水分亏缺与蔗螟危害对甘蔗气体交换参数及光谱反射特性的协同效应研究

（编辑推荐）本研究通过气体交换参数（Ci/gs/E/A/WUE）和光谱反射分析，揭示水分胁迫（60% WRC）与蔗螟（SB）危害对甘蔗生理的协同影响，发现两者均显著降低蒸腾（E）、气孔导度（gs）和CO2同化（A），但难以通过现有方法区分其独立效应，为优化害虫经济阈值提供新依据。

　　

引言

植物生长常受生物与非生物胁迫的交互影响，但相关研究多聚焦单一胁迫。甘蔗作为重要经济作物，面临水分亏缺和蔗螟（Diatraea saccharalis）幼虫蛀茎危害的双重压力。本研究假设SB蛀茎会破坏导管结构，模拟水分胁迫症状，但两者可通过生理与光谱特征区分。

材料与方法

实验采用双因素设计（水分：60% vs 100% WRC；SB：感染/未感染）和两个甘蔗品种（耐旱型CT 022994与敏感型CTC 4）。通过红外气体分析仪（IRGA）测定Ci（胞间CO₂浓度）、gs（气孔导度）、E（蒸腾速率）、A（净光合速率）及WUE（水分利用效率），并利用高光谱传感器（375-1075 nm）采集叶片反射率。机器学习模型（随机森林/XGBoost/SPLS-DA）用于分类胁迫类型。

结果

气体交换参数：SB与水分胁迫均显著降低gs（28%）、E（26%）和A（18%），但VPD与WUE无显著差异。CTC 4品种的gs、Ci和A普遍高于CT 022994，但后者WUE更高。SB蛀道长度与Ci呈正相关（+2倍/cm），与WUE负相关（-0.047/cm）。

光谱分析：多类算法分类准确率最高仅72%（13 DPI），且混淆多发生于相同水分处理组，表明光谱响应主要受水分调控，SB危害难以独立识别。

讨论

生理机制：SB蛀茎导致的水分运输障碍与60% WRC胁迫效应相似，均通过降低gs限制CO₂吸收。但甘蔗可能通过提高Ci和牺牲WUE实现光合补偿，这与玉米等作物的响应不同，或源于其分蘖补偿能力。

应用价值：当前光谱技术难以区分复合胁迫，提示田间监测需结合其他指标。研究建议重新评估SB经济阈值，因水分胁迫未显著改变甘蔗对虫害的耐受性，且损失可能更多关联SB引发的红腐病（Colletotrichum/Fusarium复合侵染）。

结论

水分亏缺与SB危害协同改变甘蔗关键生理性状，但现有方法无法完全区分其独立效应。未来需探索更高分辨率的光谱波段或分子标记以提高早期诊断精度，并为抗逆品种选育提供理论依据。