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摘要 以3种含油量分别为38%、42%、46%的甘蓝型油菜近等基因系为试验材料，采用完全随机区组于2014年10月1日在湖南农业大学油菜基地进行田间试验。分析了3个材料油菜籽含油量以及对应的光谱，并将含油量与光谱反射率之间的相关性进行分析。结果表明，含油量与光谱反射率有一定的相关性，且不同含油量油菜种子之间存在着一定差异。3个不同含油量油菜品种建立的预测模型均以多项式模型最高，3个品种之间存在差异，可用于预选不同含油量油菜。
关键词 甘蓝型油菜；含油量；光谱特性
中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）15-0013-02
Abstract Three kinds of Brassica napus L. near isogenic lines with oil content respectively 38%，42%，46% were used as experimental material in this study，which were planted in rapeseed base field of Hunan Agricultural University on October 1st in 2014，using a randomized complete block. The different oil content and corresponding spectra were tested to analyze the correlation between oil content and spectral reflectance rate. The results showed that there has certain correlation between oil content and spectral reflectance，and there were some differences between different oil content rapeseed. All of the optimum prediction models of the three near isogenic lines were polynomial model，while there were differences between the three varties，which could be used for the preelection of different oil content of rape.
Key words Brassica napus L.；oil content；spectral characteristics
油菜是我國第一大油料作物，其生产面积高达726万hm2，占世界油菜生产面积的1/3[1]。含油量是油菜生产最终目标性状产油量的组成因素，它与油菜生产效益的提高有着不可分割的关系。在当前我国油菜种植面积难以取得显著增加的情况下，提高总产量及种植效益最行之有效的方法就是培育高含油量油菜品种[2]。
利用光谱技术对油菜种子进行品质分析可有效加快高含油油菜育种进程。近年来，相关的研究报道比较多。鲁 蒙等[3]研究发现，利用近红外光谱仪对完整油菜籽品质性状的分析，可以直接用于种质资源的评价、育种材料的选择和突变体的筛选等研究。
孙光明等[4]得出结论，近红外光谱技术连合PLS、BPNN和LS-SVM等化学计量型方法，可以快速有效地检测出油菜叶片在除草剂胁迫下脯氨酸的含量。孙光明等[5]用多光谱图像技术快速、准确地对油菜菌核病进行了判断，使植物病害的监测与防治拥有及时性和可靠性。夏 权等[6]通过试验得出多光谱遥感可以大面积定量地监测土壤含水量。本研究利用地物波谱仪对不同含油量油菜种子进行光谱学特性研究，以期找出其中的规律，为高含油量油菜新品种提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验概况
供试材料为3种含油量不同（38%、42%、46%）的甘蓝型油菜近等基因系，由国家油料改良中心湖南分中心提供。试验在湖南农业大学油料研究所和湖南农业大学耘园油菜基地进行，试验地的前作为水稻，土壤肥力中等。于2014年9月29日播种。试验仪器与分析软件为便携式地物波谱仪（FieldSpec3，美国ASD公司）。
1.2 试验设计
