锦橙叶片氮含量可见近红外光谱模型研究

以单系枳砧蓬安100号锦橙为试材,采用田间试验的方法开展利用鲜叶可见近红外光谱估测叶片氮素营养状况的研究。运用偏最小二乘法(PLS)分析叶片反射光谱与氮含量之间的关系。结果表明,在可见光350～700nm,随着氮肥用量的增加,叶片光谱反射率呈下降趋势;而在750～1075nm范围内,叶片光谱反射率随着氮肥用量增加而增加。通过对叶片反射光谱、一阶微分、二阶微分和倒数对数光谱进行变量标准化(SNV)处理,运用偏最小二乘法(PLS)与内部交叉验证建立的氮含量预测回归模型,其中反射光谱的一阶微分光谱氮含量定标模型具有最好的预测能力,其建模与预测均方根误差和标准差都较低且接近,偏差绝对值最小。因此,可以利用叶片反射光谱的一阶微分值来预测蓬安100号锦橙叶片氮含量。     

基于随机森林模型的苹果叶片磷素含量高光谱估测

【目的】针对传统化学方法测定苹果叶片磷素含量的不足,使用高光谱技术快速、准确和无损地估测苹果叶片磷素含量。【方法】以烟台栖霞市25个果园100株新梢旺长期苹果树叶片高光谱反射率和叶片磷素(phosphorus,P)含量为数据源,在分析其磷素含量与原始光谱反射率、原始光谱反射率的一阶微分、植被指数和高光谱特征参量相关性的基础上,筛选敏感波长,建立了基于高光谱数据的磷素含量随机森林模型。【结果】新梢旺长期苹果叶片磷素含量在绿光波段(507~590 nm)、红光波段(694~743 nm)和近红外短波波段(1 324~1 364 nm)呈显著负相关;基于植被指数RVI(542,1 094)、RVI(705,937)、DVI(556,712)、DVI(677,1 728)、NDVI(737,549)、DVI(FDR567,FDR1980)和DVI(FDR523,FDR1883)建立的随机森林回归模型有较好的估测效果,决定系数R2=0.923 6,均方根误差RMSE=0.015 8,相对误差RE=6.915%。【结论】光谱植被指数比较适合苹果磷素营养状况估测。     

榛子果实不同生育期叶片含水量光谱反演

以平欧杂种榛为研究对象,分析不同水分梯度条件下榛子果实不同生育期叶片光谱特征,采用Person相关分析筛选出榛子叶片含水量有效光谱特征参量,并以此为自变量构建榛子叶片含量一次函数、三次函数回归关系,对拟合度较高的模型进行精度分析,以确定适合榛子叶片含水量光谱反演模型,构建了榛子叶片含水量光谱反演模型,以期实现大田生产园中榛子树体水分含量的精准管理。结果表明:榛子叶片光谱反射率在可见光波段随含水量增加而降低,在近红外波段则随叶片含水量增加而增加。果实坐果期、速生生长期、脂化期和成熟期叶片含水量与水分指数WI、归一化水分指数NDVI、比值指数WI/NDVI、水分波段指数WBI、中心波长比值指数Ratio_(975)、光化/生理反射指数PRI均达极显著相关。分别以相关性最强的有效光谱特征参量WI/NDVI、WI/NDVI、WI和WBI构建果实4个生育时期的树体含水量的三次函数估算模型具有较高精度。以上结果表明利用光谱反演模型监测榛子树体含水量是可行的。     

基于光谱分析的库尔勒香梨叶片全氮含量估测研究

【目的】为了实现无损、实时、快速地监测香梨养分状况,【方法】利用SVC HR—768便携式光谱仪测定大田20 a树龄库尔勒香梨叶片的光谱反射率,并结合室内叶片氮素含量分析,采用逐步回归法对香梨叶片的全氮含量与原始光谱、一阶导数光谱、高光谱参数之间的关系进行分析。【结果】全氮含量与原始光谱在761 nm处构建的线性模型,调整决定系数R2值达到0.986;在1 564 nm处一阶微分光谱与全氮含量构建的线性模型,调整决定系数R2值为0.997;对于所选的高光谱特征变量,叶片全氮含量与红边位置变量(Dr)和红边面积变量(SDr)的相关关系极显著,并由此建立的线性模型的调整决定系数R2值均达到0.9以上,说明这些变量预测香梨叶片全氮含量具有可行性。【结论】对所构建的方程进行检验,确定了基于1 564 nm的一阶导数光谱模型为香梨叶片全氮含量的最佳预测模型。     

