次生盐渍土高光谱特征研究

基于次生盐渍土修复过程中硝酸盐含量和同步实测光谱数据,针对原始光谱数据及其不同变换后7种光谱数据集,分别以相关系数极值和间隔偏最小二乘2种方法分析其最佳敏感波段范围。在此基础上,运用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)方法,分别基于全波段(400~1 650nm)和分析获得的最佳敏感波段建立了次生盐渍土壤NO-3含量的光谱反演模型。结果表明,采用2种方法提取的土壤最佳敏感波段,均集中在844.5和846.18nm;基于全波段与最佳敏感波段的土壤NO-3含量光谱反演模型,均以原始反射光谱经一阶微分处理的结果更为显著;其中,基于间隔偏最小二乘法提取的775~899和1 025~1 149nm为最佳敏感波段的预测模型,其决定系数R2p与标准差(root mean standard error of prediction,RMSEP)分别为0.962和0.057。该研究结果可为今后次生盐渍土中硝酸盐含量的快速无损检测提供重要的科学参考。     

玉米冠层全光谱特征在不同施氮量和品种下的响应

采用光谱分析方法对生长在东北黑土上的大喇叭口期春玉米进行了不同施氮量、不同品种的冠层光谱特征研究。结果表明:不同施氮量下玉米冠层全光谱曲线图具有类似的趋势,350~500 nm和640~660 nm波段内反射曲线随着施氮水平的增加呈上升趋势,光谱反射率在不同波段差异较大,在可见光波范围内,350~500 nm波段内N2处理光谱反射率普遍高于其他处理,在500~650 nm附近反射率N0N3N2N1,反射曲线呈先下降后上升趋势排列;在750~1 350,1 450~1 800,2 000~2 350 nm波段内的玉米冠层光谱特征在不同施氮量下也呈现不同的趋势;施氮量对750~1 350,1 450~1 800,2 000~2 350 nm波段内的玉米冠层光谱特征有一定程度的影响;正常施氮量条件下不同品种玉米全光谱曲线在整个波段的趋势均一致,聚类分析显示不同玉米品种在不同波段光谱反射率差异较大。     

南方丘陵稻田土壤全磷、有效磷高光谱特征与反演模型

以土壤高光谱反射率为研究对象,对江西省赣州市兴国县不同全磷、有效磷含量稻田土壤的光谱曲线特征进行研究。对比分析了同一种光谱反射率变换形式下土壤全磷、有效磷与高光谱反射率的相关性,提取了全磷和有效磷的高光谱敏感波段,建立了基于反射光谱特征的南方丘陵稻田土壤全磷、有效磷高光谱反演模型。结果表明,在350~1 100 nm这一波段,土壤全磷、有效磷含量与光谱反射率相关性呈同增同减,在1 101~1 700 nm这一波段,土壤有效磷含量与光谱反射率相关性要大于土壤全磷。通过分析兴国县稻田土壤全磷、有效磷含量与光谱反射率18种数学变换的相关系数,提取全磷的敏感波段为534、1 090 nm,有效磷的敏感波段为365、1 631、2 223 nm。通过SPSS软件进行不同线性拟合,发现多项式回归模型能较好地预测全磷、有效磷含量,预测相对分析误差(RPD)分别为1.43、1.54,能够为稻田土壤全磷、有效磷含量预估提供参考。     

伊犁绢蒿荒漠草地3种主要植物光谱及植被指数改进

【目的】伊犁绢蒿荒漠草地是新疆草地生态系统的重要组成部分,研究其主要植物地面光谱和植被指数特征是实现物种识别的基础,准确而实时获得群落物种组成变化、提高草地监测的质量和效果。【方法】借助SOC710 VP成像光谱仪,采集4月伊犁绢蒿荒漠草地群落高光谱影像,提取伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)、叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和群落的原始光谱数据,通过反射率(REF)、吸收率(ABS)及其一阶微分(GREF和GABS)的变换提高光谱辨析度,分析并筛选敏感波段;通过各波段之间的相互组合计算NDVI值和DVI值,并以全波段计算的NDVI值和RVI值作为参考,筛选出优于全波段且差值最大植被指数。【结果】(1)3种主要植物光谱曲线相近,差异主要体现在光谱值的大小,在可见光400~780 nm和近红外波段780~820 nm的反射率均表现出角果藜>伊犁绢蒿>叉毛蓬>群落的特征;(2)通过反射率REF、吸收率ABS、一阶微分反射率GREF和一阶微分吸收率GABS的变换能够进一步扩大其光谱特征,相对稳定的波段有蓝光波段490~530 nm,绿光波段510~560 nm,红光波段620~760 nm,近红外波段780~820 nm。(3)GABS和ABS变换下490~530 nm和780~820 nm波段组合计算的NDVI’和RVI’在3种主要植物间的差异大于全波段和其它波段计算的NDVI’和RVI’。【结论】对敏感波段的反射率和吸收率进行一阶微分处理,并用于改进植被指数,能够提高伊犁绢蒿荒漠3种主要植物的识别效果。     

