湖滨绿洲棕漠土有机碳含量高光谱估算

以博斯腾湖湖滨绿洲为研究区,利用实测棕漠土有机碳含量与高光谱(350～2 500 nm)数据,应用竞争性自适应重加权采样算法(CARS)、连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权采样-连续投影算法(CARS-SPA)筛选棕漠土有机碳含量响应的高光谱特征波段,分别采用全波段和特征波段结合随机森林(RF)模型构建棕漠土有机碳含量估算模型。结果表明：博斯腾湖湖滨绿洲棕漠土0～50.0 cm土层有机碳含量为1.40～40.92 g/kg,平均值为14.20 g/kg,变异系数为55.54%,呈中等变异水平。CARS、SPA、CARS-SPA等算法筛选出的棕漠土有机碳含量响应特征波段分别为122个、11个和10个。基于CARS-SPA算法筛选出的特征波段数据输入RF模型估算效果最好,验证集检验的决定系数(R²)、相对分析误差(RPD)、均方根误差(RMSE)分别为0.85、2.59和2.72 g/kg,该方法能有效减少光谱数据冗余、提高模型估算精度和运行效率。本研究结果为研究区棕漠土有机碳含量的估算提供参考。     

基于CARS-PLSR算法的土壤有效磷高光谱反演研究

【目的】 剔除土壤高光谱中包含的大量冗余和无效信息,探明土壤有效磷（SAP）的敏感波段,简化SAP的高光谱估算模型并提高模型的预测精度。【方法】 文章以四川省崇州市西河流域110个土壤样本为研究对象,利用ASD Fieldspec3地物光谱仪在室内条件下测定350~2 500 nm波段范围的土壤高光谱数据。对光谱数据进行预处理后,采用连续投影算法（SPA）和竞争性自适应重加权算法（CARS）优选的波长变量作为建模参数,运用偏最小二乘回归（PLSR）方法建立模型并比较其精度。【结果】 结果表明,标准正态变换预处理方法是SAP的最佳土壤光谱数据预处理方法。基于标准正态变换后的光谱数据,CARS、SPA算法可将预测SAP的关键波段变量分别压缩至54和13个,CARS-PLSR模型与SPA-PLSR模型相比,相关系数由0.894提高到0.945,均方根误差由5.73降低到3.56。【结论】 土壤高光谱数据经标准正态变换后,采用CARS-PLSR算法可有效提高有效磷含量预测的鲁棒性。该结果可为高光谱数据快速反演土壤有效磷含量提供理论依据。     

基于CARS-SAA的土壤铵态氮含量高光谱反演

利用高光谱技术对河套灌区土壤铵态氮含量检测过程中,为降低高光谱数据中存在的冗余变量信息对模型预测精度的影响。本文针对河套灌区土壤铵态氮含量提出了一种竞争性自适应重加权算法(CARS)和模拟退火算法(SAA)相结合的特征变量筛选方法,并建立偏最小二乘回归(PLSR)和随机森林回归(RF)相结合的预测模型(PLSR-RF、RF-PLSR)。结果表明,CARS-SAA能有效筛选变量个数和减小计算量,并稳定模型预测精度。其中,CARS-SAA-PLSR-RF模型的预测精度最佳,验证集的决定系数R²为0.902、均方根误差RMSE为1.583mg·kg^-1、相对分析误差RPD为3.198。具有很好的预测效果,可知CARS-SAA是一种有效的高光谱特征变量筛选方法,在提高预测精度的同时简化了模型的运算。该模型结合高光谱技术可以对河套灌区土壤铵态氮含量进行快速有效的无损检测。     

食醋总酸和还原糖含量近红外光谱检测模型的优化研究

【目的】采用近红外光谱(Near-infrared spectroscopy,NIRS)分析技术对食醋中的总酸和还原糖进行快速定量分析,为食醋品质的检测提供技术支持。【方法】用近红外透射光谱法采集食醋的光谱信息,用Savitzky-Go-lay一阶导数和小波导数(Wavelet derivative,WD)对采集到的食醋光谱进行预处理,采用连续投影算法(Successiveprojections algorithm,SPA)的波长筛选方法对食醋的总酸以及还原糖定量分析模型进行优化。【结果】食醋光谱经小波导数预处理和基于SPA的波长优选后,总酸和还原糖含量分析精度得以提高,模型得到简化。总酸的预测均方根误差(Root mean square error of prediction,RMSEP)由0.282降低为0.227,预测相关系数(Correlation coefficientof prediction,Rp)由0.965提高到0.977,建模变量由680个精简为51个;还原糖的RMSEP由0.627降低为0.606,预测相关系数Rp由0.996提高至0.997,建模变量精简为50个。【结论】利用近红外光谱分析技术结合小波导数和SPA分析方法,可用于食醋品质的定量分析,为食醋品质的快速检测提供了一种可行的方法。     

