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利用荧光光谱和热成像技术早期诊断植物病害,及时采取必要的防治措施,不仅可以防止病害的大规模蔓延,使其被消灭在萌芽阶段,而且农药使用量大幅度减少,农作物产量和质量提高。本文以烟草为研究对象,探讨荧光光谱技术和热成像技术早期诊断花叶病的方法,与传统感官评判方法相比,荧光光谱技术和热成像技术可以提早1~3 d诊断出植物的病害症状。主要研究内容及研究成果如下: 1.荧光光谱技术对烟草花叶病的早期诊断 (1)进行了重度感病、轻度感病和健康烟叶片的蓝绿荧光光谱和叶绿素荧光光谱的对比研究。研究发现:(a)蓝绿荧光光谱:感病7d,重度感病叶片出现明显花叶症状而轻度感病叶片局部表现轻度花叶症状时,重度感病叶片的蓝绿荧光峰强度明显增加,与对照组形成差别,轻度感病叶片的蓝绿荧光峰强度仍无明显变化;(b)叶绿素荧光光谱:感病4d的重度感病叶片出现早期发病症状,即“明脉”,叶绿素荧光峰强度增加而与对照组形成差别,感病5d的轻度感病叶片的叶绿素荧光峰强度开始增加,直至感病7d时,轻度感病组才被完全判别出来,同时,叶片表现轻度花叶症状。因此,荧光光谱技术应用于烟草花叶病的早期诊断是可行的。 (2)进行了重度感病、轻度感病和健康烟草叶片的荧光光谱数据主成分分析的对比研究。对于感病4d的烟叶,主成分分析法能判别出重度感病组;对于感病5d的烟叶,主成分分析法能判别出轻度感病组。与荧光光谱法相比,主成分分析法有其特有优势:其一,主成分分析法更直观,感病5d的轻度感病组与对照组分别聚集形成相邻且部分重叠的两组,表明轻度感病植株在感病5d时,荧光开始“显症”;其二,主成分分析法提供的信息更丰富,样本在主成分分析图中的聚集紧密程度可以反映出所选试验样本之间的长势、大小等差异。 (3)进行了重度感病、轻度感病和健康烟草叶片的荧光峰比值表征方法研究。相比于易受测量距离、大气色散和叶片几何形状等外界因素影响的绝对荧光强度而言,4个荧光峰间的比值抗干扰能力更强。结果发现:随着病毒的侵染,感病叶片的F684/F723、F440/F684和F440/F723总体呈增加的趋势,雨F440/F544呈稳定变化趋势。 2.热成像技术对烟草花叶病的早期诊断 (1)进行了感病、健康植株的红外热像图以及两者叶表温度的对比分析研究。结果表明:与新叶颜色分布均匀、表现为低温黄绿色的健康植株相比,接种3d的感病植株新叶颜色分布不均,叶基部分为高温橙色,其它部分为低温黄绿色,温差达到1.3℃左右,而此时没有观察到任何肉眼可见症状,因此,热成像技术用于烟草花叶病的早期诊断是可行的。 (2)进行了病毒侵染过程中感病、健康植株红外热像图的对比分析研究。结果表明:整个侵染过程中,对照组新叶的热成像图由蓝色转变为黄绿色,温度有逐渐升高的过程。而感病植株新叶的温度变化过程为叶基部分温度先升高,这一高温区域逐渐扩大直至整个叶片。相应地,感病植株叶表最大温差(maximumtemperature difference,MTD)呈先增大后减小的趋势,对照组始终保持在0.6℃左右,并且感病叶片MTD在发病期比对照组高出0.5~1.3℃。 (3)研究了不同稀释度病毒液的侵染给叶片温度带来的影响。结果表明:重度感病(稀释0×和320×)与轻度感病植株(稀释1280×)在发病时,叶基处均最先表现高温橙色,MTD均呈先增大后减小的趋势;不同病情严重度植株发病时间不同,重度感病植株在感病3d后“热像”显症,轻度感病植株在感病5d后“热像”显症。