本發(fā)明涉及植物根系觀測
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種采用近紅外裝置測定露地草莓休眠進程的方法。
背景技術(shù)：
：露地草莓需要經(jīng)過自然休眠后，才能正常的萌芽、開花，否則即使給予適宜的環(huán)境條件，也不萌芽開花，有時即使萌芽但不整齊，并且生長結(jié)果不良。草莓的休眠進程直接關(guān)系到自身需冷量的積累、產(chǎn)量和果實品質(zhì)的提升。迄今為止，針對草莓休眠進程的判斷僅限于通過觀察花芽(葉芽)的大小變化的方法判別；然而，采用這種方法只能粗略地判斷休眠結(jié)束前期，不能對休眠進程(休眠誘導(dǎo)期、深度休眠期、休眠解除期)進行動態(tài)觀察，這對明確草莓休眠進程和調(diào)控需冷量，以增加產(chǎn)量、提升果實品質(zhì)。有學(xué)者提出當(dāng)芽增大時，束縛水開始向自由水轉(zhuǎn)變；也有學(xué)者認(rèn)為，與芽細胞內(nèi)自由水的增加與芽的增大具有一致性，而芽大小是確定草莓休眠是否結(jié)束的簡便方法。植物生理表明，草莓真正意義的休眠為根系的休眠，而芽體的休眠為休眠的表觀現(xiàn)象，為此，準(zhǔn)確地探明草莓的休眠進程，應(yīng)對其根系的休眠情況進行研究。文獻表明，草莓根系休眠與根系中水的自由度密切相關(guān)，即當(dāng)根系的束縛水遠遠大于自由水時，草莓開始進入休眠；當(dāng)根系自由水幾乎不活動時，草莓草莓處于深度休眠時期；當(dāng)根系中自由水遠遠大于束縛水時，草莓開始解除休眠。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種采用近紅外裝置測定露地草莓休眠進程的方法，通過測定草莓根系內(nèi)束縛水和自由水的含量和自由度來了解草莓根系活動情況，為判斷草莓的休眠進程提供可靠依據(jù)。為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種采用近紅外裝置測定露地草莓休眠進程的方法，該方法包括如下步驟：(1)模型的建立：取多組不同生長狀況的草莓根系，每一組草莓根系分為兩份，其中一份利用阿貝折射儀測得根系束縛水和自由水?dāng)?shù)據(jù)，另一份利用NIR(近紅外)漫反射光譜技術(shù)采集草莓根系樣品的NIR光譜，以阿貝折射儀測得的數(shù)據(jù)作為參考值，結(jié)合TQAnalyst7.1中的PLS(偏最小二乘法)法建立草莓根系中束縛水和自由水測定的NIR分析模型，并以未知樣品進行驗證；(2)在草莓休眠季節(jié)，定期挖開草莓根際土壤，露出側(cè)根系和須根系；(3)選取步驟(2)中適量長度的側(cè)根系和須根系作為樣品，裝入石英樣品杯，近紅外光譜儀采用積分球漫反射測樣，分辨率為8cm-1，掃描64次，掃描范圍12000～4000cm-1，溫度23-27℃，相對濕度15％-20％；對所得到的NIR光譜進行預(yù)處理和特征分析，利用步驟(1)中的NIR分析模型，分析得到草莓休眠的深度。本發(fā)明中，所述草莓休眠季節(jié)限制為冬季11月份至翌年3月份。本發(fā)明中，所述步驟(2)中每隔2周挖開草莓根際土壤。本發(fā)明中，所述步驟(2)中挖開草莓根際土壤的深度10-20cm。本發(fā)明中，所述步驟(3)中每批樣品重復(fù)裝樣并掃描5次，求平均光譜。近紅外裝置工作原理：近紅外光是指波長介于可見光區(qū)與中紅外區(qū)之間的電磁波，其波長范圍約為780～2500nm，波數(shù)范圍約為12500～4000cm-1。采用近紅外裝置，源于紅外線發(fā)射器發(fā)出的紅外光產(chǎn)生脈沖信號，這種脈沖信號源于分子振動能級的躍遷同時伴隨轉(zhuǎn)動能級躍遷而產(chǎn)生。它記錄的是分子中單個化學(xué)鍵的頻振動的倍頻和合頻信息，主要是由于對束縛水和自由水吸收峰的位置和強度上的不同，達到反映根系中水屬于束縛水還是自由水，同時反應(yīng)須根系膨脹的情況。本發(fā)明的有益效果是：1、檢測過程簡單快捷，近紅外光具有很強的穿透能力和散射效應(yīng)，在檢測時不需要進行任何前處理，可以穿透玻璃、石英和塑料包裝進行直接檢測，也不使用任何化學(xué)試劑，結(jié)果更客觀、準(zhǔn)確。2、可全程監(jiān)控休眠進程，克服肉眼觀察時只能通過草莓芽體大小粗略判斷草莓休眠進程的不足。當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實施例中10批草莓根系掃描5次后的NIR光譜疊加圖。具體實施方式下面的實施例僅用于解釋本發(fā)明，而非限制本發(fā)明?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一采集NIR光譜：取適量長度的側(cè)根系和須根系分為10批草莓根系樣品，分別裝入石英樣品杯，近紅外光譜儀采用積分球漫反射測樣，分辨率為8cm-1，掃描64次，掃描范圍12000～4000cm-1，溫度23-27℃，相對濕度15％-20％；每批樣品重復(fù)裝樣并掃描5次，求平均光譜，見圖1。NIR光譜的預(yù)處理：分別采用一階導(dǎo)數(shù)(firstderivative)、二階導(dǎo)數(shù)(secondderivative)、多元散射校正(mutiplicativesignalcorrection，MSC)、矢量歸一化、最大–最小歸一化等方法對光譜預(yù)處理，以內(nèi)部交叉驗證決定系數(shù)(R2)、校正均方差(RMSEC)和預(yù)測均方差(RMSEP)為綜合指標(biāo)評價。R2越接近1，說明樣品分析值與NIR預(yù)測值相關(guān)性越好。RMSEC越小，表面模型回歸得越好。RMSEP越小，表明模型預(yù)測能力越強。本實施例中要求1＜RMSEP/RMSEC＜1.2，結(jié)果見下表1：表1預(yù)處理方法的影響主成分?jǐn)?shù)的選定：合理確定參加建模的主成分?jǐn)?shù)時充分利用光譜信息和濾除噪音的有效方法之一。以RMSECV為優(yōu)化參數(shù)，當(dāng)RMSECV值最小時，所選主成分?jǐn)?shù)最佳，模型的預(yù)測精度越高。結(jié)果顯示，RMSECV最小值為0.2412，對應(yīng)的主因子數(shù)為10，見表2：表2預(yù)處理方法的影響主成分?jǐn)?shù)5678RMSECV0.33280.32610.28990.2674主成分?jǐn)?shù)9101112RMSECV0.24930.24120.26370.2619建立模型：運用TQAnalyst7.1中的PLS法建立模型，采用SNV+一階導(dǎo)數(shù)進行預(yù)處理，選擇4486.27～7408.30cm-1波段，主成分?jǐn)?shù)10，建立模型。R2＝0.9748，RMSEC＝0.134，RMSEP＝0.147，RMSEP/RMSEC＝1.097，說明模型穩(wěn)定、準(zhǔn)確，該NIR分析模型可用于草莓根系束縛水和自由水的定量分析，進而分析得到草莓休眠的深度。以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。當(dāng)前第1頁1 2 3