基于光谱特征的棉花苗期耐涝性鉴定

摘要

耐涝性是一个复杂农艺性状,采用传统方法大规模鉴定难度大。高光谱成像在作物表型检测方面具有无损、高效的优点,可望实现作物耐涝性的快速鉴定。本研究以27个陆地棉品种为供试材料,测定低氧胁迫与正常供氧条件下的株高、茎粗、叶面积、总根长,利用便携式光谱仪获取光谱图像,分析涝渍特征曲线并提取与色素、水分及氮素相关的6个光谱特征指数,采用主成分、逐步回归、系统聚类、相关性等多元分析方法,构建了基于光谱特征的棉花苗期耐涝性鉴定模型。利用主成分分析将10个耐涝单项指标简化为4个主成分。根据主成分贡献率和权重,将4个主成分简化为耐涝综合评价系数D值。逐步回归分析建立D值与10个单项指标耐涝性系数最优线性回归方程:D=0.161+0.220 SD+0.068 LA+0.358 PSSRa+0.404 I1+0.292 NDSI(R2=0.9849,式中SD为茎粗,LA为叶面积,PSSRa为色素比值指数a,I1为红外指数1,NDSI为归一化差值胁迫指数)。聚类分析将27份供试材料耐涝性划分为4个等级,即强耐涝、耐涝、中等耐涝、涝渍敏感。相关性分析结果显示,茎粗与色素比值指数a、色素比值指数b、植物氮光谱指数、归一化差值胁迫指数、红外指数1极显著正相关,与归一化差值水指数相关性差异不显著;总根长与色素比值指数a、植物氮光谱指数、归一化差值胁迫指数呈显著负相关,与归一化差值水指数、红外指数1相关性差异不显著;叶面积和株高均与其余9个单项指标相关性差异不显著。利用高光谱成像技术为鉴定、评价棉花耐涝性提供了新方法。