花生叶鲜生物量的高光谱估算模型

利用花生生物物理参数和冠层高光谱数据,基于光谱一阶微分技术,选取对生物量敏感的波段组成高光谱植被指数,建立花生叶鲜生物量的高光谱遥感估算模型。结果表明,花生叶鲜生物量在绿峰525~556 nm、红谷645~689 nm和近红外710~900 nm波段范围反射光谱与花生叶鲜生物量有极显著相关关系。高光谱反射率与叶鲜生物量在大部分可见光区和近红外波段呈显著相关,并且在可见光红光波段呈负相关,在近红外波段呈极显著正相关。花生光谱反射率与花生叶鲜生物量相关的近红外、红光波段的敏感波段分别为770、673 nm,用这2个波段构建植被指数,组成高光谱归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、差值植被指数(DVI)和再次归一化植被指数(RDVI),并构建生物量反演模型;相对于NDVI、DVI、RDVI建立的简单线性函数估测模型,RVI所构建的花生叶鲜生物量估测模型的预测精度较高。     

叶片—冠层尺度的毛竹林分光谱特征

通过测定毛竹林的林分光谱数据与相应的叶绿素含量,选用原始光谱反射率、导数变换光谱与"三边"参数3种光谱形式,研究不同形式的光谱信息与相应叶绿素含量的相关关系,揭示毛竹林分光谱特征在叶片—冠层尺度的差异。结果表明,叶片尺度上,原始光谱反射率对叶绿素的敏感波段在可见光区域的543~580nm,导数光谱的敏感区域在532~543nm、599~607nm以及728~736nm,"三边"参数的敏感参数为黄边面积参数(SDy);冠层尺度上,原始光谱在可见光区域及近红外区域对叶绿素的响应程度未达到显著性水平,导数光谱的敏感响应波段在近红外区域的816~819nm,"三边"参数中各参数与叶绿素含量均没有良好的相关性。叶片—冠层尺度上,某些波段的导数光谱比原始光谱对叶绿素具有更好的响应,并且"三边"参数的黄边区域参数对叶绿素的敏感性均高于其他参数,但冠层尺度与叶片尺度光谱对叶绿素的敏感区间不存在重叠。     

基于小波变换的近红外光谱预测土壤有机质

为了探索快速检测土壤有机质含量的方法,试验采用不同分解水平的Coiflet函数的小波(wavelet)分析方法,对山西关帝山土壤样品的近红外光谱信号进行了消噪处理,来快速获取土壤中有机质含量。结果表明:对有机质敏感波段的为450~600 nm,810~935 nm,1 030~1 315 nm,1 380~1 400 nm;有机质NIRS法与实验室标准法测定值之间的相关系数R2为0.9818;说明通过小波变换滤波,选择敏感波段,用偏最小二乘回归方法预测土壤有机质含量是可行的。     

毛竹叶片重要营养元素的光谱敏感波段分析

以毛竹叶片为研究对象,利用ISI921VF-256野外光谱辐射仪获取毛竹叶片光谱反射率,分析毛竹叶片N、P、K含量和高光谱反射率的相关性,筛选N、P、K的光谱敏感波段与光谱敏感波长。结果表明,毛竹叶片N、P和K的敏感波段分别为700～850、600～750nm和450～560nm波段。毛竹叶片N含量在二阶导数光谱的光谱敏感波长为832nm;P含量在一阶导数光谱的光谱敏感波长为631nm;K含量在二阶导数光谱的光谱敏感波长为498nm。通过毛竹叶片的N、P、K含量与光谱敏感特性的相关性分析,对毛竹叶片重要营养元素的最佳光谱敏感波段研究以及高光谱预测反演具有重要意义。     

