反射光谱技术在监测大豆叶片光化学效率和水分状况中的应用

干旱胁迫在我国大豆主产区频繁发生,对大豆产量造成了严重影响。因此,为建立有效的旱情监测指标,采用反射光谱技术监测了野生大豆和栽培大豆离体叶片在失水过程中相对含水量和叶绿素荧光的变化。结果表明:在失水过程中,野生大豆和栽培大豆离体叶片的相对含水量(RWC)、水分指数(WI)、光化学反射指数(PRI)、最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ФPSII)都随失水时间的增加而降低,且WI、PRI、Fv/Fm和ФPSII均与RWC呈显著相关,PRI可以很好地反映Fv/Fm和ФPSII的变化。同时野生大豆和栽培大豆离体叶片在可见光波段(500~750 nm)的反射率随着失水时间的增加而升高,在近红外区(750~1 000 nm)的反射率则呈现"升高-降低-升高"的趋势。总之,利用反射光谱技术可以快速、准确地反映大豆叶片在失水过程中光化学效率和水分状况的变化。     

冀北山区矿区周边镉铅污染农田钝化修复研究

为了筛选出一种适用于冀北山区矿区周边铅镉污染农田的土壤调理剂配方,本研究采用室内土壤培养试验,以石灰、蒙脱石、生物炭、沸石为材料,研究不同组合方式和添加量(0.5%、1%、3%、5%)对土壤中有效态Cd和Pb含量的影响。结果表明,土壤有效态Cd含量、有效态Pb含量和土壤pH因土壤调理剂不同组合方式和不同添加量呈现不同的变化趋势。与对照相比,随着添加量的增加,有效态Cd和Pb含量呈下降趋势,且不同材料组合的钝化效果均好于单一材料处理。按照20%~30%、10%~20%、40%~50%和0%~30%比例将石灰、蒙脱石、生物炭和沸石组合,对该地区土壤中有效态Cd和Pb的钝化效果最好。     

利用冠层和叶片水平的反射光谱研究模拟酸雨对小麦的影响

通过光谱分析技术,研究了模拟酸雨（SO-42：NO-31=5：1）对小麦产量和生理特性的影响。结果表明,模拟酸雨伤害了小麦叶片的结构和功能,降低了叶绿素含量和光合速率,从而显著降低了小麦的产量,经过pH为2的酸雨处理后的小麦产量降幅达19.1%。通过对植被指数的分析可以看出,小麦冠层叶绿素含量在开花期以后逐渐降低,而旗叶的叶绿素含量则在灌浆期以后开始下降,两者的下降幅度都随着酸雨pH的下降而增大。光合速率表现出与叶绿素含量相同的变化。另外,对小麦产量与不同生育期冠层和叶片水平的植被指数的相关分析表明,灌浆期的小麦冠层水平的NDVI、mND705和WI与酸雨处理后小麦的产量显著相关。总之,利用光谱分析技术可以快速、无损伤地监测不同酸雨处理对小麦的生长和营养状况的影响。     

利用光谱反射技术监测镉对榆树叶片光合机构的影响

[目的]拓展光谱反射技术在监测和评价土壤-植物系统中重金属污染程度和植物生长状况的应用,进一步明确其生理生化机理。[方法]采用盆栽试验,研究不同镉浓度处理条件下榆树叶片的快速叶绿素荧光、反射光谱和镉离子含量的变化,以光合机构的变化作为衡量生理变化的指标,探讨利用光谱反射技术监测镉对榆树叶片光合机构的影响。[结果]榆树对镉具有一定的抗性,在镉处理条件下榆树不同部位的镉含量呈现出根>茎>叶的分布规律,但是当过量的镉进入叶片后,榆树叶片的快速叶绿素荧光诱导曲线形状发生明显变化,光合电子传递受到抑制,并对光合机构造成伤害,主要荧光参数φ_Po、ψ_Eo、REo/RC、PI_abs、PI_total随着镉处理浓度的增加不断降低,V_J、V_I、Mo、ABS/RC、TRo/RC、DIo/RC则显著增加。榆树叶片在可见光波段(500～680 nm)的反射率随着土壤中镉浓度的增加而升高,在近红外区(740～1 000 nm)的反射率则呈先降低再升高的趋势。通过分析镉处理条...     

