实测高光谱和HSI影像的区域土壤含水量遥感监测研究

基于典型研究区植被冠层实测高光谱数据和HSI高光谱影像数据,通过相关分析选择与不同深度土壤含水量响应敏感波段,建立两者的土壤含水量反演模型,并用实测高光谱土壤含水量反演模型校正HSI影像土壤含水量反演的模型。结果表明:土壤含水量响应敏感波段区域为450~650 nm和850~920 nm;两种土壤含水量反演模型对土壤深度为0~10 cm的土壤含水量估算效果最好,其中实测冠层高光谱土壤含水量反演模型精度高于HSI影像土壤含水量反演模型,判定系数(R~2)分别为0.659和0.557;经过校正的HSI影像土壤含水量反演模型精度有了较大的提高,判定系数(R~2)从0.557提升到0.719,均方根误差(RMSE)为0.043 5,较好地提高了区域尺度条件下土壤含水量监测精度,因此运用该方法进行土壤含水量遥感监测是可行的,为进一步提高区域尺度下土壤含水量定量遥感监测提供参考借鉴。     

基于无人机数码影像的冬小麦叶面积指数探测研究

叶面积指数(LAI)是评价作物长势的重要农学参数之一,利用遥感技术准确估测作物叶面积指数(LAI)对精准农业意义重大。目前,数码相机与无人机系统组成的高性价比遥感监测系统在农业研究中已取得一些成果,但利用无人机数码影像开展作物LAI估测研究还少有尝试。为论证利用无人机数码影像估测冬小麦LAI的可行性,本文以获取到的3个关键生育期(孕穗期、开花期和灌浆期)冬小麦无人机数码影像为数据源,利用数字图像转换原理构建出10种数字图像特征参数,并系统地分析了3个生育期内两个冬小麦品种在4种氮水平下的LAI与数字图像特征参数之间的关联性。结果表明,在LAI随生育期发生变化的同时,10种数字图像特征参数中R/(R+G+B)和本文提出的基于无人机数码影像红、绿、蓝通道DN值以及可见光大气阻抗植被指数(VARI)计算原理构建的数字图像特征参数UAV-based VARIRGB也有规律性变化,说明冬小麦的施氮差异不仅对LAI有影响,也对某些数字图像特征参数有一定影响;在不同条件(品种、氮营养水平以及生育期)下的数字图像特征参数与LAI的相关性分析中,R/(R+G+B)和UAV-based VARIRGB与LAI显著相关。进而,研究评价了R/(R+G+B)和UAV-based VARIRGB构建的LAI估测模型,最终确定UAV-based VARIRGB为估测冬小麦LAI的最佳参数指标。结果表明UAV-based VARIRGB指数模型估测的LAI与实测LAI拟合性较好(R2=0.71,RMSE=0.8,P0.01)。本研究证明将无人机数码影像应用于冬小麦LAI探测是可行的,这也为高性价比无人机遥感系统的精准农业应用增添了新成果和经验。     

美国豆芋花总皂苷制备及其α-葡萄糖苷酶抑制活性

为高效利用美国豆芋花皂苷类化合物,以皂苷得率和纯度为指标,研究美国豆芋花总皂苷的提取工艺及大孔树脂纯化工艺,并对制备的美国豆芋花总皂苷的抗氧化及α-葡萄糖苷酶活性抑制能力进行研究。结果表明,美国豆芋花总皂苷的提取工艺为提取溶剂90%乙醇,料液比1∶20,温度70℃,提取时间2 h。得到的提取物石油醚脱脂后用水饱和正丁醇萃取,D-101大孔树脂吸附柱纯化的工艺为上样皂苷质量浓度1 mg·m L~(-1),上样量40 m L·g~(-1)树脂,洗脱剂为80%乙醇(pH值6),洗脱剂用量4 BV(树脂柱体积)。制备的美国豆芋花总皂苷样得率4.24%,纯度达65.35%,比粗提物(纯度15.27%)提高了约3倍;抗氧化性能(清除DPPH和ABTS自由基IC50值分别为51.08、29.24μg·m L~(-1))和α-葡萄糖苷酶活性抑制能力(IC50值为83.62μg·m L~(-1))也均优于粗提物(清除DPPH、ABTS自由基IC50值分别为286.51、69.92μg·m L~(-1),α-葡萄糖苷酶的抑制浓度(IC50)值为1 043.57μg·m L~(-1)),表明该工艺可用于高活性美国豆芋花总皂苷的富集和纯化。此外,美国豆芋花总皂苷抑制α-葡萄糖苷酶活性的抑制类型为竞争型抑制,抑制常数为49.68μg·m L~(-1)。本研究结果为开发具有降血糖功能的医药中间体或功能性食品提供了新资源和实践基础。     

万州区农村居民点空间布局特征与调控

以重庆市万州区为例,借助Arc GIS、Geo Da、Fragtats软件,运用探索性空间数据分析、空间韵律测度及多维特征组合方法,分析研究区农村居民点空间分布、规模和形态,探索居民点布局类型及优化路径。结果表明:(1)在空间分布上,呈"西密东稀"的分布格局;(2)在规模结构上,农村居民点间呈正的空间自相关性,但相关程度较低,西部存在多个低值集簇区,东部多随机分布;(3)离城镇、河流、交通近的区域居民点分布多,形状指标也较大;(4)通过多维度特征组合方法,将万州区农村居民点划分为18种布局形式,以中等规模-形态规整-优势区位、大规模-形态规整-优势区位为主,并从发展模式、基础建设、生态涵养等方面提出相应的优化调控路径。     

