基于高光谱反射率的糜子冠层叶片叶绿素含量估算

连续两年大田试验研究不同糜子品种叶绿素含量与冠层光谱反射率,并基于不同植被指数建立糜子叶片叶绿素含量的估测模型。结果表明,参试糜子品种叶绿素含量在整个生育期呈现"低-高-低"的抛物线变化趋势,最大值出现在抽穗期到开花期之间;不同品种各生育期内冠层光谱反射率趋势一致,在近红外波段,冠层光谱反射率与叶绿素含量呈稳定正相关,灌浆初期光谱反射率达到最大值;可见光波段,拔节期、开花期和灌浆初期冠层光谱反射率与冠层叶绿素含量呈正相关,成熟期呈负相关;糜子冠层叶绿素含量与760~900、630~690、550 nm波段组合的植被指数具有较高相关性;基于RVI、PSNDb、GNDVI750能较好地建立糜子叶绿素含量统一检测模型,决定系数分别为0.791、0.779、0.748;模型验证的相对误差分别为9.58%、8.93%、11.80%;均方根误差分别为0.045、0.140、0.196。表明利用RVI、PSNDb、GNDVI750建立的模型能较为准确地预测糜子冠层叶绿素含量。     

基于连续小波变换的干旱胁迫下玉米冠层叶绿素密度估测

测定了玉米各生育时期干旱胁迫下冠层叶绿素密度及冠层光谱数据,利用原始光谱反射率与冠层叶绿素密度进行相关性分析,采用常用植被指数、波段自由组合、连续小波变换构建玉米冠层叶绿素密度估测模型,并用决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)进行精度检验。结果表明:冠层叶绿素密度在抽雄期相较于正常对照,轻度、中度、重度干旱胁迫处理分别下降7.8%、29.5%、44.2%;波段自由组合指数RVI(555,538)、NDVI(555,538)和敏感小波系数bior5.5(26,792)、rbio2.6(22,790)、gaus6(21,791)与叶绿素密度的相关性较高,相关系数绝对值均达到0.900以上;基于敏感小波系数构建的冠层叶绿素密度估测模型验证集R~2均在0.850以上,相较于其他植被指数模型R~2平均提升20.6%,RMSE平均降低32.6%;最优模型为以gaus6(21,791)为自变量的一元线性回归模型,R~2为0.864,RMSE为1.532。利用连续小波变换对光谱数据进行预处理,可以有效提升玉米冠层叶绿素密度估测模型的精度。     

基于高光谱的渭北旱塬区棉花冠层叶面积指数估算

以棉花冠层高光谱反射率与冠层叶片叶面积指数(LAI)为数据源,在分析LAI与原始高光谱反射率、一阶微分光谱反射率、光谱提取变量和植被指数相关性的基础上,采用一元线性与多元回归的方法构建了棉花LAI高光谱估算模型,并进行精度估算。结果显示,在可见光范围内随着生育期的推进及施氮量的增加冠层光谱反射率逐渐降低,在近红外范围内从苗期到花铃期随着施氮量增加反射率逐渐增加,花铃期到吐絮期反射率明显降低;各生育期冠层光谱的提取变量与LAI的相关性不强,全生育期各种光谱提取量及植被指数与LAI的相关性高于不同生育期;棉花冠层叶片LAI在反射光谱1 461 nm处相关系数达到最大值(r=-0.726);对于一阶微分光谱,LAI的敏感波段发生在742 nm处,r=0.744;以敏感波段742 nm一阶微分光谱反射率建立的逐步回归估算模型精度最高,RMSE=0.94,RE=26.27%,r=0.78。说明以全生育期为基础,采用一阶微分光谱敏感波段,并根据实际条件选择有效的估测模型,可以进行棉花LAI的预测。     

白粉菌侵染后田间小麦叶绿素含量与冠层光谱反射率的关系

 本文对白粉菌侵染后田间小麦叶片叶绿素含量与光谱反射率的关系进行了研究。用不同浓度的药液控制田间病害的发生梯度,于灌浆期对不同严重度小麦冠层的光谱反射率进行了测量,同时测定小麦叶绿素含量并调查病情指数,分析叶绿素含量与病情指数、冠层光谱反射率的关系。结果表明,药剂对叶绿素含量无显著影响;受白粉病危害后,小麦叶片叶绿素含量明显降低,抗性不同的品种之间下降速度存在差异,与病情指数之间也有极显著的相关性。绿光波段与叶绿素含量之间的相关性达到了显著水平;基于多波段建立的模型要优于单波段,可以利用绿光、红光波段的反射率估计叶绿素含量。红边参数与叶绿素含量之间也有较好的相关性,其中以红边面积的相关系数最大。     

