铁锌肥施用量对硬粒小麦黄锈病（Puccinia striiformis f. sp. tritici）影响的遥感植被指数解析与防控策略研究

　　本研究通过多光谱植被指数（如NDVI、LCCI、GNDVI等）系统评估了铁（Fe）、锌（Zn）及其复合肥对硬粒小麦黄锈病（Puccinia striiformis f. sp. tritici）的防控效果，揭示了锌肥全程降低病害严重度（DS%）、铁肥早期抑制但晚期加剧病害的独特规律，为精准农业中微量元素调控与病害遥感监测提供了创新性方案。

　　

引言

黄锈病（Puccinia striiformis f. sp. tritici）是全球小麦生产的重大威胁，传统化学防治存在环境风险。本研究创新性结合微量元素调控与多光谱遥感技术，探究铁（Fe）、锌（Zn）施肥对硬粒小麦（Triticum durum）黄锈病的影响机制。前人研究表明，锌通过调节生长素途径增强抗病性，而铁的作用存在阶段性差异，但其协同效应尚不明确。

材料与方法

实验设计：在土耳其安卡拉试验田，选用4个硬粒小麦品种（抗性差异显著），设置Fe（5-20 g/6 m²
）、Zn（7.5-30 g/6 m²
）及Fe+Zn复合处理，分6个Zadoks生育期（Zadoks13-49）施肥。人工接种黄锈病菌后，通过手持光谱仪（330-1150 nm）获取冠层反射率，计算9种植被指数（如NDVI、GNDVI、LCCI等）。

病害评估：采用改良Cobb量表量化病害指数（DI%），结合感染系数（CI）计算病害严重度（DS%），并通过ArcGIS 10.5图像分类技术实现病斑像素级分析。

结果

肥料效应：

• 铁肥：早期（Zadoks13-21）降低DS%，但晚期（Zadoks41-49）加剧病害，可能与铁诱导的氧化应激相关。
• 锌肥：全生育期显著降低DS%，归因于其对病原体的直接毒性及植物代谢调控（如增强细胞壁木质化）。
• Fe+Zn复合肥：表现最优，全期DS%降低，尤其在Zadoks17时期GNDVI和LCCI指数与病害负相关显著（R²

0.9）。

品种差异：

• 抗性品种Eminbey对锌肥响应最敏感，其GNDVI指数早期降低DS%达30%。
• 中感品种K?z?ltan 91在Fe+Zn处理下，NBNDVI指数与DS%相关性最高（R²
  =0.938）。

光谱特征：

• 有效波段：Red-Edge（680-750 nm）和NIR（750-900 nm）对病害敏感，尤以LCCI和SIPI指数在中期（Zadoks22-37）鉴别力最强。
• 病斑识别准确率70%，NDVI和PSRI指数对晚期病害预测误差（RMSE<5%）。

讨论

本研究验证了植被指数在微量元素-病害互作研究中的实用性。锌的全程保护效应支持其作为绿色防控替代方案的潜力，而铁的双相作用提示需精准时序施肥。Fe+Zn的协同效应可能源于锌缓解铁毒性的机制，需进一步分子验证。光谱技术方面，LCCI和GNDVI的稳定性为无人机遥感监测提供了可靠指标。

应用前景

研究成果为硬粒小麦黄锈病的营养-光谱联合防控提供了技术框架，未来可结合机器学习优化施肥模型，推动智慧农业发展。