棉花冠层反射光谱与叶片氮含量定量关系研究

对可见光波段至短波红外波段(350～2 500 nm)棉花田间冠层光谱反射率与叶片含氮量间的关系进行了相关分析.结果表明,350～732、733～940和1 970～2 477 nm波段的光谱反射率与叶片含氮量极显著相关;940～1 176 nm波段的光谱反射率与叶片含氮量显著相关,以上波段为叶片全氮敏感波段.通过分析叶片含氮量与高光谱特征参数关系,得出吸收谷特征参数Depth1154和PRI(570,530 nm)可以用来预测盛花期叶片含氮量,其中Depth1154的复相关系数最高达到0.747 3,为运用遥感技术大面积、迅速、无破坏地来预测棉花生长状况以提供可能.     

9种胁迫条件下棉花叶片光谱特征及其识别研究

对不同胁迫条件下棉叶光谱特征进行比较研究,可为棉花胁迫类型识别提供理论依据。以田间获取的9种胁迫棉叶为材料,对9种胁迫叶片进行光谱测试,分析各自光谱特征差异,对其进行定性定量的识别。结果表明:黄萎病、枯萎病、干旱、缺氮、红蜘蛛和角斑病棉叶光谱反射率形状和大小在全波段均发生了较大变化,蚜虫、冻害和盐害均变化较小。9种胁迫棉叶的光谱"绿峰"和"红边"均具有"单峰"现象,其中黄萎病、干旱、缺氮、枯萎病、红蜘蛛和角斑病2个"单峰"峰值均减小,"单峰"位置均发生"蓝移",而蚜虫、冻害和盐害基本不变。蚜虫棉叶的吸收波段位置、吸收深度、吸收面积略微增加,其他胁迫均减小,蚜虫棉叶吸收宽度略微减小,冻害棉叶吸收宽度基本不变,盐害棉叶吸收宽度先增后减,其他胁迫棉叶的吸收宽度均增加。不同胁迫棉叶的14个光谱特征参数表现出一定的规律,建立相应的判别式可有效对不同胁迫棉叶进行准确识别。因此,利用光谱技术进行棉花叶片不同胁迫诊断是可行的。     

棉花主要栽培生理参数的高光谱估测研究

 应用地物光谱仪获取近地高光谱遥感数据 ,用高光谱技术提取和估计棉花主要栽培生理参数。结果表明 ,棉花叶片具有绿色植物典型的反射光谱曲线特征 ;早衰的棉花反射光谱红谷区谷低变浅 ,最小波段光谱反射率Ro及数值积分面积SRo增大 ,与叶片光合速率呈显著负相关。经逐步回归分析 ,确定的一阶微分光谱值与棉叶叶绿素浓度的最大相关系数是 0 .734 4 (n =2 1) ,发生在 75 0nm波段处 ;群体叶面积指数 (LAI)与归一化差值植被指数 (ND VI)呈很好的对数相关关系 ;红边、蓝边、黄边每边的积分面积积累了多波段信息 ,在估测棉花冠层叶片全氮含量中有较大的应用潜力。研究建立了棉花主要栽培生理参数叶绿素含量、LAI和冠层叶片全氮含量等的遥感估测统计模型。     

棉花冠层反射光谱特征研究

研究了棉花品种、氮素用量及种植密度对棉花冠层光谱反射特性的影响.结果表明:棉花冠层光谱反射率在不同生育期间存在明显差异,花铃期前,随着棉花的生长,光谱反射率逐渐增加,花铃期后,光谱反射率逐渐降低;不同棉花品种冠层光谱反射率存在一定差异,缺氮和氮过量处理的冠层光谱反射率在近红外波段差异显著;随着种植密度的提高,光谱反射率在可见光波段降低,近红外波段增加.     

中美棉花品种叶片生长特性研究

研究了 3个美国转Bt基因抗虫棉品种和 2个国产非抗虫棉品种 (G hirsutumL )的叶片生长特性 ,结果表明 :主茎叶数随生育进程缓慢增加 ,至打顶 (8月 1日 )后迅速下降 ;果枝叶数随生育进程迅速增加 ,至最大值 (9月 1日 )后又迅速下降 ;果枝叶数是主茎叶数的 3～ 4倍。主茎叶平均单叶面积是果枝叶的 2～ 3倍 ,单株总果枝叶面积是总主茎叶面积的 2倍左右。叶片厚度随生育进程持续增加 ;果枝叶比主茎叶厚。叶面积指数最大值出现在盛铃期 (8月 1日 )。品种间主茎叶数、面积、厚度均有差异 ,而果枝叶除数量有差异外 ,面积和厚度相差无几     

