宁夏银北盐碱地不同植被光谱特征研究

【目的】研究不同程度盐碱化土壤上植被的光谱特征，为基于典型植被冠层光谱特征估测宁夏银北地区植被生长状况和土壤盐碱化程度提供理论依据。【方法】于2018年7月中旬，在宁夏银北盐碱地区选取样地，调查不同盐碱化程度土壤的理化性质及其上代表性植被的叶片叶绿素相对含量，分析不同程度盐碱化土壤上代表性植被类型（白刺和芦苇）以及中度盐碱化程度土壤上15种植被（向日葵、芦苇、花花柴、白茎盐生草、西伯利亚滨藜、藜、稗、紫苜蓿、柳枝稷、水稻、砂引草、白刺、槐、赖草、芨芨草）的冠层光谱特征及红边参数变化，研究植被冠层红边参数与土壤pH值、全盐含量以及叶片叶绿素含量的相关性。【结果】不同程度盐碱化土壤的理化性质及其上代表性植被的叶片叶绿素相对含量有明显差异。随着土壤盐碱化程度的增加，在可见光波段（350～760 nm），白刺冠层光谱反射率呈先上升后下降的趋势，芦苇冠层光谱反射率总体上先降低后升高；在760～1 400 nm波段，白刺冠层光谱反射率逐渐降低，芦苇冠层反射率先升高后降低；在1 400～2 500 nm波段，白刺冠层反射率分别是先升高后降低（1 400～1 900 nm）和持续增加（1 900～2 500 nm），芦苇冠层反射率先降低后升高。随着土壤盐碱化程度的增加，白刺冠层光谱红边位置、红边斜率、红边峰值面积以及红边斜率与最小振幅的比值均减小；芦苇冠层光谱以上红边参数均先增加后减小。中度盐碱化土壤上，15种植被冠层光谱特征曲线变化趋势相似，但光谱反射率大小存在不同程度差异；除了最小振幅之外，15种植被冠层光谱的红边位置、红边斜率、红边峰值面积以及红边斜率与最小振幅的比值差异较大，故根据光谱特征在野外能够区分典型植被类型。土壤pH值与红边位置、红边斜率和红边峰值面积均呈极显著负相关关系，与红边斜率与最小振幅的比值呈显著负相关关系；土壤全盐含量与红边参数均不相关；叶片叶绿素含量与红边位置之间呈极显著正相关关系，与红边斜率和红边峰值面积之间为显著正相关关系。【结论】在不同程度盐碱化土壤上，不同植被冠层光谱特征变化趋势有差异，根据典型植被冠层光谱特征可以估测宁夏银北地区植被生长状况和土壤pH。     

稻纵卷叶螟危害孕穗期水稻的光谱诊断

【目的】阐明稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）危害孕穗期水稻后,水稻冠层、未受害展开叶和受害已卷叶片的光谱特征,建立基于光谱参数的稻纵卷叶螟危害程度的诊断模型。【方法】利用便携式光谱仪测定不同卷叶率小区水稻的冠层光谱反射率,同时在不同卷叶率小区内采集未受害展开叶和已卷叶带回实验室进行室内单叶的光谱反射率测定,并采用相关分析与回归建模方法组建稻纵卷叶螟危害程度的光谱诊断模型。【结果】水稻冠层光谱反射率在近红外光区域内随卷叶率级别的升高而降低,738-1 000 nm处的反射率可较好地表征出水稻受稻纵卷叶螟危害的程度。不同卷叶率小区内的未受害叶的光谱反射率也可很好地表征水稻的受害级别,在512-606和699-1 000 nm处的反射率与小区卷叶率级别呈极显著的负相关。已受害卷叶的反射率在582-688 nm处与受害级别呈极显著正相关。水稻受稻纵卷叶螟危害后,在冠层、未受害叶及已受害卷叶光谱的红边幅值与红边面积有明显变化。利用水稻冠层光谱的红边幅值、未受害健康叶片550 nm处的反射率建立的稻纵卷叶螟危害程度的一元回归模型的诊断误差较小,而同时利用冠层、受害叶和未受害叶光谱组建的逐步回归模型的诊断误差最小,可用于小区稻纵卷叶螟危害的监测。【结论】受害区域内水稻冠层在738-1 000 nm处和未受害叶片在512-606和699-1 000 nm处的光谱反射率,以及红边幅值和红边面积均可较好地表征水稻受稻纵卷叶螟危害后的卷叶率级别,可利用这两层次的光谱指标分别对小区水稻的受害程度进行诊断。     

