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黑龙港流域夏玉米生育期降水、需水和干旱时空分布特征

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农业工程学报 2020年第9期36卷 124-133页

作者：魏钟博边大红杜雄 Pushpa Raj 崔彦宏河北农业大学农学院/省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省作物生长调控实验室保定071001

黑龙港流域地下水超采导致水分极度匮乏,提高降水利用效率成为该区夏玉米生产的关键。该文利用黑龙港流域18个地面气象观测站1966-2015年逐日气象数据,对玉米全生育期及各生育阶段的有效降水量、需水量、作物水分亏缺指数、干旱发生频... 详细信息

黑龙港流域地下水超采导致水分极度匮乏,提高降水利用效率成为该区夏玉米生产的关键。该文利用黑龙港流域18个地面气象观测站1966-2015年逐日气象数据,对玉米全生育期及各生育阶段的有效降水量、需水量、作物水分亏缺指数、干旱发生频率的时空分布特征等进行了分析。结果表明,夏玉米全生育期有效降水量292.89~361.56 mm,呈"东北高、西南低"的趋势;需水量362.82~444.04 mm,呈"南部高,北部低"的趋势;近50年总有效降水量和需水量均呈下降趋势,且需水量的变化与平均日照时数、平均风速呈高度正相关;全区干旱发生频率为48.30%,其中南部超33.3%,中部及北部超66.6%;黑龙港中部和北部在成粒和灌浆阶段出现干旱的几率较大,南部在成粒阶段出现干旱的几率较大。该研究为黑龙港夏玉米降水资源的高效利用提供了理论依据。

关键词：降水量蒸发蒸腾量干旱需水量时空分布夏玉米

不同施氮水平下棉花叶片最大羧化速率的高光谱估测

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农业工程学报 2020年第11期36卷 166-173页

作者：张鑫磊刘连涛孙红春张科白志英董合忠李存东张永江河北农业大学农学院/省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省作物生长调控重点实验室保定071001 山东棉花研究中心济南250100

植物叶片最大羧化速率(Maximum Carboxylation Rate,Vcmax)是表征植被光合能力的重要参数之一,研究叶片Vcmax对氮素的响应对预测植被光合作用和未来植被生产力具有重要意义。该研究以国欣棉9号为试验材料,设置4个施氮水平,测定棉花不同... 详细信息

植物叶片最大羧化速率(Maximum Carboxylation Rate,Vcmax)是表征植被光合能力的重要参数之一,研究叶片Vcmax对氮素的响应对预测植被光合作用和未来植被生产力具有重要意义。该研究以国欣棉9号为试验材料,设置4个施氮水平,测定棉花不同生育时期叶片生理参数和叶片反射光谱,探究Vcmax与生理参数及光谱指数的关系,建立叶片Vcmax最优反演模型。结果显示,棉花叶片Vcmax在苗期至蕾期不受施氮水平的影响,随着生育进程的推进,氮素逐渐成为影响叶片Vcmax高低的主要因素之一。此外,叶片Vcmax与含氮量的相关程度最高,远高于叶片Vcmax与叶绿素、比叶重的关系。对叶片Vcmax与光谱指数进行回归分析发现,由蓝光和红边波段组合的光谱指数能较好的预测叶片Vcmax,其中表现最好的为归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI697,445)和比值植被指数(Ratio Vegetation Index,RVI445,694),决定系数(R^2)均大于0.75。最后,以生理参数和光谱指数为基础,采用一般线性回归和多元逐步回归构建棉花叶片Vcmax估算模型,结果表明,由RVI445,694、光化学植被指数(Photochemical Vegetation Index,PRI)、修正型归一化差值植被指数(Modified Normalized Difference Vegetation Index,mND705)所构建的多元逐步回归模型精度最高(R^2=0.809,RMSE=16.93μmol/(m^2·s)),叶片含氮量和叶绿素所构建的多元逐步回归模型次之(R2=0.801,RMSE=17.01μmol/(m^2·s)),高于其他单变量线性回归模型。研究表明,利用高光谱指数可以有效地估测棉花叶片最大羧化速率,结果可为叶片Vcmax准确反演和评估光合能力提供支撑。