基于光谱反射特征的草莓叶片含水率模型

以草莓为试材,通过对冠层叶片含水率与不同波段组成的水分指数(W_I)和归一化植被指数(N_(D,V,I))进行线性、指数、对数、幂函数以及多项式回归分析,研究了干旱(DT)、轻度干旱(MDT)、适量(AWT)及溢水(OWT)4种不同水分处理方式下草莓光谱反射特征与叶片水分状况之间的关系。研究结果显示:在不同生长时期下冠层叶片含水率的敏感波段分别为540、660、930、1 630、2 990、3 300 nm。草莓冠层叶片含水率与水分指数和归一化植被指数呈显著相关,决定系数分别达到0.834 3、0.874 7。并建立了预测草莓叶片含水率的预测模型,利用精度检验证明了预测模型的稳定性和敏感性。     

沿海滩涂棉花叶片叶绿素含量高光谱遥感估算模型研究

以连云港滩涂棉花地为研究区域,利用ASD便携式光谱仪在晴朗天气条件下测试了野外采集的棉花叶片反射光谱,选取原始光谱和一阶导数光谱作为多变量,三边参数（红边、黄边和蓝边）和归一化植被指数NDVI、比值植被指数RVI、结构相关色素指数SIPI、叶面叶绿素指数LCI、水分指数WI、窄波段微分植被指数1DZ_DGVI和窄波段植被指数TCARI/OSAVI作为单变量,分析棉花叶片叶绿素含量与这些变量之间的相关性;在相关分析的基础上构建棉花叶片叶绿素含量估算模型。结果表明,叶绿素a、b和a＋b含量与单变量参数之间的相关性均未达显著水平;而与原始光谱、导数光谱都存在显著相关性。对叶绿素a含量而言,基于440 nm处的一阶导数光谱应用指数函数和幂函数构建的估算模型精度最高,R2为0.231。对叶绿素b含量而言,基于652 nm处的一阶导数光谱应用一元线性回归法构建的高光谱估算模型精度最高,R2为0.165。对叶绿素a＋b含量而言,基于440 nm处的一阶导数光谱应用指数函数、复合函数和生长函数构建的估算模型精度高,R2为0.155。该研究为进一步加强滩涂农业管理和提高滩涂农作物的产量提供技术支持。     

基于高光谱技术的棉花冠层反射特征研究

研究目的:揭示棉花冠层高光谱特征,为建立棉花高光谱估算模型,促进高光谱技术在棉花长势监测和估产中应用提供依据.方法:结合棉花生长发育规律,对棉花各时期冠层进行高光谱反射率测定,基于棉花盛蕾期至吐絮后期7次采样的地面光谱数据,研究不同棉花品种、灌水量及氮素营养对棉花冠层光谱反射特性的影响.结果:在可见光区,适度缺氮(N1)条件下的冠层光谱反射率相对较高,而氮过量(N3)条件下的冠层光谱反射率相对较低;随着灌水量的增加,在近红外波段,其冠层光谱反射率呈上升趋势,在盛蕾期和盛花期不同灌水量处理的光谱反射率差异较明显;不同棉花品种冠层光谱反射率存在一定差异,在近红外波段新陆早13与新陆早10只在吐絮后期光谱反射率差异不明显,在前三个生育期差异较明显.     

不同品种水稻叶片的高光谱特征及其色素、含水率分析

研究了7个供试水稻品种孕穗期叶片色素以及含水率与高光谱特征参数之间的关系.在绿峰反射、红谷吸收以及水分吸收处,不同供试水稻品种高光谱波段反射率有显著差异.利用相关的分析方法,以(R6,40-R670)/R670、(R800-R680)/(R800+R800)、1/R510-1/R550、Dr、Sr、Rg6个光谱参数构建水稻叶片色素模型;同时,分析1 450 nm处水稻叶片含水率与吸收深度及吸收面积的相关性.研究表明,不同品种水稻含水率与光谱吸收差异在一定程度上反映出水稻品种间抗虫性差异.水稻叶片色素、含水率的高光谱特征在较大尺度上对田间水稻品种分类、健康诊断和品种抗性鉴定上有重大意义.     

Bt基因导入对棉花叶片生长特征的影响

以转基因抗虫棉与受体及亲本品种为试验材料,研究抗虫Bt基因导入对棉花叶片生长发育的影响。结果表明,Bt基因导入使棉花叶片生长特征发生变化。常规抗虫棉品种主茎叶片数量减少,在不同生育阶段出叶速度有所变化;果枝叶数增加或减少,且增长速率具有前快后慢和前慢后快型。杂交抗虫棉品种则表现为叶数增加和出叶速度快。抗虫棉单株叶面积的变化有3种形式,一是在盛花前叶面积都以是主茎叶为主体,二是与常规棉相同,但叶面积更大,这类棉花主要是抗虫棉杂交种,三是是前中期与常规棉相同,至盛铃期果枝叶面积达到高峰。转Bt基因抗虫棉群体的最适LAI范围为4.0~4.5,实现抗虫棉高产的群体适宜LAI应出现在盛铃期。     