宁夏引黄灌区水稻冠层高光谱特征研究

以不同施氮量试验小区为依托,对各生育期水稻(Oryza sativa L.)冠层光谱反射率及一阶微分光谱进行分析。结果表明,水稻冠层光谱随生育期的变化规律与其生长发育变化特征相对应;不同施氮条件下水稻冠层光谱反射率随施氮量增加在可见光波段降低、近红外波段升高,其中550~600 nm和800~900nm处差异明显,是诊断氮素的特征波段;红边位置(λr)和红边斜率(Dr)在孕穗期前均随着氮素水平的提高而增加,齐穗期后λr出现蓝移现象,Dr减小;将特征波长的比值指数、λr和Dr与叶片氮积累量进行相关性分析,结果显示,800 nm和550 nm的反射率之比(R800 nm/R550 nm)与叶片氮积累量的相关性较好,其相关系数为0.864,λr和Dr与叶片氮积累量的相关系数分别为0.814、0.908。说明合适的光谱变量可以诊断水稻氮素状况,进而为合理施肥提供参考。     

枸杞4大病虫害的遥感近地高光谱特征

为给枸杞病虫害的防治提供依据,填补我国枸杞光谱特征研究方面的空白,采用近地高光谱遥感方法对枸杞主产区宁夏中卫市中宁县枸杞的健康冠层与枸杞木虱、瘿螨、负泥虫和白粉病等4种枸杞病虫害危害冠层的近地高光谱特征及变化规律进行研究。结果表明:不同病虫害感染后的冠层都具特有的光谱特征规律。健康枸杞冠层的光谱特征曲线较为平滑,其光谱反射率在红光波段700~760nm和近红外波段处高于染病冠层;木虱、瘿螨和负泥虫危害的冠层光谱特征曲线较为曲折,出现较多折点,并且发生蓝移现象;白粉病危害冠层的光谱特征较其他3种病虫害的平缓,但其光谱反射率在近红外波段较健康枸杞冠层的低。随着受害程度的加重,木虱危害的枸杞冠层光谱反射率在红光波段700~760nm处和近红外波段处降低;瘿螨危害的枸杞冠层光谱反射率在绿光波段550~600nm和红光波段600~700nm处升高,在红光波段700~760nm处和近红外波段处光谱反射率降低;负泥虫危害的枸杞冠层光谱反射率在红光波段700~760nm和近红外波段处降低;白粉病危害的枸杞冠层光谱反射率在蓝光波段、绿光波段和红光波段600~730nm处升高,在红光波段730~760nm和近红外波段处降低。     

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为给枸杞病虫害的防治提供依据,填补我国枸杞光谱特征研究方面的空白,采用近地高光谱遥感方法对枸杞主产区宁夏中卫市中宁县枸杞的健康冠层与枸杞木虱、瘿螨、负泥虫和白粉病等4种枸杞病虫害危害冠层的近地高光谱特征及变化规律进行研究.结果表明:不同病虫害感染后的冠层都具特有的光谱特征规律.健康枸杞冠层的光谱特征曲线较为平滑,其光谱反射率在红光波段700～760 nm和近红外波段处高于染病冠层;木虱、瘿螨和负泥虫危害的冠层光谱特征曲线较为曲折,出现较多折点,并且发生蓝移现象;白粉病危害冠层的光谱特征较其他3种病虫害的平缓,但其光谱反射率在近红外波段较健康枸杞冠层的低.随着受害程度的加重,木虱危害的枸杞冠层光谱反射率在红光波段700～760 nm处和近红外波段处降低;瘿螨危害的枸杞冠层光谱反射率在绿光波段550～600 nm和红光波段600～700 nm处升高,在红光波段700～760 nm处和近红外波段处光谱反射率降低;负泥虫危害的枸杞冠层光谱反射率在红光波段700～760 nm和近红外波段处降低;白粉病危害的枸杞冠层光谱反射率在蓝光波段、绿光波段和红光波段600～730 nm处升高,在红光波段730～760 nm和近红外波段处降低.     

