莊紅梅，王 強(qiáng)，韓 宏，劉會芳，王 浩

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝作物研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】蕪菁(Brassicarapavar.rapa)，新疆當(dāng)?shù)胤Q為恰瑪古[1]，又名蔓菁、圓根、盤菜等，屬十字花科蕓薹屬二年生草本植物，被譽(yù)為長壽圣果[2]。南疆各地均有種植，僅柯坪縣就常年種植533.33 hm2(8 000余畝)，除了鮮食之外，還被加工成口服液、膠囊、膏劑、精油等保健產(chǎn)品[3]。氮是作物生長發(fā)育所需的大量營養(yǎng)元素之一，氮元素的多少會引起植株體內(nèi)相關(guān)生化成分的變化[4]。光譜分析技術(shù)具有速度快、效率高、重現(xiàn)性好、操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是探測和獲取作物營養(yǎng)狀況和長勢信息的有效手段[5]。因此，研究新疆蕪菁營養(yǎng)生長期葉片光譜特性及對N的敏感性，對探索新疆蕪菁快速營養(yǎng)診斷體系的建立具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】前人利用光譜反射率來估測作物N元素營養(yǎng)狀況的研究較多。如在玉米、小麥、水稻、棉花、黑麥草、紫葉稠李、番茄、甜椒、輪臺白杏等作物上的氮元素實(shí)時檢測與營養(yǎng)診斷[6-19]，通過研究篩選出了葉片光譜估測全N含量的敏感波段、特征波長等，利用作物葉片反射光譜率進(jìn)行葉片葉綠素含量評價[20-26]。這些研究結(jié)果表明，光譜指數(shù)通過反應(yīng)作物葉綠素含量，從而可以間接反映作物N素營養(yǎng)狀況。有關(guān)蕪菁(恰瑪古)的研究主要集中在營養(yǎng)品質(zhì)與雜交育種方面，營養(yǎng)機(jī)制研究甚少。該作物屬于小宗作物，由于栽培面積小而分散，環(huán)境變異和遺傳變異較大，新品種選育進(jìn)程緩慢，品種改良落后，加之管理不善，造成品種種質(zhì)混雜退化嚴(yán)重，產(chǎn)量和品質(zhì)明顯下降，制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。【本研究切入點(diǎn)】新疆蕪菁營養(yǎng)生長期葉片光譜反射率對N的敏感性尚無文獻(xiàn)報道。研究以新疆蕪菁營養(yǎng)生長期葉片光譜反射率對N的敏感性分析為切入點(diǎn)。【擬解決的關(guān)鍵問題】分析不同蕪菁營養(yǎng)生長期葉片光譜反射率對N的敏感性差異，研究采用葉片光譜指數(shù)診斷N的敏感期，為新疆蕪菁快速、精準(zhǔn)、非破壞性營養(yǎng)診斷提供最佳時間窗。

1 材料與方法

1.1 材 料

以安寧渠試驗(yàn)場種植的7個品種蕪菁為取樣對象，葉片樣品于2017年8～10月進(jìn)行采集。每個品種選5株，每株大小一致，在每株中部東、西、南、北方向隨機(jī)選取生長健康的葉片。表1

試驗(yàn)設(shè)7個處理，21個小區(qū)，每小區(qū)面積為12.8 m2，3次重復(fù)。種植密度為5×104株/hm2，株距25 cm，行距80 cm。

表1 試驗(yàn)材料
Table 1 Test materials in the table

編號No.品種名稱Varieties編號No.品種名稱VarietiesK柯坪蕪菁(圓錐形)Kepingturnip204新星圓蔓菁(二代)Xinxingroundturnip(secondgeneration)C長黃蔓菁Longandyellowturnip104新星圓蔓菁(一代)Xinxingroundturnip(firstgeneration)X新星圓蔓菁Xinxingroundturnip13美國小蕪菁Americanturnip222天地禾蕪菁Tiandiheturnip