棉花全生育期叶片SPAD值的遥感估算模型

叶绿素含量是评估棉花生长状况的重要参数,估算叶绿素含量对于棉花生长监测具有重要意义。以渭北旱塬区种植的棉花为试验材料,测量全生育期棉花叶片SPAD值与冠层反射率光谱,将原始高光谱反射率、一阶微分光谱反射率、不同波段组合的遥感光谱参数分别与SPAD值做相关性分析,用传统回归分析方法构建五种重要光谱参数的SPAD值预测模型,同时,采用PLSR方法建立全生育期SPAD值的估算模型。最后对模型进行检验,筛选出精度最高的模型。建模结果表明,基于多种光谱参数的全生育期PLSR预测模型精度最高、预测效果最好,估算模型的决定系数R~2为0.733,验证模型R~2为0.737。PLSR方法建立的多光谱参数的SPAD值估算模型预测效果显著,利用高光谱技术对棉花SPAD值进行监测,可为全生育期棉花长势遥感监测提供依据。     

不同氮水平下冬小麦农学参数与光谱植被指数的相关性

利用光谱仪通过大田试验测量不同氮素水平及不同生育期冬小麦冠层的光谱反射率,测算叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(CHL)、叶绿素密度(CHL.D)、地上鲜生物量和地上干生物量等农学参数;在此基础上分析了不同氮素水平冬小麦生育期内的光谱植被指数的变化,并分析了农学参数与植被指数之间的相关性。结果表明:小麦叶面积指数、叶绿素密度与比值植被指数(RVI)和归一化差值植被指数(NDVI)在各生育期呈显著相关,小麦叶片的叶绿素含量与RVI、NDVI在抽穗期呈极显著相关,而地上鲜生物量、地上干生物量与RVI和NDVI从起身到孕穗期呈显著相关。     

基于多个高光谱参数的玉米叶片叶绿素含量估测模型

采用Field Spec Pro3光谱仪和SPAD-502叶绿素仪分别测定玉米叶片的光谱与其相对应的叶绿素含量,通过分析红边位置、蓝边位置以及绿峰位置等高光谱参数与叶绿素含量的关系,建立叶绿素含量的单、双和多变量光谱预测模型。结果表明:在可见光区域,玉米叶绿素含量高,光谱反射率低,而进入近红外区则刚好相反,叶绿素含量高,光谱反射率高;红边位置、绿峰位置及蓝边位置各高光谱参数与叶绿素含量的相关性均达极显著。其中红边位置与叶绿素含量的相关性最高,相关系数达0.84;利用所选的3个高光谱参数分别建立的单、双以及三变量模型,虽然大多数模型的精度R~2大于0.71,但分析对比得出利用红边、蓝边及绿峰位置3个变量建立的模型具有最大模型精度R~2、最小标准误差(S)和均方根误差(RMSE),因此其模型预测能力较优。     

小麦条锈病多时相冠层光谱与病情的相关性

通过田间接种诱发了不同等级的小麦条锈病,随着条锈病的传播,在不同的小区间形成病情梯度,利用ASD手持式地面非成像光谱仪(325～1075nm)测定不同生育期、不同病情指数的冬小麦冠层光谱反射率,并同步调查病情指数,进而对不同生育期、不同病情指数的小麦条锈病冠层光谱反射率进行相关分析。结果表明,不同病情指数的冬小麦植株在600～703、770～930nm波段的冠层光谱反射率存在显著差异,并在波段770～930nm间,病情指数(DI)与光谱反射率呈显著负相关,负相关系数达到极显著;而在600～703nm间,病情指数与光谱反射率呈显著正相关,相关系数达到极显著。构建了3个生育期病情指数与650和850nm波段处的光谱反射率的回归方程:拔节期,DI=13.03×R650nm-0.67×R850nm 10.22(R2=0.6570);灌浆期,DI=48.63×R650nm-2.41×R850nm-41.51(R2=0.8196);乳熟期,DI=24.42×R650nm-5.10×R850nm 67.77(R2=0.7336)。     

基于Stacking集成学习的猕猴桃叶片叶绿素含量估算

叶绿素含量能有效表征植物光合作用强度，是反映植物生长状况的重要参量之一。以秦岭北麓壮果期猕猴桃叶片为研究对象，分别测定其叶绿素含量和光谱反射率，通过分析380～1 000 nm范围内高光谱参数与叶绿素含量的相关性，筛选出估测模型的输入特征，选择随机森林、极限梯度提升树、K-近邻、LightGBM算法和岭回归作为基模型，线性回归作为元模型，建立基于Stacking集成学习的猕猴桃叶片叶绿素含量估算模型，并通过网格搜索和交叉验证提高模型泛化能力，将Stacking模型与多个单一模型进行比较。结果表明：(1)不同叶绿素含量的猕猴桃叶片高光谱反射率变化趋势基本一致，在380～1 000 nm范围内呈现“一峰两谷一平台”的特点；(2)各高光谱参数与猕猴桃叶片叶绿素含量相关性较好，优化光谱指数和传统光谱指数中与叶绿素含量相关性最高的分别是比值光谱指数(RSI′_581,438,r=0.947)和红边位置(r=0.914);(3)与多个单一模型相比，Stacking集成模型的估算精度最高(R²=0.807,MAE=0.334,RMSE=0.136),同时，其...     