贮藏温度对马铃薯块茎还原糖含量的影响

以马铃薯栽培品种 (系 )甘农薯 1号、甘农薯 2号、甘农薯 3号的块茎为试验材料 ,在 1 5～ 2 0℃、5～7℃和 4℃下分别贮藏 1 2 0 d,并将 5～ 7℃下贮藏 6 0 d和 4℃下贮藏 90 d的块茎分别转移到 1 5～ 1 6℃和 1 8～2 0℃的条件下保存 1 0 d和 2 0 d。结果表明 ,1 5～ 2 0℃下贮藏的块茎还原糖含量随贮藏时间的延长变化不大 ,在 5～ 7℃和 4℃下贮藏的块茎还原糖含量逐渐增加 ,当其转移到高温条件下 ( 1 5～ 1 6℃和 1 8～ 2 0℃ )保存 1 0d和 2 0 d后 ,块茎还原糖含量又呈下降趋势。不同品种还原糖含量的变化对温度的反应敏感程度不一样 ,在高温下还原糖逆转为淀粉的能力不同。甘农薯 1号具有较高的高温逆转能力     

基于高光谱成像技术的糯玉米种子分类研究

为了快速、准确、无损地对糯玉米种子分类,采用可见-近红外(400～1000 nm)高光谱成像仪对5种糯玉米种子进行数据采集,使用一阶中心差分联合SG平滑对糯玉米种子的原始光谱数据进行预处理去噪,通过自优化竞争性自适应重加权采样算法筛选出56个重要的特征波段,同时采用灰度共生矩阵和Sobel算子提取糯玉米种子的相关性、能量、同致性、相关熵、灰度熵和梯度熵等6种纹理特征,将光谱特征与纹理特征融合后构建支持向量机分类模型,分别用350个训练样本、150个测试样本和50个预测样本对模型进行训练、测试和预测分类,相应得到了准确率为98.50%、95.92%和94.00%的最佳结果,表明利用高光谱成像技术对糯玉米种子分类是可行的。     

马铃薯还原糖含量测定方法的比较研究

用3种不同的3,5-二硝基水杨酸比色法测定不同马铃薯品种块茎中还原糖含量,结果表明:方法二的准确性和精密性均好于其余2种方法,且操作简便。     

费乌瑞它马铃薯还原糖含量的测定

山西省马铃薯栽培种植以中晚熟品种为主，费鸟瑞它马铃薯是一个早熟、抗病、高产、优质的荷兰引进品种，比山西省当地马铃薯传统品种早上市35—60do本实验以费鸟瑞它马铃薯为实验材料，对其进行还原糖含量的测定，并用苯酚—l硫酸法对还原糖含量进行分析。实验结果为：费乌瑞它还原糖OD值为2．046。为后期费鸟瑞它马铃薯遗传性状改良以及马铃薯的深加工提供实验基础。     

植物生长调节剂对马铃薯还原糖及淀粉含量的影响

[目的]研究不同植物生长调节剂对马铃薯还原糖及淀粉含量的影响。[方法]在大田栽培条件下,以马铃薯（Solanum tuberosumL.）荷兰212为材料,叶面喷施不同植物生长调节剂,通过比较叶片、匍匐茎及块茎内还原糖和淀粉含量的变化,研究喷施植物生长调节剂对马铃薯碳代谢的调控效应。[结果]2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯（DTA-6）可以显著降低取样末期匍匐茎内淀粉和还原糖的含量,同时还能降低块茎内还原糖的含量,提高叶片内还原糖的积累量;烯效唑（S3307）可以极显著提高块茎内淀粉积累量并极显著促进取样末期匍匐茎内淀粉的转移,而且还可降低取样后期块茎内还原糖含量、极显著提高叶片内淀粉的积累量;SOD模拟物SODM与S3307的效果相似。[结论]该研究结果对了解植物生长调节剂的作用机制及促进植物生长调节剂在马铃薯上的应用具有重要意义。     