叶片—冠层尺度的毛竹林分光谱特征

通过测定毛竹林的林分光谱数据与相应的叶绿素含量,选用原始光谱反射率、导数变换光谱与"三边"参数3种光谱形式,研究不同形式的光谱信息与相应叶绿素含量的相关关系,揭示毛竹林分光谱特征在叶片—冠层尺度的差异。结果表明,叶片尺度上,原始光谱反射率对叶绿素的敏感波段在可见光区域的543~580nm,导数光谱的敏感区域在532~543nm、599~607nm以及728~736nm,"三边"参数的敏感参数为黄边面积参数(SDy);冠层尺度上,原始光谱在可见光区域及近红外区域对叶绿素的响应程度未达到显著性水平,导数光谱的敏感响应波段在近红外区域的816~819nm,"三边"参数中各参数与叶绿素含量均没有良好的相关性。叶片—冠层尺度上,某些波段的导数光谱比原始光谱对叶绿素具有更好的响应,并且"三边"参数的黄边区域参数对叶绿素的敏感性均高于其他参数,但冠层尺度与叶片尺度光谱对叶绿素的敏感区间不存在重叠。     

水稻叶片高光谱响应特征及氮素估算

将高光谱遥感技术应用于高纬度高海拔宁夏回族自治区,探讨水稻氮素快速无损的监测方法,为科学合理地施肥提供依据。对3个不同施氮水平、5个生育期水稻叶片反射光谱的响应特征及叶片叶绿素相对含量(SPAD值)进行对比分析,将光谱及SPAD值与氮素含量进行相关分析,筛选诊断氮素含量的特征光谱并构建氮素估算模型。结果表明,随着生育期的推进,叶片光谱反射率在可见光范围内呈增加趋势,该变化特征与SPAD值变化规律基本一致,近红外区光谱反射率呈先增加后降低的规律;随氮素含量增加可见光反射率降低,近红外反射率增加,SPAD值与氮素含量呈正相关(r=0.766);各波段对氮素的光谱响应程度不同,可见光波段更敏感,原始光谱612 nm和一阶微分666 nm为特征波长;叶片氮素估算最优模型为y=9.155x1-0.111x2+0.050x3+2.102(x1、x2、x3分别为R612 nm、R666 nm、SPAD值)。     

温洲蜜柑叶片光谱反射率与叶绿素含量的相关性

以日南一号温州蜜柑为试材,对不同时期、不同黄化程度叶片反射光谱及叶绿素含量进行研究,结果表明,日南一号叶片反射光谱在350～1 750 nm范围内,出现了5次反射峰,其中可见光区域552 nm和近红外长波1 680nm波段处各出现了1次较弱的反射峰,在近红外短波段范围出现了3次强反射峰.在整个测定波段范围内,光谱反射率强弱为夏梢叶片＞春梢叶片＞秋梢叶片.随着叶绿素含量降低,叶片反射率增强,但叶绿素含量进一步降低,反射率出现减弱.在可见光波段范围,光谱反射率强弱为重度黄化叶＞中度黄化叶＞轻度黄化叶＞正常叶,而在近红外区域,出现中度黄化叶＞重度黄化叶＞轻度黄化叶＞正常叶的趋势.     

