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一种基于叶色黄化比和碳氮比的菠萝水心病的预警方法

花匠小妙招
2025-11-13 12:03

本发明涉及植物病害防治，具体涉及一种基于叶色黄化比和碳氮比的菠萝水心病的预警方法。

背景技术：

1、‘台农17号’菠萝(金钻凤梨)是台湾农业试验所嘉义分所选育的优良杂交品种，产量高、风味独特，有很高的经济价值，占台湾菠萝栽培总面积70％以上。但是由于土壤-气候、施肥及种植管理等方面的原因，该品种在成熟期大面积发生果肉细胞壁破裂、细胞失水而发生水渍化，果肉呈透明状且品质下降不耐储存的现象，系一种菠萝生理病害俗称为“水心病”。

2、发生水心病的菠萝俗称‘水菠萝’，发病果实与正常果相比，其食味品质和营养品质均明显的下降，果实不仅不耐贮藏，甚至不能食用而失去商业价值。目前‘水菠萝’发生现象普遍，在采收期多雨的年份，一些地势较低的地块水菠萝的发生率可高达30％。菠萝水心病严重影响了台农17号的菠萝品质和价值，是限制了菠萝产业的发展的重要问题之一，亟需破解其对果实品质的影响、发生机制以及调控措施。揭示“台农17号”菠萝水心病的生理机理，针对性地提出防治措施，是热带特色水果产业提质增效亟待解决的重要问题。发生水心病的菠萝由于果肉细胞稳定性被打破而受损失水，细胞间隙水渍化，导致果实不耐储存，并且会随着发病程度的加深而散发出酒糟味和难闻的臭味。姚艳丽等通过对‘巴厘’水心病菠萝的生理指标研究发现，水渍化的菠萝果实的可溶性固形物含量和维生素c含量明显下降，且下降幅度随着果实发病程度的增加而增加。中度水心病菠萝(病斑面积＞23％)可溶性固形物含量和抗坏血酸含量分别比对照降低了14.2％和39.5％。水心病菠萝果实的总糖含量也呈下降的趋势，中度水心病菠萝果实总糖含量较正常果实显著降低，降低幅度为15.2％。目前关于菠萝水心病对植株理化性状影响研究较少，对植株干物质积累、营养状况、关键激素等与营养和生殖生长相关的生理变化的报道较为缺乏。

3、由于土壤-气候、施肥及种植管理等方面的原因，台农17号菠萝在成熟期大面积发生果肉细胞壁破裂、细胞失水而发生水渍化，果肉呈透明状且品质下降不耐储存的现象，系一种菠萝生理病害俗称为“水心病”。目前‘水菠萝’发生现象普遍，在采收期多雨的年份，一些地势较低的地块水菠萝的发生率可高达30％。菠萝水心病严重影响了台农17号的菠萝品质和价值，菠萝一旦发生水心病后将失去商业价值，对产业带来巨大的经济损失，是限制了菠萝产业的发展的重要问题之一。

4、目前，对于菠萝水心病的研究大多着力于成熟期的阻控，对前期的预警技术探究较少。而果实发育前期的营养状况对菠萝水心病的发生有显著影响，因此建立一种基于前期植株发育情况的预警技术对菠萝水心病的精准防治具有重要意义。

5、目前对菠萝水心病的防治主要是集中在“治”，而并非是“防”。即直接对已经产生菠萝水心病的植物进行施药及相关救治措施。发病后利用生物化学手段，减轻相关症状等。

6、对于“防”，目前也主要是在菠萝生长中发生水心病之前施加防治水心病的药物，已达到预防的作用。然而，这种方法是对所有菠萝植株统一防治，成本高，投入的物力人力都是极大的。不同品种的菠萝的水心病发病率相差较大，如果全面防治则工程量大，费时费力，难以实现针对性的防治。如何在有效控制成本且投入少量人力物力的情况下高效防治菠萝水心病？如果能对菠萝水心病进行预警，那根据预警后当地可能发病的情况进行针对性防治，能显著提高效率。

7、已知菠萝水心病的发生影响因素较多，如施肥的情况，土壤环境等，而这些因素最终会造成菠萝自身的生长发育异常，如菠萝叶色和叶片元素含量的异常等，那么，是否能通过仅分析菠萝的叶片发育情况建立一种对菠萝水心病的预警方法意义重大，能更加精确和有针对性的防治菠萝水心病，是防治菠萝水心病的基础。

技术实现思路

1、为寻找一种能预警“台农17号”菠萝水心病的方法，本发明提供了一种基于叶色黄化比和碳氮比的菠萝水心病的预警方法，本发明的方法能够准确预测菠萝水心病发病率，为菠萝水心病防治提供了预警措施，实现针对性提前预防，提高防效。

2、本发明提供了一种基于叶色黄化比和碳氮比的菠萝水心病的预警方法，在菠萝不同生长时期进行不同量的氮肥处理，分别检测菠萝植株生长不同生长时期的叶片黄化比和碳氮比，在菠萝果实成熟期调查实际菠萝水心病发病率；

3、构建菠萝叶色黄化比和菠萝碳氮比与菠萝水心病发病率之间的多元线性回归方程；

4、通过检测催花现红期菠萝植株的叶色黄化比和菠萝碳氮比代入多元线性回归方程对菠萝水心病发病率进行预警。

5、按照上述步骤获得的多元线性回归方程可以直接预测同一菠萝品种，如“台农17号”菠萝水心病发病情况。本发明获得的多元线性回归方程可以直接预测“台农17号”菠萝水心病发病情况，本发明对“台农17号”菠萝水心病的预测准确率为88.39-98.05％。若鉴别不同品种的菠萝水心病发病情况需按照本技术中的方法施肥处理后获得对应的多元线性回归方程，进而预测菠萝水心病发病。节省了大量人工成本和时间成本。