1.2 方 法

1.2.1 光譜數(shù)據(jù)采集

光譜數(shù)據(jù)用美國PP Systems 公司生產(chǎn)的UniSpec-SC(單通道)便攜式光譜分析儀采集。該光譜分析儀自帶光源，可在可見光/近紅外310～1 130 nm 波長范圍內(nèi)進(jìn)行連續(xù)測量，光譜分辨率在λ/100，掃描波長3.3 nm。

光譜數(shù)據(jù)獲取的同時采集恰瑪古同一部位葉片，不同品種各取20株，5個重復(fù)，7個品種共700株，每株取2片葉，共1 400片葉。試驗(yàn)光譜數(shù)據(jù)測定地點(diǎn)是安寧渠試驗(yàn)場，選擇營養(yǎng)生長期(幼苗期、葉片生長旺盛期、肉質(zhì)根生長盛期、成熟期)進(jìn)行首批光譜數(shù)據(jù)測定，并在3 d內(nèi)完成該時期第二批光譜數(shù)據(jù)的采集。每次數(shù)據(jù)采集前光譜儀進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)校正，活體健康葉片3次重復(fù)測定。葉片光譜測定選取葉片的中部較寬(避免探頭直接對著葉脈)的部分進(jìn)行光譜測定。選擇晴朗無風(fēng)或風(fēng)力不大天氣，時間為10:30～13:00太陽高度角變化量小的時間段進(jìn)行。測定條件盡可能一致，確保數(shù)據(jù)可比性?？梢姽獠ǘ蔚娜~片光譜反射率[27]，用于不同蕪菁營養(yǎng)生長期葉片光譜特征及對N素的敏感性分析。

1.2.2 葉樣采集

以安寧渠試驗(yàn)場種植的7個品種的蕪菁為取樣對象，葉片樣品于2017年8～10月進(jìn)行采集，營養(yǎng)生長關(guān)鍵發(fā)育期(幼苗期、葉片生長旺盛期、肉質(zhì)根生長盛期、成熟期)，每個品種選5株，每株大小一致，在每株中部東、西、南、北方向隨機(jī)選取生長健康的成熟葉片。取葉片(帶葉柄)帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，于105℃恒溫殺青30 min后70℃烘至恒重，用不銹鋼料理機(jī)粉碎后裝入自封袋備用。

1.2.3 全氮含量檢測

儀器：自動凱氏定氮儀、高溫消解爐。

試劑：硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、硼酸、氫氧化鈉、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、混合指示液(甲基紅乙醇溶液∶溴甲酚綠乙醇溶液=1∶5)。

處理：稱取充分混勻的試樣 0.2～2 g，約相當(dāng)于30～40 mg氮，精確至0.001 g，移入干燥的100 mL定氮瓶中，加入0.2 g硫酸銅、6 g硫酸鉀及20 mL硫酸，輕搖后于瓶口放一小漏斗，將瓶置于高溫消解爐上。小心加熱，待內(nèi)容物全部炭化泡沫完全停止后，保持瓶內(nèi)液體微沸，至液體呈藍(lán)綠色并澄清透明后，再繼續(xù)加熱0.5～1 h。取下冷卻，同時做試劑空白試驗(yàn)。

分析：向接收瓶內(nèi)加入10.0 mL硼酸溶液及1～2滴混合指示液，并使冷凝管的下端插入液面下，將定氮瓶置于定氮儀上機(jī)檢測。取下接收瓶以鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至終點(diǎn)，顏色由酒紅色變成綠色，pH 5.1。同時做試劑空白。

1.3 數(shù)據(jù)處理

葉片光譜指數(shù)的計算采用與葉綠素含量正相關(guān)性較好的公式：ND705= (R750-R705) /(R750+R705-2R445)[28]進(jìn)行。

式中：R750、R705、R445，分別為測定葉片敏感波段750、705和445 nm的光譜反射率值。

數(shù)據(jù)分析采用DPS v9.5與Origin 9.0軟件。葉片光譜指數(shù)的差異性分析采用單因素方差分析(One-way ANOVA)，多重比較采用最小顯著方差法(LSD方法)。