高光谱遥感技术在土壤重金属含量测定领域的应用与发展

相较传统的土壤重金属含量测定方法,利用高光谱遥感技术对土壤重金属含量进行反演推算更为方便快捷,且能进行大范围的原位监测,表现出了极大的优势。本文旨在针对已有的土壤重金属含量测定领域高光谱遥感技术应用的相关研究进行综述,阐述高光谱遥感的技术原理及高光谱遥感技术在土壤重金属测定领域的应用与发展,宏观层面把握该领域的研究动向与热点。本文总结了土壤中部分重金属元素的光谱响应特征波段及与重金属元素高度相关的土壤组分,从近地传感高光谱、高空高光谱遥感、低空高光谱遥感3种技术角度切入,论述了高光谱遥感技术应用于土壤重金属测定的技术特征及发展历程,并展望了高光谱遥感技术的未来发展方向及其在土壤重金属测定领域的发展趋势。     

甘蔗蔗汁锤度和还原糖分傅立叶变换近红外定量分析数学模型

以傅立叶变换近红外光谱技术为基础，采用透射测定方式和PLS算法，建立蔗汁锤度和还原糖分定量分析数学模型．蔗汁锤度和还原糖分预测数学模型的决定系数(R^2)分别为0．9990和0．9953，均方根差分别为0．1150％和0．0722％，预测误差接近常规分析方法的误差．     

高光谱评价植被叶绿素含量的研究进展

重点介绍利用便携式光谱仪获得的高光谱数据在评价植被叶绿素含量的研究状况。从叶绿素的光谱特性入手。通过和传统宽波段对比阐述高光谱数据在评价植被叶绿素中的特点。在此基础上简要介绍了高光谱遥感数据估计植被叶绿素含量两种方法的研究进展。一是利用光谱数据。植被指数，导数光谱评价植被叶绿素密度或浓度。二是利用红边光学参数评价植被叶绿素密度或浓度，并分析了研究中可能存在的问题。     

还原糖含量、还原糖烟碱比与烤烟形态特征的相关分析

以我国主产烟区124份烤烟中部叶样品为研究材料,采用数理统计方法系统地分析了还原糖含量、还原糖烟碱比与若干形态特征的相互关系.结果表明,还原糖含量和形态特征在样本间存在着广泛的变异;还原糖、还原糖烟碱比与单叶重的变化趋势相似,即总体上随单叶重增加而呈下降趋势,至单叶重为12.3 g时达到最低点,然后又呈上升趋势;随叶长的变化规律也相似,都是随叶长的增加而增大,在叶长超过64.9 cm后,二者迅速增加;与叶厚的变化曲线一致,都是随叶厚的增加而逐渐下降,当叶厚大于0.126 mm后,还原糖烟碱比下降幅度较大;还原糖烟碱比随叶宽增加逐渐上升.分别建立了单一形态特征对还原糖含量、还原糖烟碱比的曲线回归方程,还原糖与单叶重、叶厚的关系可分别用二次函数(y)=45.243-3.667x+0.139x2、(y)=11.217+316.779x-2 026.595x2进行描述,还原糖烟碱比与单叶重、叶厚的关系可分别用对数函数(y)=16.278-3.375 lnx、复合函数(y)=14.075×0.002x进行描述;且均达到5%显著水平,表明曲线回归较简单线性回归分析更有效.经过数据验证,建立的曲线回归方程拟合性较好.     

烤烟叶片镉含量高光谱预测模型的构建

为快速准确地获取烟草叶片镉含量,本研究模拟了4个镉污染水平,用美国ASD光谱仪获取每个污染水平的烟草叶片光谱反射率,并测定不同时期烟草叶片的镉含量,筛选出与镉含量相关性最好的敏感波段,并建立光谱参数,将光谱参数作为输入因子建立烟草叶片镉含量的BP神经网络模型。结果表明：随着镉含量增加,在可见光和近红外范围（400~910 nm）内反射率先降低后增加,在930~1 000 nm波段范围内,叶片反射率与烟叶中镉含量呈正相关,在1 000~2 500 nm波段范围内反射率先增加后降低。经筛选,比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）的光谱指数分别为RVI （520,710）和NDVI （530,710）; BP神经网络模型的决定系数（R²）为0.681,均方根误差（RMSE）为8.001,并对模型进行检验,R²为0.801,RMSE为4.430。研究表明,BP神经网络模型对烟草叶片镉含量具有良好的预测效果。     

