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硕士论文-SO2污染环境下水稻生物理化参数与光谱特征相关性研究，共73页，39840字
摘要
本试验研究于 2007 年度在青岛市农业技术推广站试验基地进行。选用临稻 10、圣稻
13、阳光 200 为供试品种，采用开顶式熏气装置，在不同生育期对正常生长的水稻进行 SO2
熏气处理，研究了二氧化硫急性伤害对水稻生物理化参数、冠层光谱反射率的影响以及生
物理化参数与光谱特征的相关性研究，取得了如下研究结果：
1.SO2 急性伤害对水稻生物理化参数的影响
在不同生育期进行 SO2 熏气处理，均提高了水稻叶片含硫量，且随 SO2 熏气浓度的增
加而增加；在临稻 10 孕穗期，圣稻 13 和阳光 200 分蘖期、孕穗期、抽穗期进行 SO2 熏气，
各处理的叶片浸出液 pH 与对照相比均呈显著降低趋势；SO2 熏气处理能显著降低叶片的叶
绿素含量，且随 SO2 熏气浓度的增加而降低，特别是在拔节期和抽穗期，降低趋势表现最
为明显；在分蘖期、拔节期和抽穗期进行 SO2 熏气处理，三个水稻品种叶片可溶性蛋白含
量和可溶性糖含量，均随 SO2 浓度的增加逐渐降低；SO2 熏气提高了水稻叶片游离脯氨酸
含量和 MDA 含量，在拔节期熏气，三个水稻品种叶片游离脯氨酸含量和 MDA 含量，随
SO2 浓度的增加而明显增加。在 SO2 急性伤害条件下，水稻分蘖期叶片 MDA 含量、拔节
期叶片 pH 和电导率、抽穗期可溶性蛋白含量和 MDA 含量、灌浆期可溶性蛋白含量，均可
以用来很好的估测各生育期内叶片其他生理生化指标；在分蘖期进行 SO2 熏气处理，穗重、
千粒重和每穗总粒重随熏气浓度的增加有降低趋势；在抽穗期熏气千粒重随 SO2 浓度增大
而下降，分蘖期进行 SO2 熏气处理，导致临稻 10、圣稻 13 和阳光 200 三个品种水稻平均
减产分别为：18.5%、32.3%、29.3%，拔节期：18.4%、24.1%、11.4%，抽穗期：18.5%、
21.4%、16.0%，灌浆期：18.7%、14.6%、12.1%。在分蘖期进行 SO2 急性伤害处理，圣稻
13 和阳光 200 两个品种的平均减产量最大，分别为 32.3%和 29.3%。
2.SO2 急性伤害对水稻冠层光谱曲线特征的影响
蓝光、绿光之间的吸收谷（460nm附近) 和绿光、红光之间的反射峰（560nm附近），
随着SO2熏气浓度的增加变得不明显，水稻冠层光谱反射率在蓝光和红光波段，随SO2
熏气浓度的增加而逐渐增大，而近红外波段光谱反射率随SO2熏气浓度的增加逐渐减小;
部分宽波段、单波段光谱特征值及其植被指数均在0.05水平下差异显著。
3.SO2 污染环境下水稻光谱特征与生化组分和农艺参数相关分析
水稻收获期宽波段光谱反射率（ρblue、ρgreen、ρred、ρnir）,植被指数（ρred-green、
ρgreen-blue）和水稻收获期窄波段（460±10nm、560±10nm、680±10nm、760±10nm）光谱
反射率，植被指数（NDVI (760,680)、NDVI(560,460)、NDVI(760,560)、NDVI(760,460)、
NDVI(680,460)、RVI(760,680)、RVI(760,560)、RVI(760,460)、RVI(680,460)、RVI(560,460) ）
均可以作为反演水稻单株穗重、单株瘪粒数、千粒重的光谱特征参量；SO2 急性伤害条件
下，分蘖期可溶性蛋白含量与宽波段光谱反射率（ρblue、ρgreen）显著极相关，叶绿素 b
和叶绿素总量与宽波段差值植被指数有很好的相关性，拔节期叶片硫含量、可溶性蛋白含
量、叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素总量，抽穗期 SOD 活性，灌浆期游离脯氨酸含量均与宽
波段光谱反射率及差值植被指数之间有很好的相关性，孕穗期 MDA 含量和 SOD 活性与
ρnir、ρnir-red、ρnir-green 显著相关；用分蘖期叶片含硫量、浸出液 pH、叶绿素含量与一
阶导数光谱显著相关波段建立的预测回归模型，可以很好地预测拔节期叶片含硫量、浸出
液 pH、叶绿素含量，抽穗期建立的模型可以很好的预测灌浆期叶片含硫量和叶绿素含量。
关键词：二氧化硫 水稻 生物理化参数 光谱特征 相关性
目 录
摘要 ...... 1
Abstract .... 3
前 言 ...... 5
材料与方法 ........... 13
1 供试材料与试验设计....... 13
2 二氧化硫污染环境的模拟.............. 14
3 测定项目与方法 15
结果与分析 ........... 19
1 SO2 急性伤害对水稻生物理化参数的影响... 19
1.1 SO2 急性伤害对水稻叶片生理生化指标的影响 .......... 19
1.1.1 对水稻叶片含硫量的影响......... 19
1.1.2 对水稻叶片 pH 值的影响.......... 20
1.1.3 对水稻叶片叶绿素含量的影响. 22
1.1.4 对水稻叶片可溶性蛋白含量的影响........ 24
1.1.5 对水稻叶片可溶性糖含量的影响........... 25
1.1.6 对水稻叶片游离脯氨酸含量的影响........ 27
1.1.7 对水稻叶片 MDA 含量的影响 . 28
1.2 SO2 急性伤害条件下水稻生理生化指标之间相关性研究.......... 30
1.3 SO2 急性伤害对水稻产量及构成因子的影响 .............. 33
1.3.1 对水稻产量构成因子的影响.... 33
1.3.2 对水稻产量的影响..... 36
2. SO2 急性伤害对水稻冠层光谱特征曲线的影响......... 38
2.1 对水稻光谱特征曲线的影响....... 38
2.2 SO2 急性伤害条件下水稻光谱反射率差异显著性检验 .......... 39
3. SO2 污染环境下水稻光谱特征与生化组分及农艺参数相关分析 ........... 41
3.1 水稻光谱反射率与生理生化指标的相关性分析 ..... 41
3.2 水稻农艺参数与收获期光谱特征相关性分析......... 44
3.3 水稻生理指标与导数光谱变量相关性分析及模型建立 ........ 46
3.3.1 一阶导数光谱反射率与叶片含硫量相关性分析 ... 46
3.3.2 一阶导数光谱反射率与叶片浸出液 pH 相关性分析 .......... 47
3.3.3 一阶导数光谱反射率与叶片叶绿素含量相关性分析 ......... 48
3.3.4 水稻生理指标一阶导数光谱估测模型... 49
讨论 ........ 51
结论 ........ 56
参考文献 57
致谢 ........ 63