基于微电极技术的黄瓜氮钾营养诊断研究

发布时间：2022-01-10 21:32

　　设施栽培经常出现氮、钾等主要营养元素比例失调的症状。营养失调会引起植株体内营养元素发生显著的变化,且不同营养元素之间存在交互作用。因此,迫切需要在作物生长过程中对养分进行精确检测和诊断,定量了解温室无土栽培作物对营养元素的需求,建立营养精确管理模型。本文以黄瓜为研究对象,对黄瓜不同叶位及不同位点的光谱反射率进行分析,确定氮钾诊断的最佳叶位和位点,通过氮钾对形态参数、光合、荧光参数和电特性参数的影响分析,提出基于膜电位、膜电容和光激励的膜电位响应的电特性参数作为合适的早期诊断方法,并对氮素和钾素营养下的黄瓜叶片膜电位、膜电容及光激励的膜电位响应的变化情况进行研究,分别建立了氮、钾单一因素影响下的生物电特性模型,并建立了氮钾交互下的生物电特性模型。本研究主要完成了以下工作：（1）构建能够检测植物膜电位、膜电容及光激励的膜电位响应等生物电信息的试验系统,设置系统参数,选择合适型号的玻璃单管毛胚,分析拉力1、拉力2、热值、时间等拉制参数对电极尖端的影响,拉制出理想的电极尖部；介绍膜电位、膜电阻和膜电容等生物电信息的测量方法及测量步骤。对植物营养的生物电参数进行优选,选择膜电位和膜电容参数来进行... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：177 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 膜电位研究
        1.2.2 膜电容研究
        1.2.3 光激励的膜电位响应研究
        1.2.4 营养交互作用研究
    1.3 研究内容和关键问题
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 关键问题
    1.4 本章小结
第2章 生物电试验系统构建及样本培育
    2.1 生物电试验系统的构建
        2.1.1 试验系统构成
        2.1.2 生物电测量系统中的信号滤波
        2.1.3 生物电测量系统中的电极
    2.2 生物电指标的测量方法及指标优选
        2.2.1 细胞膜的等效电路
        2.2.2 膜电位的测量方法
        2.2.3 膜电阻和膜电容的测量方法
        2.2.4 电指标的优选
    2.3 样本培育和参数测定
        2.3.1 样本培育和营养液配方
        2.3.2 形态参数的测定
        2.3.3 叶绿素计值的测定
        2.3.4 光合及荧光参数的测定
        2.3.5 光谱反射率的测定
        2.3.6 膜电位、膜电容及光激励膜电位响应的测量
        2.3.7 黄瓜叶片扫描电镜观察
        2.3.8 叶片全氮、钾含量及叶绿素含量的测定
    2.4 本章小结
第3章 黄瓜氮钾诊断的最佳叶位和位点的选择
    3.1 不同氮钾营养下黄瓜最佳叶位的确定
        3.1.1 黄瓜叶片氮钾敏感波长的选择
        3.1.2 黄瓜不同氮钾营养水平下的不同叶位叶片光谱反射率变化特征分析
    3.2 不同氮钾营养下黄瓜叶片上最佳位点的确定
        3.2.1 黄瓜叶片SPAD值的叶面分布特点和区域初步划分
        3.2.2 不同氮钾营养下黄瓜叶片最佳区域的确定
        3.2.3 不同氮钾营养下黄瓜叶片最佳位点的确定
    3.3 本章小结
第4章 黄瓜氮钾营养早期诊断方法的研究
    4.1 氮钾胁迫对植物形态参数和光合参数的影响
        4.1.1 不同氮钾水平下的植物形态参数的变化
        4.1.2 不同氮钾水平下的植物光合参数的变化
        4.1.3 不同氮钾水平下的植物荧光参数的变化
    4.2 氮钾胁迫对植物生物电特性参数的影响
        4.2.1 黄瓜叶片生物电参数的测量
        4.2.2 光强与光质的选择
        4.2.3 不同氮钾水平下的植物膜电位的变化
        4.2.4 不同氮钾水平下的植物膜电容的变化
        4.2.5 不同氮钾水平下的植物光激励的膜电位响应变化
        4.2.6 通过电特性参数的影响提出合适的诊断方法
    4.3 本章小结
第5章 基于微电极技术的黄瓜叶片氮钾营养诊断研究
    5.1 基于黄瓜叶片膜电位的氮钾营养诊断研究
        5.1.1 黄瓜不同叶位和位点膜电位的分布特征
        5.1.2 黄瓜生长期内膜电位的动态变化特征
        5.1.3 不同氮钾处理下黄瓜叶片的膜电位特征
        5.1.4 黄瓜氮钾营养膜电位预测模型的建立
        5.1.5 黄瓜氮钾营养膜电位预测模型的检验
    5.2 基于黄瓜叶片膜电容的氮钾营养诊断研究
        5.2.1 黄瓜生长期内膜电容的动态变化特征
        5.2.2 不同氮钾处理下黄瓜叶片的膜电容特征
        5.2.3 黄瓜氮钾营养膜电容预测模型的建立
        5.2.4 黄瓜氮钾营养膜电容预测模型的检验
    5.3 基于黄瓜叶片光激励膜电位响应的氮钾营养诊断研究
        5.3.1 不同氮钾处理下黄瓜叶片的光激励膜电位响应特征
        5.3.2 黄瓜氮钾营养光激励的膜电位响应预测模型的建立
        5.3.3 基于光激励膜电位响应幅值的黄瓜氮钾营养预测模型的检验
    5.4 基于膜电位、膜电容、光激励膜电位响应的黄瓜氮钾营养预测模型的比较
    5.5 黄瓜氮营养下的基于膜电容和光激励的膜电位响应的预测模型
        5.5.1 黄瓜氮营养下的基于膜电容和光激励的膜电位响应的预测模型的建立
        5.5.2 模型的比较
    5.6 本章小结
第6章 基于微电极技术的氮钾交互下的黄瓜营养诊断研究
    6.1 氮钾交互下黄瓜叶片的膜电位特征
    6.2 氮钾交互下黄瓜叶片的膜电容特征
    6.3 氮钾交互下黄瓜叶片的光激励膜电位响应特征
    6.4 基于微电极技术的氮钾交互预测模型
        6.4.1 氮钾交互作用的方程式表达
        6.4.2 权重系数矩阵的计算
        6.4.3 确定交互影响系数矩阵
    6.5 交互模型的验证
    6.6 模型的比较
    6.7 本章小结
第7章 研究工作总结与展望
    7.1 研究工作总结与结论
    7.2 本研究的创新点
    7.3 存在的问题及展望
参考文献
致谢
攻读博士期间发表的论文和参加的科研工作


