均出现明显增加的趋势,叶绿素含量一定程度上反映了橡胶树叶片氮营养状况,但受到季节和气候等因素的影响。     

反射光谱法估计小麦叶片表皮蜡质含量的初步研究

为了探讨利用冠层反射光谱技术估计小麦叶片表皮蜡质含量的可行性,以小麦高叶片表皮蜡质含量材料2912与低叶片表皮蜡质含量品种普冰201和晋麦47及其杂交构建的F2:3株系为材料,通过氯仿提取称重法测定了小麦抽穗期的旗叶表皮蜡质含量,并采用FieldSpec 3测定了冠层反射光谱,分析小麦冠层反射光谱与叶片表皮蜡质含量之间的关系。结果表明,三个亲本以及株系间蜡质含量差异显著。高蜡质材料的可见光波段反射率整体高于低蜡质材料,短波长波段光谱反射率与叶片表皮蜡质含量相关性较高。以550和675nm波长的反射光谱为基础的单波/差值指数[R550/(R550-R675)]能较好地反映小麦叶片蜡质含量,两F2:3群体拟合模型的r2值分别为0.761和0.679,回归方程分别为y=0.07x-0.575和y=0.088x-1.481。     

马铃薯可溶性蛋白、叶绿素及ATP含量变化与品种抗旱性关系的研究

对水分胁迫下马铃薯叶片部分物质和能量代谢指标的研究结果表明,在水分胁迫下叶片中可溶性蛋白含量明显增加;叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量及叶绿素a/b比值与对照相比均有所下降;ATP含量有增有减,但品种抗旱性愈强,ATP含量愈高。叶片中可溶性蛋白含量、叶绿素a/b比值、ATP含量占对照百分率与品种抗旱性之间的相关系数r分别为+0.8750、-0.8509、+0.7945,P<0.01。因此,这些指标可用于马铃薯不同品种抗旱性的评定。     

摩西斗管囊霉对连作花生叶片荧光参数及生理指标的影响

连作严重影响花生叶片生长发育，导致花生产量下降和品质降低。为探明摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)对连作花生叶片生长发育的影响，以大花生品种花育22为试料，采用盆栽试验，研究接种F. mosseae 对连作 花生叶片叶绿素荧光参数、光合作用相关酶活性、抗氧化物酶活性、矿物质元素含量以及叶片干重的影响。结果表 明，与未接种相比，接种F. mosseae 显著增加连作花生叶片叶绿素含量，提高高温强光逆境环境中连作花生叶片原 初反应最大量子效率(Fv/Fm)、实际光化学量子效率(ΦPSП)、光化学淬灭系数(qP)和表观光合电子传递速率(ETR)的 值；同时，接种F. mosseae 的连作花生叶片中核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性在花针期和饱果 期分别增加了26.52%和32.73%，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性、抗坏血酸(AsA)和脯氨酸(Proline)含量也显著 提高；另外，接种F. mosseae 显著促进连作花生叶片对氮、磷、钾和钙的吸收，增加了叶片干物质积累。因此，F. moss⁃ eae 能够促进连作花生叶片生长发育，缓解连作障碍对花生地上部分生长的影响。     

施氮和木薯间作对成熟期花生根际土壤细菌群落结构的影响

为明确相同施肥量条件下木薯-花生间作与花生单作的成熟期根际土壤细菌群落特征差异,以木薯品种 华南205和花生品种粤油200为试验材料,设计2个施氮水平（施氮、不施氮）和3种种植模式（木薯单作、花生单作、 木薯间作3行花生）,采用高通量测序技术,研究了施氮和木薯间作对成熟期花生根际土壤细菌群落结构的影响。 结果表明,在相同施肥量条件下,木薯间作花生模式的土地当量比大于1,表现出间作优势,土地利用率提高49%~ 60%。成熟期花生根际土壤细菌4个优势类群依次为Chloroflexi、Proteobacteria、Actinobacteria和Acidobacteria,合计 比例84.42%~84.59%。花生根际土壤细菌的属数量共477个。施氮和木薯间作对花生根际土壤细菌的α多样性无 显著影响。木薯间作显著降低了Proteobacteria的相对丰度,降幅18.12%。在相对丰度排名前30的菌属中,不同处 理组合间TK10 和Roseiflexus 的差异达显著水平;施氮显著降低了菌属Candidatus_Solibacter、Acidimicrobiales 和 Amycolatopsis的相对丰度,降幅分别为41.18%、33.11%和71.98%。冗余分析表明,有效磷、pH显著影响细菌花生根 际土壤属水平群落组成。本研究结果为明确间作体系中花生根际微生态环境提供理论依据。     

