【摘 要】
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油茶是一种可生产食用油料的茶树,其树根、叶片、茶籽以及茶壳都具有良好的生态经济效益。但是随着油茶种植面积的不断增加,各类侵害油茶树的病害也越来越多,其中油茶炭疽病是油茶产业普遍发生的一种破坏性极强的病害,而且目前也没有研制出有效的防治药剂,严重地影响了油茶产业的发展。因此及时准确地检测炭疽病,对油茶产业健康持续发展具有重大意义。本文提出了利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术,研究炭疽病油茶叶片中营
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油茶是一种可生产食用油料的茶树,其树根、叶片、茶籽以及茶壳都具有良好的生态经济效益。但是随着油茶种植面积的不断增加,各类侵害油茶树的病害也越来越多,其中油茶炭疽病是油茶产业普遍发生的一种破坏性极强的病害,而且目前也没有研制出有效的防治药剂,严重地影响了油茶产业的发展。因此及时准确地检测炭疽病,对油茶产业健康持续发展具有重大意义。本文提出了利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术,研究炭疽病油茶叶片中营养元素的光谱响应特性,通过油茶叶片的营养状况的变化来实现快速、有效、无损地检测早期油茶炭疽病。本文的主要研究内容如下:（1）研究了油茶叶片中营养元素的LIBS光谱特征谱线变化规律,并建立了基于不同炭疽病危害程度的判别分析模型。分别采集健康、轻度、中度和重度炭疽病油茶叶片的LIBS光谱数据,并分析了四类样品中Fe、Mn、Cu、Zn、Ca和Mg六种营养元素的特征峰强度变化规律与炭疽病危害程度之间的关系;分别建立基于全谱和基于特征变量的炭疽病油茶叶片的PLS-DA、ELM和SVM判别分析模型。研究结果表明:（1）四类样品的LIBS光谱曲线基本相似,只有谱线强度之间存在差异;（2）不同炭疽病危害程度与这六种营养元素的特征峰强度具有相关性,随着炭疽病危害程度加重,六种营养元素的特征峰强度都逐渐降低。（3）基于特征变量的多项式核函数的SVM模型识别率最好,健康、轻度、中度和重度炭疽病油茶叶片的正确识别率分别为97.22%、94.44%、72.22%、72.22%。（2）利用火焰原子吸收光谱技术,分析了油茶叶片中营养元素的含量。利用火焰原子吸收光谱技术检测不同样品中Fe、Mn、Cu、Zn、Ca和Mg营养元素真实含量,并对比分析不同样品中营养元素含量的范围及变化规律。研究结果表明:（1）随着叶片炭疽病感染程度加重,各营养元素含量的最大值都逐渐减小。（2）油茶叶片中六种营养元素含量大小排序依次为Ca>Mn>Mg>Fe>Zn>Cu。（3）运用SPSS 25.0软件中的单因素方差和多重塔姆黑尼分析得各营养元素含量在不同炭疽病危害程度上存在的显著性差异。建立了油茶叶片中营养元素的定量分析模型。分别建立基于外标法、PLS和BP人工神经网络的营养元素含量的定量检测模型。研究结果表明:BP人工神经网络模型比外标法和PLS方法的定量分析性能好,可以精确地预测营养元素的浓度。其中油茶叶片中Fe元素的R2为0.97,RMSEP为61.23μg·g-1,RSD为21.96%;油茶叶片中Mn元素的R2为0.93,RMSEP为191.74μg·g-1,RSD为10.44%;油茶叶片中Cu元素的R2为0.97,RMSEP为1.19μg·g-1,RSD为19.45%;油茶叶片中Zn元素的R2为0.85,RMSEP为53.57μg·g-1,RSD为48.69%;油茶叶片中Ca元素的R2为0.95,RMSEP为348.97μg·g-1,RSD为15.46%;油茶叶片中Mg元素的R2为0.81,RMSEP为206.88μg·g-1,RSD为11.39%。上述研究结果表明基于LIBS技术可以实现油茶炭疽病无损检测和危害程度分类,并且可以实现多种营养元素定量检测,为早期油茶炭疽病检测和防治提供了技术保障。
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