2 結(jié)果與分析

2.1不同品種蕪菁營養(yǎng)生長關(guān)鍵發(fā)育期葉片光譜特性

研究表明，幼苗期、葉片生長旺盛期、肉質(zhì)根生長盛期、成熟期葉片光譜曲線起伏趨勢相同。在310～350 nm短波段范圍內(nèi)，光譜反射率由于光譜曲線的首端噪聲導(dǎo)致變異較大，但隨著波長的增加，變異逐漸減小。430～700 nm反射率較低，并呈現(xiàn)“低-高-低”的趨勢，即：藍(lán)紫波段低-綠波段高-橙紅波段低，在550 nm附近出現(xiàn)第一個強(qiáng)反射峰，不同果實(shí)生育期表現(xiàn)出反射強(qiáng)度不同。在670 nm附近出現(xiàn)強(qiáng)吸收谷，即：紅谷。在可見光范圍內(nèi)呈現(xiàn)出“藍(lán)邊”、“綠峰”、“黃邊”、“紅谷”等獨(dú)特的光譜特性。在700～780 nm波段，紅光波段強(qiáng)烈地吸收與近紅外波段強(qiáng)烈地反射造成曲線出現(xiàn)一個陡峭的爬升脊，反射率迅速抬升。在近紅外780～1 000 nm波段，形成一個很強(qiáng)的反射平臺，在此波段內(nèi)，反射率較高且平穩(wěn)。1 000～1 110 nm波段范圍，葉片光譜反射率由于受大氣吸收干擾和儀器噪聲作用，導(dǎo)致變異也比較大，并隨波長增加變異逐漸增大。在整個可見光波段，幼苗期，七個品種蕪菁的光譜反射率光譜反射率變化趨勢較為一致，新星圓蔓菁表現(xiàn)出較高的光譜反射率，其次為新星圓蔓菁二代，新星圓蔓菁一代，美國小蕪菁，天地禾蕪菁，長黃蔓菁，柯坪蕪菁(圓錐形)?？梢姡煌贩N的蕪菁光譜反射率的變化趨勢較為一致，但是不同波段對應(yīng)的反射率的值有一定的差異。圖1

圖1 不同品種蕪菁果實(shí)生育期葉片光譜反射率
Fig.1 The leaf spectral reflectance of different turnip cultivars at vegetative stage

2.2不同品種蕪菁營養(yǎng)生長關(guān)鍵發(fā)育期可見光波段葉片光譜反射率

不同品種蕪菁營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期(幼苗期，葉片生長旺盛期，肉質(zhì)根生長盛期，成熟期)處理的葉片光譜反射率呈現(xiàn)基本一致的規(guī)律。在可見光波段(350～780 nm)，幼苗期，光譜反射率從高到低依次是：美國小蕪菁、新星圓蔓菁、新星圓蔓菁(一代)、新星圓蔓菁(二代)、天地禾蕪菁、長黃蔓菁、柯坪蕪菁(圓錐)；葉片生長旺盛期，光譜反射率從高到低依次是：柯坪蕪菁(圓錐)、長黃蔓菁、新星圓蔓菁(二代)、新星圓蔓菁、美國小蕪菁、新星圓蔓菁(一代)、天地禾蕪菁；肉質(zhì)根生長盛期，光譜反射率從高到低依次是：新星圓蔓菁(二代)、美國小蕪菁、新星圓蔓菁(一代)、柯坪蕪菁(圓錐)、新星圓蔓菁、長黃蔓菁、天地禾蕪菁；成熟期，光譜反射率從高到低依次是：新星圓蔓菁、新星圓蔓菁(二代)、長黃蔓菁、柯坪蕪菁(圓錐)、天地禾蕪菁、新星圓蔓菁(一代)、美國小蕪菁。由結(jié)果可以看出，在營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期，不同品種蕪菁葉片光譜反射率相比較，新星圓蔓菁、新星圓蔓菁(二代)表現(xiàn)出較高的光譜反射率，天地禾蕪菁表現(xiàn)出較低的光譜反射率。美國小蕪菁在幼苗期與成熟期的光譜反射率較高，在葉片生長旺盛期與肉質(zhì)根生長盛期的光譜反射率較低；柯坪蕪菁(圓錐)在幼苗期的光譜反射率較低，在葉片生長旺盛期的光譜反射率較高，不同品種的葉片光譜反射率均在成熟期較高，這有可能是由于成熟期，葉片內(nèi)葉綠素含量降低導(dǎo)致的結(jié)果。

