摘要
宁夏作为我国北方干旱地区之一，盐碱地居多，在甘蓝的栽培过程中盐胁迫已成为抑制甘蓝正常生长发育的主要难题，当盐胁迫浓度过高时会影响甘蓝幼苗的健康生长，继而影响甘蓝的最终产量。本研究以“中甘21”甘蓝品种为试验材料，设置5个不同水平NaCl浓度处理0g/L(对照组，CK)、2g/L(T1)、3g/L(T2)、4g/L(T3)以及5g/L(T4)，分五个时期测定甘蓝的生长和生理指标，探究不同盐浓度处理对甘蓝植株生长发育的影响。利用高通量表型系统中RGB图像和热红外成像模块分别研究盐胁迫下甘蓝植株的外部形态盐害特征以及叶片温度差异变化，与此同时，利用高光谱成像模块建立甘蓝叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)、超氧化物歧化酶(SOD)以及丙二醛(MDA)含量的预测模型。本研究结果为其他作物耐盐环境的选择提供数据支撑，为今后盐胁迫环境下植株长势快速检测提供理论支持，其主要结果如下: (1)通过对甘蓝24个化学指标进行主成分综合评价分析，5个不同水平NaCl浓度处理下苗期甘蓝的耐盐机制不同。与CK处理相比，T1和T2处理下的植株对NaCl胁迫具有较高的耐性，可通过提高抗氧化物酶活性以及增加光合作用来抵御盐胁迫，T3处理其NaCl浓度影响了甘蓝的耐盐生理机制，T4处理则呈现出明显的盐害作用，造成植株体内不可逆的伤害，甚至导致植株死亡，由此可知，甘蓝可以适应浓度为2～3g/L的NaCl溶液胁迫。 (2)通过RGB图像技术发现，与CK处理相比，T1和T2处理甘蓝植株外部形态特征差异较小，而T3和T4处理甘蓝植株外部形态特征差异较大，且T4处理的甘蓝植株表现出明显的盐害特征，长势不佳。通过热红外成像技术发现，CK到T4处理甘蓝植株和叶片的温度越来越高，热红外图像在整个过程中表现出越来越多的红色区域以及越来越少的黄色和绿色区域。与此同时，甘蓝植株温度以及叶片温度与气孔导度、净光合速率、蒸腾速率、Fv/Fm、根长以及各生物量参数呈现显著相关性关系。 (3)采用KS、RS、SPXY三种方法对200个甘蓝叶片进行校正集与预测集的划分，优选KS法划分甘蓝叶片Fv/Fm、SOD活性以及MDA含量的样本集。采用MA、GF、Normalize、Baseline、Detrending、OSC、SNV等7种预处理方法对光谱进行优化，优选MA法建立甘蓝叶片Fv/Fm的PLSR模型，优选GF法建立SOD活性及MDA含量的PLSR模型。应用CARS、SPA、UVE、GAPLS以及IVASSA方法提取特征波长并构建PLSR模型，优选UVE法提取的特征波长建立甘蓝叶片Fv/Fm和MDA含量的预测模型，优选CARS法提取的特征波长建立甘蓝叶片SOD活性的预测模型。基于最优特征波长建立PLSR、PCR、MLR、LSSVM和CNN模型，对比与分析，CNN法建立Fv/Fm(RC=0.9317,RP=0.8190)、SOD活性(RC=0.9098，RP=0.8235)以及MDA含量(RC=0.8651,RP=0.7924)的模型效果最好，其将化学值与光谱数据相结合，大幅降低分析成本和检测时间，为高光谱成像技术在植株长势快速检测领域提供理论参考。
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