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    一种 确定 温室 黄瓜 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611129264.2

    申请日:

    2016.12.09

    公开号:

    CN106770941A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 33/00申请日:20161209|||公开
    IPC分类号: G01N33/00 主分类号: G01N33/00
    申请人: 江苏大学
    发明人: 倪纪恒; 刘勇; 周靖宇; 毛罕平
    地址: 212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611129264.2

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了一种确定温室黄瓜老叶的方法,按照下述步骤进行:步骤1、计算目标叶片日同化产物量;步骤2、计算目标叶片日消耗同化产物量;步骤3、确定目标叶片是否为老叶:将目标叶片日同化产物量与日消耗同化产物量进行比较,日同化产物量大于日消耗同化产物量,则为功能叶;日同化产物量小于或等于日消耗同化产物量,则为老叶,需去除。本发明首次创新性的提出了基于叶柄中水苏糖浓度的老叶确定方法。在传统的老叶确定方法中主要依靠经验;而本专利依据光合产物在叶柄中主要以水苏糖的形式运输至茎秆的特性,对叶片的衰老程度采用叶柄中水苏糖的浓度进行了量化,建立了老叶的评价标准。突破了传统的老叶确定仅仅依靠经验的瓶颈。

    权利要求书

    1.一种确定温室黄瓜老叶的方法,其特征在于,按照下述步骤进行:
    步骤1、计算目标叶片日同化产物量:
    1-1、分别在8:00、10:00、12:00、14:00、16:00采用穿刺法获取温室黄瓜的目标叶柄中
    的汁液,记为溶液A1、A2、A3、A4、A5;从溶液A1、A2、A3、A4、A5中分别吸取1毫升放置于25毫升
    的容量瓶中,依次定容为溶液B1、B2、B3、B4、B5,从溶液B1、B2、B3、B4、B5中分别吸取10毫升
    放置于5个培养皿中,采用近红外光谱仪进行扫描,获取培养皿中的溶液B1、B2、B3、B4、B5的
    光谱反射特征;采用水苏糖检测模型计算目标叶片叶柄中水苏糖的浓度;
    1-2、首先确定叶柄维管束体积,再根据目标叶片叶柄维管束体积和水苏糖浓度确定维
    管束中的水苏糖总量,所述水苏糖总量即为目标叶片日同化产物量;
    步骤2、计算目标叶片日消耗同化产物量:
    2-1、采用直尺测定目标叶片的叶长,计算目标叶片的重量;
    2-2、根据目标叶片的重量和日平均温度,计算目标叶片日消耗同化产物量;
    步骤3、确定目标叶片是否为老叶:
    将目标叶片日同化产物量与日消耗同化产物量进行比较,日同化产物量大于日消耗同
    化产物量,则为功能叶;日同化产物量小于或等于日消耗同化产物量,则为老叶,需去除。
    2.根据权利要求1所示的一种确定温室黄瓜老叶的方法,其特征在于,步骤1-1中,所述
    水苏糖检测模型如公式(1)所示:
    c=a0+a1×X1+a2×X2+a3×X3 (1),
    其中,c为水苏糖浓度,X1、X2、X3依次为波长927.61nm,1129.52nm,1316.69nm下的反射
    强度;a0、a1、a2、a3为模型参数。
    3.根据权利要求1所示的一种确定温室黄瓜老叶的方法,其特征在于,所述模型参数
    a0、a1、a2、a3依次取值为a0=-72.94,a1=-0.004、a2=0.031、a3=-0.0051。
    4.根据权利要求2或3所示的一种确定温室黄瓜老叶的方法,其特征在于,所述模型参
    数a0、a1、a2、a3的获取方法为:
    分别称取1、2、4、8、10克水苏糖,然后分别溶于100ml纯净水中,用于标准曲线的制作;
    采用近红外光谱仪扫描用于制作标准曲线的水苏糖溶液,获取溶液的光谱反射特征,制定
    水苏糖的检测模型,来得到a0、a1、a2、a3:
    c=a0+a1×X1+a2×X2+a3×X3,
    其中,c为水苏糖浓度,X1、X2、X3依次为波长927.61nm、1129.52nm、1316.69nm下的反射
    强度;a0、a1、a2、a3为模型参数。
    5.根据权利要求1所示的一种确定温室黄瓜老叶的方法,其特征在于,步骤1-2中,在确
    定维管束中的水苏糖总量时,满足公式(2):
    <mrow> <mi>Y</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>8</mn> <mo>&times;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>c</mi> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>c</mi> <mn>2</mn> <mo>+</mo> <mi>c</mi> <mn>3</mn> <mo>+</mo> <mi>c</mi> <mn>4</mn> <mo>+</mo> <mi>c</mi> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mn>5</mn> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>V</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>
    其中,Y为目标叶片日同化产物量,V为维管束体积,c1、c2、c3、c4、c5依次为8:00、10:
    00、12:00、14:00、16:00的叶柄中水苏糖的浓度。
    6.根据权利要求1所示的一种确定温室黄瓜老叶的方法,其特征在于,步骤1-2中,所述
    维管束体积的确定方法为:
    首先量取叶柄的长度和底面积,得到叶柄的体积;然后采用micro-CT机扫描黄瓜叶柄,
    获得维管束的横截面积,然后根据叶柄的体积、维管束的横截面积以及叶柄长度,建立数学
    关系公式(3),得到叶柄内维管束的体积:
    <mrow> <mi>V</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>8</mn> <mo>&times;</mo> <mi>V</mi> <mi>p</mi> </mrow> <msup> <mn>10</mn> <mn>4</mn> </msup> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>
    其中,V为维管束体积,单位为cm3;Vp为叶柄体积,单位为cm3。
    7.根据权利要求1所示的一种确定温室黄瓜老叶的方法,其特征在于,步骤2-1中,在计
    算目标叶片的重量时,满足公式(4):
    <mrow> <mi>W</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>0.7</mn> <mo>&times;</mo> <msup> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mn>425</mn> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>
    其中,W为目标叶干重,单位为g;L为目标叶长,单位为cm;425为目标叶片比叶面积,单
    位为g/cm2;0.7为叶长与叶面积的转换系数,无量纲。
    8.根据权利要求1所示的一种确定温室黄瓜老叶的方法,其特征在于,步骤2-2中,计算
    目标叶片日消耗同化产物量时,满足公式(5):
    <mrow> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mn>0.015</mn> <mo>&times;</mo> <mi>W</mi> <mo>&times;</mo> <msup> <mn>2</mn> <mfrac> <mrow> <mi>T</mi> <mo>-</mo> <mn>25</mn> </mrow> <mn>10</mn> </mfrac> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>
    其中,R为目标叶片日消耗同化产物量;T为日平均温度。