不同蕪菁營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期(幼苗期，葉片生長旺盛期，肉質(zhì)根生長盛期，成熟期)，相同品種的葉片光譜反射率呈現(xiàn)基本一致的規(guī)律。在可見光波段(350～780 nm)，美國小蕪菁在營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期，光譜反射率呈現(xiàn)幼苗期>成熟期>肉質(zhì)根生長盛期>葉片生長旺盛期；新星圓蔓菁(一代)在營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期，光譜反射率呈現(xiàn)幼苗期>成熟期>肉質(zhì)根生長盛期>葉片生長旺盛期；新星圓蔓菁(二代)在營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期，光譜反射率呈現(xiàn)幼苗期>成熟期>肉質(zhì)根生長盛期>葉片生長旺盛期；天地禾蕪菁光譜反射率呈現(xiàn)幼苗期>成熟期>肉質(zhì)根生長盛期>葉片生長旺盛期；長黃蔓菁光譜反射率呈現(xiàn)幼苗期>成熟期>葉片生長旺盛期>肉質(zhì)根生長盛期；柯坪蕪菁(圓錐)光譜反射率呈現(xiàn)葉片生長旺盛期>幼苗期>成熟期>肉質(zhì)根生長盛期；新星圓蔓菁光譜反射率呈現(xiàn)幼苗期>成熟期>葉片生長旺盛期>肉質(zhì)根生長盛期；除了柯坪蕪菁(圓錐)外，其余六個品種光譜反射率均呈現(xiàn)幼苗期與成熟期的光譜反射率較高，這有可能是由于幼苗期與成熟期，葉片內(nèi)葉綠素含量較低導(dǎo)致的結(jié)果；而在葉片生長旺盛期與肉質(zhì)根生長盛期，葉片均表現(xiàn)出較低的反射率，可能是由于該時期N營養(yǎng)主要被葉片吸收，葉綠素含量升高所致。圖2

2.3不同品種蕪菁營養(yǎng)生長關(guān)鍵發(fā)育期氮含量的差異性

研究表明，新星圓蔓菁與美國小蕪菁葉片氮含量呈現(xiàn)出葉片生長旺盛期>幼苗期>成熟期>肉質(zhì)根生長盛期；長黃蔓菁、美國小蕪菁、新星圓蔓菁(二代)、柯坪蕪菁(圓錐)、天地禾蕪菁、新星圓蔓菁(一代)幼苗期的含氮量較高，長黃蔓菁與天地禾蕪菁的氮含量呈現(xiàn)出幼苗期>葉片生長旺盛期>成熟期>肉質(zhì)根生長盛期；柯坪蕪菁(圓錐)、新星圓蔓菁(二代)、新星圓蔓菁(一代)的氮含量呈現(xiàn)出幼苗期>葉片生長旺盛期>肉質(zhì)根生長盛期>成熟期。由于N素能直接影響葉綠素，因此，可以通過可見光以及近紅外波段特定波長區(qū)域的反射率的光譜指數(shù)，區(qū)分葉片N含量的高低。圖3，表2

圖2 不同蕪菁營養(yǎng)生長關(guān)鍵發(fā)育期可見光波段葉片光譜反射率
Fig.2 The leaf spectral reflectance in visible spectrum of turnip at vegetative stage

圖3 不同品種蕪菁營養(yǎng)生長期不同發(fā)育階段葉片氮含量差異
Fig.3 Differences in leaf nitrogen content in the different stages of the vegetative growth stage of different varieties of turnips表2 蕪菁營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期氮含量差異性
Table 2 One-way ANOVA of leaf nitrogen content of turnip at different growing stages