水稻遥感估产的农学机理研究——Ⅰ.不同氮素水平的水稻光谱特征及其敏感波段的选择

介绍了大田与盆栽条件下不同氮素水平的水稻冠层、叶片和稻株的光谱反射特征曲线。经过光谱差异性检验,找出了诊断水稻氮素营养水平的敏感波段范围,结合考虑实用性确定冠层敏感波段为760～900nm、630～690nm和520～550nm;叶片敏感波段为760～900nm、630～660nm和530～560nm。     

不同氮营养水平与夏玉米光谱特性关系初报

【目的】揭示关中地区夏玉米叶面光谱特性与施氮量间的相关性,探索不同施氮水平下夏玉米叶片含氮量与叶绿素等生化指标及其光谱反射率特征。【方法】在田间设置不同施氮水平(纯氮施用量分为0,120和240kg/hm2)的试验小区,分别于喇叭期、抽穗期、吐丝期和乳熟期,采用FieldSpec光谱仪于室内标准光源下测定夏玉米叶片的光谱反射率,采用H2SO4-H2O2消煮,连续流动注射分析仪测定叶片氮含量,采用叶绿素仪测定穗位叶片的叶绿素含量,并对所得数据进行相关性分析。【结果】夏玉米叶片含氮量与叶绿素含量之间呈显著相关性,作物施氮水平对叶片的叶绿素含量及含氮量有直接影响;不同施氮水平下夏玉米叶面的反射波谱曲线趋势大致相同,均明显在绿波段(550 nm左右)有1个反射峰,在近红外波段(760~1 070 nm)有1个较高的反射率平台,在近红外波段(760~1 070 nm)处的反射率随氮肥用量的增加而提高,在可见光波段(400~760 nm)处的反射率则正好相反;在可见光波段,不同生长期玉米的叶面光谱反射率表现为乳熟期>抽雄期>喇叭口期>吐丝期,而在近红外波段其光谱反射率表现为乳熟期>喇叭口期>抽雄期>吐丝期;在可见光(400~760 nm)波段处,夏玉米不同生育期叶片的反射率与叶片含氮量及叶绿素含量呈负相关,而在近红外(760~1070 nm)波段处,除抽雄期外,其余生育期叶片的反射率与叶片含氮量及叶绿素含量均呈正相关,且相关性较为显著;高光谱遥感监测显示,关中地区夏玉米氮素营养水平的敏感时期分别是喇叭口期、吐丝期及乳熟期,敏感波段为可见光波段的500~720 nm和近红外区的760~1 070 nm。【结论】夏玉米的氮营养水平与叶面光谱反射率存在显著的相关性,利用高光谱遥感数据监测关中地区夏玉米的营养状况是可行的。     

荧光法测定荠菜中维生素B_2的含量

[目的]对荠菜不同部位的维生素B2含量进行测定。[方法]在最大激发波长为260 nm,最大发射波长为530 nm条件下,采用分子荧光法分别测定了荠菜的花、茎、叶3个部位的维生素B2含量。[结果]研究表明,荠菜中维生素B2含量最高的是叶子,其次是花,而茎的维生素B2含量是最少的。[结论]研究可为合理食用荠菜及进一步研究利用荠菜提供依据。     

光状况对油松苗针叶及叶绿体的吸收光谱和室温荧光光谱性质的影响

本文对生长在红、绿、蓝光以及遮荫和阳生条件下的油松苗针叶及叶绿体的吸收光谱和室温荧光光谱的性质进行了研究。结果表明:遮荫和红光导致针叶增加对500nm～600nm光的吸收。它们的F_(735)激发光谱在500nm～600nm区有很高的荧光激发活性。针叶在室温下有两个荧光发射峰,F_(735)和F_(685)。它们的性质受光照条件的影响。阴生叶和红生叶的相对荧光强度最大。F_(735)/F_(685)比值阳生叶最小,红生叶最大。针叶、离休叶绿体、PSⅠ、PSⅡ及LHCP等在室温下都发射F_(735)和F_(685)两个荧光峰。并且,扑草净不仅使F_(685)相对荧光强度增大,同时也使F_(735)的相对荧光强度增加。     

