用于早期检测除草剂胁迫的高通量表型分析技术的比较研究

《Weed Research》：Comparative Analysis of High-Throughput Phenotyping Techniques for Early Detection of Herbicide Stress

早期胁迫检测对优化除草剂应用至关重要，本研究系统比较了叶绿素荧光成像、多光谱成像及3D多光谱扫描三种技术在杂草（锦葵）和作物（菜豆）中检测百草枯和草甘膦胁迫的效能。结果表明叶绿素荧光参数（NPQ、qP、Fs'）在施药后24小时即可敏感检测胁迫，48-72小时分类准确率达100%。多光谱反射特征与形态学指标（叶面积、叶倾角）的融合增强了 herbicide 种类鉴别能力，证实叶绿素荧光成像在早期胁迫检测中具有显著优势，为精准农业提供多传感器表型分析技术支持。

　　

摘要

早期检测除草剂引起的胁迫对于优化杂草控制、提高作物安全性以及推进精准农业实践至关重要。尽管无损成像技术在快速诊断胁迫方面具有巨大潜力，但针对不同物种、除草剂和施用量的直接性能比较仍然较少。本研究系统地比较了三种高通量成像方法：叶绿素荧光成像、多光谱成像和3D多光谱扫描，以评估它们在检测和分类杂草（ velvetleaf，Abutilon theophrasti）和作物（普通豆类，Phaseolus vulgaris）对苯噻酮（HRAC 6）和草甘膦（HRAC 9）的早期生理和形态反应方面的能力。在施用除草剂之前及之后连续五天内，每天对植物进行成像。叶绿素荧光参数，尤其是NPQ、q_P和F_s′，被证明是最早且最敏感的指标，能够在处理后24小时内检测到胁迫。逐步判别分析显示，在处理后48至72小时的中间时间点，分类准确率最高，可达到100%，其中叶绿素荧光是主要的选择特征。多光谱特征（如红光和远红光的反射率及饱和度）以及形态特征（如总叶面积和叶片倾角）提供了互补信息，提高了除草剂之间的区分精度。这些发现突显了叶绿素荧光成像在检测早期除草剂胁迫方面的优越性，并展示了整合光谱和形态特征的附加价值。研究结果支持开发多传感器表型分析流程，以实现快速、准确的田间适应性诊断，适用于杂草和作物管理。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者索取。

同行评审

为保证透明度，与本文相关的同行评审文件可在https://doi.org/10.1111/wre70077获取。

第二轮评审
编辑决定函	2026/02/16
编辑1的建议	2026/02/15
作者回复附件1	2026/02/12
第一轮评审
编辑决定函	2026/02/02
编辑1的建议	2026/02/01
评审员1的报告	2026/02/01
评审员2的报告	2026/01/29