本文選題：果實(shí)膨大速率　切入點(diǎn)：葉片含鉀量　出處：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是世界上種植范圍最廣和食用人數(shù)最多的蔬菜之一。番茄屬喜鉀植物,在生長(zhǎng)過程中對(duì)鉀肥的需求量甚至超過了氮肥,但在實(shí)際生產(chǎn)中卻普遍存在鉀素供給不合理的問題�；诜阎仓甑拟浰貭I(yíng)養(yǎng)生理響應(yīng)來反饋調(diào)控營(yíng)養(yǎng)液鉀素供應(yīng)是高效利用鉀肥的最佳手段,而快速定量獲取其鉀素營(yíng)養(yǎng)生理響應(yīng)是實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)液鉀素反饋調(diào)控的根本前提。為此,本研究通過不同營(yíng)養(yǎng)液供鉀水平的基質(zhì)培番茄栽培試驗(yàn),從番茄的生長(zhǎng)發(fā)育、光合生理響應(yīng)、及葉片含鉀量的快速檢測(cè)三個(gè)層面研究番茄植株對(duì)營(yíng)養(yǎng)液鉀素供應(yīng)的生理響應(yīng)、表征指標(biāo)及其快速檢測(cè)方法,從而為研發(fā)基質(zhì)培番茄的營(yíng)養(yǎng)液鉀素反饋調(diào)控提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。本研究通過調(diào)整日本園藝試驗(yàn)場(chǎng)的番茄營(yíng)養(yǎng)液配方,設(shè)計(jì)了6個(gè)梯度的營(yíng)養(yǎng)液鉀素供應(yīng)進(jìn)行基質(zhì)培番茄的栽培試驗(yàn)。結(jié)果表明：營(yíng)養(yǎng)液供鉀水平在8～12mmol·L-1試驗(yàn)區(qū)的番茄生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)產(chǎn)量?jī)?yōu)于其他試驗(yàn)區(qū),4 mmol·L-1試驗(yàn)區(qū)的鉀素利用效率最高,24 mmol·L-1試驗(yàn)區(qū)的果實(shí)品質(zhì)最優(yōu)。綜合考慮植物的生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)形成、及鉀素利用效率等因素,建議營(yíng)養(yǎng)液供鉀水平在基質(zhì)培番茄的花芽分化前期應(yīng)調(diào)控在4～6 mmol·L-1、花芽分化到坐果期應(yīng)在8mmol·L-1、果實(shí)膨大期應(yīng)在12 mmol·L-1、果實(shí)采收期應(yīng)在16～24 mmol·L-1為宜；選取果實(shí)膨大速率和葉片含鉀量作為反映不同番茄生長(zhǎng)期對(duì)營(yíng)養(yǎng)液鉀素供應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)生理響應(yīng)表征指標(biāo)。為了從氣體交換和電子傳遞層面揭示番茄生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)營(yíng)養(yǎng)液鉀素供應(yīng)的響應(yīng)機(jī)制,利用便攜式光合儀測(cè)量了番茄葉片的光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)。結(jié)果表明：采用常規(guī)方法測(cè)量的番茄葉片的光合和葉綠素?zé)晒鈪?shù)對(duì)定植后第42天和第63天的葉片鉀素豐缺的響應(yīng)較為敏感,但無法及時(shí)響應(yīng)定植后第21天的鉀素豐缺狀況；基于快速光誘導(dǎo)法測(cè)量的各試驗(yàn)區(qū)的番茄葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、及蒸騰速率等在定植第21天就存在顯著性差異。因此,基于快速光誘導(dǎo)法測(cè)量的CO：吸收量及其胞間CO：濃度的一階導(dǎo)數(shù)可以從氣體交換和葉肉細(xì)胞活性層面揭示番茄葉片對(duì)營(yíng)養(yǎng)液鉀素供應(yīng)的光合生理響應(yīng)機(jī)制。葉片含鉀量能夠直接反映番茄對(duì)營(yíng)養(yǎng)液鉀素供應(yīng)豐缺的生理響應(yīng)。本論文通過分析不同營(yíng)養(yǎng)液供鉀水平下基質(zhì)培番茄葉片在190～2500 nm的分光反射率與其實(shí)測(cè)葉片含鉀量的相關(guān)性,選取不同波段的分光反射率進(jìn)行歸一化、多元散射校正、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換和基線偏移校正等預(yù)處理后,基于偏最小二乘法建立了番茄葉片含鉀量的光譜估測(cè)模型。結(jié)果表明,對(duì)于定植后第42天和第63天的番茄葉片,采用多元散射校正對(duì)190～2500nm波段的分光反射率進(jìn)行預(yù)處理后建立的番茄葉片含鉀量的光譜估測(cè)模型的驗(yàn)證效果和精度最好,但該方法未能準(zhǔn)確估測(cè)定植后第21天的番茄葉片含鉀量。為了定量估測(cè)定植初期的番茄葉片含鉀量,本研究利用定植后第21天番茄葉片在300-1100 nm的分光透過率與其葉綠素含量的相關(guān)性,選取560nm作為特征波長(zhǎng)、940 nm作為參比波長(zhǎng)構(gòu)建光譜特征參數(shù)log(T940/T560)用于回歸估測(cè)葉綠素含量及其葉綠素a/b值,其后利用葉綠素a/b值進(jìn)行葉片含鉀量的回歸估測(cè)的驗(yàn)證R2為0.72、RMSE為0.79。綜上所述,本研究通過不同營(yíng)養(yǎng)液供鉀水平的基質(zhì)培番茄栽培試驗(yàn),明確了基于快速光誘導(dǎo)法的光合測(cè)量可以從氣體交換和電子傳遞層面反映番茄葉片對(duì)營(yíng)養(yǎng)液鉀素供應(yīng)的光合生理響應(yīng),基于分光反射率或分光透過率建立的光譜估測(cè)模型可以快速而定量地測(cè)量番茄葉片含鉀量,基于果實(shí)形態(tài)測(cè)量的果實(shí)膨大速率是直接反映番茄果實(shí)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液鉀素供應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)生理響應(yīng)表征指標(biāo)。上述基于快速光誘導(dǎo)法的光合測(cè)量、葉片含鉀量的光譜定量測(cè)量、果實(shí)膨大速率的形態(tài)測(cè)量可以作為植株鉀素營(yíng)養(yǎng)生理響應(yīng)表征指標(biāo)的快速定量檢測(cè)方法,為研發(fā)基質(zhì)培番茄的營(yíng)養(yǎng)液鉀素反饋調(diào)控提供技術(shù)基礎(chǔ),進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)設(shè)施番茄的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。