品種Differentcultivars均值Mean標(biāo)準(zhǔn)誤Std.Error95%置信下限區(qū)間95%LCL95%置信上限區(qū)間95%UCL幼苗期YoungfruitperiodC5.96Aa0.01732055.88547586.0345239X4.59Cc0.08660254.21737974.9626203K5.81Aa0.00577355.78515875.8348415135.4Bb0.01732055.32547595.4745241045.86Aa0.12124365.33833116.38166912045.26Bb0.04618815.06126875.45873152225.81Aa0.15011115.16412436.4558759葉片生長旺盛期EarlyfruitexpansionperiodC3.56Dd0.0577353.31158623.8084138X5.27ABa0.0230945.17063465.3693654K4.44Cc0.0692824.14190384.7380963135.47Aa0.04618815.27126855.66873141045Bb0.15275254.34275885.65724092044.44Cc0.00577354.41515854.46484132225Bb0.0577354.75158655.2484135肉質(zhì)根生長盛期Mid-termoffruitexpansionperiodC2.94Dd0.01732052.8654763.0145241X3.98BCbc0.0577353.73158654.2284135K4.44Aa0.02081664.35043354.5295663134.46Aa0.0115474.41031734.50968271044.17ABb0.02886754.04579324.29420672044.04BCb0.02886763.9157934.16420712223.77Cc0.18475212.97507594.5649242成熟期MatureperiodC3.5De0.25166112.41718954.5828105X4.82Aa0.0346414.67095214.9690483K4.16BCbc0.05196153.93642784.3835722134.51ABab0.03785944.34710424.6728961043.92CDcd0.20784623.02571024.814292043.54Dde0.0115473.49031733.58968272224.38ABCb0.00577354.35515864.4048413

注：大寫字母不同代表差異極顯著(P<0.01)；小寫字母不同代表差異顯著(P<0.05)，下同

Note:Bars with different uppercase letters indicate extremely significant difference atP<0.01，according to LSD test;bars with different lowercase letters indicate significant difference atP<0.01，according to LSD test,the same as below

營養(yǎng)生長發(fā)育期不同發(fā)育階段，不同品種葉片氮含量之間存在顯著性差異。營養(yǎng)生長發(fā)育期不同發(fā)育階段存在顯著性差異。幼苗期，長黃蔓菁與新星圓蔓菁、美國小蕪菁、新星圓蔓菁(二代)之間的葉片氮含量存在顯著或極顯著性差異；新星圓蔓菁與其余6個品種蕪菁的氮含量存在極顯著性差異；柯坪蕪菁(圓錐)與新星圓蔓菁、美國小蕪菁、新星圓蔓菁(二代)之間的葉片氮含量存在顯著或極顯著性差異；美國小蕪菁與新星圓蔓菁(二代)之間無顯著性差異，但與其余5個品種之前存在顯著或者極顯著性差異；新星圓蔓菁(一代)與新星圓蔓菁、美國小蕪菁、新星圓蔓菁(二代)之間的葉片氮含量存在極顯著性差異；新星圓蔓菁(二代)與美國小蕪菁之間無顯著性差異，但與其余5個品種存在顯著性或者極顯著性差異；柯坪蕪菁(圓錐)與新星圓蔓菁、美國小蕪菁、新星圓蔓菁(二代)之間的葉片氮含量存在極顯著性差異；葉片生長旺盛期，新星圓蔓菁(一代)與柯坪蕪菁(圓錐)葉片氮含量無顯著性差異，但與其余5個品種之間存在顯著性差異；長黃蔓菁與其余6個品種的葉片氮含量存在極顯著性差異；柯坪蕪菁(圓錐)與新星圓蔓菁(二代)之間無顯著性差異，但與其余5個品種之間存在顯著性差異；肉質(zhì)根生長盛期，柯坪蕪菁(圓錐)與美國小蕪菁之間的葉片氮含量無顯著性差異，但與其余5個品種之間存在顯著或者極顯著性差異；成熟期，7個品種之間均存在顯著或者極顯著性差異。

