柑桔水分豐缺的光譜和莖流響應模型研究.pdf

1、水是生物體的重要組成部分，水分是控制植物光合作用和生物量的主要因素之一，因此在植物生命活動中有著不可取代的重要作用。干旱是全球主要自然災害之一，干旱對柑桔產量和品質造成的損失及影響在所有非生物脅迫中占極重要地位。在柑桔樹受到干旱脅迫以前，如何實時、無損地對柑桔植株水分狀況和干旱逆境做出判斷，對于防旱減災既有重要的理論價值，又具有重要的生產指導意義和應用前景。 國內外有關作物干旱脅迫診斷技術的研究近年發(fā)展較快。光譜法監(jiān)測評估作物水

2、分狀況的相關研究已經涉及小麥、水稻、棉花、葡萄等作物，但涉及柑桔及其主栽品種的研究較少。樹干液流監(jiān)測是近年應運而生的又一項新技術，但在果樹方面的研究報道不多，尤其是對莖流的發(fā)生規(guī)律和影響因素還缺乏系統(tǒng)了解，限制了這一技術的進一步發(fā)展和產業(yè)化應用。 本研究以柑桔葉片及植株為研究對象，以系列實驗室和田間試驗為基礎，綜合運用現代遙感信息、生長分析等手段，采用相關分析、線性與非線性分析和逐步回歸等數據挖掘方法，首次探討了重慶地區(qū)不同水分

3、脅迫條件下柑桔葉片和冠層的光譜響應特征及其回歸關系。研究了環(huán)境因子對樹體液流的影響，初步建立起柑桔植株水分診斷技術體系。主要研究內容和結果如下： 1．以8年生枳橙砧福本臍橙為試材，在模擬干旱脅迫環(huán)境下分析了福本臍橙(Citrussinensis(L)cv． Fukomoto navel orang)葉片失水動態(tài)及其光譜反射率變化，篩選出柑桔葉片水分脅迫特征光譜。用歸一化技術對柑桔葉片特征光譜吸收峰深度和面積進行定量描述和計算，建

4、立了葉片相對含水量與1400 nm特征光譜吸收峰深度和面積之間的線性回歸關系。結果表明，在水分脅迫過程中葉片光譜反射率顯著增強；1195-1442 nm波段的光譜反射率與葉片RWC的相關性達到了較高水平，1400 nm反射光譜為柑桔葉片干旱逆境診斷的特征光譜；葉片RWC與特征光譜反射率呈極顯著負相關，RWC=-0.5965x+82.3833，決定系數為0.842；與特征光譜吸收峰深度的回歸模型為RWC=0.3879x-53.2324，決

5、定系數為0.894；與特征光譜吸收峰面積面積的回歸模型為RWC=0.0026x+54.2000，決定系數達0.902。試驗結果為基于光譜探測技術的柑桔旱情預測和實時診斷奠定了基礎。 2．對盆栽枳橙砧特洛維塔甜橙進行梯度控水處理后，對試材進行了葉片葉綠素含量(SPAD)值、相對含水量(RWC)和土壤相對含水量(RWC)的測定，同時用便攜式光譜儀采集了控水植株冠層325-1075 nm的反射光譜。對數據的分析結果顯示，水分脅迫處理時

6、間與土壤及葉片相對含水量下降幅度呈顯著線性正相關，葉片失水速率大于土壤；干旱脅迫對植株冠層光譜反射率的影響呈隨干旱程度的加重，光譜反射率提高的趨勢，尤其是與葉綠素關系密切的光譜反射峰550 nm波長附近的光譜反射率顯著增強。采用偏最小二乘法進行建模分析，獲得520 nm光譜反射率與葉片含水量和葉綠素含量的預測模型，950 nm光譜反射率和冠層水分含量的建模預測值與真實值的相關系數達0.884。提出了不同程度干旱脅迫的光譜比值指數R(51

7、5，520)和R(915，920)。為實現田間旱情快速無損實時監(jiān)測提供了可能。 3．選取8年生露地栽培的枳橙(Carrizo citrange)砧福本臍橙(Citrus sinensis(L)cv．Fukomoto navel orange)健康植株，安裝TDP莖流數據采集系統(tǒng)，并在同一果園安裝自動氣象觀察系統(tǒng)。獲取數日的太陽輻射、空氣濕度等氣象參數和莖流的數據。結果分析顯示，柑桔莖流日變化和連日變化同太陽輻射強度具有較好的相關