[Abstract]:Tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) is the world's most widely planted and edible vegetables. One of the largest number of Lycopersicon hipotassium plants, in the growth process of potash demand even more than the amount of nitrogen, but in actual production is widespread in potassium supply unreasonable. Tomato plant potassium nutrition physiology based on the response to feedback regulation of nutrient supply of potassium is the best means of efficient use of fertilizer, and quickly obtain the quantitative potassium nutrition physiological response is the precondition for nutrient solution potassium feedback regulation. Therefore, this study by soilless culture of tomato cultivation experiment with nutrient solution potassium levels and growth from the growth of tomato the photosynthetic, physiological response, response and rapid detection of leaf potassium content in three tomato plants on the physiological level of nutrient solution of potassium supply, indicators and rapid detection methods, so as to research The nutrient solution of tomato soilless culture in potassium send feedback control provides theory basis and technical support for this study. By adjusting the tomato nutrient solution formula test field design Japanese gardening, nutrition liquid potassium 6 gradient supplying cultivation experiment of tomato grown in media. The results showed that the nutrient potassium levels in 8 ~ 12mmol. L-1 test area of tomato growth and fruit yield than the other test area, 4 mmol - L-1 test area of potassium utilization efficiency is the highest, the fruit quality optimal 24 mmol L-1 test area. Considering the growth and development of plants, fruit yield, quality formation, and potassium use efficiency, nutrition recommendations of flower bud differentiation liquid potassium levels in substrate culture of tomato early should be regulated in 4~6 mmol - L-1, the flower bud differentiation to the fruiting period in 8mmol L-1, fruit enlargement period should be 12 mmol - L-1, fruit harvest should be in 16~24 mmol - L-1; Select the fruit growth rate and leaf K content as reflected in different growth period on nutritional physiology of tomato nutrient potassium supply response indicators. In order from the gas exchange and electron transfer reveal growth response mechanism of nutrient solution of potassium supply growth of tomato, using the portable photosynthesis system of Tomato Leaf Photosynthetic Characteristics and chlorophyll fluorescence parameters were measured. The results show that the response by conventional method for measurement of Tomato Leaf Photosynthesis and chlorophyll fluorescence parameters of leaf potassium for forty-second days and sixty-third days after planting in abundance is more sensitive, but not timely response twenty-first days after planting potassium abundance; net photosynthesis of tomato leaves rapidly induced by light measurement of each test area based on the photosynthetic rate, stomatal conductance, intercellular CO2 concentration and transpiration rate, there are significant differences in colonization in twenty-first days. Therefore, the fast light induced method based on The amount of CO absorption