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南方科技大学公共卫生及应急管理学院2025级博士研究生招生报考通知

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niumagnmr

木虫 (小有名气)

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[交流] 核磁共振应用之基于核磁共振技术检测小麦植株水分分布和变化规律已有1人参与

作物体内的水分随生长发育会发生明显变化，并且对环境有实时响应，这关系到植株的代谢活性、同化物累积以及最终产量。现阶段很多技术对作物进行水分检测时，会对作物造成一定的损坏或损伤。如高压流速仪和热脉冲检测法，安插的检测探头会扰动到蒸腾拉力作用下的亚稳态液流，故难以反映作物体内水分的适应和修复过程[5]。光谱检测法和冠层温度成像法虽然在田间尺度上可以反映植株水分的状态，但不能区分各器官的水分运移规律。核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是一种无损、非侵入的测量技术，从微观的水平揭示样品中水分的变化规律。核磁共振横向弛豫谱（transverse relaxation spectrum），又称为T2弛豫谱，是低场核磁共振技术的一种常规检测，给出了T2弛豫谱幅值A（amplitude）以及对应的T2 弛豫时间，其中前者与纯水含量（the mass of water，mw）有关，后者反映了水分相态信息。利用植物不同微区水分T2 弛豫时间的差异，可以有效探测植物体内不同相态水分的含量、分布以及蒸腾活性、水势等。
利用核磁共振 T2 弛豫谱技术可以分别建立核磁共振信号幅值与冬小麦植株被检测区段内纯水含量和鲜质量（fresh weight，FW）的回归函数关系，进而推求各器官湿基含水率的无损检测方法，并在此基础上研究活体小麦植株湿基含水率的长期变化过程以及日变化规律，为冬小麦SPAC 系统和“精确灌溉”的研究提供新的试验方法和理论依据。

7 个品种叶片中反映各状态水分含量的信号幅值A21、A22 与叶片鲜质量FWleaf 都存在较好的多元线性关系。

利用 NMR 检测法检测小麦茎秆、叶片和穗的湿基含水率效果较好，叶片、茎秆和穗的湿基含水率RMSE 值分别为： 5.3%、 3.5%、3.3%（图4）。但茎秆和穗湿基含水率的检测值较叶片湿基含水率检测值更紧密地分布在1∶1 线的两侧，表明NMR方法对茎秆和穗湿基含水率的检测效果更优。
参考文献：“基于核磁共振技术检测小麦植株水分分布和变化规律”《农业工程学报》第30 卷第 24 期

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