干旱区玉米抽雄期叶绿素含量高光谱最佳模型选择

采用相关性、线性和非线性分析法,探讨了玉米抽雄期叶片叶绿素含量与多种高光谱参数之间的关系,并建立了叶绿素含量的定量监测模型。结果表明:(1)原始光谱反射率与叶绿素含量在713 nm处具有最大相关系数r=0.86,光谱反射率一阶微分在760 nm处与叶绿素含量具有最大相关性r=0.84。同时,最大一阶微分分别对应的波长(λr,λb,λy)、绿峰反射率(Rg)和其对应的波长λg、红边内最大一阶微分总和(SDr)、比值植被指数(SDr/SDb,SDr/SDy,(Rg-Ro)/(Rg+Ro))以及归一化植被指数(SDr-SDb)/(SDr+SDb)等10种参数分别与叶绿素含量的相关性达到极显著相关。(2)采用相关性达到极其显著的12种光谱参数进行建模,其中原始光谱、绿色反射峰以及光谱反射率一阶微分、基于红边面积与蓝边面积的比值植被指数和归一化植被指数所建立的10个模型R2都不小于0.72,前两者所建立的指数模型优于线性模型,而后三者所建立的线性模型则优于指数模型。(3)所选取的五个方程中,在760 nm处的光谱反射率一阶微分值所构建的线性模型:y叶绿素=6912x760nm+44.878因其具有最大决定系数和最小的RMSE,并且其模型表达式相对简单,因此是玉米抽雄期叶绿素含量的最佳预测模型,从模型决定系数R2来看,它比其他模型至少提高了11.4%。     

新疆奇台县近42a气候变化特征分析

根据新疆奇台县气象站的气温及降水资料,利用线性趋势函数及M ann-kendall突变检测法分析了该地区近42年的气候变化。结果表明:年平均气温与极端最低气温均呈上升趋势,而极端最高气温呈下降趋势;年降水量呈上升趋势。从季节变化来看,除夏季平均气温呈下降趋势,其它各季平均气温均呈上升趋势,其中以冬季增幅最大,秋季次之;各季降水均呈上升趋势,其中以夏季增幅最大,冬季次之。年平均气温未发生突变,而年降水量在1984年发生由少向多的突变。对气温和降水的异常分析得出,暖温年多发生在上世纪80年代后,冷温年多发生在上世纪60、70年代;多雨年主要在近20年,少雨年则多在上世纪60、70年代。此外,该县近42 a来增暖幅度小于全疆和北疆;增湿幅度大于全疆,小于北疆。     

我国苜蓿病害研究进展

综述了我国苜蓿主要病害的分布和危害、病原学、发生规律、抗性种质材料的遗传筛选和鉴定及综合防治等方面的主要研究进展,并提出了今后的研究方向和发展目标。     

昆虫组蛋白修饰的研究进展

组蛋白修饰作为表观遗传修饰的一种主要形式,对基因表达和表型调控具有重要作用。组蛋白修饰的N端尾区可通过乙酰化、甲基化、磷酸化等修饰来改变染色质的状态以及调控基因的表达。与脊椎动物相比,昆虫种类繁多,且有变态发育、表型复杂等特征,可以成为探索动物社会行为、发育调控和毒理作用等表观遗传基础的模型。本文总结了昆虫组蛋白修饰的主要类型(乙酰化和甲基化修饰)及修饰酶的研究进展,对染色质免疫共沉淀测序技术(chromatin immunoprecipitation followed by sequencing,ChIP-seq)、染色质转座酶可及性测序技术(assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing,ATAC-seq)、转录组测序技术(RNA-seq)、组蛋白修饰酶功能验证以及Western blot、免疫细胞化学(immunocytochemistry,ICC)、免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)、酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosor...     