amount and intercellular CO: a derivative of concentration of nutrient solution of tomato leaves can reveal the potassium supply of light from gas exchange and mesophyll cell activity level physiological response mechanism. Potassium content of leaves of tomato nutrient solution can directly reflect the physiological response of the potassium supply abundance. This thesis through analysis of nutrient solution with different potassium levels in leaves of tomato soilless culture correlation spectral reflectance of 190~2500 nm and measured leaf potassium content, spectral reflectance of different bands were normalized, multiple scatter correction, standard normal transformation and base line offset correction after preprocessing method based on partial least squares estimation is established model spectra of potassium content in tomato leaves. The results showed that the tomato leaves forty-second days and sixty-third days after planting, the multiple scattering correction in 190 ~ 2500nm band spectral reflectance of pretreatment. To verify the efficiency and accuracy of spectral estimation model of potassium content in tomato leaves after the establishment of the best, but the potassium content method is not accurate estimation of tomato leaves twenty-first days after planting. The potassium content in tomato leaves for quantitative estimation of initial colonization, this study used twenty-first days after planting tomato leaves at 300-1100 nm points light through the correlation rate and chlorophyll content, the 560nm is chosen as the characteristic wavelength of 940 nm as the reference wavelength, construct the spectral characteristic parameters of log (T940/T560) for regression estimation of chlorophyll content and chlorophyll a/b value, followed by chlorophyll a/ b value of the regression estimation of leaf potassium content validation R2 was 0.72, RMSE was 0.79. in soilless culture tomato cultivation experiments by different potassium levels of nutrient solution, the rapid light induced by photosynthetic measurement can reflect the level of transfer from the gas exchange and electronic based on The nutrient solution of tomato leaf potassium supply photosynthetic physiological response, spectral reflectance or transmission spectrum rate estimation model can quickly and quantitatively measure the potassium content of Tomato Leaves Based on morphological measurements of fruit fruit growth rate based on the nutritional physiology of tomato fruit is a direct reflection of the nutrient solution potassium supply response characterization the light induced index. Fast method based on optical spectrum measurement, quantitative measurement of potassium content in leaf, morphological measurements of fruit growth rate can be used as the plant potassium nutrition physiological response rapid quantitative detection of square indicators method, potassium nutrient solution for the development of soilless culture of Tomato in feedback regulation to provide technical basis, and provide technology support for the realization of high yield and quality of tomato production.

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S641.2

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本文編號(hào)：1667414