芫荽花叶病病原病毒鉴定

 从芫荽(Coriandrum Sativum L.)花叶病株上分离到一病毒分离物(CMV-Co),汁液摩擦接种和桃蚜(Myzus Persicea)均能传毒。人工摩擦接种可侵染5科21种植物,在黄瓜、心叶烟等植物上引起系统花叶;在苋色藜、昆诺阿藜、豇豆等接种叶片上引起局部枯斑。此病毒的钝化温度为55～60℃,稀释限点为10^-3～10^-4,体外存活期2～3天。部分提纯的病毒最大紫外吸收为258nm,最小吸收为238nm,表现为典型的核蛋白吸收,A260/A280=1.26.SDS-不连续梯度聚丙烯酰胺凝胶电泳解离病毒其外壳蛋白亚基为一条多肽链,分子量约为25500道尔顿。琼脂免疫双扩散试验表明,CMV-Co与黄瓜花叶病毒有明显的血清学反应:用1.5%醋酸双氧铀负染,电镜观察病毒粒子球形(正二十面体),直径为28～30nm.根据上述特征,CMV-Co是黄瓜花叶病毒的一个株系。     

毛竹茎秆快速生长期类囊体膜蛋白复合物BN-PAGE分析

  目的  探讨毛竹Phyllostachys edulis笋竹茎秆的光合特性和光系统的发育情况。  方法  以当年生毛竹叶片和笋竹茎秆为材料,采用蓝绿温和胶电泳(BN-PAGE)分析茎秆和叶片类囊体膜蛋白,同时测定了光合色素含量和77 K低温荧光发射光谱。  结果  茎秆叶绿素和类胡萝卜素质量分数显著低于叶片(P＜0.01),随着茎秆发育,叶绿素和类胡萝卜素质量分数显著升高。茎秆和叶片类囊体膜PSⅡ核心复合物较完整,捕光色素较多;叶片和茎秆基部PSⅠ核心复合物分离主要得到PsaA/B和PsaD亚基,茎秆中部得到PsaA/B,茎秆顶部未发现PsaA/B。叶片和茎秆77 K低温荧光发射光谱在685和745 nm处有2个明显主峰,四阶导数光谱出现6个极大值,主要是PSⅡ和PSⅠ核心复合物的荧光发射峰以及由PSⅡ外周捕光天线(LHCⅡ)、PSⅡ内周捕光天线(CP47)、PSⅡ内周捕光天线(CP43)、PSⅠ反应中心复合体(RCI)、PSⅠ捕光天线(LHCⅠ)的发射荧光峰引起的肩峰,其中茎秆顶部LHCⅡ和PSⅡ核心复合体的特征发射峰与叶片相比有明显蓝移现象。  结论  毛竹茎秆中PSⅡ核心复合体已形成,随着茎秆发育,笋衣逐渐脱落,色素大量合成,内周天线蛋白CP47和CP43以及外周捕光天线蛋白逐渐形成;同时,茎秆受到光照后PSⅠ核心蛋白PsaA和PsaB开始形成,逐渐组装合成PSⅠ核心复合体。图4表2参45     

棉花黄萎病病叶光谱特征与病情严重度的估测

 【目的】阐明棉花黄萎病病叶光谱特征并对其病情严重度进行估测，为今后通过航空、航天遥感大面积监测棉花黄萎病提供依据。【方法】试验采用不同品种棉花黄萎病的病叶材料，在不同发病时期的病谱田和大田同步测定其光谱和发病严重度，定性和定量地分析病叶光谱反射特征、微分光谱特征差异。【结果】棉花不同品种、不同发病时期的黄萎病的病叶光谱均随发病严重度的增加而表现出有规律的变化，可见光（400～700 nm）到近红外区（700～1 300 nm）波段，光谱反射率随病情加重呈现上升趋势，可见光520～680 nm波段范围内尤为明显。当病叶严重度达到b2（25%）时，可作为病害识别的临界，对其进行早期诊断。对光谱一阶微分特征研究表明，在红边范围内（680～780 nm）处理间变幅最大，分析后发现红边斜率减小，红边位置发生了“蓝移”，表现出了病害特有的特征。试验证明：434～724和909～1 600 nm为棉花黄萎病病叶光谱敏感波段，建立的多个遥感估测模型均达到极显著水平。【结论】棉花黄萎病病叶光谱特征明显，建立的相应病害反演模型中利用一阶微分光谱723 nm建立的模型精度最高，可用来定量反演棉花单叶黄萎病的发生情况。     

光对柑桔组培无性系芽梢的生根效应

 以建水无籽蜜桔(Citrus reticulate)4个幼胚繁殖的芽梢为材料.实验结果表明: (1)芽梢接种后经4天暗培养再置于白光下继续培养的比未经暗处理的能提高生根率3.8%,提高生根势63.9%.若延长培养时间,则有明显的抑制作用. (2)3000Lux的白色光强有益于生根. (3)光谱中650nm的单色红光(光强300～430Lux)比白色光能提高生根率25.3%～39.7%,提高生根势47.3%～51.4%,且能加速生根进程和根系生长.红光主要作用时间在接种后的第4天以后.550 nm的单色黄光(光强443～1800 Lux)与白光相比,效果不太明显.410 nm的单色蓝光在低光强(460 Lux)时具有一定正效应.当光强增至600 Lux时,往往具有负效应.     