基于支持向量机的棉花冠层叶片叶绿素含量高光谱遥感估算

【目的】建立并研究棉花冠层叶片叶绿素含量的高光谱估算模型,探讨合适的建模方法,以提高棉花叶绿素含量的高光谱遥感估算精度。【方法】以2016年种植的渭北旱塬区棉花鲁棉研28号为试验对象,用SPAD-502型手持式叶绿素仪和HR-1024i便携式地物光谱仪,分别测定棉花不同生育期冠层叶片SPAD值和对应的光谱反射率,分析SPAD值与光谱反射率的相关性。选取8个光谱参数,分析SPAD值与这8个光谱参数的相关性,并采用单因素回归、多元逐步回归和支持向量机(SVM)回归方法,构建棉花冠层叶片叶绿素含量的高光谱估算模型,比较各模型的决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)以及相对误差(RE),评价模型的精度。【结果】(1)棉花冠层叶片光谱反射率在400～700nm波段随叶片SPAD值升高而降低,在700～1 000nm波段表现为SPAD值越高,叶片光谱反射率越高;(2)在530～570nm和680～730nm处叶绿素含量与光谱反射率呈极显著负相关(99.99%置信区间,n=144);(3)所选用的8个光谱参数与叶绿素含量均达到极显著相关,相关系数最高为0.686;(4)SVM回归模型验证R2达到了0.884,RMSE和RE最低,分别为2.186和3.419,比单因素回归模型中预测精度最高的SPAD-RVI1的RMSE和RE分别降低46.4%和46.3%,较多元逐步回归模型SPAD-MSR的RMSE和RE分别降低33.4%和32.1%,明显提高了棉花叶绿素含量的估算效果。采用8个光谱参数构建的SPAD-SVM8模型RMSE和RE比采用4个光谱参数构建的SPAD-SVM8模型分别降低了19.2%和23.5%。【结论】支持向量机(SVM)回归方法可以作为棉花冠层叶片叶绿素含量高光谱遥感估算的优选方法,且采用较多光谱参数构建的SVM模型估算精度更高。     

不同施肥条件下水稻冠层光谱特征与叶绿素含量的相关性

通过田间小区试验,分析不同施肥条件下水稻不同生育期冠层反射光谱和叶绿素含量(SPAD)的变化特征,利用数学统计方法分析高光谱植被指数与叶绿素含量的相关性。结果表明,水稻冠层光谱反射率,从拔节期到抽穗期,在可见光波段很低且差异不明显,在近红外波段逐渐提高;从抽穗期到乳熟期,在可见光波段逐渐提高,在近红外波段逐渐降低。不同施肥条件下水稻冠层光谱差异明显,尤其在近红外波段表现特别明显,随施肥水平的提高,光谱反射率明显提高。水稻叶绿素含量随施氮水平的提高而逐渐增加。随生物质炭水平的提高,水稻叶绿素含量逐渐增加,当生物质炭超过一定值时,叶绿素含量反而降低。整个生育期,除乳熟期施氮肥0kg/hm2(N0)处理外,其他处理的PSSRa、PSSRb与叶绿素含量呈显著相关。拔节期,施生物质炭为9 000kg/hm2(C3)处理的mSR705和mND705与叶绿素含量呈显著负相关,其他处理为显著正相关。     

SO_2熏气条件下水稻叶片吸收光谱植被指数与生理生化指标相关性研究

为寻找对SO2伤害敏感的叶片吸收光谱植被指数,通过田间熏气对水稻叶片吸收光谱与部分生理生化指标的相关性进行研究。结果表明,所测的生理生化指标中,只有POD酶与差值比值组合吸收光谱植被指数在三个品种水稻之间都呈极显著相关,其中BEACI、REACI与POD酶显著正相关,YEACI与POD酶极显著负相关。进一步分析可知,过氧化物酶随着SO2浓度的增加而增加。差值比值组合吸收光谱植被指数BEACI、REACI和YEACI具有通过预测水稻叶片POD酶活性变化而诊断SO2毒害程度的潜力。     

植全叶面营养液对水稻和小白菜的若干生理效应

水稻和小白菜喷施植全叶面营养液(以下简称植全)后的若干生理指标测定结果表明:(1)喷施适当浓度植全,提高了水稻根系活力.使叶片和根伤流液中氨基酸含量提高,叶绿素增加,叶绿体偶联因子ATP酶活力加强,光合能力提高,叶片中酸性转化酶和籽粒中淀粉酶活性下降,提高了产量.(2)小白菜喷施植全,植株干重、叶片氨基酸、蛋白质、维生素C含量以及植株的Ca,Fe和Zn的含量均有提高,从而改善品质和提高产量.     