蓬莱镇组紫色土光谱特征及其碱解氮预测方法研究

从重庆忠县蓬莱镇组紫色土区域随机采集土样,在不同土样厚度(10、20、25、30mm)和粒径(0.150、0.150~0.180、0.180~0.250、0.250~0.425和0.425~0.850mm)下分别采集土样的可见近红外(425~1 000nm)光谱反射率数据,采用偏最小二乘法(PLS)在土样可见近红外光谱反射率与碱解氮含量之间建立预测模型,对比分析了土样厚度和粒径对土样光谱特征及预测精度的影响。结果表明,就柑桔栽培而言,总体上忠县蓬莱镇组紫色土碱解氮含量处于适宜至缺乏水平范围,1/3区域的土壤缺氮;土样光谱反射率随土样厚度增加而增大,随土样粒径增大而减小;碱解氮含量光谱预测精度有随土样厚度增加、粒径增大而提高的趋势;在土样厚度30 mm、粒径0.250~0.850mm条件下采集可见近红外光谱建立的PLS模型,预测效果较好。     

枣截形叶螨危害冠层光谱特征及虫害等级反演

以截形叶螨危害下枣为试材,采用相关性分析、线性回归建模的方法,研究利用截形叶螨危害下枣冠层高光谱构建虫害等级反演模型,以期为遥感在大尺度范围内实现快速、准确、大面积监测截形叶螨提供思路。结果表明:随虫害等级的增加,冠层反射率逐渐降低,且存在红边位置"蓝移"的现象;以敏感波段896 nm为自变量,建立虫害等级单变量线性反演模型,拟合R~2为0.536,预测R~2为0.716,均方根误差为0.081,说明该敏感波段能达到对虫害等级预测的效果。     

不同盐结皮覆盖对土壤水分时空动态的影响

在喀什地区疏勒县盐结皮厚度2、3、5cm典型区域设置样地,利用数理统计方法比较分析了盐结皮覆盖土壤及无结皮覆盖(CK)土壤含水量,确定了不同土壤盐结皮厚度覆盖下的土壤水分时空分布动态。结果表明:上层土(0~30cm)变异性较大,中层土(30~40cm)有盐结皮覆盖的土壤含水量均大于无盐结皮覆盖的土壤含水量,下层土(40~50cm)在盐结皮较厚(3、5cm)时,有盐结皮覆盖的土壤含水量均大于无盐结皮覆盖的土壤含水量,在盐结皮较薄(2cm)时,无盐结皮覆盖的土壤含水量均大于有盐结皮覆盖的土壤含水量。研究表明不同厚度盐结皮覆盖会影响土壤水分的迁移,从而使不同层次的土壤含水量呈现不同的规律。     

不同土壤水分含量对杧果盆栽幼苗光合作用、蒸腾和气孔导度的影响

对不同土壤水分含量条件下杧果盆栽幼苗净光合速率、蒸腾速率和气孔导度以及其日变化规律的研究表明:土壤水分含量过高(土壤含水量为33.3%)或明显不足(土壤含水量为17.3%),杧果盆栽幼苗的净光合速率和气孔导度显著降低,但对净光合速率、蒸腾速率和气孔导度的日变化规律影响不大,杧果盆栽幼苗适宜进行光合作用的土壤含水量有一个区间,根据试验可以大致判断为20.2%～25.4%。土壤水分含量过高、正常(土壤含水量为25.4%和22.5%)或轻度不足(土壤含水量为20.2%)对杧果盆栽幼苗蒸腾速率的影响不大,但土壤水分含量明显不足会显著降低其蒸腾速率,土壤含水量与相应的气孔导度表现为较强的相关性。     