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高光谱图像及ELM的生菜叶片氮素水平定性分析[J]. 孙俊,卫爱国,毛罕平,武小红,张晓东,高洪燕.  农业机械学报. 2014(07)
[2]基于主动光源的作物冠层反射光谱测量方法[J]. 丁永前,朱艳,李杨,王致情,谭星祥,曹卫星.  农业机械学报. 2013(12)
[3]复杂背景黄瓜叶部病害图像分割方法[J]. 袁媛,李淼,陈晟,江海洋,董俊.  农业机械学报. 2013(10)
[4]氮钾互作对德州小火茄生长发育及产量的影响[J]. 王磊,贺洪军,王薇,徐光东,甘延东,朱金英.  西北农业学报. 2013(08)
[5]温室黄瓜叶片近红外图像消噪算法与含氮量快速检测[J]. 杨玮,李民赞,孙红,郑立华.  农业机械学报. 2013(07)
[6]设施栽培黄瓜的氮磷钾肥料效应研究[J]. 万述伟,张守才,赵明,孙永红,赵征宇,蔡葵,王文娇.  中国土壤与肥料. 2012(05)
[7]基于近红外高光谱图像的黄瓜叶片色素含量快速检测[J]. 邹小波,陈正伟,石吉勇,黄晓玮,张德涛.  农业机械学报. 2012(05)
[8]植物叶片电容与含水量间关系研究[J]. 宣奇丹,冯晓旺,张文杰.  现代农业科技. 2010(02)
[9]植物病害检测领域的电生理学研究进展[J]. 游崇娟,王建美,田呈明.  西北林学院学报. 2010(01)
[10]基于激光诱导荧光光谱分析的黄瓜叶片叶绿素含量检测[J]. 杨昊谕,于海业,张蕾,隋媛媛.  农业机械学报. 2009(10)

博士论文
[1]基于偏振—高光谱多维光信息的番茄氮磷钾及交互作用检测研究[D]. 朱文静.江苏大学 2014
[2]小麦幼苗根系对NO3-的吸收及细胞内NO3-的分布与调节机制研究[D]. 汪晓丽.扬州大学 2010



本文编号：3581449