重金属胁迫下油菜生理指标变化和金属元素快速检测方法研究

发布时间：2021-01-07 04:32

　　重金属污染是当前我国农业生产中最主要的环境污染问题之一。耕地受到重金属污染,不仅会影响作物产量和质量,更重要的是会危害人体健康,威胁人类的生存发展。植物作为整个食物链的第一个环节,直接从土壤中吸收重金属元素,影响其正常的生长发育过程。数字农业和农业物联网信息感知技术作为现代农业最前沿的发展领域之一,是当今世界发展现代农业,实现农业可持续发展的关键和核心技术。目前,我国土壤-植物生产系统中重金属污染对农作物胁迫效应日趋严重,造成植物毒害效应、代谢过程紊乱、生长发育伤害,乃至植株死亡,大大制约了农作物高产、优质、高效、生态、安全生产和可持续发展。作物生理信息作为逆境胁迫的重要指示性指标,对监测作物逆境胁迫,及时有效的采取综合防治和修复措施具有重要意义。本研究以油菜作为主体研究对象,探究了油菜对不同程度重金属镉（Cd）胁迫毒害作用的生理响应,建立了基于光谱技术和数据融合方法的油菜重金属镉胁迫程度判别模型;提出了固体样本热解预处理信号增强方法,构建了植物重金属及营养元素的定量分析模型,为实现植物体内营养/重金属元素的快速检测提供依据。主要研究结论如下:（1）探明了油菜在不同程度重金属Cd胁迫下... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 重金属镉对植物的毒害作用
    1.3 重金属镉胁迫下的植物抗氧化应激
        1.3.1 抗氧化酶
        1.3.2 抗坏血酸-谷胱甘肽循环
        1.3.3 其他抗氧化剂
    1.4 激光诱导击穿光谱技术
        1.4.1 激光诱导击穿光谱技术的定量分析方法
        1.4.2 激光诱导击穿光谱技术在植物检测方面的应用
    1.5 研究内容和技术路线图
第2章 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验材料与培养方法
        2.1.2 样品采集
    2.2 实验仪器
        2.2.1 高光谱成像系统
        2.2.2 LIBS系统
    2.3 生理指标检测方法
        2.3.1 叶片含水率测定
        2.3.2 抗坏血酸含量测定
        2.3.3 谷胱甘肽含量测定
        2.3.4 游离脯氨酸含量检测
        2.3.5 水杨酸含量检测
    2.4 化学计量学方法
        2.4.1 光谱预处理方法
        2.4.2 特征波长筛选方法
        2.4.3 数据融合方法
        2.4.4 建模分析方法
        2.4.5 模型评价指标
    2.5 数据处理软件
    2.6 本章小结
第3章 重金属镉胁迫下油菜生理指标响应与变化规律研究
    3.1 材料与方法
        3.1.1 样本制备
        3.1.2 生理指标检测方法
    3.2 结果与分析
        3.2.1 重金属镉胁迫对含水率的影响规律
        3.2.2 重金属镉胁迫对抗坏血酸含量的影响
        3.2.3 重金属镉胁迫对谷胱甘肽含量的影响规律
        3.2.4 重金属镉胁迫对游离脯氨酸含量的影响规律
        3.2.5 重金属镉胁迫对水杨酸含量的影响规律
    3.3 本章小结
第4章 油菜鲜叶重金属镉胁迫程度判别方法和模型研究
    4.1 材料与方法
        4.1.1 样本制备
        4.1.2 高光谱数据采集
        4.1.3 LIBS数据采集
    4.2 基于高光谱成像技术的油菜鲜叶镉胁迫程度判别方法和模型
        4.2.1 高光谱信息提取
        4.2.2 油菜叶片高光谱特征
        4.2.3 油菜鲜叶镉胁迫程度判别分析方法和模型
    4.3 基于LIBS技术的油菜鲜叶镉胁迫程度判别方法和模型
        4.3.1 LIBS光谱特征
        4.3.2 油菜鲜叶镉胁迫程度判别方法和模型
    4.4 基于高光谱成像和LIBS融合的油菜鲜叶镉胁迫程度判别方法
        4.4.1 光谱数据融合处理
        4.4.2 油菜鲜叶镉胁迫程度判别方法和模型
    4.5 本章小结
第5章 油菜营养元素及重金属元素快速定量检测方法和模型
    5.1 样本与方法
        5.1.1 样本采集
        5.1.2 实验仪器
        5.1.3 样本制备
        5.1.4 LIBS信号采集
        5.1.5 元素含量检测
    5.2 热解预处理对LIBS检测信号增强效果研究
        5.2.1 热解预处理对元素含量的影响
        5.2.2 热解实验参数及其优化实验设计
        5.2.3 元素特征峰筛选分析
        5.2.4 热解预处理对LIBS检测信号增强效果分析
    5.3 基于热解预处理的油菜营养/重金属元素单变量建模方法
        5.3.1 特征峰筛选方法
        5.3.2 单变量建模与预测
    5.4 基于热解预处理的油菜营养/重金属元素多变量建模方法
        5.4.1 biPLS建模方法
        5.4.2 多变量建模与预测
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 主要创新点
    6.3 展望
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]应用激光诱导击穿光谱对土壤中多元素同时定量分析[J]. 余克强,赵艳茹,刘飞,何勇.  光谱学与光谱分析. 2017(09)
[2]激光诱导击穿光谱技术在土壤元素检测中的应用[J]. 余克强,赵艳茹,刘飞,彭继宇,何勇.  光谱学与光谱分析. 2016(03)
[3]7种果壳的热解特性及与主要组分相关性分析[J]. 蒋新元,廖媛媛,郭忠,孟安,黄泽才,杨素文.  林业科学. 2015(12)
[4]激光诱导击穿光谱技术的研究与应用新进展[J]. 邵妍,张艳波,高勋,杜闯,林景全.  光谱学与光谱分析. 2013(10)
[5]激光诱导击穿光谱结合偏最小二乘法定量分析脐橙中Cd含量[J]. 张旭,姚明印,刘木华.  物理学报. 2013(04)
[6]水杨酸对非生物胁迫下植物抗氧化能力的影响[J]. 王海凤,王俊斌.  生物学通报. 2012(02)
[7]预烧蚀双脉冲激光诱导Fe等离子体发射光谱的实验研究[J]. 王琦,梁云仙,陈兴龙,王静鸽,杨阳,倪志波,董凤忠.  中国激光. 2011(12)
[8]臭氧胁迫对大豆叶片抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响[J]. 王俊力,王岩,赵天宏,曹莹,刘玉莲,段萌.  生态学报. 2011(08)
[9]盐碱及重金属对植物生长发育的影响[J]. 李文誉,李德明.  北方园艺. 2010(08)
[10]植物体内水杨酸分析方法的探讨及其应用[J]. 张卫,孙国新,徐玉新,郭彬.  生态毒理学报. 2009(06)

博士论文
[1]基于光谱与光谱成像技术的油菜病害检测机理与方法研究[D]. 张初.浙江大学 2016

硕士论文
[1]Cu、Cd单一及复合污染对油菜生长发育的影响[D]. 刘春艳.安徽师范大学 2012



本文编号：2961918