水分亏缺逆境对温室黄瓜生长及有关物质代谢的影响

 不同土壤含水量对黄瓜生长影响很大: 土壤水分充足时, 植株生长健壮高大, 叶片舒展, 叶面积大。水分处理初期, 叶片脯氨酸、游离蛋白质含量随着土壤含水量的降低而增加, 水分处理时间延长则此趋势消失。叶片与根中亚精胺(Spd) 和腐胺(Put) 含量均随着土壤水分的减少而增加, 不同水分处理对黄瓜叶片与根中精胺(Spm) 含量的影响不大。叶片ABA 含量随着土壤含水量的减少而增加。     

宁南山区不同植被类型土壤水分变化特征

以宁夏南部山区山杏林、沙棘林、山杏×沙棘混交林3种典型植被为试材,采用野外定位监测法,对3种植被0～100 cm不同深度土壤水分进行连续1年定位观测,研究了不同植被类型土壤水分时间变化和垂直变化规律,以期了解宁南山区主要植被类型的土壤水分状况及耗水特性。结果表明：不同植被类型土壤储水量在年内变化趋势整体呈“M”型,土壤储水量按照从大到小的排序为山杏林(158.35 mm)>山杏×沙棘混交林(139.72 mm)>沙棘林(123.24 mm)。不同植被类型日平均土壤含水量的变化动态相似,其变化趋势与降雨量密切相关,9月山杏林、沙棘林、山杏×沙棘混交林地的土壤含水量分别是8月的1.56、1.41、1.49倍;3种植被类型平均土壤含水量最大值均在10月,最小值均在8月。在垂直方向上,3种植被土壤水分的变化有一定的差异性,随着土层深度的增加,沙棘林土壤含水量呈先增加后降低的趋势,山杏林、山杏×沙棘混交林土壤含水量呈波形变化趋势;3种植被类型土壤水分的变异系数总体呈下降趋势,沙棘林各土层变异系数的均值最大,为39.36%。综上,山杏林土壤水分状况最好,其次是山杏×沙棘林,为该区域植被...     

基于便携式蜜柚光谱仪的金沙柚叶片氮含量监测模型研究

【目的】旨在检验便携式蜜柚光谱仪(PPS)监测金沙柚叶片氮含量(LNC)的准确性，构建基于PPS的金沙柚LNC光谱监测模型。【方法】通过实施不同施氮量的试验，于幼果期和果实膨大期利用便携式蜜柚光谱仪(PPS)、ASD高光谱仪和RapidSCAN光谱仪测定冠层光谱反射率，计算得到归一化红边指数(NDRE)与归一化植被指数(NDVI)，分析比较3种光谱仪测定的冠层植被指数变化规律与相关性，检验PPS的测定精度，构建基于PPS的金沙柚LNC光谱监测模型，采用不同试验点的数据检验模型。【结果】金沙柚LNC、NDVI和NDRE随着施氮量的增加表现为递增趋势；PPS和ASD测定的NDVI、NDRE间拟合的决定系数(R²)依次为0.909 5和0.900 5,PPS和RapidSCAN测定的NDVI、NDRE间拟合的R²依次为0.954 3和0.900 2，证明PPS的测定结果与ASD、Rapid SCAN具有很高的一致性。幼果期和果实膨大期的光谱监测模型的监测效果比生长中期好；PPS测定的NDVI_PPS与NDRE_PPS     

不同土壤水分含量对黄冠梨叶片光合效率和抗氧化特性的影响

以2a生黄冠梨盆栽苗为试材,研究了不同土壤水分含量(75％、65％、55％、40％)及喷施油菜素内酯(BR)对叶片光合效能和抗氧化特性的影响.结果表明:当土壤含水量维持在75％左右时,叶片的光合效率最高,比65％、55％和40％土壤湿度分别提高了22.0％、78.5％和70.9％.当土壤含水量维持在75％左右时,超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均较低,随着土壤含水量降低,抗氧化酶活性增强,土壤含水量维持在55％时,活性达到最高,但当土壤含水量降低到40％时,活性又显著降低；在土壤水分处于胁迫或非胁迫条件下,喷施油菜素内酯均可提高叶片SOD和APX活性,4种土壤水分处理SOD活性提高39.1％～113.3％,APX活性提高28.8％～141.7％,而且,在发生土壤水分胁迫时(55％和40％),喷施油菜素内酯显著地增加了叶片坏血酸(AsA)的含量；此外,喷施油菜素内酯还能改变叶片净光合速率日动态变化模式.     

