基于高光谱和荧光的棉花水分胁迫探测研究

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1、分类号：—$5—62密级：垒五单位代码：10086学号：2010272基于高光谱和荧光的棉花水分胁迫探测研究DroughtStressDetectionUsingHyperspectralReflectanceandChlorophyllFluorescenceTechniquesinCottonField学位申请人：薛惠云指导教师：张永江副教授李存东教授学科专业：作物栽培学与耕作学学位类别：农学硕士授予单位：河北农业大学答辩日期：二O一三年五月二十七日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果

2、。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑兰垦盔些盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名裕签字日期：7。＼弓年≮月弓1日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解亟j垦盔些盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权塑三垦壅些苤堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影

3、印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：之绺签字目期形D1弓年≮月弓＼171学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：渐∥签字日期：≯＼弓年寥月弓＼日电话：邮编：摘要lIIIIIllllllllllllllJJlllllJJIIIlIJJlUlllllllllJY2386670本试验以转基因抗虫棉花品种银瑞361为材料，盆栽于防雨棚内，以消除自然降水的影响。白蕾期开始分为水分胁迫进程试验、不同水分状况对比试验。水分胁迫进程试验，设置了持续干旱(Continuous

4、Drought，CD)、对照(土壤相对含水量达55％．70％，CK)；不同水分状况对比试验，设置严重干旱(土壤相对含水量35％．45％，SD)、中度干旱(土壤相对含水量45％．55％，MD)、正常(土壤相对含水量55％．70％，CK)3种水分梯度。测定光谱反射率(Radiance模式)、SPAD、叶绿素荧光参数、光合速率、气孔导度、叶绿素含量、叶片水势等单叶指标，及冠层反射率、LAI等指标。结果表明：1．随着干旱胁迫时间的延长叶片相对含水量(RWC)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、PSII最大光化学量子产量(

5、Fv／Fm)、PSII实际光化学量子产量(gPSII)、光化学淬灭系数(qP)、光化学反射指数(PRI)呈下降趋势，气孔限制值(1s)先上升后下降，非光化学淬灭系数(NPQ)则呈上升趋势，复水后除RWC外，其他指标都未恢复到初始状态。与初始状态相比，Pn、Gs、Tr、Fv／Fm、9PSII、qP、PRI在干旱胁迫第4天时，两年平均下降了53．1％、79．9％、66％、3．8％、11％、5．7％、18．4％；b、NPQ在第4天时，两年平均上升了98．1％、28．6％。综合两年数据，只有Pn、Gs、Tr、LS、Fv／Fm、PRI在第4天时

6、与初始状态差异极显著，而Pn、Gs、Tr、Ls、FV瓜【11、9PSII、qP、PRI、NPQ与RWC均达到极显著相关，可见上述指标均能灵敏地反映棉花叶片的水分状况。2．随着干旱程度的加剧，叶片RWC、Pn、Gs、Tr、tpPSII、qP、PRI、归一化差异植被指数(NDVI)、水分波段指数(WBI)、水分胁迫指数(MSI)、761nm处荧光强度值(F761)呈下降趋势，SPAD、比叶重(SLW)、NPQ、水分指数(wI)、水分指数／归一化差异植被指数(WI／NDⅥ)、687nm处的荧光强度值(F687)呈上升趋势。Pn、Gs、PRI

7、、F687与RWC极显著相关，其中F687与RWC的相关性最高。Tr、Fv／Fm、NPQ、NDVI、WI／NDVI与RWC均达到显著相关，F761、MSI与RWC的相关系数分别为0．3496、0．3675，其他指标与RWC的相关系数均低于O．3。可见在反映水分胁迫程度方面，Pn、Gs、PRI、F687与其他指标相比能更灵敏、准确地反映棉花叶片的水分状况，其中F687的灵敏性、准确性最高。不同水分处理下棉花主茎叶的Pn日变化均呈单峰变化趋势，在光照较弱时三种处理无差异，随着光强的加强严重干旱处理显著低于对照。中度干旱处理的Pn在9：00

8、时达到峰值然后开始下降，比严重干旱处理和对照峰值早一个小时；日变化中除光强低时三种处理下的Fv／Fm无差异外，其他时间都是严重干旱的Fv／Fm最高，中度干旱其次，对照的Fv／Fm最低；随着光强的日变化PRI与Pn变化趋势