低温胁迫下冬小麦生理参数高光谱监测及响应机理初探

发布时间：2020-03-29 12:27

【摘要】：本文以临麦7006为研究对象,通过田间小区试验,对拔节期冬小麦进行低温胁迫处理,测定胁迫后不同天数冬小麦主要生理参数及冠层光谱反射率,并分析其变化规律,通过对原始光谱进行15种变换处理,运用偏最小二乘法构建冬小麦生理参数监测模型,筛选出能够准确、快速反演冬小麦生理参数的光谱变换方式。对低温胁迫下冬小麦叶片的显微结构进行观察,结合冻害下冬小麦冠层光谱的变化规律进行分析,结果表明:1.同一时期不同低温胁迫下冬小麦生理参数(叶绿素含量、地上干生物量、叶片光合速率、叶片气孔导度)表现出相同的变化规律。胁迫后5 d,随胁迫程度的加剧,各处理生理参数(叶绿素含量、地上干生物量、叶片光合速率、叶片气孔导度)均低于对照,且短期内较为明显,而叶片胞间C02浓度均高于对照。胁迫后10d、20d、35d,各处理生理参数与对照的差异逐渐缩小。2.不同低温胁迫下冬小麦的原始光谱曲线变化规律基本一致。胁迫后5 d,可见光区域光谱反射率出现不同程度的上升,在近红外区域处差异明显,与对照组相比,胁迫后均出现较大幅度抬升,反射率升高的现象。胁迫后10 d与20 d光谱变化规律大致相同。胁迫后35d,可见光区域趋于平缓,出现红谷抬升的现象,近红外区域各处理反射率差异逐渐缩小。3.低温胁迫后5天,冬小麦叶片叶肉细胞收缩,细胞间隙变大。随低温胁迫后天数的增加,细胞收缩率变小,细胞间隙也随之变小。4.与原始光谱数据(To)相比,没有涉及微分处理的光谱变换(如倒数、对数、幂、平方根等变换方法)的光谱曲线特征变化不明显,而涉及微分处理的光谱特征信息表现比较明显。光谱数据经过变换后,冬小麦生理参数与变换光谱的相关系数都有了明显的提高,尤其是地上干生物量与变换光谱相关性最大,可达到0.9以上。5.与原始光谱相比,没有涉及微分处理的光谱变换(如倒数、对数、幂、平方根等变换方法)难以提高与冬小麦生理参数的相关性,且建模效果较差。原始光谱的二阶微分变换处理(T15)模型表现最好,其中(地上干生物量监测模型的R2=0.990、RMSE=379.184、RPD=10.068;叶绿素含量的R2=0.932、RMSE=0.205、RPD=3.898;叶片光合速率的R2=0.907、RMSE=0.664、RPD=3.339),而且模型中引入的因子变量数也较少,均为Fn=3。表明基于T15的光谱数据变换可实现冬小麦生理参数(叶绿素含量、地上干生物量、叶片光合速率)的光谱估算。另外,可以考虑将原始光谱对数的倒数的二阶微分(T10)和原始光谱进行开方后的二阶微分(T11)作为光谱数据变换方法。而15种光谱变换方式对于估测低温胁迫下冬小麦叶片气孔导度和胞间C02浓度不适用。
【图文】：

３．１．１叶绿素含量的变化逡逑叶绿素含量是反映作物长势的主要指标，对作物产量有着非常重要的作用［６６］。通过逡逑对低温胁迫后冬小麦叶绿素含量的变化分析（图２）可以看出，同一时期冬小麦叶绿素逡逑含量表现出相同的变化规律，低温胁迫后，随胁迫程度的加剧，叶绿素含量呈降低趋势。逡逑以低温胁迫后５邋ｄ为例，各处理叶绿素含量均低于对照，其中，Ｓｏ和Ｓ，、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、逡逑Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９处理间差异显著，Ｓ９处理比Ｓｏ邋（对照）叶绿素含量下降了邋３５．６％，逡逑说明低温胁迫对叶片叶绿素的合成造成了一定的影响，且短期内较为明显。胁迫后１０邋ｄ、逡逑２０邋ｄ、３５ｄ，各处理叶绿素含量与对照相比，差异逐渐缩小，这是由于随着生育期的推进，逡逑植株对低温胁迫具有一定的自我修复能力。逡逑６厂逡逑＾逦ｓ，邋ｓ，邋ｎｎｉｉｒｓ４逦｜逡逑ｇ邋５邋＾Ｓ５［ＺＺ］Ｓ６ＳＳＳ７邋ＫＺｓａ＾ｓ９逦ａａ逦ｄｃ逡逑Ｌｉｆｅ哢邋＿邋＿逡逑ｉ！：｜｜邋ｉｌｌ邋ｌｉ邋１１１逡逑５ｄ逦ｌＯｄ逦２０ｄ逦３５ｄ逡逑低温胁迫后天数邋Ｄａｙｓ邋ａｆｔｅｒ邋ｌｏｗ邋ｔｅｍｐｒｅｔｕｒｅ邋ｓｔｒｅｓｓ邋（ｄ）逡逑图２低温胁迫后不同天数冬小麦叶绿素含量的变化逡逑Ｆｉｇ．２邋Ｔｈｅ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｗｉｎｔｅｒ邋ｗｈｅａｔ邋ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｄａｙｓ邋ｕｎｄｅｒ邋ｌｏｗ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｓｔｒｅｓｓ逡逑３．１．２地上干生物量的变化逡逑地上部干物质的积累是作物净光合作用的重要标志，千物质积累又是最终经济产量逡逑形成的物质基础［６７】。不同处理冬小麦地上干生物量随低温胁迫后天数的增加

地上部干物质的积累是作物净光合作用的重要标志，千物质积累又是最终经济产量逡逑形成的物质基础［６７】。不同处理冬小麦地上干生物量随低温胁迫后天数的增加，，整体呈上逡逑升趋势（图３）。低温胁迫后５邋ｄ，各处理地上干生物量均低于对照，Ｓ９＆理地上干生物逡逑量与ＳＧ邋（对照）相比下降了邋３９．２％，且ＳＧ与各处理间差异显著，说明低温胁迫阻碍了冬逡逑１１逡逑
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.11;TP79

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本文编号：2605968