草甘膦抗性和敏感性的長芒莧(莧科莧屬植物):利用植物的高光譜反射特性對其分類的可行性
Glyphosate-resistant and glyphosate-susceptible Palmer amaranth (Amaranthus palmeri?S.Wats.): hyperspectral reflectance properties of plants and potential for classification
Krishna N Reddy,a*?Yanbo Huang,a?Matthew A Lee,a?Vijay K Nandula,a?Reginald S Fletcher,a?Steven J Thomsona?and Feng Zhaob
研究背景:
草甘膦是目前世界上廣泛應用的一種除草劑(高效、安全、環境友好),但是由于耐草甘膦轉基因作物的應用,使其大量、頻繁的應用,產生很高的選擇壓力,致使抗性雜草的進化,長芒莧是25個抗草甘膦品種中的一個,2006年就發現了抗性植株。
長芒莧是玉米、棉花、大豆田中一種常見的雜草,在作物生長季節它能快速生長能高達2m,嚴重影響農作物的產量。抗性品種和感性品種很相似,通常無法區分。當前只能用草甘膦處理和看其生理生化變化來區分,過程比較麻煩,而利用高光譜技術可以簡單方便的區分。
長芒莧是美國南部的農業生產中的一種比較難治理的雜草(超級雜草),多數品種已經進化成草甘膦的抗性品種。本論文研究了草甘膦抗性品種和敏感性品種長芒莧的光譜特征,探索利用高光譜傳感器區分抗性和敏感型品種的可能性。
結果:
1.????相比較抗性品種而言,感性品種在可見光區域有更高的光反射光譜,在紅外光區域有較低的反射光譜;
2.????兩個品種的光譜反射率歸一化在400-500nm、650-690nm、730-740nm及800-900nm波段均有很好的可分離性;
3.????在這四個波段范圍及其附近的14個波段可以提供兩個品種的未知點的分類,室內溫室培養植株的精準度可達94%,野外種植的可達96%。
結論:
抗性和敏感性長芒莧植株均具有獨特的高光譜反射特征,有四個明顯的波譜頻段能區分兩個品種。結果證明高光譜圖像在區分抗性和敏感性的長芒莧(不用草甘膦處理)方面,及對于未來草甘膦的抗性治理有很好的應用前景。
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