监测部位差异对黄龙病近红外预测模型的影响

作者：邹俊丞; 卢占军^*; 乔宁; 饶敏; 邝敏; 钟延文; 黄雪媛

来源：光谱学与光谱分析, 2020, 40(08): 2605-2610.

• 采样部位
• 脐橙
• 黄龙病
• 近红外光谱模型
• 无损检测

基于树叶样本的柑橘黄龙病近红外快速诊断技术已经被证明可行,但目前的研究尚局限于以树叶为光谱采集部位。树皮韧皮部作为病菌及特异性营养组分运送的主干道,在黄龙病的病理机制、病程发展中占据重要地位,能够在疾病的早期阶段提供特异信息,有助于疾病的早期诊断。为了探索以树皮为样本建立黄龙病近红外检测技术的可行性,分析不同采样部位对黄龙病近红外预测模型的影响,设计了树叶、树皮和综合(树叶+树皮)三种采样方案。通过与标准正态分布法(standard normal distribution, SNV)、多元散射校正法(multiple scattering correction method, MSC)、一阶导数法(first derivative)和二阶导数法(second derivative)对比,发现归一化法(normalization)对树皮光谱数据的处理效果最好。分别采用偏最小二乘回归法(partial least squares regression, PLSR)和主成分回归法(principal component regression method, PCR)建立柑橘黄龙病预测模型,发现预测集均方根误差(root mean square error of prediction, RMSEP)都在10-5量级,并且树叶预测集均方根误差最小(RMSEP of leaves,1.690 9×10-5),树皮均方根误差其次(RMSEP of barks,1.889 0×10-5),综合均方根误差(RMSEP of composite samples,2.567 6×10-5)最大;预测集决定系数(the determination coefficient,r2)都在0.9以上,并且树叶样本所建模型的决定系数最小(the determination coefficient of leaves,r■,0.939 6),树皮其次(the determination coefficient of barks;r■,0.941 5),综合样本所建模型的决定系数最大(the determination coefficient of composite samples;r■,0.960 3),说明三种采样方案所建立的模型都有很好的精度和预测能力,以树叶为样本所得模型精度虽然最高,但预测能力最弱,而综合采样方案所得模型预测能力虽然最强,但模型精度最低,只有以树皮为样本所得模型的精度(RMSEPB=1.889 0×10-5)、预测能力(r■=0.941 5)都能保持在良好水平。通过对比分析树叶、树皮的原始光谱、模型效果,探讨了以树皮为样本建立柑橘黄龙病近红外快速检测技术的可行性,为近红外光谱技术在黄龙病诊断方面的应用提供新的思路。

• 单位
  赣南师范大学; 生命科学学院; 国家脐橙工程技术研究中心