棉花黄萎病冠层高光谱遥感监测技术研究

通过小区试验地病圃田和大田实验,不同时期对不同品种棉花黄萎病冠层光谱分别进行测定,定性和定量地分析了其反射光谱特征.结果表明:不同时期、不同品种棉花黄萎病冠层光谱与正常冠层之间有着显著的差异,冠层光谱均随严重度(SL)的增加表现出有规律的变化,可见光(620～700 nm)波段,光谱反射率随SL增加呈现上升趋势,近红外(700～1 300 nm)波段则表现出相反的趋势,在近红外(760～1 300 nm)尤为明显.黄萎病冠层光谱与SL相关后发现,806 nm附近SL(Y)与冠层光谱反射率(X)的相关性达到了极显著水平,二者之间的回归模型为:Y=-11.64 X+7.072 2(R2=0.675).研究为今后航空、航天遥感大面积监测棉花黄萎病提供了理论依据,为棉花其他病害遥感监测提供了借鉴和参考.     

光谱对水稻灌浆期剑叶光合及叶绿素荧光特性的影响

【目的】探讨光谱对水稻剑叶光合及叶绿素荧光特性的影响。【方法】以华粳5号为材料,采用660 nm（R660）和630 nm（R630）的红光及460 nm（B460）和440 nm（B440）的蓝光分别与专用植物灯（W）组成不同光谱,设R660+W、R630+W、B460+W及B440+W 4种光谱处理,于水稻灌浆期测定剑叶光合特性及叶绿素荧光特性。【结果】蓝光能提高水稻剑叶的最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、电子传递速率（ETR）、非光化学猝灭系数（NPQ）和光化学猝灭系数（qP）;灌浆后期,B460+W处理水稻剑叶的净光合速率显著高于红光处理,R660+W处理的单位面积穗数最多,B460+W处理的千粒重和结实率高于其他处理。光响应曲线拟合表明,B460+W处理能提高水稻剑叶的最大净光合速率（Pn_max）、光响应曲线初始斜率（α）、暗呼吸量子效率、补偿点量子效率、捕光色素分子的本征光能吸收截面（σ_ik）和捕光色素分子数（N_o）。【结论】B460+W处理能改善水稻剑叶光系统Ⅱ的性能,使其在灌浆后期维持一个较高的水平,进而促进干物质积累,最终提高千粒重和结实率,即在白光背景中添加460 nm蓝光是人工环境水稻栽培灌浆期的适宜光谱。     

滇中典型乔木植被高光谱特征

针对滇中乔木植被光谱研究较少问题,运用高光谱遥感技术提取分析植被的特征波段,补充滇中乔木光谱,以期能为遥感识别分类植被、监测乔木长势,以及植被反演等提供科学依据。利用SOC710VP地物光谱仪,对滇中的侧柏(Platycladus orientalis)、樟木(Cinnamomum longepaniculatum)、柳杉(Cryptomeria fortunei)3种植被进行反射光谱测定,分析3种植被的叶片光谱特征差异,使用光谱一阶导数和连续统去除处理其原始光谱。原始反射率曲线表明,400~420 nm柳杉的曲线呈下降趋势,区别于樟木和侧柏;侧柏、樟木、柳杉的反射率在700~760 nm存在显著差异。红边波段光谱一阶导数凸显了3种乔木植被特有的波峰波谷特征,侧柏的峰谷特征尤其突出,识别度更大。连续统去除变换能够突出3种乔木植被在可见光波段的吸收和反射特征差异,樟木和柳杉的连续统去除值在440~760、950~1 000 nm存在较大差异。通过比较3种植被的原始光谱特性和反射率,可以从一定程度上把3种植被区分开。光谱一阶导数和连续统去除变换可以突出3种植被原始光谱特征之外的特征,增加识别分类3种植被的特征波段,区分识别3种植被的效果更显著。