田间播种，设3个处理，即分别种植309品系（38%）、310品系（42%）、311品系（46%）。播种密度10株/行，行距25 cm，株距10 cm，共6行，做好常规田间管理工作。
1.3 试验方法
在室内，使用ASD光谱仪利用自带光源对取回的种子（每种材料20株）进行测定[7]。种子干燥后，利用索氏抽提法[8]测定含油量。
2 结果与分析
2.1 含油量
取成熟的油菜种子，干燥后，用索氏抽提法测定3种油菜品种的含油量，20株种子混合，测3次，取平均值，结果表明：311品系的含油量最高，为46.436%；其次是310品系，含油量为42.306%；309品系的含油量最低，为38.521%。
2.2 油菜籽含油量与光谱反射率的相关性
2.2.1 油菜籽含油量与油菜冠层光谱反射率之间的相关分析。从图1可以看出，309品系原始光谱反射率与油菜籽含油量之间的相关系数较高，相关系数最大值为0.649 6，位于2 400 nm处。
从图2可以看出，301品系原始光谱反射率与油菜籽含油量之间的相关系数较高，相关系数最大值为0.658 0，位于2 400 nm处。
从图3可以看出，311品系原始光谱反射率与油菜籽含油量之间的相关系数较高，相关系数最大值为0.699 8，位于2 400 nm处。由上述研究可知，在2 400 nm处，油菜籽含油量与原始光谱反射率之间有较好的相关性。 2.2.2 基于相关性系数较大波段的油菜籽含油量模型。利用油菜籽含油量与基于相关性系数较大波段R2400分别构建了指数模型、线性模型、对数模型和多样式模型，其中多样式模型的线性关系最好。309品系油菜籽含油量与优选光谱参数的定量关系如表1所示。
从表1可以看出，309品系的油菜籽含油量与基于相关性系数较大波段R2400构建的多样式模型的相关系数最高，为0.424 00。
310品系油菜籽含油量与优选光谱参数的定量关系如表2所示。
从表2可以看出，310品系的油菜籽含油量与基于相关性系数较大波段R2400构建的多样式模型的相关系数值最高，为0.435 53。
311品系油菜籽含油量与优选光谱参数的定量关系如表3所示。
从表3可以看出，311品系的油菜籽含油量与基于相关性系数较大波段R2400构建的的多样式模型的相关系数值最高，为0.521 33。由上述分析可知，油菜籽含油量与基于相关性系数较大波段R2400构建的的多样式模型的相关系数值最高，其中含油量越高，其相关性越好，可根据该特性，利用高光谱仪器测定不同油菜育种材料种子的光谱值，从而达到预测其含油量的目的，为高含油量油菜育种提供参考。
3 结论
试验结果表明，不同含油量油菜不同单株间含油量差异均较小，表明其为该组近等基因系材料较为稳定[9-11]；不同含油量的油菜品种的最高波段位于2 400 nm处，且在该处油菜籽含油量与原始光谱反射率之间有较好的相关性。3个不同含油量油菜品种建立的预测模型均以多项式模型最高，其中高含油量油菜的相关性最好，中含油量次之[12-13]。
4 参考文献
[1] 关周博，田建华，董育红.我国油菜发展的现状、面临的问题以及应对策略[J].陕西农业科学，2016（3）：99-101.
[2] 李云昌，胡琼，梅德圣，等.选育高含油量双低油菜品种的理论与实践[J].中国油料作物学报，2006（1）：92-96.
[3] 鲁蒙，秦亚平.利用近红外光谱分析技术检测油菜主要品质性状研究[J].现代商贸工业，2010（17）：387-388.
[4] 孙光明，刘飞，张帆，等.基于近红外光谱技术检测除草剂胁迫下油菜叶片中脯氨酸含量的方法[J].光学学报，2010（4）：1192-1196.
[5] 孙光明.基于光谱和多光谱图像技术的油菜菌核病识别[D].杭州：浙江大学，2010.
[6] 夏权，夏萍，陈黎卿，等.基于多光谱遥感的土壤含水量定量监测与分析[J].安徽农业大学学报，2015（3）：439-443.
[7] 张海波，李峰.ASD地物光谱仪测量技术及使用方法[J].山东气象，2014（1）：46-48.
[8] 方敏，丁小霞，李培武，等.索氏抽提测定含油量的方法改良及其应用[J].中国油料作物学报，2012（2）：210-214.
[9] 岑海燕.基于光谱技术的油菜养分及油菜籽品质分析的研究[D].杭州：浙江大学，2007.
[10] 白敬，徐友，魏新华，等.沈宝国.基于光谱特性分析的冬油菜苗期田间杂草识别[J].农业工程学报，2013（20）：128-134.
[11] 王渊，黄敬峰，王福民，等.油菜叶片和冠层水平氮素含量的高光谱反射率估算模型[J].光谱学与光谱分析，2008（2）：273-277.