真菌甲硫氨酸生物合成途径研究进展

 甲硫氨酸是蛋白质的重要组分,同时还可通过生成S-腺苷甲硫氨酸（SAM）调控细胞内多种生理过程。本文根据酿酒酵母、粗糙脉孢菌和构巢曲霉3种模式真菌中甲硫氨酸生物合成的最新研究进展,勾画出真菌的甲硫氨酸合成途径,综述了该途径中关键酶的生物学功能,探讨了该途径的调控机制,为病原真菌甲硫氨酸合成的研究提供理论基础,同时为新杀菌剂的研发提供新思路。     

Major Changes in Fusarium spp. in Wheat in the Netherlands

The re-emergence of fusarium head blight throughout the world and especially in Western Europe prompted a survey of the situation in the Netherlands. To allow for a high throughput screening of large numbers of samples, a diagnostic PCR method was developed to detect the most common species of Fusarium occurring on wheat. Seven primer pairs were tested for their ability to identify isolates of Fusarium avenaceum, F. culmorum, F. graminearum, F. poae, F. proliferatum and Microdochium nivale var. majus and M. nivale var. nivale. Each primer pair only generated a PCR product with the corresponding Fusarium species and all PCR fragments had different molecular sizes. This allowed the generation of these amplicons using a mixture of all seven primer pairs. The robustness of this multiplex PCR encouraged us to screen a large series of isolates collected in 2000 and 2001. In both years 40 fields were sampled leading to a collection of 209 isolates from 2000 and 145 isolates from 2001. The results of the multiplex PCR demonstrated that F. graminearum was the most abundant species in the Fusarium complex on wheat in both years. This is in sharp contrast to reports from the 1980s and early 1990s, which found F. culmorum as the predominant species. Primers derived from the tri7 and tri13 genes, which are implicated in the acetylation and oxygenation of the C-4 atom of the backbone of the trichothecene molecule, were used to discriminate between deoxynivalenol and nivalenol (NIV) producers. The populations of F. culmorum and F. graminearum both showed a slight increase in NIV-producers in 2001.     

中国植物弹状病毒研究进展

弹状病毒含有单链负义RNA基因组,寄主范围比较广泛,能侵染无脊椎动物、脊椎动物以及植物等寄主,对人类的健康、农作物产量和自然生态系统造成严重威胁。植物弹状病毒主要根据复制场所分为细胞质弹状病毒属Cytorhabdovirus和细胞核弹状病毒属Nucleorhabdovirus,其基因组由单股负链RNA组成。此外,Dichorhavirus和Varicosavirus病毒属是两个新鉴定的植物弹状病毒属,其特征是具有二分体基因组。本文着重介绍危害我国农作物的几类植物弹状病毒,对它们的病理学、病害流行、基因组信息以及传播媒介进行概述,为中国植物弹状病毒病害的研究提供理论依据。     

西安地区丰水年农田深层土壤含水量研究

通过对西安南郊吴家坟、长安区郭杜镇大学城和双竹村附近丰水年(年降雨量883 mm)麦地、玉米地土壤含水量的测定,以及与正常年份该地土壤含水量的对比,研究丰水年该地区农田0~6 m土壤含水量的变化。结果显示,正常年份西安地区麦地0~2 m土层含水量高于12%,2~6 m土层含水量高于13%;丰水年西安地区麦地0~2 m的土壤含水量在18%以上,2~6 m土层含水量达24%以上,远远高于正常年份这一层位的土壤含水量。分析得出,西安地区农田深层土壤含水量高的主要原因是重力水带分布范围大于或等于农作物的强烈耗水层范围。     

Variability in initial spray deposit in apple trees in space and time

Variation in pesticide residues in space and time has not been investigated systematically in spite of the large variability found at single scales (e.g. between trees or orchards). Information on variability at different scales will support the development of sampling methods and more reliable prediction of residues. Experiments were conducted to quantify the spatiotemporal variability in initial spray deposit on apple leaves and fruit using a substitute tracer (zinc EDTA chelate). Five hierarchical spatial scales were defined as (1) between orchards, (2) between plots within an orchard, (3) between trees within a plot, (4) between zones within a tree and (5) between leaves/fruit within a zone. Similarly, two temporal scales were defined as (1) between applications within a single year and (2) between years. The initial zinc concentration was approximately log-normally distributed; the variability in initial deposit concentration was greater on leaves than on fruit. The average initial zinc deposition was significantly greater in the top and outside zones than in the middle zones within individual trees. The most important scale for driving residue variability is the within-zone unit-to-unit variation, contributing to 71 and 49% of the observed variability for leaf and fruit samples respectively. Variability at other scales was related to the variation in the tree architecture. The results indicated that stratified sampling on the basis of within-tree zone structures, with the effort focused on within-zone sampling, should be used for the determination of pesticide residues.     

磴口县农林复合生态系统农田子系统能流分析

采用Odum能流分析理论以及主成分分析法,结合磴口县1992～2008年统计年鉴,选取有机能、无机能、能量总投入和总产出、产投比、能量循环指数和投能结构6个指标,对磴口县农林复合生态系统农田子系统的能流特征进行定性、定量分析.结果表明:该地区有机肥使用量逐年降低,而无机肥却在增加;该系统能量产出大于投入,产投比为:3....