6、进一步地，所述菠萝为“台农十七号”。

7、进一步地，菠萝不同生长时期包括定植前、缓慢生长期、快速生长前期、快速生末期和催花现红期、果实发育期和果实成熟期。

8、进一步地，所述的氮肥处理包括6个处理组：

9、①lowoptt表示：氮素施加量低于合理供应质量百分比30％，按照合理分配比例施于菠萝不同生长时期；

10、②lowcont表示：氮素施加量低于合理供应质量百分比30％，按照农户常规分配比例施于菠萝不同生长时期；

11、③baloptt表示：氮素施加量合理供应，按照合理分配比例施于菠萝不同生长时期；

12、④balcont表示：氮素施加量合理供应，按照农户常规分配比例施于菠萝不同生长时期；

13、⑤highoptt表示：氮素施加量高于合理供应质量百分比30％，按照合理分配比例施于菠萝不同生长时期；

14、⑥highcont表示：氮素施加量高于合理供应质量百分比30％，按照农户常规分配比例施于菠萝不同生长时期；

15、合理供应表示氮素施加量为450-500kg/hm2；

16、农户常规分配比例为定植前、缓慢生长期、快速生长前期、快速生长末期、催花现红期和果实发育期分别施加氮素用量比为38-40:12:12:12:12:12；

17、合理分配比例为定植前、缓慢生长期、快速生长前期、快速生长末期、催花现红期和果实发育期分别施加氮素用量比为38-40:13:16:18:9:4。

18、进一步地，农户常规分配表示定植前、缓慢生长期、快速生长前期、快速生长末期、催花现红期、果实发育期分别施加氮素用量比为40:12:12:12:12:12。

19、进一步地，合理分配表示定植前、缓慢生长期、快速生长前期、快速生长末期、催花现红期、果实发育期分别施加氮素用量比为40:13:16:18:9:4。

20、进一步地，叶色黄化比检测过程为：通过rhs比色卡采集叶色，用epson数字扫描仪对新鲜叶片进行扫描，再用图像颜色汇总器分析出叶色的黄化占比。

21、进一步地，菠萝碳氮比检测过程为：分别在菠萝缓慢生长期、催花现红期和果实发育期采集获得菠萝植物样品，清洗干净后，105℃杀青30min，75℃烘至恒重，粉碎后装袋备测，测定指标为植株c含量和n含量，计算碳氮比；

22、n测定，采用h2so4-h2o2消煮，奈氏比色法测定全氮含量；

23、c测定，采用植物全碳光度法，以硫酸亚铁为标准溶液，进行植物全碳585nm处比色的测定，n测定采用凯氏定氮法。

24、进一步地，选择催花现红期的叶色黄化比和碳氮比数据构建菠萝叶色黄化比和碳氮比与菠萝水心病发病率之间的多元线性回归方程。

25、进一步地，所述菠萝叶色黄化比和碳氮比与菠萝水心病发病率之间的多元线性回归方程为：

26、y＝0.596-0.023x1-0.003x2

27、y为发病率，x1为叶色黄化比，x2为碳氮比。

28、进一步地，菠萝水心病发病的风险分级如下：

29、当发生水心病为0≤y<10％为低风险，10％≤y<30％为中风险，y≥30％为高风险。

30、本发明还提供了一种多元线性回归方程模型在预测“台农17号”菠萝水心病发病率中的应用，所述多元线性回归方程模型为权利要求8获得的多元线性回归方程：y＝0.596-0.023x1-0.003x2，y为发病率，x1为叶色黄化比，x2为碳氮比；

31、当发生水心病为0<y<10％为低风险，10％<y<30％为中风险，y>30％为高风险。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

33、1、本发明通过设置不同氮肥施肥实验，建立了“台农十七号”菠萝叶色黄化比和碳氮比与菠萝水心病发病率之间的多元线性回归方程：y＝0.596-0.023x1-0.003x2，y为水心病发病率，x1为叶色黄化比，x2为碳氮比。当发生水心病为0<y<10％为低风险，10％<y<30％为中风险，y>30％为高风险。能够通过直接在催花现红期检测菠萝植株的叶色黄化比和碳氮比代入以上多元线性回归方程计算出水心病发病率。获得的多元线性回归方程可以直接预测同一菠萝品种，如本发明中“台农17号”菠萝水心病发病情况，本发明对“台农17号”菠萝水心病的预测准确率为88.39-98.05％。以上方法准确性高，适合大规模应用。

34、2、本发明获得的多元线性回归方程可以直接预测同一种菠萝品种，如“台农17号”菠萝水心病发病情况，通过本发明的方案获得的多元线性回归方程能够预期其他不同施肥条件地块或者未知地块的菠萝水心病发病率，获得多元线性回归方程后无需再按照本发明的施肥方法进行施肥，可以将该多元线性回归方程推广中其他地块，准确率最高达98.05％，显著的节省了人工成本和时间成本。若鉴别不同品种的菠萝水心病发病情况需按照本技术中的方法施肥处理后获得对应的多元线性回归方程，进而预测菠萝水心病发病。