转基因抗虫棉叶片光合特性和内源保护酶活性的研究

对3个转基因抗虫棉及其受体品种的生长发育特点和生理特性进行研究,结果表明:在7月8日以前,转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量低于其受体品种,从7月8日～26日,转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量高于其受体品种;7月26日以后,转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量递减速率高于其受体品种.研究结果还表明,转基因抗虫棉抗环境胁迫能力差,容易早衰,全生育期内,其MDA含量均高于其相应的受体品种,SOD、POD和CAT酶活性均比其受体品种低.     

棉花叶片叶绿素含量消长动态的分析

对早熟棉区棉花不同品种、不同叶位叶片的叶绿素含量进行的系统测定表明：叶片的叶绿素含量受品种遗传性的影响，同一片叶叶绿素的含量在全生育期的初期较少，然后逐渐增多，到生育后期则减少，但并不呈单峰出现。棉花叶绿素含量最高值出现在盛花期，同一植株中，叶绿素含量则以倒5～6叶为最高。     

稻纵卷叶螟危害后水稻叶片的光谱特征

【目的】阐明水稻受稻纵卷叶螟危害后不同受害程度的叶片、卷叶的分布形式及卷叶率对稻叶光谱特征的影响,获取诊断水稻受害程度的模型,以便为稻纵卷叶螟的遥感监测提供理论指标与方法。【方法】试验以不同受害等级的虫害叶及健康叶为材料,在室内恒定条件下采用ASD光谱仪分别测定不同受害程度、受害叶片的不同分布形式、及不同卷叶率下稻叶的光谱反射率,并采用直线回归法,建立基于光谱参数的水稻受害程度诊断模型。【结果】水稻虫害叶光谱反射率均随受害等级的增加,在绿光区(530—570nm)和近红外区(700—1050nm)降低,而在红光区(610—700nm)增加。能反演叶片受害程度的敏感波段为530—564nm、614—695nm和706—1050nm。建立了5个反演叶片受害程度的模型,诊断准确率在80%—90%之间,并且以741nm处的反射率对叶片受害程度的诊断效果最好。在卷叶率恒定的条件下,卷叶的分布位置对光谱反射率影响较小;而卷叶率对光谱反射率的影响较大,表现为随卷叶率的增大,450—500nm和610—700nm处的反射率增大,530—570nm和700—1050nm处反射率降低。差值植被指数(Rnir-Rred)、黄边面积(SDy)及红边面积与蓝边面积的差值(SDr-SDb)等指标均能将6个不同等级的卷叶率(0、10%、30%、50%、70%和90%)区分开,并且利用黄边面积(SDy)指标诊断卷叶率的准确率达86%。【结论】水稻受稻纵卷叶螟为害后,在叶片光谱反射率上有明显的表现,可以利用光谱特征来监测稻叶的受害程度及卷叶率大小。     

干旱胁迫与复水对棉花叶片光谱、光合和荧光参数的影响

【目的】明确持续干旱胁迫对棉花叶片光谱、光合和荧光特征的影响,为筛选水分敏感指标提供理论依据。【方法】以转基因抗虫棉银瑞361为试材,采用盆栽控水方式,测定持续干旱与复水条件下棉花叶片光谱、光合和荧光参数。【结果】两年试验结果表明,随着干旱胁迫时间的延长叶片相对含水量（RWC）、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ实际光化学量子产量（ΦPSⅡ）、光化学淬灭系数（qP）、光化学反射指数（PRI）呈下降趋势,气孔限制值（Ls）先上升后下降,非光化学淬灭系数（NPQ）则呈上升趋势,复水后除RWC外,其它指标都未恢复到初始状态。与初始状态相比,Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、PRI在干旱胁迫第4天时,两年平均下降了53.1%、79.9%、66.0%、3.8%、11.0%、5.7%、18.4%;Ls、NPQ在第4天时,两年平均上升了98.1%、28.6%。综合两年数据,只有Pn、Gs、Tr、Ls、Fv/Fm、PRI在第4天时与初始状态差异极显著,与RWC的R2分别为0.7640、0.7058、0.5625、0.3665、0.7319、0.4378。【结论】Pn、Gs、Tr、Ls、Fv/Fm、PRI均能在干旱胁迫初期灵敏地反映棉花叶片水分状况;在持续干旱胁迫中,Pn、Gs、Fv/Fm能更灵敏、准确地反映棉花叶片水分状况。     