營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期，相同品種之間的氮含量存在顯著或者極顯著性差異。長黃蔓菁幼苗期的氮含量與葉片生長旺盛期、肉質(zhì)根生長盛期、成熟期間存在極顯著性差異；肉質(zhì)根生長盛期與葉片生長旺盛期、成熟期氮含量之間存在顯著性差異；新星圓蔓菁營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期氮含量均存在顯著性差異；柯坪蕪菁(圓錐)葉片生長旺盛期與肉質(zhì)根生長盛期氮含量之間無顯著性差異，其余各時期氮含量均存在顯著或者極顯著性差異；美國小蕪菁的前兩個發(fā)育時期無顯著性差異，后兩個時期無顯著性差異，但幼苗期、葉片生長旺盛期均與肉質(zhì)根生長盛期、成熟期之間存在顯著或者極顯著性差異；新星圓蔓菁(一代)的葉片生長旺盛期與肉質(zhì)根生長盛期的葉片氮含量不存在顯著性差異，其余關(guān)鍵發(fā)育期存在顯著或者極顯著性差異；新星圓蔓菁(二代)與天地禾蕪菁的葉片氮含量在幼苗期、葉片生長旺盛期、肉質(zhì)根生長盛期、成熟期均存在顯著或者極顯著性差異。

2.4不同品種蕪菁營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期葉片光譜指數(shù)(ND705)的差異性

營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期，不同品種葉片光譜指數(shù)(ND705)之間存在顯著性差異。不同營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期存在顯著性差異。幼苗期，新星圓蔓菁、柯坪蕪菁(圓錐)、美國小蕪菁的葉片光譜指數(shù)(ND705)之間不存在顯著性差異，但其他品種間的葉片光譜指數(shù)(ND705)之間均存在顯著或者極顯著性差異；葉片生長旺盛期，新星圓蔓菁(二代)與其余6個品種之間均存在極顯著性差異，其余6個品種之間不存在顯著性差異；肉質(zhì)根生長盛期，7個品種之間不存在顯著性差異；成熟期，新星圓蔓菁、新星圓蔓菁(一代)、新星圓蔓菁(二代)3個品種之間無顯著性差異；長黃蔓菁、美國小蕪菁、天地禾蕪菁之間無顯著性差異，其余各品種之間存在顯著或者極顯著性差異。因此，幼苗期和成熟期可以作為區(qū)分幾個品種蕪菁氮素光譜營養(yǎng)診斷的敏感時期。表3

不同營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期，相同品種葉片光譜指數(shù)(ND705)之間存在顯著性差異。長黃蔓菁與新星圓蔓菁肉質(zhì)根生長盛期與成熟期葉片光譜指數(shù)(ND705)之間無顯著性差異，但與幼苗期、葉片生長旺盛期存在顯著性差異；柯坪蕪菁(圓錐)與新星圓蔓菁(一代)的葉片光譜指數(shù)(ND705)在各個時期不存在顯著性差異；美國小蕪菁的葉片光譜指數(shù)(ND705)在各個時期存在顯著性差異；新星圓蔓菁(二代)的葉片光譜指數(shù)(ND705)在幼苗期與成熟期之間無顯著性差異；天地禾蕪菁的幼苗期與肉質(zhì)根生長盛期無顯著性差異，但與葉片生長旺盛期、成熟期之間存在顯著性差異。因此，葉片生長旺盛期可以作為長黃蔓菁、新星圓蔓菁、美國小蕪菁、天地禾蕪菁氮素光譜營養(yǎng)診斷的敏感時期，葉片生長旺盛期與肉質(zhì)根生長盛期可以作為新星圓蔓菁(二代)氮素光譜營養(yǎng)診斷的敏感時期。表4

表3蕪菁營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期葉片光譜指數(shù)ND705差異

Table3One-wayANOVAofleafspectralindexND705ofturnipinthedifferentstagesofthevegetativegrowthstage