基于Sentinel-2A遥感影像土壤有机质含量的反演研究

利用Sentinel-2A遥感影像为数据源,结合德惠市、农安县土壤实地采样的有机质含量实验室化验值,反演研究区表层土壤有机质含量。首先,选取10个分辨率为10 m(20 m)的Sentinel-2A可见光、近红外及短波红外波段,并将遥感影像进行辐射校正与大气校正,消除大气对传感器成像的影响;然后,将各波段反射率与土壤有机质含量进行相关性分析,获得有机质敏感波段;最后,利用多元回归分析的方法建立研究区土壤有机质含量的反演模型,反演研究区表层土壤有机质含量。结果表明:Sentinel-2A遥感影像在可见光与近红外波段与土壤有机质含量具有良好的相关性,且在第6波段达到峰值,为r=-0.817;将反射率进行适当的数学变换后可以有效改善与有机质含量的相关性,其中,指数变换与有机质含量的相关性较好,相关系数为r=-0.867;利用多元回归分析方法建立的研究区土壤有机质含量反演模型SOM=26.31/R_2-117.56e~(R4)-9.74R_8~(-1.48)+145.89具有较高的模型精度与较好的模型稳定性,模型的决定系数达到R~2=0.917,均方根误差为5.86 g·kg~(-1)。     

FTIR结合DD-SIMCA和二维相关光谱的核桃产地判别分析

【目的】建立一种基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)的简便、快速的核桃产地鉴别方法。【方法】使用KBr压片法采集4类不同产地(新疆、贵州、四川、云南)的核桃仁(n=120)和核桃壳(n=80)的中红外(4000～400 cm^-1)光谱信息，经S.G.平滑+MSC方法预处理后，进行化学计量学建模和2DCoS分析。【结果】各产地核桃仁中红外光谱的主要吸收峰在表征蛋白质的1649 cm^-1和1539 cm^-1处存在显著差异(VIP> 1.0)。SVM比PLS-DA模型取得了更好的识别效果，其对核桃壳和核桃仁样本的最佳产地判别正确率分别为100%和97%。DD-SIMCA法对核桃仁样本的判别灵敏度和特异性均达到100%，高于SIMCA的87%分类正确率。各产地核桃仁样本的二维同步谱图存在差异，表明该法可以用于核桃产地的分类判别。【结论】FTIR光谱结合DD-SIMCA化学计量学方法或2DCoS分析技术可以实现对核桃产地的高效识别。     

基于近红外光谱法建立核桃仁可溶性蛋白质含量检测模型

【目的】核桃仁中的可溶性蛋白质含量是影响核桃品质的重要指标，比较核桃仁可溶性蛋白质含量不同模型之间的预测性能。【方法】以180份核桃仁样品作为研究对象，采集样品的近红外漫反射光谱。使用6种不同预处理方法对光谱信息进行处理，比较BP神经网络法和支持向量回归(SVR)建立核桃仁蛋白质的预测模型。【结果】2种方法对不同组合的预处理方法所建立模型的决定系数均大于0.81，相比于SVR模型的预测模型性能，MSC+FD+BP神经网络所建的预测模型性能更优，建模集的决定系数R²为0.871，均方根误差为0.089 5,RPD为2.875；验证集的R²为0.825，均方根误差为0.105 9,RPD值为2.233。【结论】BP神经网络算法在特征波段的核桃仁可溶性蛋白质含量预测建模中，模型质量优于SVR算法。MSC+FD+CARS+BP神经网络建模方式更适用核桃仁可溶性蛋白质含量的预测，为使用近红外光谱分析核桃仁质量提供了参考依据。     

有机硅对土壤水分有效性和蒸发特性的影响

以有机硅为试材，采用单因素试验设计，研究了不同有机硅施入量分别为干土质量的0‰、0.15‰、0.30‰、0.45‰、0.60‰(CK、A1、A2、A3、A4)条件下，土壤水分特征曲线和蒸发曲线的变化，探求有机硅对土壤水分有效性和蒸发特性的影响，以期为有机硅调理剂改善土壤持水特性、提高土壤水分利用效率提供参考依据。结果表明：相同土壤水吸力下，土壤含水量因有机硅的添加而增大，尤其在低吸力段(pF 0～2.3)和高吸力段(pF 3.0～4.2)范围内影响显著，且随着有机硅施入量的增加基本呈递增趋势；有机硅施入能够使土壤中的可用水量、最大有效水量增加，多余水量减小；施用有机硅的处理蒸发损失水量均大于不施用有机硅处理，且有机硅施用量越多，相同时间蒸发损失水量越多。     

