基于高光谱数据提取作物冠层特征信息的研究进展

高光谱(Hyperspectral)遥感是指光谱分辨率在10-2λ的遥感信息,其特点是光谱分辨率高(5~10nm)、波段连续性强(在0.4~2.5μm范围内有几百个波段)。高光谱遥感器既能对目标成像(有时也称成像光谱遥感)、又能测量目标物的波谱特性,因此,它不仅可以用来提高对农作物和植被类型的识别能力,而且还可以用来监测农作物长势和反演农作物的理化特性。绿色植物具有独特的光谱曲线特征,而作物具有绿色植物典型的光谱特征曲线,基于作物的光谱特征研究与其生理生化特性之间的关系,高光谱遥感数据在提取作物生理生化特征、提取作物冠层信息、估产以及预测病虫害等许多方面都表现出巨大的应用潜力。本文概述了利用高光谱数据提取作物冠层信息的研究现状、展望及其在新疆棉花生产中的应用和前景。     

高光谱数据与棉花叶绿素含量和叶绿素密度的相关分析

 通过获取棉花不同品种、不同种植密度单叶和冠层关键生育时期的反射光谱,与其相应的单叶叶绿素含量（CHL.C,下同）和冠层叶绿素密度（CH.D,下同）进行多元统计的逐步相关分析。结果表明,棉花冠层CH.D在其反射光谱762 nm波段处的相关系数达最大值（R_CH.D=0.8134^**,n=94）;对于一阶微分光谱,单叶CHL.C和冠层CH.D的敏感波段均发生在750 nm波段处,基于750 nm波段的微分数值,建立了棉花CHL.C和CH.D线性相关模型(R_CHL.C=0.7382^**,RMSE=0.1831,n=66;R_CH.D =0.9027^**,RMSE=0.3078,n=94）,为利用高光谱遥感技术精确提取反映棉花生长状况的叶绿素信息提供了依据。     

棉花高光谱植被指数与LAI和地上鲜生物量的相关关系研究

通过测试棉花关键生育阶段350～2 500 nm波段的冠层高光谱数据,用近红外波段760～850 nm及红光波段650～670 nm的2个范围内的波段,组成了高光谱归一化植被指数(NDVI)和800和670 nm两个波段组成修改型二次土壤调节植被指数(MSAVI2),分别与棉花叶面积指数(LAI)和地上鲜生物量进行相关分析,结果表明,棉花NDVI和MSAVI2与LAI和地上鲜生物量两个参数均以幂指数相关关系为最佳(RNDVI-LAI=0.729 1·,RMSAVI2-LAI=0.743 6·,n=81;RNDVI-鲜生物量=0.742 6·,RMSAVI2-鲜生物量=0.791 1·,n=59), MSAVI2与LAI和地上鲜生物量的相关性均高于NDVI与LAI和地上鲜生物量的相关性,说明MSAVI2较NDVI能更好的消除土壤背景对反射光谱造成的影响,能较精确的提取反映棉花生长状况的叶面积指数和生物量信息.     

龙眼DlWRKY52基因克隆及表达分析

WRKY转录因子在植物的生长发育和逆境胁迫响应中起着重要作用。前期研究发现,部分WRKY基因（比如DlWRKY52）参与了龙眼的成花诱导和逆境胁迫响应过程。为进一步研究龙眼WRKY基因的功能,以‘四季蜜’龙眼叶片cDNA为模板克隆得到DlWRKY52基因,并对其序列特征、组织表达模式、花果发育过程表达模式及亚细胞定位进行研究。结果表明：DlWRKY52基因的开放阅读框（open reading frame, ORF）全长为918 bp,编码306个氨基酸,具有典型的WRKY结构域和锌指结构,属于Ⅱc型WRKY蛋白。qRT-PCR结果表明,DlWRKY52基因在叶片、茎和果实器官中高表达;在花后80 d的果肉中显著上调表达;特异在‘四季蜜’成花诱导中下调表达。拟南芥原生质体瞬时表达结果显示,荧光信号主要集中在细胞核。上述结果表明,作为典型的转录因子,DlWRKY52编码的蛋白定位于细胞核。DlWRKY52可能参与了龙眼成花诱导及果实早期发育调控。     

