赣南脐橙黄龙病与衰退病的光谱学快速检测研究

来源 :江西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whlyxyx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
赣南脐橙荣获“中华名果”等称号,是中国国家地理标志产品,已成为江西赣州农业的第一支柱产业。然而,黄龙病、衰退病等病害给脐橙产业造成极大的经济损失。因此,病害早期检测在果园防控中显得尤为重要,而传统的理化方法难以实现病害的快速检测。基于此,研究提出基于近红外光谱技术和高光谱图像技术的赣南脐橙典型病源光谱学快速无损检测方法。以健康、黄龙病、缺素和衰退病四类赣南脐橙新鲜叶片为研究对象,测定分析四类赣南脐橙叶片中主要化学物质含量的差异,并利用近红外光谱技术和高光谱图像技术对四类叶片进行判别分析,以实现赣南脐橙典型病源的快速无损检测。主要结果如下:(1)赣南脐橙黄龙病叶片的鉴定及四类叶片主要化学物质含量测定分析。试验对赣南脐橙样叶中总基因组DNA进行提取、PCR体系优化,并测定分析了赣州不同果园7月份和9月份赣南脐橙叶片中多种化学物质含量。结果表明,利用擎科生物植物基因组DNA提取试剂盒提取总基因组效果最佳;选用LAA2/LAJ5引物对,目的片段浓度为1.70×10-3 ng/L时能高灵敏度扩增出清晰可见的目的条带,可实现赣南脐橙样叶黄龙病的PCR检测。相比正常赣南脐橙叶片,感染黄龙病越严重,叶绿素含量的下降以及可溶性糖的累积也越严重;缺素叶片中叶绿素、可溶性糖含量均降低且缺乏金属元素(7月份的缺乏Zn,9月份的缺乏K和Zn);衰退病叶片中叶绿素和可溶性糖等化学组分含量均有不同程度的降低。(2)赣南脐橙叶片主要化学组分含量的近红外光谱定量测定。试验在测定四类赣南脐橙叶片中叶绿素、可溶性糖、总氮和总磷含量基础上,采集各叶片样本对应的近红外光谱数据,经光谱预处理后,利用联合区间偏最小二乘法(siPLS)优选出各化学组分的相关特征光谱区间;将优选出的相关特征子区间变量与脐橙叶片不同组分含量相关联并分别构建siPLS和反向传播神经网络(BPNN)模型。结果表明,采用siPLS方法可以优选出与叶绿素、可溶性糖、总氮和总磷含量相关的特征光谱变量,运用siPLS和BPNN模型都可以实现对叶片中叶绿素等组分含量的同时定量预测,且BPNN模型对赣南脐橙叶片中叶绿素、可溶性糖和总氮等组分含量的总体测定效果均优于siPLS模型。其对叶绿素、可溶性糖和总氮在测试集中的预测均方根误差(RMSEP)分别为0.311 mg/g、5.302 mg/g、0.158%,相关系数(R)分别为0.887、0.840和0.773;而siPLS模型对总磷含量测定效果优于BPNN模型,其在测试集中的RMSEP为0.205 mg/g,R为0.892。(3)赣南脐橙典型病源的近红外光谱快速判别。试验采集了健康、黄龙病、缺素和衰退病四类叶片样本的近红外光谱,利用主成分分析(PCA)去除冗余光谱信息,取前15个主成分对比构建线性判别分析(LDA)、k邻近法(KNN)、支持向量机(SVM)和反向传播神经网络(BPNN)模型。结果表明,利用PCA-BPNN模型对四类叶片的判别效果优于其它模型,当PCs为12,隐含层数为16时,PCA-BPNN模型在训练集、验证集和测试集中的判别准确率分别为100.00%、97.50%和95.00%,总体准确率达到98.13%。(4)赣南脐橙典型病源的高光谱图像技术绿色检测。试验采集了健康、黄龙病、缺素和衰退病赣南脐橙叶片样本的高光谱图像数据,比较采用主成分分析(PCA)和独立分量分析(ICA)对高光谱图像数据进行降维处理,分别优选出5个特征波长图像,对每个特征波长图像提取基于统计矩阵和灰度共生矩阵的10个特征变量,同时对光谱数据进行分析提取特征变量,运用PCA结合BPNN算法构建判别模型。结果表明,PCA对高光谱三维图像降维效果优于ICA处理,基于单一图像信息的BPNN模型对四类赣南脐橙叶片总体判别准确率为91.75%,基于单一光谱信息的BPNN模型总体判别准确率为92.00%,融合高光谱图像信息与光谱信息的总体判别准确率可提高到93.50%。本研究为光谱法对赣南脐橙黄龙病、衰退病等典型病源的早期快速检测提供了方向,对光谱学在农业生产中的植物病害检测及应用提供数据基础和技术支持。
其他文献
我国正处在现代化国家建设的新阶段,全面推进乡村振兴是当前的首要任务。农民合作社作为新型农业经营主体,在乡村振兴中起着极其重要的作用。自从2007年颁布实施《农民专业合作社法》以来,经过多年的发展,我国农民合作社已经具有庞大的数量,同时也出现了数量和质量不能同步发展的矛盾。涌现出现了大量的“空壳社”、“僵尸社”等一系列不规范的合作社,扰乱了合作社发展秩序,不利于农民合作社长期稳定的健康发展。本文基于