关键词：棉花模型最大羧化速率高光谱植被指数

黄淮北部不同冬小麦品种(系)产量和氮素利用效率差异

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华北农学报 2024年第2期39卷 143-152页

作者：王建伟李东晓王千一张明哲李瑞奇河北农业大学农学院省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北省作物生长调控实验室河北保定071001

为了研究黄淮北部不同冬小麦品种(系)类型的产量与氮素利用、转运和积累的差异,在2021—2022年,2022—2023年分别对黄淮北部麦区29,26个供试冬小麦品种(系)的产量性状和氮素利用效率进行了调查和分析。通过聚类分析,将小麦分成高产型、... 详细信息

为了研究黄淮北部不同冬小麦品种(系)类型的产量与氮素利用、转运和积累的差异,在2021—2022年,2022—2023年分别对黄淮北部麦区29,26个供试冬小麦品种(系)的产量性状和氮素利用效率进行了调查和分析。通过聚类分析,将小麦分成高产型、中高产型、中产型和低产型4种类型。分别在开花期和成熟期对小麦的茎、叶、穗和籽粒(成熟期)进行氮含量测定,分析氮素利用特性相关参数与产量之间的关系。结果表明,2021—2023年高产型、中高产型、中产型和低产型品种(系)间的平均产量差异显著,其中,高产型品种的公顷穗数显著高于其他3种类型。在开花期,各器官的氮积累量和分配率大小表现为茎鞘>叶片>穗;在成熟期,各器官的氮积累量大小表现为籽粒>茎鞘>穗>叶片。不同品种小麦花后氮素积累量、花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率均以高产型品种(系)较高,且花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率大于花后氮素积累量及其对籽粒的贡献率。氮素利用效率、氮素收获指数、开花期氮素积累量和成熟期氮素积累量与小麦籽粒产量呈显著正相关。因此,可通过不同品种的氮素吸收转运规律及分配特点进行水肥管理,或者选育氮素利用效率高的小麦品种,以实现小麦高产、高效生产。

关键词：冬小麦品种产量氮素利用效率氮素积累量

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褪黑素对干旱胁迫下小麦生长发育和产量的影响

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干旱地区农业研究 2020年第5期38卷 161-167,191页

作者：苗含笑李东晓王久红孙亚倩刘立刘睿李红叶河北农业大学农学院省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北省作物生长调控实验室河北保定071000

以抗旱性不同的小麦品种‘济麦22号’和‘衡观35’为研究材料,采用人工气候室箱体土培方法,设置6个试验处理,分别为正常水分(CK)、干旱(D)、D+1μmol·L^-1褪黑素、D+10μmol·L^-1褪黑素、D+100μmol·L^-1褪黑素、D+300μmol·L^-1褪... 详细信息

以抗旱性不同的小麦品种‘济麦22号’和‘衡观35’为研究材料,采用人工气候室箱体土培方法,设置6个试验处理,分别为正常水分(CK)、干旱(D)、D+1μmol·L^-1褪黑素、D+10μmol·L^-1褪黑素、D+100μmol·L^-1褪黑素、D+300μmol·L^-1褪黑素,研究了不同浓度褪黑素对干旱胁迫下小麦生长、干物质积累以及产量的影响。结果表明:干旱胁迫下,‘济麦22号’的产量比对照降低了25.43%(P部干物重分配比较CK增加了6.69%;而较高褪黑素浓度(100μmol·L^-1、300μmol·L^-1)则抑制了该品种的产量增加,分别比对照降低23.81%和24.93%。褪黑素处理对干旱条件下不同品种的改善效果不同,‘济麦22号’增产效应较佳的褪黑素浓度为100μmol·L^-1,‘衡观35’则为10μmol·L^-1。抗旱性不同的小麦品种应选择适宜浓度褪黑素以有效改善其抗旱性。