    说明书

    一种确定温室黄瓜老叶的方法

    技术领域

    本发明涉及一种确定温室黄瓜老叶的方法,具体为以叶柄中水苏糖的浓度来确定
    温室黄瓜老叶的方法,属于设施栽培技术领域。

    背景技术

    中国设施园艺面积已达330万公顷,约占世界设施园艺总面积的85%,在大型温室
    中普遍采用营养液灌溉,日光温室、塑料大棚也越来越多地采用营养液灌溉?;乒鲜侵泄?br />室栽培的主要作物之一。温室黄瓜在生长过程中需要不断的去除下部老叶以减少光合产物
    的消耗。但由于中国目前温室栽培经验主要来自大田,由于温室栽培环境与大田栽培有很
    大差别,因此不能直接将大田黄瓜栽培技术嫁接于温室黄瓜生产。目前中国确定温室黄瓜
    老叶的方法主要是依据经验,具有很大的主观性和随意性。因此迫切需要寻找一种能够确
    定温室黄瓜老叶的方法,鉴于此,本发明依据温室黄瓜老叶与功能叶在光合产物输出量的
    不同,提出了一种确定温室黄瓜老叶的方法,为中国温室黄瓜栽培技术含量的提高具有一
    定的推动作用。

    温室黄瓜光合产物运输的生物学意义在于光合产物在黄瓜叶片中合成后,以水苏
    糖的形式通过叶柄,在茎的韧皮部中转化为蔗糖,然后输送至根、茎、叶、果等器官。一般来
    说,黄瓜叶片的光合能力越强,叶柄中水苏糖的含量越高。因此建立基于叶柄处水苏糖的温
    室黄瓜老叶的判定方法,对于提高中国设施黄瓜栽培的技术含量,具有重要的推动作用。