施钙对瘠薄红壤旱地花生土壤理化性质的影响

为探讨钙肥对瘠薄红壤旱地花生土壤理化性质影响，同时为优化花生生长环境提供理论依据，本研究在 湖南长沙选取红壤瘠薄旱地以及3个不同粒型大小花生品种（大粒湘花2008、中粒湘花55、小粒蓝山小籽），运用土 柱试验栽培法，设置施钙肥（CaO）和不施钙2个处理，对花生主要生育期的根际、0~20cm土壤理化性质进行测试与 分析。结果表明：在缺钙酸性土壤下，施钙能提高所有品种、各时期（成熟期略有不同）、各土层花生土壤的pH值， 调节土壤过酸强度；提升土壤有机质含量（蓝山小籽＞湘花2008＞湘花55）；显著增加土壤碱解氮含量（湘花55＞湘 花2008＞蓝山小籽）；更好地提高大、中粒型品种土壤有效钾含量；降低大、中粒型品种土壤有效磷含量。因此，在 氮、磷、钾营养元素充足，钙元素缺失的土壤下，增施石灰钙肥，既可降低土壤酸度，又能提高有机质、碱解氮、有效 钾含量，却降低速效磷含量，在缺钙酸性土壤花生生产中施用石灰时应增施磷肥，从而保障花生高产高效栽培。     

基于图像处理技术的5种红树林叶片形态特征及叶绿素相对含量的估测

为研究基于计算机视觉的图像处理技术获得的红树林叶片形态特征和叶绿素相对含量,以5种红树林为研究对象,分析其叶片形态特征及建立叶片颜色参数和叶绿素相对含量的回归模型,为苗木培育及营养诊断提供理论依据。结果表明：基于图像处理技术获得红树林叶片形态特征值是可信的,5种红树林叶片形态特征（叶面积、叶长、叶宽、叶周长、叶片形态因子）存在显著差异。红海榄和木榄单片叶片最大,其次是秋茄和桐花树,白骨壤叶片最小,白骨壤叶片形态接近椭圆形,红海榄和秋茄2种红树叶片属于长条型,木榄和桐花树叶片形态类似,红海榄叶长和叶宽相关性最强。5种不同种类红树林的SPAD值和Dualex值差异性显著。利用数码相机获取5种红树林叶片彩色图像,通过图像处理软件提取RGB以及通过差值、比值、标准化值、归一化值等运算组合的28种颜色特征值,与叶绿素相对含量（SPAD值、Dualex 值）进行回归分析,B值与SPAD值极显著相关,(R+B+G)/3、R/B、G/B与SPAD值显著相关;18种颜色特征参数与Dualex值显著相关,其中相关系数最大的为G-B和G值。因此,可依据颜色特征参数（R、G、B）建立相应的统计模型进行红树林叶片叶绿素含量的估测,进而为检测红树林生长、诊断营养状况以及进行水肥精确管理提供理论依据和技术支持。     

青枯雷尔氏菌在不同作物根际定殖与轮作防病

青枯病是芝麻和花生的重要病害之一。为探索合理的轮作防控模式,运用青枯雷尔氏菌（Ralstonia sola⁃ nacearum）抗利福平标记菌株JXS02-L土壤接种,测定菌株在芝麻、花生、甘薯、大豆、玉米和小葱等6种作物根际土 壤和根部的定殖与消长动态,分析了不同轮作模式对芝麻/花生青枯病发生程度的影响。结果表明：播种后3w,6种 作物根际土壤菌量均低于初始接种菌量;播种后6 w,芝麻、花生、甘薯根际土壤菌量已上升至初始接种菌量水平 （3.20 ×106~4.93×106 CFU·g-1）,之后菌量持续上升,大豆、玉米根际土壤菌量则持续下降;播种后12 w,大豆、玉米根 际土壤菌量比芝麻、花生、甘薯根际土壤菌量低4个数量级,小葱植种后6 w~12 w,均未检测到病菌。播种后3 w~ 12 w,芝麻、花生和甘薯根部菌量持续上升,大豆和玉米根部菌量先升后降;至播种后12w,大豆和玉米根部菌量比 芝麻、花生和甘薯根部菌量低5个数量级,小葱根部则始终未检测到病菌。芝麻-大豆-小葱-芝麻、芝麻-大豆-玉 米-芝麻2种轮作模式芝麻青枯病病情指数比芝麻-花生-甘薯-芝麻轮作模式分别降低19.95%、12.87%;花生-大 豆-玉米-花生轮作模式花生青枯病病株率比花生-芝麻-甘薯-花生轮作模式降低11.63%。本研究结果对于了解 青枯雷尔氏菌的生态多样性,以及指导青枯病的科学防控具有重要意义。     