不同造林地土壤水分及枯落物变化趋势

以庆阳市北部丘陵沟壑区和东部子午岭林缘区内造林地为对象，研究不同立地条件下造林地土壤水分和枯落物差异及其变化，探索造林对土壤水分的影响。结果表明，北部丘陵沟壑区造林地土壤含水量、枯落物厚度、枯落物自然含水率、枯落物蓄积量均低于东部子午岭林缘区；造林样地和未造林地0～50cm土层土壤含水量均随着土层深度的增加而增大，且造林样地>未造林地，差异明显；枯落物厚度在样地植物种类与数量越多、长势越好时，其厚度相对越厚，反之其厚度相对越小；枯落物自然含水率和蓄积量变化趋势一致，在枯落物厚度增厚时，其自然含水率越高，蓄积量也越大，反之其自然含水率越小，蓄积量也越小；枯落物层可影响土壤含水量的高低，有显著的保水能力。因此，造林可显著改善土壤水分含量，而庆阳市东部子午岭林缘区造林对土壤水分影响更明显，保水效果相对更好，有利于发挥林分效益。     

近红外光谱技术在灵芝提取物品控中的应用研究

采用近红外光谱漫反射分析技术对灵芝提取物进行了光谱测定和定性分析,通过计算样品的杠杆值、学生化残差和马氏距离剔除异常样品,根据原始图谱和一阶导数差谱,选取不同的波数区间和有效的预处理方法,分别采用主成分回归(PCR)和偏最小二乘法(PLS)对灵芝提取物真伪进行识别模型分析。结果表明:灵芝提取物样品中有一个为异常样品,在建模前予以剔除;在PCR模型中,用于识别灵芝提取物的最佳波数区间预处理分别为7 654~6 987 cm~(-1)、5 534~4 000 cm~(-1)和多元散射校正结合二阶导数(MSC+SD),相关系数达到0.946 5。在PLS模型中,用于识别灵芝提取物的最佳波数区间预处理分别为9 150~4 000 cm~(-1)、一阶导数(FD),相关系数达到0.965 6。运用所建立的识别模型预测灵芝提取物样品,其预测识别率都达到100%。同时对PCR和PLS模型的预测值进行配对T检验结果,两者无显著差异。     

紫色土柑桔园土壤酶活性及其影响因素研究

研究了紫色土柑桔园土壤酶活性分布规律，以及不同施肥条件下土壤酶活性与柑桔产量的关系，结果表明，柑桔园土壤酶活性与土壤有机质含量在水平和垂直两方向上均呈现较强规律性分布，树冠覆盖区内的土壤酶活性大于冠覆以外，其中脲酶活性增大8.94-12.3mg/kg.24h(NH3计），转化酶（蔗糖酶）活性增大0.21-0.34g/kg.24h(葡萄糖计）；随着土层深度的增加，土壤转化酶和脲酶活性显著降低，耕层为最高，而且此两种酶活性与土壤有机质含量均呈极显著正相关（r=0.874**,n=15;r=0.915**,n=15)，土壤过氧化氢酶活性随土层加深而增大，柑桔单株产量与土壤转化酶活性呈显著正相关（r=0.632*,n=10)。     

光谱预处理对苹果可溶性固形物含量VIS/NIR预测模型的影响

可溶性固形物含量是苹果内部品质的重要指标,以"红富士"苹果为试材,测定了从果实膨大定型期到采收期整个成熟阶段,不同生长天数苹果的可见近红外反射光谱;对光谱进行了预处理,包括导数处理、标准正态变换、多元散射校正等方法;利用偏最小二乘法(PLS)建立了苹果可溶性固形物含量的预测模型。结果表明:使用一阶导数和二阶导数处理后的光谱进行预测的准确度高于原始光谱,相关系数分别为0.915 9、0.934 4。