基于甜高粱的铅污染农田安全利用技术研究

本研究通过田间控制试验研究甜高粱对铅的富集特征,分析其与土壤铅含量的关系,以期建立基于甜高粱的铅污染农田安全利用技术。结果表明：甜高粱对铅具有较强的耐性,在不同浓度铅处理条件下并未表现出明显的毒害症状,且茎秆含水量和含糖量无显著的变化;甜高粱对铅的吸收与土壤中的铅含量具有显著的线性关系,随着土壤中铅含量的增加,甜高粱体内各部位的铅浓度均显著增加,且各部位铅浓度呈现“根>叶>茎>籽粒”的特征,单株铅积累量最高可达12.4 mg。在此基础上,通过集成先进固态发酵技术和燃烧技术实现对甜高粱植株的安全处置,建立了基于甜高粱的铅污染农田安全利用技术,此技术简便、方法易行,同时可实现生态、经济和社会效益。     

利用光谱反射技术监测不同地力和施肥条件下小麦生长和产量的变化

通过不同地力条件下的田间试验,利用光谱分析技术动态监测了变量施肥和传统施肥条件下小麦不同生育期的冠层光谱反射率的变化,并根据由冠层光谱反射率计算的植被指数分析了不同施肥条件对小麦长势、色素含量、水分含量和产量的影响。结果表明,变量施肥和传统施肥对小麦的增产效果基本相同,但变量施肥显著降低了肥料施用量,在三块不同地力的小区,变量施肥比传统施肥分别节约施肥量15.7％、68.0％和85.6％;施用拔节肥后,通过对植被指数（NDVI、OSAVI、WI、mSR705）的分析表明,变量施肥和传统施肥处理小麦的冠层结构、叶绿素含量和水分含量均优于对照,但两种不同施肥处理之间并没有明显差别。另外,对不同施肥处理后的小麦产量和不同植被指数的相关分析表明,在挑旗期和孕穗期,冠层光谱反射的植被指数与小麦产量呈显著正相关。因此,在显著节约肥料的情况下,变量施肥与传统施肥一样可以通过改善群体结构、冠层的叶绿素含量和水分含量促进小麦的生长,达到增产的效果,并且利用反射光谱技术可以快速、有效地对小麦长势和营养状况进行动态监测。     

承德市武烈河流域水源涵养功能的时空特征

承德市武烈河流域是京津冀水源涵养功能区的重要组成部分,对国家可持续发展议程创新示范区的建设具有重要意义.本研究基于InVEST模型估算了1990-2018年武烈河流域的水源涵养量时空分布特征.结果表明:1)当Zhang系数为3.7时,模拟效果最佳,29年来,研究区多年平均水源涵养深度为83.85 mm,平均水源涵养总量为2.18×108 m3,总体呈微弱减小的变化趋势;2)研究区水源涵养深度与降水量显著正相关(P<0.05),与潜在蒸散发量显著负相关(P<0.05),与气温负相关,但不显著(P>0.05);3)各土地利用类型单位面积变化对水源涵养量的影响强度依次为林地、草地、耕地、建筑用地;4)通过情景模拟法得出,气候是研究区水源涵养量变化的主导因素,土地利用变化对水源涵养的抑制作用逐渐增强.     

利用冠层和叶片水平的反射光谱研究模拟酸雨对小麦的影响

通过光谱分析技术,研究了模拟酸雨(SO<,4><'-2>:NO<,3><'-1>=5:1)对小麦产量和生理特性的影响.结果表明,模拟酸雨伤害了小麦叶片的结构和功能,降低了叶绿素含量和光合速率,从而显著降低了小麦的产量,经过pH为2的酸雨处理后的小麦产量降幅达19.1%.通过对植被指数的分析可以看出,小麦冠层叶绿素含量在开花期以后逐渐降低,而旗叶的叶绿素含量则在灌浆期以后开始下降,两者的下降幅度都随着酸雨pH的下降而增大.光合速率表现出与叶绿素含量相同的变化.另外,对小麦产量与不同生育期冠层和叶片水平的植被指数的相关分析表明.灌浆期的小麦冠层水平的NDVI、mVD705和WI与酸雨处理后小麦的产量显著相关.总之,利用光谱分析技术可以快速、无损伤地监测不同酸雨处理对小麦的生长和营养状况的影响.