结合图像的叶绿素荧光力学植物水分胁迫探测方法.PDFVIP

２０１７年 １月 农 业 机 械 学 报 第 ４８卷 第 １期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１７．０１．０１９ 结合图像的叶绿素荧光动力学植物水分胁迫探测方法 １，２ １ １ １ ２ １ 周春艳 　华灯鑫 　乐　静 　闫　庆 　毛建东 　景　敏 （１．西安理工大学机械与精密仪器工程学院，西安 ７１００４８；２．北方民族大学电气信息工程学院，银川 ７５００２１） 摘要：为了准确、直观探测植物水分胁迫及生长状态信息，融合了叶绿素荧光动力学参数及荧光图像对不同干旱胁 迫条件下的植物进行了实验观测。以４６０ｎｍ蓝色ＬＥＤ作为激发光源，ＥＭＣＣＤ加装６９０ｎｍ带通滤光片进行荧光图 像采集，对４种不同采样周期下的各 １０００幅图像求每幅图的像素平均值，按时间序列绘制荧光强度，可得到信息 更全面的叶绿素荧光动力学曲线，并计算得出各个动力学参数。同时，对不同时间产生的荧光图像进行降噪、乘除 等运算，并用伪彩色显示，可直观分析各类因素导致的荧光分布不均匀性。对易失水叶片和非易失水叶片分别进 行快速水分胁迫和缓慢水分胁迫实验，结果表明，荧光比Ｒ及动力学曲线上次峰值出现的时间随着胁迫的加剧均 ｆｄ 发生相应变化，且与叶片含水率之间具有较高的拟合决定系数。因此，将叶绿素荧光动力学特征和图像信息相结 合，可提高植物干旱胁迫早期预测的准确度和直观性，为现场连续无损地监测植物生长状态、各类胁迫信息、病虫 害检测等提供了一种快速的遥测手段。 关键词：水分胁迫；叶绿素荧光成像；荧光动力学 中图分类号：Ｓ１２３；Ｓ１２７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１７）０１０１４８０７ ＤｅｔｅｃｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄｆｏｒＰｌａｎｔＷａｔｅｒＳｔｒｅｓｓｗｉｔｈＣｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＫｉｎｅｔｉｃｓＢａｓｅｄｏｎＩｍａｇｉｎｇ １，２ １ １ １ ２ １ ＺＨＯＵＣｈｕｎｙａｎ 　ＨＵＡＤｅｎｇｘｉｎ　ＬＥＪｉｎｇ　ＹＡＮＱｉｎｇ　ＭＡＯＪｉａｎｄｏｎｇ　ＪＩＮＧＭｉｎ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＮａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｉｓａｕｓｅｆｕｌｉｎｄｉｃａｔｏｒａｓｉｔｇｉｖｅｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓ ａｎｄｈｅａｌｔｈｓｔａｔｅｏｆｐｌａｎｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｔｅｃｔｐｌａｎｔｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓａｎｄｇｒｏｗｔｈｓｔａｔｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙａｎｄｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙ， ｐｌａｎｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｋｉｎｅｔｉｃｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｗａｓｅｘｃｉｔｅｄｂｙ４６０ｎｍＬＥＤｓ，ａｎｄａｃｑｕｉｒｅｄｂｙＥＭＣＣＤｅｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈ６９０ｎｍｂａｎｄｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｐｉｘｅｌｖａｌｕｅｗａｓｃａｌｃｕｌａｔ