花生冠层APAR和FAPAR高光谱遥感估测模型研究

为了快速、无损监测花生生长发育，建立整个生育期内花生冠层吸收性光合有效辐射（APAR）和光合有 效辐射吸收系数（FAPAR）的高光谱遥感估测模型，本试验利用高光谱遥感技术，测定沈阳地区5种不同生态类型的 花生冠层光谱数据，同期获取APAR、FAPAR；并对原始光谱数据进行logρ、1/ρ、ρ′变换，构建6种植被指数，分别与 APAR和FAPAR进行Pearson相关分析，并建立估测模型，对模型进行检验与评价。研究结果表明：4种变换形式的 光谱数据中最优波段与APAR 和FAPAR 均达极显著相关（r≥0.3969，P<0.01），以ρ′在759nm 波段处与APAR（r= 0.7574）和FAPAR（r=0.6276）的相关性最好，ρ′759nm处的高光谱参数与APAR、FAPAR建立的估测方程y = 797.3846 e271.4883x（R=0.5512，P<0.01；RE=0.1213）和y =0.756e85.21x（R=0.4204，P<0.01，RE=0.0788）拟合系数最高、预测精度较 好，估测效果很好。比值植被指数（RVI）、差值植被指数（DVI）、归一化植被指数（NDVI）、复归一化差值植被指数 （RDVI）、垂直植被指数（PVI）和修改土壤调整植被指数（MSAVI）这6种植被指数的最优波段与APAR的相关性优 于与FAPAR的相关性，MSAVI[723,761]与APAR所建立的对数函数y = 1554ln（x）+ 1631（R=0.7566，P<0.01；RE= 0.0870）和RDVI[731,764]与FAPAR建立的多项式函数y = 1.027x2 + 0.713x + 0.729（R=0.6194，P<0.01；RE=0.0699） 的模拟值和实测值均达到了极显著、预测精度较高，MSAVI对APAR和RDVI对FAPAR估测效果很好。一阶微分光 谱和植被指数可以较好地估测花生冠层APAR和FAPAR。     

花生植株养分分析及饲用性评价

为筛选花生秸秆饲用性评价指标和饲用价值高的种质，以40份生物量较大的品种（系）为材料，利用NIRS方法分别检测收获后花生茎秆、叶片和种子部位的蛋白质、钙、磷、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、干物质、酸性洗涤木质素和体外干物质消化率等指标。结果表明，叶片中的蛋白质含量较茎秆高5%以上，营养价值较高；茎秆、叶片、种子部位对钙和磷的吸收均具有协同特征；茎秆、叶片中的钙、磷含量分别与蛋白质含量呈显著或极显著负相关，种子中的钙、磷含量均与蛋白质含量极显著正相关。秸秆饲用性评价分析表明，利用主成分分析共提取到5个主成分，代表茎秆、叶片检测指标91.12%的信息，可用于花生品种（系）秸秆饲用性的综合评价；根据各品种（系）的综合得分D值筛选出10份饲用价值较高的品种（系）；构建了花生秸秆饲用性评价的回归方程，D=0.014X₁+0.012X₂-0.003X₅+0.009X₇-0.023X₈+0.009X₁₀+0.011X₁₆-1.582（R²=0.994，F=764.329，P<0.01），该方程的估计精度达88.0%以上，方程中茎秆的蛋白质、灰分、中性洗涤纤维、植物干物质、酸性洗涤木质素、叶片的蛋白质和干物质共7个指标可作为花生秸秆饲用性综合评价指标。