关键词：褪黑素包衣干旱胁迫小麦生长产量干物质积累分配

限水灌溉时期对冬小麦各叶层衰退和群体光合的影响

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华北农学报 2023年第4期38卷 167-173页

作者：何璐张利茹杨若汧杨晰杜雨璠郑博研李瑞奇王红光河北农业大学农学院华北作物改良与调控国家重点实验室河北省作物生长调控实验室河北保定071001

为了明确冬小麦春季限灌1水条件下的最佳灌溉时期,降低限水灌溉对冬小麦群个体质量的不利影响,选用多穗型冬小麦品种藁优2018为材料,设置5个灌溉时期处理,分别在春2叶、春3叶、春4叶、春5叶和春6叶(旗叶)露尖时灌溉(T2~T6),以全生育期... 详细信息

为了明确冬小麦春季限灌1水条件下的最佳灌溉时期,降低限水灌溉对冬小麦群个体质量的不利影响,选用多穗型冬小麦品种藁优2018为材料,设置5个灌溉时期处理,分别在春2叶、春3叶、春4叶、春5叶和春6叶(旗叶)露尖时灌溉(T2~T6),以全生育期不灌水处理作对照(W0),研究不同叶龄期灌水对冬小麦开花后各叶层叶面积指数(LAI)、叶绿素相对含量(SPAD)、群体光合速率、干物质积累转运及产量的影响。结果表明,在春季仅灌1水的条件下,与春2叶-春4叶龄灌水相比,推迟至春5叶-春6叶龄灌溉可显著延缓小麦开花后冠层总叶面积指数的衰退,花后0~10 d,20~30 d的LAI衰退速率分别降低58.93%,14.37%。其中,在花后0~10 d主要表现为晚灌水处理倒3叶、倒4叶和倒5叶的LAI和SPAD衰退速率显著下降,在花后20~30 d主要表现为旗叶和倒2叶的衰退速率显著下降。T5和T6处理较早灌水处理灌浆前期、中期和后期的群体光合速率分别提高19.89%,35.86%,56.08%,花后干物质积累量和花前干物质向籽粒的转运量都有所增加,最终籽粒产量和收获指数分别提高9.73%,18.64%。综上,在本试验年度春季限灌1水的条件下,春5叶或春6叶露尖时灌溉有利于延缓叶片衰退,提高群体光合生产能力和籽粒产量。

关键词：冬小麦灌溉时期叶面积指数群体光合速率干物质积累转运

小麦、玉米两熟秸秆还田土壤中6种有机酸对小麦纹枯病的化感作用

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中国农业科学 2020年第15期53卷 3095-3107页

作者：赵绪生齐永志闫翠梅甄文超河北农业大学植物保护学院省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北农业大学农学院河北省作物生长调控重点实验室

【目的】冬小麦、夏玉米一年两熟是中国北方最广泛的农作制度,中国北方小麦、玉米生产普遍采用秸秆还田的耕作方式,关于秸秆还田对小麦土传病害的影响一直存在争议。通过分析不同秸秆还田年限地块耕层土壤中的主要有机酸对小麦幼苗生长... 详细信息