品種Differentcultivars均值Mean標(biāo)準(zhǔn)誤Std.Error95%置信下限區(qū)間95%LCL95%置信上限區(qū)間95%UCL幼苗期YoungfruitperiodC0.36Bb0.0230940.26063450.4593655X0.41ABab0.01732050.33547590.4845241K0.42ABab0.0346410.27095180.5690482130.41ABab0.0115470.36031720.45968281040.44ABa0.00577350.41515860.46484142040.46Aa0.00577350.43515860.48484142220.4033ABab0.02603420.29131740.5153493葉片生長旺盛期EarlyfruitexpansionperiodC0.45Aa0.01732050.37547590.5245241X0.47Aa0.0115470.42031720.5196828K0.46Aa0.01732050.38547590.5345241130.47Aa0.01732050.39547590.54452411040.44Aa0.01732050.36547590.51452412040.36Bb0.00577350.33515860.38484142220.48Aa0.01732050.40547590.5545241肉質(zhì)根生長盛期Mid-termoffruitexpansionperiodC0.38Aa0.02886750.25579310.5042069X0.42Aa0.0230940.32063450.5193655K0.44Aa0.00577350.41515860.4648414130.4Aa0.02886750.27579310.52420691040.4Aa0.0577350.15158630.64841382040.42Aa0.0115470.37031730.46968272220.41Aa0.0115470.36031720.4596828成熟期MatureperiodC0.41Ab0.0115470.36031720.4596828X0.45Aab0.0115470.40031730.4996827K0.48Aa0.01732050.40547590.5545241130.42Ab0.01732050.34547590.49452411040.46Aab0.01732050.38547590.53452412040.44Aab0.0230940.34063450.53936552220.42Ab0.01732050.34547590.4945241

表4不同品種蕪菁營養(yǎng)生長發(fā)育關(guān)鍵期葉片光譜指數(shù)ND705差異

Table4One-wayANOVAofleafspectralindexND705ofdifferentturnipcultivarsinthedifferentstagesofthevegetativegrowthstage

品種Differentcultivars發(fā)育時期Developingstages均值Mean標(biāo)準(zhǔn)誤Std.Error95%置信下限區(qū)間95%LCL95%置信上限區(qū)間95%UCLC幼苗期0.36Ab0.0230940.26063450.4593655葉片生長旺盛期0.45Aa0.01732050.37547590.5245241肉質(zhì)根生長盛期0.38Aab0.02886750.25579310.5042069成熟期0.41Aab0.0115470.36031720.4596828X幼苗期0.41Ab0.01732050.33547590.4845241葉片生長旺盛期0.47Aa0.0115470.42031720.5196828肉質(zhì)根生長盛期0.42Aab0.0230940.32063450.5193655成熟期0.45Aab0.0115470.40031730.4996827K幼苗期0.42Aa0.03046410.27095180.5690482葉片生長旺盛期0.46Aa0.01732050.38547590.5345241肉質(zhì)根生長盛期0.44Aa0.00577350.41515860.4648414成熟期0.48Aa0.01732050.40547590.554524113幼苗期0.41Aab0.0115470.36031720.4596828葉片生長旺盛期0.47Aa0.01732050.39547590.5445241肉質(zhì)根生長盛期0.4Ab0.02886750.27579310.5242069成熟期0.42Aab0.01732050.34547590.4945241104幼苗期0.44Aa0.00577350.41515860.4648414葉片生長旺盛期0.44Aa0.01732050.36547590.5145241肉質(zhì)根生長盛期0.4Aa0.0577350.15158630.6484138成熟期0.46Aa0.01732050.38547590.5345241204幼苗期0.46Aa0.00577350.43515860.4848414葉片生長旺盛期0.36Bb0.00577350.33515860.3848414肉質(zhì)根生長盛期0.42ABa0.0115470.37031730.4696827成熟期0.44Aa0.0230940.34063450.5393655222幼苗期0.4033Ab0.02603420.29131740.5153493葉片生長旺盛期0.48Aa0.01732050.40547590.5545241肉質(zhì)根生長盛期0.41Ab0.0115470.36031720.4596828成熟期0.42Aab0.01732050.34547590.4945241