湖羊和巴什拜羊BMP15基因c.-1760C>A变异与启动子区活性的关系

[目的]为了解湖羊和巴什拜羊骨形态发生蛋白15(BMP15)基因编码区和5'调控区(5'UTR)序列特征与差异,检测其SNPs(single nucleotide polymorphisms)并探索其功能。[方法]利用克隆测序技术获得湖羊和巴什拜羊BMP15基因编码区和5'UTR序列,运用生物信息学方法分析其序列特征;采用DNA池测序法筛选湖羊和巴什拜羊BMP15基因SNPs,直接测序法检测SNPs位点多态性;采用荧光素酶报告基因系统检测启动子区活性。[结果]湖羊和巴什拜羊BMP15基因编码区序列长度均为1 182 bp,编码393个氨基酸,编码蛋白含有典型的TGF-β结构域;湖羊和巴什拜羊BMP15基因编码区序列的同源性为99.92%,发现1个SNP位点。获得1 806 bp湖羊和巴什拜羊BMP15基因5'调控区序列,发现5个SNPs位点。BMP15基因c.-1760CA位点多态性分析发现湖羊群体中均为CC基因型,巴什拜羊群体中有CC、CA和AA 3种基因型,等位基因C和A频率分别为0.798 1和0.201 9。启动子区活性检测显示CC型启动子区活性明显高于AA型。[结论]湖羊和巴什拜羊BMP15基因编码区序列高度保守,c.-1760CA变异可能影响BMP15基因启动子区活性。     

用高光谱数据诊断水分胁迫下棉花冠层叶片氮素状况的研究

利用ASD地物光谱仪,获取北疆棉花冠层关键生育时期的高光谱数据,应用一阶微分光谱,衍生出基于光谱位置变量的分析方法,以红边积分面积(SDr)为自变量,冠层全氮(TN)含量为因变量,做相关分析,结果表明:红边积分面积变量与冠层TN含量呈显著的相关性,相关系数是0.7394(n=40),利用构建的相关模型可以较为精确地估测棉花两个品种新陆早6号与8号冠层叶片的全氮含量,均方差(RMSE)分别为0.3859和0.4272。研究认为面积变量具有预测棉花冠层全氮含量的应用潜力。     

环丙沙星β-环糊精包合物毒性研究

为了研究环丙沙星β－环糊精包合物的一般毒性，采用改良Karber法测定小白鼠肌肉注射环丙沙星β－环糊精包合物的LD50。以剂量递增染毒法测定小白鼠蓄积毒性和耐受性，按股四头肌法进行局部刺激试验。结果证明小白鼠肌注环丙沙星β－环糊精包含物的LD50为242.49mg/kg，本药对小白鼠无明显蓄积毒性、耐受性和局部刺激反应。     

草木纤维一步分离与单独分离制造MDF的性能比较

在实验室磨机上,针对稻草和杨木两种原料分别进行了纤维的一步分离和单独分离,测定了所制得的纤维的质量,并按照草木原料比3∶7分别制造了草木复合中密度纤维板.测试结果表明,一步分离制造草木混合纤维具有可行性,所制得的板材各项物理力学性能好于草木纤维单独分离后混合制得的板.     

Gram-Schmidt算法在加工番茄病叶水分估测中的应用

Gram—Schmidt正交变换算法通过成分提取提高了非线性回归模型的精度。利用Gram—Schmidt正交变换算法,对加工番茄病叶相对水分含量进行了高光谱估测。研究结果表明,病叶相对水分含量的敏感波段为可见光波段R695以及近红外波段R761,R1446,R1940和R2490。对敏感波段进行正交变换,得到相对水分含量与R1940和R2490的非线性回归模型,相关系数为0.724,相对误差为0.52%,标准误差(RMSE)为0.13,真实值与预测值拟合的相关系数为0.623,表明该方法优于传统相对水分含量的线性模型。研究结果可为加工番茄病害胁迫下品质的精确诊断提供了技术支撑。     

不同覆盖和耕作方式对紫色土著人坡耕地降雨土壤蓄积量的影响

利用模拟径流小区随机区组试验,在自然降雨条件下定量研究了覆盖和耕作方式对玉米全生育期雨水蓄积量的影响.结果表明:在不采取覆盖措施的条件下,雨水土壤蓄积量的顺序为:横坡分带耕作>横坡垄作>顺坡垄作>平作,横坡分带耕作是适用于四川盆地紫色土旱坡地的高效节水农耕措施,平作不利于该区域玉米抗旱稳产.秸秆覆益能够显著提高雨水的土壤蓄积量,提高降雨有效性,是适用于该区域的节水抗旱农艺措施.地膜覆盖增加雨水土壤蓄积量的效果不如秸秆覆盖显著,但地膜覆盖能够减少土壤水的无效的蒸发,在玉米生育前期还能提高地温,促进玉米生长,其增产效果较秸秆覆盖好.