【目的】冬小麦、夏玉米一年两熟是中国北方最广泛的农作制度,中国北方小麦、玉米生产普遍采用秸秆还田的耕作方式,关于秸秆还田对小麦土传病害的影响一直存在争议。通过分析不同秸秆还田年限地块耕层土壤中的主要有机酸对小麦幼苗生长、禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)及纹枯病发生的化感作用,明确我国北方冬小麦、夏玉米一年两熟种植体系下秸秆还田对小麦纹枯病发生的影响。【方法】利用GC-MS技术分析玉米秸秆还田地块耕层土壤乙酸乙酯提取物中化学物质的种类与含量,并分别用氯化三苯基四氮唑(TTC)还原法、电导率法、氮蓝四唑光化(NBT)还原法和愈创木酚比色法测定含量较高的6种有机酸对小麦幼苗根系活力、根系细胞膜透性、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性的影响,用常规方法测定其对禾谷丝核菌和纹枯病发生的影响。【结果】秸秆还田地块耕层土壤中含有机酸、烷烃、醇、酰胺及醛类等化学物质,相对含量分别为45.45%、17.70%、17.08%、6.12%和5.44%;含量较高的有机酸类物质包括邻羟基苯甲酸(9.24%)、3-苯基-2-丙烯酸(4.12%)、对羟基苯甲酸(3.21%)、4-羟基-3,5-二甲氧基苯甲酸(2.26%)、二十一烷酸(1.88%)、4-甲氧基邻氨基苯甲酸(1.73%)、8-十八碳烯酸(0.76%)和3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2-丙烯酸(0.52%)。0.08—10.0μg·mL-1浓度的4-甲氧基邻氨基苯甲酸和3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2-丙烯酸对禾谷丝核菌的菌丝生长(10.0μg·mL-14-甲氧基邻氨基苯甲酸除外)、菌丝干重和菌核数量均表现明显促进作用,且2种物质在土壤中的含量均随秸秆还田年限延长呈增多趋势。0.4和0.08μg·mL-1邻羟基苯甲酸对禾谷丝核菌的菌丝生长和菌核形成有明显促进作用;而50.0μg·mL-1邻羟基苯甲酸和4-羟基-3-甲氧基-苯甲酸,以及0.4—50.0μg·mL-1苯甲酸均表现为抑制作用。在2.0—50.0μg·mL-1浓度范围内,随着6种有机酸浓度的提高,其对小麦幼苗生长的抑制作用越强,对羟基苯甲酸抑制作用最强,其次是邻羟基苯甲酸,4-甲氧基邻氨基苯甲酸最弱。0.4—50.0μg·mL-1浓度的3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2-丙烯酸、4-甲氧基邻氨基苯甲酸、邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸均加重小麦纹枯病发生,其中,3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2-丙烯酸助长作用最强,发病率和病情指数最高增幅分别达49.0%和46.7%;而苯甲酸和4-羟基-3-甲氧基-苯甲酸对小麦纹枯病发生无显著影响。【结论】冬小麦、夏玉米一年两熟秸秆还田土壤中含有机酸、酯、烃、酰胺及醛类等化学物质,有机酸类物质相对含量最高。3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2-丙烯酸、4-甲氧基邻氨基苯甲酸、邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸在一定浓度下均可助长小麦纹枯病的发生,其中3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2-丙烯酸助长作用最强,而苯甲酸和4-羟基-3-甲氧基-苯甲酸对纹枯病发生无明显影响。还田秸秆在土壤中腐解产生的有机酸类物质促进病原菌生长、抑制小麦根系生理活性和生长的化感作用,可能是中国北方小麦、玉米两熟秸秆还田条件下小麦纹枯病加重发生的主要原因之一。

关键词：秸秆还田小麦纹枯病禾谷丝核菌 GC-MS 化感作用有机酸

小麦、玉米两熟区小麦纹枯病菌群体组成及其农田分布特征

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中国农业科学 2020年第16期53卷 3269-3279页

作者：赵绪生齐永志甄文超河北农业大学植物保护学院河北省作物生长调控重点实验室省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北农业大学农学院

【目的】小麦纹枯病在河北、山东、河南冬小麦、夏玉米一年两熟秸秆还田种植区发生严重。本研究通过广泛调查,明确河北、山东、河南麦区小麦纹枯病发生程度、病原菌群体结构与优势病原菌的农田分布特征,为小麦纹枯病的防治提供依据。【... 详细信息