3 討 論

3.1 影響植物對可見光波段光質(zhì)吸收和反射的重要因素包括葉片顏色、結(jié)構(gòu)、水分狀況與長勢等。其中葉綠素對光的吸收作用最大。不同品種蕪菁在幼苗期、葉片生長旺盛期、肉質(zhì)根生長盛期、成熟期葉片光譜曲線均呈現(xiàn)“藍(lán)紫波段低-綠波段高-橙紅波段低”的趨勢，由于葉綠素在550 nm波段吸收很弱，引起在550 nm附近出現(xiàn)第一個強(qiáng)反射峰。葉綠素在紅光與藍(lán)紫光部分有兩個強(qiáng)吸收區(qū)，在紅光部分680 nm附近出現(xiàn)“紅谷”，由于此波段是藻膽素中藻藍(lán)蛋白的主要吸收帶，“紅谷”的出現(xiàn)是由于色素的強(qiáng)烈吸收形成的。由此可見，蕪菁與扁桃、輪臺白杏葉片類似，在可見光波段范圍內(nèi)，具有“藍(lán)邊”、“綠峰”、“黃邊”、“紅谷”的光譜特性[23，29]。在近紅外780～1 050 nm波段，反射率較高，葉肉內(nèi)海綿組織結(jié)構(gòu)的反射表面空腔很大，并且細(xì)胞內(nèi)葉綠素呈水溶膠狀態(tài)，具有強(qiáng)烈的紅外反射，較高的透射率，極低的吸收率。研究表明，550、680 nm波段為不同品種蕪菁N素營養(yǎng)診斷的敏感波段，這與多數(shù)學(xué)者研究結(jié)果一致。Thomas等通過測定甜椒葉片的反射率來預(yù)測N元素含量，發(fā)現(xiàn)N素營養(yǎng)對甜椒葉片在550和670 nm波段反射率的影響較大[22]，這與輪臺白杏、扁桃葉片光譜反射率在550 nm處差異顯著的結(jié)果一致[23,29]。

3.2 幼苗期和成熟期可以作為區(qū)分幾個品種蕪菁氮素光譜營養(yǎng)診斷的敏感時期。葉片生長旺盛期可以作為長黃蔓菁、新星圓蔓菁、美國小蕪菁、天地禾蕪菁氮素光譜營養(yǎng)診斷的敏感時期，葉片生長旺盛期與肉質(zhì)根生長盛期可以作為新星圓蔓菁(二代)氮素光譜營養(yǎng)診斷的敏感時期。有關(guān)作物對N、P、K光譜診斷敏感期的研究較多。不同植物葉片光譜特性對N、P、K素的敏感期也不同。缺N會導(dǎo)致葉片光譜反射率增加，在光譜特征曲線上表現(xiàn)為反射率上升[6]。有研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)夏玉米葉片近紅外波段處葉片反射率隨N肥用量的增加而提高[30]；而在可見光波段，隨著N肥施用量的增加，在綠光波段反射率明顯降低[27]。

4 結(jié) 論

不同品種蕪菁營養(yǎng)生長期不同發(fā)育階段葉片光譜反射率變異依賴于波長，變異最小的波段位于可見光波段，柯坪蕪菁(圓錐)的光譜反射率呈現(xiàn)葉片生長旺盛期>幼苗期>成熟期>肉質(zhì)根生長盛期，其余6個品種光譜反射率呈現(xiàn)幼苗期>成熟期>肉質(zhì)根生長盛期>葉片生長旺盛期或幼苗期>成熟期>葉片生長旺盛期>肉質(zhì)根生長盛期。不同品種相同生育期、相同品種不同生育期光譜指數(shù)(ND705)之間均存在顯著差異(P<0.05)或者極顯著差異(P<0.01)。利用葉片光譜指數(shù)能夠估測葉片全氮含量，幼苗期和成熟期可以作為區(qū)分幾個品種蕪菁氮素光譜營養(yǎng)診斷的敏感時期。葉片生長旺盛期可以作為長黃蔓菁、新星圓蔓菁、美國小蕪菁、天地禾蕪菁氮素光譜營養(yǎng)診斷的敏感時期，葉片生長旺盛期、肉質(zhì)根生長盛期可以作為新星圓蔓菁(二代)氮素光譜營養(yǎng)診斷的敏感時期。

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