氮素营养水平对棉花衰老的影响及其生理机制

 【目的】探讨在大田条件下,土壤氮素含量水平对棉花生长过程中叶片生理生化指标、干物质积累量、组织含水量、叶面积载荷量的影响,为调控棉花早衰和提高棉花产量提供依据。【方法】设置3个氮素水平（纯N：低氮 0 kg?hm-2;中氮189.50 kg?hm-2;高氮395.0 kg?hm-2）处理,研究棉花衰老过程中主茎功能叶的生理生化指标变化,植株的干物质积累量、组织含水量及载荷量特征。【结果】盛铃末期为处理间生理生化指标产生差异的起始时期。与中氮、高氮相比,从盛铃末期开始,低氮处理棉花的叶绿素含量、蛋白质含量、SOD和POD活性降低,组织含水量和干物质积累量快速下降,而MDA含量、叶面积载荷量快速升高,加速了棉株衰老的进程。增加氮素营养能够明显提高叶片的生理活性,提高组织含水量和干物质积累量,延缓衰老。【结论】在本试验条件下,盛铃末期是棉花叶片生理功能从旺盛生理功能到衰退的转折时期。土壤氮素含量与棉花衰老密切相关,低氮处理加速降低叶片的生理活性,造成早衰;中氮和高氮水平能够延缓棉花衰老现象。     

不同滞尘环境下植物叶片高光谱特征变化研究

利用FieldSpec Pro野外光谱仪和电子分析天平对北京玉渊潭公园周边不同环境下的大叶黄杨叶片滞尘量、叶片除尘前后的光谱反射特征进行了测定与分析,通过微分变换,引入多组变量,研究了滞尘对大叶黄杨叶片光谱特征的影响,并建立了光谱特征参数与园林植物滞尘量的关系模型。结果表明：不同环境下大叶黄杨单位叶面积滞尘量表现为公园周边主干道>公园外围防护绿带>公园园内。叶片除尘前后光谱反射率存在明显差异,除尘后的光谱反射率值整体大于除尘前,其中在750～1 350 nm和1 500～1 850 nm波段差异显著。除尘前后三边位置没有发生明显改变,而三边幅值和三边面积均表现出除尘后大于除尘前,叶片滞尘对黄边、蓝边幅值以及黄边、蓝边面积影响不明显,但对红边幅值与红边面积影响较大。叶片滞尘对光谱特征参数均有影响且表现出一定规律性,其中利用红边面积构建的滞尘抛物线模型最优,估算精度及验证系数均相对较高,为基于高光谱技术估测植物叶片滞尘量提供了重要参考。     

杂交棉叶片衰老特点及高产生理机制研究

在大田条件下,研究了杂交棉生育后期主茎倒3叶的衰老、抗衰老生理指标及叶片光合性能的变化特点.结果表明,豫杂35和中棉29与中棉19相比较,主茎叶的叶绿素含量高,随叶龄增加下降慢;叶片生长前期气孔导度大,生长后期叶片中SOD和POD活性高、MDA含量低、PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)大,光合速率高而且随叶龄增加下降缓慢.3个品种的最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ФPSⅡ)的日变化均表现为倒抛物线型,但是豫杂35和中棉29的日变化曲线平缓、中午下降幅度小,对强光利用能力强.     

UV-B辐射增强对棉花叶片显微结构的影响

[目的]研究在大田栽培和自然光照条件下,人工模拟紫外辐射(UV-B,280～320 nm)增加对棉花叶片显微结构、品质和产量的影响.[方法]通过人工增加对棉花UV-B辐射,设置4个处理,每个处理的辐射剂量分别为0 w/m2 (R0)、0.5(R1)、1(R2)和1.5 w/m2(R3).在处理的第45 d时测定棉花叶片伤害状况,叶面积、叶绿素含量和棉花叶片显微结构.[结果]随着UV-B辐射增强, 棉花叶片可见伤害症状越来越严重;叶面积逐渐减小,各个处理之间均达到了极显著差异(P<0.01);棉花叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量呈现先升后降的趋势;经过主脉的叶片厚度、木质部和韧皮部厚度变化趋势是R1>R0>R2>R3,上表皮、下表皮、栅栏组织和海绵组织厚度大小为R1>R2>R0>R3.[结论]UV-B辐射增强对棉花造成一定程度的伤害,当辐射剂量超过棉花植株体内一定的阈值之后,伤害程度就越大.     

关于光谱反射率和小麦叶面指数之间关系的研究

根据理论分析作出了小麦叶片7种角度分布情况下的光谱植被指数和吸收的光合辐射曲线以及叶面指数和吸收的光合辐射曲线。由实测的小麦光谱反射率数据计算出光谱植被指数,再使用这二套理论曲线可求出小麦的叶面指数。还作出了叶片7种角度分布下,小麦叶面指数计算值和测量值之间的线性回归方程,得出小麦叶片倾角为70°的分布和使用 ND 光谱指数具有最好的结果。