甘薯贮藏过程淀粉酶活性变化及对薯块芽萌发的影响

研究甘薯整个贮藏过程中淀粉酶活性变化及对块根发芽的影响,结果表明:对经过高温愈合和未经过高温愈合的甘薯块根,从收获到收获后92d,总淀粉酶的活性比较低,且比较稳定;但是,92d后总淀粉酶活性逐渐增大,活性稍有波动;不同品种淀粉酶活性除了高温愈合的苏薯8号外,均在第152d达到了最大,高温愈合的苏薯8号总淀粉酶活性则在第112d达到最大。除高温愈合的徐薯23和苏薯8号α淀粉酶在第112d达到最大外,其他高温愈合和未经高温愈合的品种的α淀粉酶活性分别在刚收获或第152d达到最大。总淀粉酶活性与薯块发芽速度不成正比,但是在112～152dα淀粉酶平均含量较高的高温处理较非高温处理材料发芽要快。     

利用叶片高光谱反射率预测棉花叶绿素含量

为提高棉花叶绿素含量预测的准确性,利用连续小波分析和传统光谱变换对棉花叶片原始光谱进行分解和变换,以特征小波系数和光谱特征波段为自变量,并利用单变量、逐步回归和偏最小二乘法建立反演棉花叶片叶绿素含量的数学模型。结果显示,不同的光谱处理方法使得棉花叶片叶绿素和光谱反射率的相关性都有不同程度的提升,对于传统光谱变换,倒数对数一阶微分lg(1/R′)对棉花叶片叶绿素相关性提高了0.41。结果表明,连续小波分析在信息降噪和挖掘特征信息方面优于传统光谱模型,建立的模型RPD>2,具有很好的稳定性,对样本数据都具很好的预测能力。     

Rapid determination of leaf water content for monitoring waterlogging in winter wheat based on hyperspectral parameters

Waterlogging is becoming an obvious constraint on food production due to the frequent occurrence of extremely high-level rainfall events. Leaf water content(LWC) is an important waterlogging indicator, and hyperspectral remote sensing provides a non-destructive, real-time and reliable method to determine LWC. Thus, based on a pot experiment, winter wheat was subjected to different gradients of waterlogging stress at the jointing stage. Leaf hyperspectral data and LWC were collected every 7 days after waterlogging treatment until the winter wheat was mature. Combined with methods such as vegetation index construction, correlation analysis, regression analysis, BP neural network(BPNN), etc., we found that the effect of waterlogging stress on LWC had the characteristics of hysteresis and all waterlogging stress led to the decrease of LWC. LWC decreased faster under severe stress than under slight stress, but the effect of long-term slight stress was greater than that of short-term severe stress. The sensitive spectral bands of LWC were located in the visible(VIS, 400–780 nm) and short-wave infrared(SWIR, 1 400–2 500 nm) regions. The BPNN Model with the original spectrum at 648 nm, the first derivative spectrum at 500 nm, the red edge position(λr), the new vegetation index RVI(437, 466), NDVI(437, 466) and NDVI′(747, 1 956) as independent variables was the best model for inverting the LWC of waterlogging in winter wheat(modeling set: R~2=0.889, RMSE=0.138; validation set: R~2=0.891, RMSE=0.518). These results have important theoretical significance and practical application value for the precise control of waterlogging stress.     

甘薯生长发育过程中可溶性糖含量与淀粉积累的关系

以甘薯品种徐薯１８为材料，测定了甘薯各生育阶段块根的淀粉积累量和叶片、块根的游离糖含量．结果表明，薯叶总糖含量范围为１．２—７．７ｍｇ／ｇＦＷ．当总糖水平呈上升趋势（还原糖约占总糖的９５％，蔗糖占非还原糖９５％以上）时，块根淀粉积累快；在雨季和收获期，总糖水平下降，还原糖和蔗糖所占比例亦降低，块根淀粉积累速率低．甘薯块根总糖含量在２０．３—３７．０ｍｇ／ｇＦＷ时淀粉积累率高，总糖水平低．在生育前期，随着甘薯的生长，还原糖含量下降而蔗糖含量增加并保持占非还原糖的１００％；在生育后期，还原糖增加而蔗糖含量下降（但仍保持占非还原糖９０％以上）．淀粉积累率低时，块根总糖水平急剧升高．