[12] 张晓东，毛罕平，左志宇，等.油菜氮素的多光谱图像估算模型研究[J].中国农业科学，2011（16）：3323-3332.
[13] 黃敬峰，王渊，王福民，等.油菜红边特征及其叶面积指数的高光谱估算模型[J].农业工程学报，2006（8）：22-26.
关键词 甘蓝型油菜；含油量；光谱特性
中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）15-0013-02
Abstract Three kinds of Brassica napus L. near isogenic lines with oil content respectively 38%，42%，46% were used as experimental material in this study，which were planted in rapeseed base field of Hunan Agricultural University on October 1st in 2014，using a randomized complete block. The different oil content and corresponding spectra were tested to analyze the correlation between oil content and spectral reflectance rate. The results showed that there has certain correlation between oil content and spectral reflectance，and there were some differences between different oil content rapeseed. All of the optimum prediction models of the three near isogenic lines were polynomial model，while there were differences between the three varties，which could be used for the preelection of different oil content of rape.
Key words Brassica napus L.；oil content；spectral characteristics
油菜是我國第一大油料作物，其生产面积高达726万hm2，占世界油菜生产面积的1/3[1]。含油量是油菜生产最终目标性状产油量的组成因素，它与油菜生产效益的提高有着不可分割的关系。在当前我国油菜种植面积难以取得显著增加的情况下，提高总产量及种植效益最行之有效的方法就是培育高含油量油菜品种[2]。
利用光谱技术对油菜种子进行品质分析可有效加快高含油油菜育种进程。近年来，相关的研究报道比较多。鲁 蒙等[3]研究发现，利用近红外光谱仪对完整油菜籽品质性状的分析，可以直接用于种质资源的评价、育种材料的选择和突变体的筛选等研究。
孙光明等[4]得出结论，近红外光谱技术连合PLS、BPNN和LS-SVM等化学计量型方法，可以快速有效地检测出油菜叶片在除草剂胁迫下脯氨酸的含量。孙光明等[5]用多光谱图像技术快速、准确地对油菜菌核病进行了判断，使植物病害的监测与防治拥有及时性和可靠性。夏 权等[6]通过试验得出多光谱遥感可以大面积定量地监测土壤含水量。本研究利用地物波谱仪对不同含油量油菜种子进行光谱学特性研究，以期找出其中的规律，为高含油量油菜新品种提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验概况
供试材料为3种含油量不同（38%、42%、46%）的甘蓝型油菜近等基因系，由国家油料改良中心湖南分中心提供。试验在湖南农业大学油料研究所和湖南农业大学耘园油菜基地进行，试验地的前作为水稻，土壤肥力中等。于2014年9月29日播种。试验仪器与分析软件为便携式地物波谱仪（FieldSpec3，美国ASD公司）。
1.2 试验设计
田间播种，设3个处理，即分别种植309品系（38%）、310品系（42%）、311品系（46%）。播种密度10株/行，行距25 cm，株距10 cm，共6行，做好常规田间管理工作。
1.3 试验方法
在室内，使用ASD光谱仪利用自带光源对取回的种子（每种材料20株）进行测定[7]。种子干燥后，利用索氏抽提法[8]测定含油量。
