基于核磁共振技术检测小麦植株水分分布和变化规律 - Ingenta Connect.PDF

第 30 卷 第 24 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.24 2014 年 12 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Dec. 2014 177 基于核磁共振技术检测小麦植株水分分布和变化规律 1,2 3 1,2 1 1 1 要世瑾 ，杜光源 ，牟红梅 ，栾翔宇 ，马鸿雁 ，刘嘉男 ， 刘梦达1 1 1,2※ ，齐 笑 ，何建强 （1. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，杨凌 712100 ； 2. 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院， 杨凌 712100 ； 3. 西北农林科技大学理学院，杨凌 712100 ） 摘 要：为研究活体冬小麦植株水分的分布状况和连续变化过程，该研究利用核磁共振无损、非侵入的技术优势， 分析了小麦各器官 T2 弛豫谱特征及其反映的代谢特性，分别推求出小麦叶片、茎秆和穗的信号幅值与被检测器官 纯水含量以及鲜质量的回归函数关系，在此基础上建立了测量活体冬小麦植株各器官湿基含水率的检测方法。对 活体植株各器官湿基含水率核磁共振检测方法的可靠性验证表明，由核磁共振法和烘干法测定的小麦叶片、茎秆 和穗的湿基含水率均方根误差分别为：5.3%、3.5%、3.3% 。然后将该检测方法用于监测同一株冬小麦各器官湿基 含水率的长期变化和日变化过程，结果显示，乳熟期至成熟期，小麦各个器官的湿基含水率均逐渐减小，而叶片 湿基含水率的日变化则呈现先减小后增大的趋势。乳熟期叶片的湿基含水率由 8:00 逐渐减少，且在 14:00－16:00 达到最低值后开始恢复，于 20:00 恢复至当日初始水平。成熟期叶片湿基含水率由 8:00 逐渐减少，但在 20:00 不 能恢复至日内的初始水平。由于这套基于核磁共振技术的小麦湿基含水率检测方法能够对同一植株进行活体无损 连续监测，因此该研究的结果能够更直接更准确地揭示冬小麦植株体内水分的连续变化规律和植株衰老过程，从 而为研究冬小麦健康生长耗水规律和制定合理的灌溉制度提供理论基础。 关键词：作物；水分；核磁共振；冬小麦；T2 弛豫谱幅度 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.24.021 中图分类号：S512.1+ 1 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2014)-24-0177-10 要世瑾，杜光源，牟红梅，等. 基于核磁共振技术检测小麦植株水分分布和变化规律[J].农业工程学报，2014， 30(24)：177－186. Yao Shijin, Du Guangyuan, Mou Hongmei, et al. Detection of water distribution and dynamics in body of winter wheat based on nuclear magnetic resonance[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(24): 177 －186. (in Chinese with English abstract) [3] 义 。现阶段很多技术对作物进行水分检测时，会 0 引 言 对作物造成一定的损坏或损伤[4] 。如高压流速仪和 作物体内的水分随生长发育会发生明