二氧化硫胁迫对紫叶矮樱膜脂过氧化和保护酶活性的影响

[目的]为紫叶矮樱的栽植和选择提供理论指导。[方法]采用简易静态熏气系统对盆栽苗木进行熏气处理,研究不同浓度SO2对紫叶矮樱叶片抗氧化酶活性、脯氨酸含量、膜脂过氧化、可溶性蛋白含量、吸硫量和及叶液pH的影响。[结果]随着SO2浓度增加,紫叶矮樱叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性上升,丙二醛(MDA)、脯氨酸和可溶性蛋白含量增加,膜透性增大,吸硫量显著增加,叶液pH下降。当SO2浓度超过17.10 mg/m3时,抗氧化酶系统受到了严重破坏。[结论]紫叶矮樱的抗氧化酶系统先是主动防御SO2的毒害,而后随浓度的增加抗氧化酶系统遭到破坏,其活性下降。     

万山汞矿区水稻吸收无机汞及甲基汞影响因素探讨

为了探讨贵州万山汞矿区土壤等因素对水稻吸收无机汞和甲基汞的影响,通过在万山垢溪、熬寨、四坑和五坑典型区域采集水稻和土壤样品进行测试,利用相关分析研究了水稻在分蘖期吸收无机汞和甲基汞的影响因素。研究表明水稻根与茎中积累的无机汞含量和土壤中无机汞含量显著正相关(r=0.987和0.786),而叶中无机汞含量与土壤pH显著负相关(r=-0.645),与土壤中总硫显著正相关(r=0.621)。水稻根和叶吸收的甲基汞含量与土壤中甲基汞含量显著正相关(r=0.710和0.599),但与土壤中其他参数没有明显的相关性。垢溪水稻根表铁膜量高于其他区域,根表铁膜吸附无机汞与水稻根吸收无机汞具有显著的正相关关系(r=0.891),而吸附的甲基汞并没有与根中甲基汞存在相关性。因此,在万山汞矿区,土壤中无机汞和甲基汞含量是影响水稻吸收无机汞和甲基汞的关键因素,同时反映出水稻对甲基汞和无机汞的吸收存在不同的路径。     

Drought-Induced Changes in Xylem Sap pH,ABA and Stomatal Conductance

Upstream signals potentially regulating evaporation and stomatal conductance were investigated using 6-8-leaf-old maize(Zea may L.)seedlings which were grown in a greenhouse.Pressure chamber was used to measure leaf water potential and to collect xylem sap.The pH of xylem sap in stems was higher than that in root,and the abscisic acid(ABA)concentration in stems was the highest in well-watered seedlings.The ABA concentration and pH of xylem sap in roots,stems and leaves increased,and the ABA concentration in leaves reached the maximum during drought stress.The treatment of roots with exogenous ABA solution(100 μmol L-1)increased xylem sap ABA concentration in all organs measured,and induced stomatal closure,but did not change ABA distribution among organs of maize seedlings.The combined effects of external pH buffer on pH,ABA of xylem sap and stomatal behavior indicated that pH,as a root-source signal to leaves under drought stress,regulated stomatal closure through accumulating ABA in leaves or guard cells.     

不同杂交稻灌浆期叶片衰老指标在常规水分管理及限水条件下的变化趋势(英文)

[目的]为了探讨杂交稻叶片衰老的表现型,为水稻抗早衰栽培技术和抗早衰新品种选育提供依据。[方法]本文选用6个杂交稻组合,在抽穗后常规水分管理和限水条件下,研究根系活力、叶片氮素含量、叶绿素含量、净光合速率、以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性动态及其对水分亏缺的响应。[结果]不同杂交稻品种的根系伤流强度、叶片氮素含量、叶绿素含量和净光合速率的衰减节律有明显差异,表现在衰减的起始时间、频率和衰减量。不同组合各生理指标对水分亏缺的响应不完全一致。叶绿素含量衰减率与根系活力和叶片氮含量衰减率呈极显著正相关关系;净光合速率与叶绿素含量呈极显著正相关关系。SOD、CAT和POD活性动态不同,不同组合对水分亏缺的响应不同。叶绿素含量、叶片氮素含量的变化动态与SOD和CAT活性呈极显著正相关关系;叶绿素含量、叶片氮素含量的变化动态与丙二醛(MDA)含量呈极显著负相关关系。不同杂交稻组合叶片生理指标的衰减节律及其对水分亏缺响应存在基因型差异;提高根系活力和叶片抗氧化保护酶活性,利于延缓叶片氮素含量和叶绿素含量的衰减、维持叶片较高的光合功能。[结论]水稻的抗衰老特性是基因型差异及其各项生理机能对环境应答结果。     