学位
【意义】极端天气事件带来的气象灾害对水稻种植生产活动及种粮大户生计产生了广泛而又深刻的影响,气象灾害的严重性和突发性给种粮大户和社会经济带来了不可估量的损失,种粮大户如何适应气象灾害以维持生计是农业发展和农民生存的关键。探究种粮大户适应气象灾害的行为逻辑与影响机制,促进种粮大户积极有效地适应气象灾害,对缓解气象灾害产生的不利影响、保障粮食安全、稳定粮食市场具有重要的现实意义。【目的】本研究以计划行
学位
随着人类社会工业化和城镇化的发展,重金属污染持续增加,我国镉污染土壤的面积已达2000万公顷。镉污染对农作物生长和粮食安全造成重大影响。油菜作为土壤镉污染修复的潜在物种曾被多次报道,并且油菜具有生物量大、易于收割、气候适应性强、污染区种植出的菜籽压榨的油可以用于发电厂或做生物柴油而避免浪费等优点。因而,油菜对镉污染土壤的修复是一条高效、经济、对环境友好的重金属污染修复的途径,具有广阔的发展前景。研
学位
习近平总书记指出:“产业兴旺,是解决农村一切问题的前提”。“产业兴旺”作为乡村振兴战略20字总体要求的首位,是乡村振兴的源头和基础,是实现乡村振兴的核心。只有加快发展乡村产业,实现乡村产业振兴,才能更好推动农业全面升级、农村全面进步、农民全面发展。本文以洞头区“两菜一鱼”产业为研究内容,调查与分析作为浙江省“重要窗口”建设者温州市的东部沿海地区(海岛)——洞头区乡村产业发展的现状、存在的问题及产生
学位
休闲观光农业是为了满足人们物质和精神文化需求而发展起来的具有农业与旅游业两个行业交叉特质的新兴产业。近几年在国家众多利好政策的扶持下,休闲观光农业高速发展。在其迅速发展的过程中,游客对休闲观光农业品质、环境、安全等各方面的要求越来越高,然而,休闲观光农业却仍普遍存在供需不匹配问题,影响休闲观光农业的高质量发展。为此,本研究以温州市清江镇休闲观光农业发展为选题,以期为此地区及相似地区休闲观光农业的高
学位
随着工业化、城镇化发展,农村大量劳动力向城镇转移,在环境与资源的双重约束下,传统农业耕种方式难以维持农民可持续发展,农业科技推广应用是农业可持续发展的重要保证。然而,我国农业科技成果众多,但农业科技成果转化率和应用率并不理想,主要原因是农业科技成果创新与农业科技成果转化推广相脱节,农业产业技术需求与农业技术供给相脱节。基于此,本文以江西省水稻生产为例,从农户需求视角出发,分别从农技员指导和政府农技
学位
三农问题长期以来是政府关注的核心社会问题。乡村振兴靠产业,产业的振兴靠品牌。品牌强农,即是推进农产品区域公用品牌建设。苍南县深入推进农业品牌振兴,以塑造品牌、提高品质、拓宽渠道、产业融合、品牌运营及宣传推广等为发展方式,全力打造“苍农一品”农产品区域公用品牌整体形象。然而目前,品牌仍然处于发展的初级阶段,品牌知名度低,市场反响小,农产品品质和市场满意度波动较大。因此,研究如何进一步提高“苍农一品”
学位
紫鸭跖草(Setcreasea purpurea)是铜超积累植物,其耐受铜离子的能力强于其他普通植物,在修复铜污染的土地具有一定的潜力,说明其拥有强大的防御机制来抵御铜毒害。在研究紫鸭跖草在铜胁迫下的生理反应时,发现紫鸭跖草在铜胁迫下会诱导表达特异蛋白以增强对铜的耐受性。为深入探究紫鸭跖草的耐铜机制,实验室前期对紫鸭跖草根组织进行了转录组测序和TMT蛋白组学分析,分析发现紫鸭跖草SpCu/Zn-S
学位
如今,人类生存的环境面临着许多严重的环境污染问题。其中,水污染问题对生物和生态系统造成了危害。然而,一些有害的有机污染物如罗丹明B、亚甲基蓝、双酚A以及强力霉素、磺胺嘧啶、环丙沙星等抗生素不断被添加到水中,严重影响着水生生物和人类的安全。为了解决上述环境污染问题,研究者采用了物理、机械、化学、生物等多种常用方法,但是这些技术在成本效益和无害化方面还需要加强。因此,需要高效、无毒、低成本的技术来降解
学位
非洲猪瘟(African swine fever,ASF)是非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)引起的一种高致病性烈性猪传染病,唯一已知的DNA虫媒病毒。非洲猪瘟病毒由于其极强的传染性以及缺乏有效的疫苗,能够导致家猪和野猪的高的死亡率,对全球养猪业产生重大的经济影响。目前,我们对非洲猪瘟的认识尚不透彻,未有安全有效的疫苗产出。因此,进一步阐明ASFV基因功能
学位