基于叶片及冠层叶绿素参数的冬小麦籽粒蛋白质含量预测研究-论文.pdf

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1、第34卷，第7期光谱学与光谱分析Vo1．34，No．7，pp1917—19212014年7月SpectroscopyandSpectralAnalysisJuly，2014基于叶片及冠层叶绿素参数的冬小麦籽粒蛋白质含量预测研究宋晓宇，王纪华～，杨贵军，崔贝，常红1．北京农业信息技术研究中心，北京1000972．北京市农林科学院，北京1000973．北京农业质量标准与检测技术研究中心，北京1000974．中国科学院遥感与数字地球研究所，北京100094摘要小麦籽粒蛋白质含量是衡量小麦营养品质的重要指标，实

2、现小麦品质快速的预测预报对于粮食收购部门和加工企业具有重要意义。研究基于作物叶绿素／氮素速测仪SPAD及Multiplex3，获取冬小麦不同生育期叶片及冠层叶绿素参数，从小麦个体及群体参量两方面进行冬小麦收获期籽粒蛋白质含量及蛋白产量的预测研究。试验于2012年4—6月在国家精准农业研究示范基地开展，研究结果表明，冬小麦返青至灌浆初期，小麦冠层氮素密度与籽粒蛋白质含量的相关性优于叶片氮素含量与蛋白质含量的相关性，灌浆中期两者与籽粒蛋白质含量相关性差别不大；小麦叶片SPAD值与叶片氮素含量相关性总体优于其

3、与冠层氮素密度的相关性，而叶绿素荧光参数SFR_G，SFR_R与冠层氮素密度的相关性优于其与叶片氮素含量的相关性；叶片SPAD与籽粒蛋白质含量的相关性在拔节期最弱，在灌浆中期最强，小麦冠层叶绿素荧光参数SFR_G，SFRR与籽粒蛋白质含量相关性在返青至拔节期不显著，但孕穗期开始显著相关，在灌浆中期相关性最强且明显优于同期叶片SPAD与籽粒蛋白质含量的相关性；冬小麦籽粒蛋白产量与叶片SPAD值在小麦孕穗期至灌浆期显著相关，与SFR_G和SFR—R在小麦灌浆期显著相关；研究基于灌浆中期SPAD值及SFR_R

4、值，构建了冬小麦籽粒蛋白质含量及籽粒蛋白产量的预测模型，其中，籽粒蛋白质含量预测模型复相关指数分别为0．426和0．497，模型标准误差分别为0．060和0．055，籽粒蛋白产量预测模型复相关指数分别为0．366和0．386，模型标准误差分别为125．367和123．454kg·ha_。。研究表明，利用叶片SPAD值及冠层叶绿素荧光信息，在小麦收获前进行品质的快速预测是可行的。关键词冬小麦；氮素含量；冠层氮素密度；籽粒蛋白质含量；SPAD；SFR中图分类号：S131文献标识码：ADOI：10．3964／

5、j．issn．1000—0593(2014)07—1917—05氮素参与叶绿素的组成，不仅是蛋白质的主要组成成分，也引言是核酸和植物体内许多酶的重要组成成分。氮素的丰缺与作物叶片中叶绿素含量有密切的关系。大量研究通过探测作物小麦是世界上分布范围最广、种植面积最大的粮食作物生长期间叶片及植株氮素、叶绿素的情况来预测小麦籽粒品之一，也是我国重要商品粮和战略性粮食储备品种，不仅给质l1]。王纪华等利用地面光谱数据预测小麦籽粒蛋白质的人们提供热量，也是蛋白质的主要来源。小麦籽粒蛋白质含研究采用将反射率、红边参数

6、、植被指数链接到利用小麦开量(grainproteincontent，GPC)、各种蛋白质组分的比例及花期叶片氮素预测GPC的回归模型中，从而利用遥感数据组成蛋白质的氨基酸构成是衡量小麦营养品质的重要指标。间接地预测GPCE~]。叶绿素分析仪(SPAD)通过测量叶片在实现田间条件下小麦品质大面积快速预测预报是我国农业现两种波长范围内(650和940rim)的透光系数来确定叶片当前代化建设的迫切需要，也是粮食收购部门和加工企业的迫切叶绿素的相对含量，被广泛应用于作物氮素管理及作物品质要求。的预测研究中L6

7、川。田永超等利用冠层反射光谱和叶片氮素是对作物生长发育、产量品质形成影响最为显著的SPAD值来预测小麦籽粒蛋白质及淀粉的积累[8]，高飞等利营养元素。作物体内的全氮含量约为干重的0．3～5．O，用小麦叶片SPAD值预测成熟期籽粒蛋白质含量，都取得了收稿日期：2013—08—27。修订日期：2013—11—08基金项目：国家自然科学基金项目(41371349，41201326)资助作者简介：宋晓宇，女，1973年生，北京农业信息技术研究中心副研究员e-mail：songxy@nercita．org．cn1

8、918光谱学与光谱分析第34卷较好的效果【9]。叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用Multiplex3有紫外，蓝，红，绿光四个激发通道，黄光(或蓝过程中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等方面具有光)，红光，远红外光三个探测通道。测量结果中，以SFR独特的作用，与“表观性”的气体交换指标相比，叶绿素荧光(简单荧光比率)来衡量叶绿素的含量，SFR主要以红光和绿参数更具有反映“内在性”特点，因此，叶绿素荧光动力学技光激发的叶绿素荧光进行测