槭树树冠秋季变色过程中叶片生理指标的空间差异

以槭树属4种秋色叶树种——白牛槭、拧筋槭、茶条槭、色木为材料,观测了树冠叶片变色率达到60%时树冠不同位置叶片中叶绿素质量分数、类胡萝卜素质量分数、花色素苷相对值、细胞液pH值及可溶性糖质量分数的空间差异。结果表明,对应于树冠由内至外叶色逐渐由绿变红(黄),叶片的叶绿素a、b和类胡萝卜素质量分数渐次降低。叶色变红的白牛槭、拧筋槭和茶条槭,树冠外层叶片的花色素苷相对值显著高于内层,而叶色变黄的色木叶片的花色素苷相对值则内外相近。树冠不同位置叶片的细胞液pH值和可溶性糖质量分数差异不是很大。相关分析显示叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素质量分数之间极显著正相关,花色素苷相对值、细胞液pH值及可溶性糖质量分数之间以及与叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素质量分数之间的相关性因树种而异。     

Physiology and Biochemistry Changes of Euphorbia pulcherrima During Leaf Color Transformation

Reasons for the color change of E.pulcherrima were studied with physiological and biochemical paraments such as: chlorophyll,carotenoids,anthocyanin,Phenylalanine ammonia-lyase (PAL),pH of cell sap in leaves and soluble sugar content etc.The results showed that during the period of the leaf color transmittion of E.pulcherrima,the contents of plastid pigment,soluble sugar and pH of cells sap in leaves showed a high-low-high dynamic change,while the contents of anthocyanin and PAL activity showed the low-high...     

模拟酸雨对水稻生长与水稻土养分的影响

采用温室盆栽水稻喷淋模拟酸雨实验,研究不同pH值(2.5,3.5,4.5,5.6)的酸雨对水稻生长和水稻土养分的影响。结果表明:在酸雨的影响下,除喷淋pH 4.5酸雨外,其余酸雨处理的土壤有机质均下降了9.1%～16.7%;不同浓度的酸雨对土壤碱解氮的影响不大,但速效钾在喷淋酸雨后相对基础土样下降了33.9%左右;土壤速效磷含量相对基础土样提高了21.3%～40.5%;土壤有效硫的含量随着酸雨pH的降低而升高;喷淋酸雨后土壤中的交换性钙、镁相对基础土样分别上升了27.6%～36.3%和3%～21%。酸雨对水稻茎叶氮的吸收影响不大,但水稻稻粒中全氮的含量会随着酸雨pH的降低而升高;酸雨不利于水稻茎叶对养分磷的吸收,但pH 2.5的酸雨会促进稻粒对磷的吸收;酸雨有利于水稻茎叶对养分钾的吸收,但不利于稻粒对养分钾的吸收;水稻茎叶和稻粒中全硫的含量会随着酸雨pH的降低而升高。水稻在pH 2.5的酸雨影响下显著减产,喷淋了pH 3.5酸雨的水稻其千粒重、结实率和实粒数都是最高的,表明pH 3.5的酸雨对水稻产量的提高有一定的刺激作用。     

有机肥、硫磺和木质素铁对碱性土壤上桑树生长和铁素营养的影响

【目的】为解决碱性土壤上桑树缺铁黄化问题提供理论依据。【方法】以桑树品种特优2号为试验材料,通过盆栽试验研究施用鸡粪有机肥、硫磺、木质素铁肥对碱性土壤pH值、铁活性及桑树生长、铁素营养的影响。【结果】施用0.670g/kg硫磺后能明显降低土壤pH值,比对照降低约2个单位。单施硫磺（S2）和硫磺与有机肥混施（S＋OF）对桑树生长有明显的促进作用,叶片和茎总重分别比对照增加28.7%和35.9%。施用硫磺（S2）、硫磺与有机肥混施（S＋OF）及铁肥与有机肥混施（Fe＋OF）均能提高桑树叶片中的活性铁含量。【结论】在碱性土壤中施用硫磺和有机肥能降低土壤pH值,提高土壤中活性铁的含量,促进桑树植株生长,可以作为改善和防治广西地区桑树缺铁黄化的一种较为可行的措施。