前言

紅外熱成像技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，特別是在農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物的逆境實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，正在逐漸受到關(guān)注。這種技術(shù)可以通過(guò)捕捉植物表面發(fā)出的紅外輻射，提供關(guān)于植物生長(zhǎng)狀況、健康狀況和環(huán)境適應(yīng)性的重要信息。下面我們通過(guò)煙草這種重要的經(jīng)濟(jì)作物詳細(xì)與大家分享一下。

背景概述

中國(guó)的煙草產(chǎn)地分布十分廣泛，煙草產(chǎn)量豐富，在國(guó)際煙草市場(chǎng)上也占有十分重要的地位，超過(guò)三分之一的煙草產(chǎn)品的原產(chǎn)地都是中國(guó)。煙草的生長(zhǎng)會(huì)受到多種因素的影響，自然條件的變化會(huì)導(dǎo)致煙草生長(zhǎng)發(fā)育遲緩，甚至死亡。在我國(guó)，煙草生長(zhǎng)地域廣泛，受我國(guó)氣候類型和地理?xiàng)l件的影響，大部分地區(qū)的煙草培育基地都存在缺水、蟲害等問(wèn)題。長(zhǎng)期的病害會(huì)導(dǎo)致煙草減產(chǎn)，同時(shí)質(zhì)量也會(huì)受到影響。

植物對(duì)病害脅迫的響應(yīng)機(jī)理一直是植物生理生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)。小麥、玉米和水稻等糧食作物的響應(yīng)機(jī)理已有較深入研究,而煙草作為我國(guó)最重要的經(jīng)濟(jì)作物,但涉及煙草于干旱、病害等生理應(yīng)答機(jī)制研究還相對(duì)較少。

當(dāng)前方案及弊端

目前，判斷煙草以及植物是否干旱、受病害脅迫主要是通過(guò)人工感官判定和理化檢測(cè)，但是人工感官判定易受一些主客觀因素的影響，而理化檢測(cè)花費(fèi)時(shí)間周期長(zhǎng)，步驟繁冗，會(huì)造成植物體破損。

代替方案及優(yōu)勢(shì)

紅外熱成像技術(shù)對(duì)溫度具有高敏感性，能非接觸在線檢測(cè)物體表面溫度，并生成一個(gè)更加直觀的熱量分布圖（如圖一所示），能夠大幅度提高檢測(cè)效率，同時(shí)還避免對(duì)植物體造成破壞。在電氣、航空和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域已有比較成熟的研究成果并已經(jīng)被實(shí)際運(yùn)用。隨著熱成像技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓寬，紅外熱成像技術(shù)在煙草等植物干旱、病害檢測(cè)中的應(yīng)用就是一個(gè)新的方向，也將逐漸成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

圖一、煙草葉片紅外熱圖

紅外熱成像于植物病害檢測(cè)原理機(jī)制

當(dāng)植物遭受病害時(shí)，膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，植物代謝紊亂，水分調(diào)節(jié)失調(diào)，使得氣孔發(fā)生異質(zhì)性開(kāi)閉。植物通過(guò)蒸騰而散失的水分中90%以上是通過(guò)氣孔散失的，氣孔異質(zhì)性開(kāi)閉會(huì)直接引起氣孔導(dǎo)度和蒸騰強(qiáng)度等生理指標(biāo)的改變，使得葉片表面熱量損失的程度大小改變，繼而造成葉表溫度異常變化，而葉溫變化常被用來(lái)監(jiān)測(cè)診斷植株的受脅迫情況。病情和病害種類不同，蒸騰強(qiáng)度會(huì)增強(qiáng)或降低，繼而病害部位溫度與健康部位相比會(huì)下降或上升。

總的來(lái)說(shuō)，紅外熱成像技術(shù)為農(nóng)作物的抗性機(jī)制研究提供了一種新的、有效的手段。通過(guò)該技術(shù)，我們可以更直觀、更深入地了解作物在逆境下的生理反應(yīng)和抗性機(jī)制，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和作物育種提供重要的理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

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