柑桔黃龍病葉近紅外光譜特征及藥效評價應(yīng)用.pdf

1、柑桔黃龍病(HLB)，是柑桔上的一種毀滅性病害，目前已經(jīng)嚴(yán)重制約了廣東甚至華南地區(qū)柑桔產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，已經(jīng)成為我國乃至世界農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)及科技發(fā)展亟待解決的問題。黃龍病病樹的正確診斷和鑒定是生產(chǎn)上正確防治柑桔黃龍病的前提，因此掌握快速而有效的柑桔黃龍病診斷與檢測技術(shù)，對及時發(fā)現(xiàn)柑桔黃龍病并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施積極防治柑桔黃龍病具有重要實(shí)踐意義。目前生產(chǎn)上依然急需一種簡單易行、適合田間大規(guī)模使用的診斷技術(shù)。在已有研究的基礎(chǔ)上，本研究以砂糖桔葉片為

2、樣本，收集樣本葉片的近紅外光譜，建立樣本標(biāo)準(zhǔn)集數(shù)據(jù)庫，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)研究方法，建立不同的定性判別模型，并進(jìn)行驗(yàn)證集驗(yàn)證，最后得出判別分析結(jié)果，為柑桔黃龍病的田間快速診斷提供科學(xué)依據(jù)。
　　主要研究成果如下：
　　1、MicroNIR微型近紅外光譜 PCA模型的建立。對比分析不同掃描方法以及不同光譜預(yù)處理方法下的PCA模型預(yù)測結(jié)果后，發(fā)現(xiàn)本研究中柑桔葉片的微型近紅外光譜的最佳采集方式為：反脈法，即將微型近紅外光譜儀（Micro

3、NIR1700 Spectrometer）的光源沿著葉片反面主脈進(jìn)行掃描。最佳參數(shù)設(shè)置為：SG一階導(dǎo)數(shù)3點(diǎn)平滑、主成分?jǐn)?shù)15，原始光譜數(shù)據(jù)經(jīng)最佳參數(shù)預(yù)處理后得到的PCA模型判別分析結(jié)果準(zhǔn)確率最高，模型穩(wěn)定性最好，其驗(yàn)證集正確識別率高達(dá)100％，正確拒識率可達(dá)90%。
　　2、MicroNIR微型近紅外光譜 PLS-DA模型的建立。MicroNIR微型近紅外光譜PLS-DA模型的建立沿用PCA模型確定好的最優(yōu)光譜采集方式（反脈掃描法

4、）以及最合適的主成分15等模型建立條件，建立出不同參數(shù)設(shè)置下的PLS-DA模型，進(jìn)行對比分析后，確定原始光譜數(shù)據(jù)經(jīng)SG一階導(dǎo)數(shù)7點(diǎn)平滑后得到的PLS-DA判別分析模型為最優(yōu)模型，其R2=0.970317，RMSEP=0.080198，SEP=0.074656，且驗(yàn)證集的正確識別率和正確據(jù)識率均高達(dá)100%。
　　3、傅立葉近紅外光譜（FT-NIR）分析結(jié)果。經(jīng)MicroNIR1700 Spectrometer掃描過近紅外光譜的樣本

5、（180個），再進(jìn)行 FT-NIR傅立葉近紅外光譜收集，并進(jìn)行聚類分析和定性分析。結(jié)果表明，聚類分析和定性分析的分類正確率達(dá)到了100%，兩類不同的樣本很明顯的落在了不同區(qū)域，說明帶菌樣本和不帶菌樣本可以被聚類分析和定性分析進(jìn)行準(zhǔn)確歸類鑒別。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，PCA模型和PLS-DA模型對樣本的判別分類結(jié)果與 FT-NIR的聚類分析以及定性分析的判別結(jié)果一致，佐證了 PCA模型和PLS-DA模型預(yù)測結(jié)果的可靠性。
　　4、MicroNI

6、R微型近紅外光譜模型的田間適用性驗(yàn)證。PCA最優(yōu)模型和PLS-DA最優(yōu)模型進(jìn)行田間適用性驗(yàn)證試驗(yàn)中，同一柑桔園不同方位（不同重復(fù)組）的情況下兩個模型都能很好的對兩個柑桔園的被測樣本進(jìn)行正確歸類，正確識別率均在93%以上，最高達(dá)到100%，正確拒識率均在80%以上（包括80%），最高同樣可達(dá)100%，這說明兩個模型對樣本采樣的方位沒有特殊要求，穩(wěn)定性較好，符合田間檢測要求。不同柑桔果園的田間整體驗(yàn)證結(jié)果中，PCA模型和 PLS-DA模型的

7、正確識別率均在95%以上，最高達(dá)到100%；正確拒識率均在80%以上，最高可達(dá)86.67%。兩種對比結(jié)果都顯示兩個模型對田間樣本的預(yù)測與對驗(yàn)證集樣本的預(yù)測一樣準(zhǔn)確，證明了兩個模型的高預(yù)測能力，同時，相比之下，PLS-DA模型的判別分析能力要優(yōu)于PCA模型的判別分析能力。
　　5、化學(xué)藥劑處理藥效評價試驗(yàn)。本研究選取對黃龍病菌抑制效果相對較高的鹽酸四環(huán)素、硫酸慶大霉素和鹽酸土霉素進(jìn)行化學(xué)藥劑處理試驗(yàn)，藥劑濃度均為1000 mg/L，

8、利用近紅外光譜模型對攜帶低含量黃龍病病菌，且沒有表現(xiàn)出田間典型癥狀的柑桔葉片進(jìn)行早期預(yù)測判斷，同時對這些病葉及時進(jìn)行化學(xué)防治，光譜模型進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。模型實(shí)時預(yù)測監(jiān)控結(jié)果顯示，隨著化學(xué)藥劑處理天數(shù)的不斷增加，除CK組外，三種藥劑處理組內(nèi)的帶菌樣本的個數(shù)不斷的下降，表明藥劑對黃龍病病菌在不斷發(fā)揮抑制作用，且三種化學(xué)藥劑處理效果為：鹽酸四環(huán)素>硫酸慶大霉素>鹽酸土霉素。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，除PCA模型對鹽酸土霉素的正確判斷率為96%外，PLS-DA