【目的】小麦纹枯病在河北、山东、河南冬小麦、夏玉米一年两熟秸秆还田种植区发生严重。本研究通过广泛调查,明确河北、山东、河南麦区小麦纹枯病发生程度、病原菌群体结构与优势病原菌的农田分布特征,为小麦纹枯病的防治提供依据。【方法】采用随机5点取样法调查河北、山东、河南小麦、玉米两熟区小麦纹枯病的发生程度,通过细胞核染色、菌丝融合反应和rDNA-ITS序列分析鉴定病原菌群体特征,利用盆栽试验测定120株禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)的致病力,采用实时荧光定量PCR技术测定禾谷丝核菌在小麦、玉米两熟秸秆还田种植体系中的分布特征。【结果】河北、山东、河南麦区纹枯病发生程度由重到轻依次为河南麦区、山东麦区和河北麦区。采自3省11个不同生态类型区72个采样点的小麦纹枯病病原菌包括421株双核禾谷丝核菌、24株多核立枯丝核菌(Rhizoctonia solani),可划分为AG-D、AG-B(0)、AG-2和AG-5 4类融合群,分别占供试菌株总数的91.91%、2.70%、3.82%和1.57%。根据石新828、济麦22和周麦22病情指数,120个供试禾谷丝核菌菌株可分为VT1、VT2、VT3、VT4和VT5 5个致病类型,各类型病情指数依次为44.0、39.4、34.2、29.6和27.2。其中,采自河南麦区菌株整体致病力最强,河北麦区最弱。在小麦全生育期,禾谷丝核菌含量在地上部和根系中均呈先升后降趋势。三叶期地上部菌量最低,起身期含量最高,为3 774.60 ng DNA/g鲜组织;而根系中菌量在拔节期达到最高峰。三叶期至分蘖期菌量增速最快,小麦地上部和根系中菌量增幅分别高达28.17倍和17.26倍。禾谷丝核菌菌量在小麦根际土壤中和玉米地上部均呈逐渐上升趋势。在玉米根际土壤中禾谷丝核菌含量呈先降后升趋势,抽雄期最低,为170.6 ng DNA/g干土。【结论】河南麦区纹枯病发生程度最重,山东麦区次之,河北麦区最轻。强致病力双核禾谷丝核菌为3省优势病原菌,菌量在小麦三叶期至分蘖期增速最快,在小麦秸秆中相对含量最高、玉米秸秆中最低。生产中可有针对性的在还田秸秆粉碎过程中与冬前小麦幼苗期加强纹枯病的监测与防控。

关键词：小麦纹枯病禾谷丝核菌群体组成实时荧光定量PCR 分布特征

不同品种和灌溉模式对冬小麦耗水时空变化及产量的影响

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灌溉排水学报 2022年第5期41卷 8-16页

作者：贾潇倩王硕房琴李瑞奇河北农业大学农学院/省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省作物生长调控实验室河北保定071001

【目的】探究冬小麦品种耗水时空差异对产量的影响,为筛选抗旱型品种以提高缺水地区冬小麦产量提供理论依据。【方法】采用双因素裂区设计试验,以沧麦6002(CM6002)和衡麦4399(H4399)2个试验品种作为主处理,每个品种下设3个水分处理:全... 详细信息

【目的】探究冬小麦品种耗水时空差异对产量的影响,为筛选抗旱型品种以提高缺水地区冬小麦产量提供理论依据。【方法】采用双因素裂区设计试验,以沧麦6002(CM6002)和衡麦4399(H4399)2个试验品种作为主处理,每个品种下设3个水分处理:全生育期不灌水(W0处理)、春季灌一水(拔节期灌水,W1处理)及春季灌二水(拔节期和开花期分别灌水,W2处理),研究了不同品种冬小麦耗水时空差异对产量的影响。【结果】CM6002品种总耗水量、土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例和H4399品种差异不显著,但阶段耗水量有较大差异。其中,播种期至拔节期,CM6002品种的土壤贮水消耗量、耗水量均高于H4399品种;拔节—开花期,CM6002品种的土壤贮水消耗量、耗水量显著低于H4399品种;开花期至成熟期,CM6002品种土壤贮水消耗量、耗水量要高于H4399品种,且在W1处理下2个品种的差异达到显著水平。W0处理下,CM6002品种的120~200cm土层贮水的消耗量要显著高于H4399品种。W1、W2处理下,H4399品种在0~40 cm土层土壤贮水消耗量显著高于CM6002品种,但120~160 cm土层显著低于CM6002品种。与H4399品种相比,CM6002品种降低了花前干物质转运量、转运率及对籽粒的贡献率,但增加了花后干物质积累量和对籽粒的贡献率。W0、W1、W2处理下,CM6002品种产量分别较H4399品种提高了2.7%、1.3%、3.2%。【结论】减少拔节—开花期耗水,增加播种—拔节期、开花—成熟期耗水和深层土壤贮水消耗量,有利于提高冬小麦产量。沧麦6002通过调控不同生育阶段及不同土壤层次的土壤贮水量,增加了穗数、穗粒数、千粒质量、花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率,从而获得了较好的产量。