    发明内容

    本发明为克服上述现有技术中的不足,提供了一种采用叶柄处水苏糖浓度来判断
    温室黄瓜老叶的方法,建立了叶柄水苏糖浓度与近红外光谱反射特性之间的关系模型,然
    后以水苏糖浓度来表征日同化产物量,然后与日消耗量进行比较,最终确定叶片是否老化。

    本发明是通过如下技术方案实现的:

    一种确定温室黄瓜老叶的方法,按照下述步骤进行:

    步骤1、计算目标叶片日同化产物量:

    1-1、分别在8:00、10:00、12:00、14:00、16:00采用穿刺法获取温室黄瓜的目标叶
    柄中的汁液,记为溶液A1、A2、A3、A4、A5;从溶液A1、A2、A3、A4、A5中分别吸取1毫升放置于25
    毫升的容量瓶中,依次定容为溶液B1、B2、B3、B4、B5,从溶液B1、B2、B3、B4、B5中分别吸取10
    毫升放置于5个培养皿中,采用近红外光谱仪进行扫描,获取培养皿中的溶液B1、B2、B3、B4、
    B5的光谱反射特征;采用水苏糖检测模型计算目标叶片叶柄中水苏糖的浓度;

    1-2、首先确定叶柄维管束体积,再根据目标叶片叶柄维管束体积和水苏糖浓度确
    定维管束中的水苏糖总量,所述水苏糖总量即为目标叶片日同化产物量;

    步骤2、计算目标叶片日消耗同化产物量:

    2-1、采用直尺测定目标叶片的叶长,计算目标叶片的重量;

    2-2、根据目标叶片的重量和日平均温度,计算目标叶片日消耗同化产物量;

    步骤3、确定目标叶片是否为老叶:

    将目标叶片日同化产物量与日消耗同化产物量进行比较,日同化产物量大于日消
    耗同化产物量,则为功能叶;日同化产物量小于或等于日消耗同化产物量,则为老叶,需去
    除。

    步骤1-1中,所述水苏糖检测模型如公式(1)所示:

    c=a0+a1×X1+a2×X2+a3×X3 (1),

    其中,c为水苏糖浓度,X1、X2、X3依次为波长927.61nm,1129.52nm,1316.69nm下的
    反射强度;a0、a1、a2、a3为模型参数。

    所述模型参数a0、a1、a2、a3依次取值为a0=-72.94,a1=-0.004、a2=0.031、a3
    =-0.0051。

    所述模型参数a0、a1、a2、a3的获取方法为:

    分别称取1、2、4、8、10克水苏糖,然后分别溶于100ml纯净水中,用于标准曲线的制
    作;采用近红外光谱仪扫描用于制作标准曲线的水苏糖溶液,获取溶液的光谱反射特征,制
    定水苏糖的检测模型,来得到a0、a1、a2、a3:

    c=a0+a1×X1+a2×X2+a3×X3 (1),

    其中,c为水苏糖浓度,X1、X2、X3依次为波长927.61nm、1129.52nm、1316.69nm下的
    反射强度;a0、a1、a2、a3为模型参数。

    步骤1-2中,在确定维管束中的水苏糖总量时,满足公式(2):


    其中,Y为目标叶片日同化产物量,V为维管束体积,c1、c2、c3、c4、c5依次为8:00、
    10:00、12:00、14:00、16:00的叶柄中水苏糖的浓度。

    步骤1-2中,所述维管束体积的确定方法为:

    首先量取叶柄的长度和底面积,得到叶柄的体积;然后采用micro-CT机扫描黄瓜
    叶柄,获得维管束的横截面积,然后根据叶柄的体积、维管束的横截面积以及叶柄长度,建
    立数学关系公式(3),得到叶柄内维管束的体积:


    其中,V为维管束体积,单位为cm3;Vp为叶柄体积,单位为cm3。

    步骤2-1中,在计算目标叶片的重量时,满足公式(4):


    其中,W为目标叶干重,单位为g;L为目标叶长,单位为cm;425为目标叶片比叶面
    积,单位为g/cm2;0.7为叶长与叶面积的转换系数,无量纲。

    步骤2-2中,计算目标叶片日消耗同化产物量时,满足公式(5):


    其中,R为目标叶片日消耗同化产物量;T为日平均温度。

    有益效果:

    目前中国温室黄瓜栽培中老叶的确定主要依靠经验,具有很大主观性和随意性,
    因此造成很多并未衰老的叶片被去除,造成温室黄瓜减产。与传统的老叶确定方法相比,本
    专利具有以下几方面的优势:

    第一,首次创新性的提出了基于叶柄中水苏糖浓度的老叶确定方法。在传统的老
    叶确定方法中主要依靠经验;而本专利依据光合产物在叶柄中主要以水苏糖的形式运输至
    茎秆的特性,对叶片的衰老程度采用叶柄中水苏糖的浓度进行了量化,建立了老叶的评价
    标准。突破了传统的老叶确定仅仅依靠经验的瓶颈。

    第二,中国温室栽培起步较晚,栽培技术由于缺乏与之相适应的温室栽培生理生
    态方面的研究,因此同国外相比,栽培技术较为落后。本专利通过建立的水苏糖的近红外光
    谱检测模型和老叶确定方法,为提高中国温室黄瓜栽培技术水平具有一定的推动作用。

    具体实施方式

    下面结合具体实施例对本发明作进一步描述:

    实施例1

    以温室黄瓜某一叶片为例,详细介绍本发明一种确定温室黄瓜老叶的方法,包括
    以下三个步骤:

    第一步,温室黄瓜叶片日同化产物量的计算

    1-1、分别在8:00、10:00、12:00、14:00、16:00采用穿刺法获取温室黄瓜的目标叶
    柄中的汁液,记为溶液A1、A2、A3、A4、A5;从溶液A1、A2、A3、A4、A5中分别吸取1毫升放置于25
    毫升的容量瓶中,依次定容为溶液B1、B2、B3、B4、B5,从溶液B1、B2、B3、B4、B5中分别吸取10
    毫升放置于5个培养皿中,采用近红外光谱仪进行扫描,获取培养皿中的溶液B1、B2、B3、B4、
    B5的光谱反射特征;采用下述公式所示的水苏糖检测模型计算目标叶片叶柄中水苏糖的浓
    度;

    c=a0+a1×X1+a2×X2+a3×X3,

    其中,c为水苏糖浓度,X1、X2、X3依次为波长927.61nm,1129.52nm,1316.69nm下的
    反射强度;a0、a1、a2、a3为模型参数。

    1-2、首先确定叶柄维管束体积,再根据目标叶片叶柄维管束体积和水苏糖浓度确
    定维管束中的水苏糖总量,所述水苏糖总量即为目标叶片日同化产物量,如下述公式所示:


    公式中,Y为叶片日同化产物量,V为维管束体积,维管束体积的确定方法为:

    首先量取叶柄的长度和底面积,得到叶柄的体积;然后采用micro-CT机扫描黄瓜
    叶柄,获得维管束的横截面积,然后根据叶柄的体积、维管束的横截面积以及叶柄长度,建
    立如下数学关系公式,得到叶柄内维管束的体积:


    公式中V为维管束体积cm3,Vp为叶柄体积cm3;

    步骤2、叶片日消耗同化产物量的计算

    2-1、采用直尺测定目标叶片的叶长,采用下述公式计算单叶重量:


    公式中,W为目标叶干重(g),L为目标叶长(cm),425为黄瓜叶片比叶面积(g/cm2),
    0.7为叶长与叶面积的转换系数,无量纲。

    2-2、根据目标叶片的重量和日平均温度,计算目标叶片日消耗同化产物量;


    公式中,R为叶片日消耗同化产物量;T为日平均温度;

    步骤3、将单叶日同化产物量与日消耗同化产物量进行比较,日同化产物量大于日
    消耗同化产物量,则为功能叶。日同化产物量小于或等于日消耗同化产物量则为老叶,需去
    除。

    所述模型参数a0、a1、a2、a3依次取值为a0=-72.94,a1=-0.004、a2=0.031、a3
    =-0.0051。

    所述模型参数a0、a1、a2、a3的获取方法为:

    分别称取1、2、4、8、10克水苏糖,然后分别溶于100ml纯净水中,用于标准曲线的制
    作;采用近红外光谱仪扫描用于制作标准曲线的水苏糖溶液,获取溶液的光谱反射特征,制
    定水苏糖的检测模型,来得到a0、a1、a2、a3:

    c=a0+a1×X1+a2×X2+a3×X3,

    其中,c为水苏糖浓度,X1、X2、X3依次为波长927.61nm、1129.52nm、1316.69nm下的
    反射强度;a0、a1、a2、a3为模型参数。

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