2 结果与分析
2.1 含油量
取成熟的油菜种子，干燥后，用索氏抽提法测定3种油菜品种的含油量，20株种子混合，测3次，取平均值，结果表明：311品系的含油量最高，为46.436%；其次是310品系，含油量为42.306%；309品系的含油量最低，为38.521%。
2.2 油菜籽含油量与光谱反射率的相关性
2.2.1 油菜籽含油量与油菜冠层光谱反射率之间的相关分析。从图1可以看出，309品系原始光谱反射率与油菜籽含油量之间的相关系数较高，相关系数最大值为0.649 6，位于2 400 nm处。
从图2可以看出，301品系原始光谱反射率与油菜籽含油量之间的相关系数较高，相关系数最大值为0.658 0，位于2 400 nm处。
从图3可以看出，311品系原始光谱反射率与油菜籽含油量之间的相关系数较高，相关系数最大值为0.699 8，位于2 400 nm处。由上述研究可知，在2 400 nm处，油菜籽含油量与原始光谱反射率之间有较好的相关性。 2.2.2 基于相关性系数较大波段的油菜籽含油量模型。利用油菜籽含油量与基于相关性系数较大波段R2400分别构建了指数模型、线性模型、对数模型和多样式模型，其中多样式模型的线性关系最好。309品系油菜籽含油量与优选光谱参数的定量关系如表1所示。
从表1可以看出，309品系的油菜籽含油量与基于相关性系数较大波段R2400构建的多样式模型的相关系数最高，为0.424 00。
310品系油菜籽含油量与优选光谱参数的定量关系如表2所示。
从表2可以看出，310品系的油菜籽含油量与基于相关性系数较大波段R2400构建的多样式模型的相关系数值最高，为0.435 53。
311品系油菜籽含油量与优选光谱参数的定量关系如表3所示。
从表3可以看出，311品系的油菜籽含油量与基于相关性系数较大波段R2400构建的的多样式模型的相关系数值最高，为0.521 33。由上述分析可知，油菜籽含油量与基于相关性系数较大波段R2400构建的的多样式模型的相关系数值最高，其中含油量越高，其相关性越好，可根据该特性，利用高光谱仪器测定不同油菜育种材料种子的光谱值，从而达到预测其含油量的目的，为高含油量油菜育种提供参考。
3 结论
试验结果表明，不同含油量油菜不同单株间含油量差异均较小，表明其为该组近等基因系材料较为稳定[9-11]；不同含油量的油菜品种的最高波段位于2 400 nm处，且在该处油菜籽含油量与原始光谱反射率之间有较好的相关性。3个不同含油量油菜品种建立的预测模型均以多项式模型最高，其中高含油量油菜的相关性最好，中含油量次之[12-13]。
4 参考文献
[1] 关周博，田建华，董育红.我国油菜发展的现状、面临的问题以及应对策略[J].陕西农业科学，2016（3）：99-101.
[2] 李云昌，胡琼，梅德圣，等.选育高含油量双低油菜品种的理论与实践[J].中国油料作物学报，2006（1）：92-96.
[3] 鲁蒙，秦亚平.利用近红外光谱分析技术检测油菜主要品质性状研究[J].现代商贸工业，2010（17）：387-388.
[4] 孙光明，刘飞，张帆，等.基于近红外光谱技术检测除草剂胁迫下油菜叶片中脯氨酸含量的方法[J].光学学报，2010（4）：1192-1196.
[5] 孙光明.基于光谱和多光谱图像技术的油菜菌核病识别[D].杭州：浙江大学，2010.
[6] 夏权，夏萍，陈黎卿，等.基于多光谱遥感的土壤含水量定量监测与分析[J].安徽农业大学学报，2015（3）：439-443.
[7] 张海波，李峰.ASD地物光谱仪测量技术及使用方法[J].山东气象，2014（1）：46-48.
[8] 方敏，丁小霞，李培武，等.索氏抽提测定含油量的方法改良及其应用[J].中国油料作物学报，2012（2）：210-214.
[9] 岑海燕.基于光谱技术的油菜养分及油菜籽品质分析的研究[D].杭州：浙江大学，2007.
[10] 白敬，徐友，魏新华，等.沈宝国.基于光谱特性分析的冬油菜苗期田间杂草识别[J].农业工程学报，2013（20）：128-134.
[11] 王渊，黄敬峰，王福民，等.油菜叶片和冠层水平氮素含量的高光谱反射率估算模型[J].光谱学与光谱分析，2008（2）：273-277.
[12] 张晓东，毛罕平，左志宇，等.油菜氮素的多光谱图像估算模型研究[J].中国农业科学，2011（16）：3323-3332.
[13] 黃敬峰，王渊，王福民，等.油菜红边特征及其叶面积指数的高光谱估算模型[J].农业工程学报，2006（8）：22-26.