关键词：冬小麦品种耗水特性干物质积累量产量

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不同种皮颜色花生糖含量近红外模型的构建

光谱学与光谱分析 2022年第9期42卷 2896-2902页

作者：陈淼侯名语崔顺立李振穆国俊刘盈茹李秀坤刘立峰华北作物改良与调控国家重点实验室华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室河北省作物种质资源实验室河北农业大学农学院河北保定071001

花生籽仁中的糖含量是影响食味品质的重要指标,建立快速测定糖含量的方法可有效提高食用型花生的检测效率。样品外观颜色是影响近红外分析的重要因素之一,按样品外观颜色分类定标(校正)更有利于提高模型的预测性能。研究选择不同糖含量... 详细信息

花生籽仁中的糖含量是影响食味品质的重要指标,建立快速测定糖含量的方法可有效提高食用型花生的检测效率。样品外观颜色是影响近红外分析的重要因素之一,按样品外观颜色分类定标(校正)更有利于提高模型的预测性能。研究选择不同糖含量的花生种质332个,采用色差仪将花生种质按种皮颜色分成黑紫色、红色和粉色三大类。采用3,5-二硝基水杨酸法、蒽酮乙酸乙酯法、蔗糖酶法分别测定籽粒中的总糖、可溶性糖及蔗糖含量。总糖含量分别在6.42%~39.53%(黑紫色籽粒)、9.66%~39.71%(红色籽粒)和8.52%~38.84%(粉色籽粒)之间;可溶性糖含量分别在2.4%~14.32%(黑紫色籽粒)、2.94%~13.75%(红色籽粒)和2.19%~14.53%(粉色籽粒)之间;蔗糖含量分别在0.92%~7.53%(黑紫色籽粒)、1.05%~7.23%(红色籽粒)和0.95%~7.99%(粉色籽粒)之间,变异系数均在33%以上。采用瑞典波通DA7250型近红外分析仪(950~1650 nm)采集籽粒的近红外光谱值,选用基于全波段的偏最小二乘回归法(PLSR),通过对比单一和复合预处理方法,对比模型的相关系数和误差确定最佳预测模型。分别建立了黑紫色、红色、粉色花生籽仁的总糖含量、可溶性糖含量和蔗糖含量的近红外光谱定标模型,共计9个模型,预测相关系数(R_(c))在0.883~0.925之间,预测均方根误差(RMSEC)在0.370~1.988之间。对总糖含量所建立的模型中,粉色种皮花生的预测相关系数R_(c)可达0.925,RMSEC为1.705;对可溶性糖含量所建模型中,黑紫色种皮花生的预测相关系数R_(c)可达0.921,RMSEC为0.667;对蔗糖含量所建的模型中,粉色种皮花生的预测相关系数R_(c)可达0.914,RMSEC为0.435。并分别用15份种质进行外部验证,9个模型的预测相关系数Rp在0.892~0.967之间,预测均方根误差RMSEP在0.327~2.177之间。本研究建立的近红外光谱模型可同步、快速地检测花生籽粒中的多种糖含量,为高糖含量的鲜食花生育种提供了技术支持。

关键词：花生近红外光谱分析种皮颜色蔗糖含量可溶性糖含量总糖含量