小盐芥 TsPIP1;1 与 TsTIP1;1 基因增强转基因水稻耐盐性

【目的】为更好地了解植物水通道蛋白盐胁迫下的调节作用,对小盐芥质膜内在蛋白TsPIP1;1及液泡膜内在蛋白TsTIP1;1在转基因水稻中的盐胁迫生理响应机制进行探究,旨在为水通道蛋白在耐盐作物分子改良育种中的应用提供理论支撑。【方法】以野生型 (WT) 与 T3 代转 TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 基因水稻为材料,进行了水培试验,并设置了 0、100、200 mmol/L NaCl 处理。处理一周后,分别测定水稻的光合参数、株高、生物量、相对含水量、失水率及钾、钠含量。【结果】在盐胁迫处理下,与野生型相比,转基因水稻的生物量和含水量明显增加,渗透势和失水率显著降低。转 TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 基因水稻根部及地上部的 Na+ 含量都显著降低,K+ 在转基因株系中的累积显著高于野生型,降低了体内 Na+/K+ 比,并且能够保持更强的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及水分利用效率。在 200 mmol/L NaCl 处理下,与野生型相比,TsTIP-5、TsTIP-7 及 TsPIP-19 的株高分别高出 8.2%、11.6%、4.9%;单株干重分别高出 17.9%、23.9%、16.9%;地上部 Na+/K+ 比分别降低 24.3%、24.4%、24.8%;根部 Na+/K+ 比分别降低 29.6%、27.5%、32.4%;渗透势分别显著降低了 18.3%、19.4%、30.3%;相对含水量分别增加了 5.8%、5.5%、5.4%;净光合速率分别增加了50.4%、 78.5%、56.2%。【结论】TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 增强了转基因水稻的光合呼吸作用,通过降低植物体内 Na+/K+ 比,参与植物细胞的渗透调节,提高了细胞持水能力,促进转基因水稻的生长发育,增强了水稻的耐盐性。     

GmFW1 expression decreased in GmSymRK knockdown transgenic soybean roots

SymRK and GmFWL1 both play important roles in nodulation. However, during symbiotic development, the details of Nod factor signaling association with the regulation of cell division in nodules are unknown. SymRK, the immediately downstream component of these Nod factor receptors, is central to the Nod factor signaling cascade. In this study, specified RNAi plasmid of GmSymRK was constructed and transformed into soybean roots by agrobacterium rhizogenes-mediated hairy root transformation. We found that the nodule number decreased substantially in GmSymRK knockdown soybean transgenic roots. Further to study the relationship between GmFWL1 and Nod factor signaling, we analyzed the GmFWL1 expression levels in the GmSymRK RNAi soybean transgenic roots and found that rhizobia inoculation led to substantially reduced GmFWL1 expression in GmSymRK RNAi soybean transgenic roots. Our studies showed that the regulation of cell division was affected by Nod factor signaling during nodule development in soybean, which provides important information toward understanding the functions of GmSymRK and GmFWL1 in symbiotic signaling and nodule development.     

下辽河平原典型地域耕地系统弹性时空分异特征

科学准确地刻画耕地系统弹性时空分异格局是制定耕地保护差别化管理制度的基本前提。为此,该研究以下辽河平原典型地域沈阳市为研究区,基于社会生态系统弹性思维的抵抗力-适应力-转型力视角,重构耕地系统弹性的科学内涵,探讨2009—2018年研究区耕地系统弹性时空分异特征及影响因素。结果表明:1)耕地系统弹性是由耕地系统的抵抗力、适应力和转型力共同作用的结果,分别发挥维持现状、治理弹性和优化弹性的作用;2)2013年为研究区耕地生产力发生突变的时间节点,突变后期研究区整体和各区县的耕地系统弹性均显著减弱,耕地系统适应力减弱是耕地系统弹性减弱的主要因素,其次为转型力和抵抗力;3)突变前后研究区耕地系统弹性整体均呈现出中部高,西北部低的空间分布格局,高高型集聚的耕地向西部和北部迁移,低低型集聚的耕地集中于南部;4)耕地系统弹性变化同时受人类活动和自然禀赋综合影响,农业建设活动和自然条件分别是研究区中南部和西北部的耕地系统弹性空间分异的主要原因。研究表明阐明耕地系统抵抗力、适应力和转型力之间的作用关系可为刻画耕地系统弹性的时空分异格局提供有效途径,据此构建差别化的耕地保护制度体系,为实现下辽河平原农业...     

基于数据融合的玉米种子内部机械裂纹检测方法

为深入研究玉米种子脱粒和输送等环节中产生的内部裂纹机理和检测技术,该文在体视显微检测基础上提出了基于融合技术的边缘检测方法。该方法采用改进的数学形态学方法和传统Sobel边缘检测算子对损伤玉米种子图像进行边缘检测,建立相应的融合规则,将2种方法检测出来的图像边缘进行基于小波变换的融合处理,并从新图像中提取玉米种子内部机械损伤的特征信息。结果表明,该检测方法结合了2种边缘检测方法的优点,有效提高了边缘检测准确性,在准确提取玉米种子内部裂纹特征同时能有效降低噪声,较单一边缘检测算法有更好的效果。     

兰州市城市污水处理厂污泥中重金属形态分布特征与潜在生态风险评价

通过现场调查采样及室内分析,研究了兰州市七里河安宁污水处理厂和雁儿湾污水处理厂污泥中重金属的形态分布特征,并对其进行了潜在生态风险评价。结果表明,污泥总体呈高有机质、高全N和有效P、高微量营养元素,且Cu、Zn、Cd、Pb、Ni5种重金属的含量均低于污泥农用控制标准,具有很好的农用价值。污泥中Zn、Cd、Pb主要以有机结合态和残渣态存在,而Cu、Ni可交换态所占比例较高,分别为14.95%和14.41%,不稳定态所占比例分别为41.12%和31.04%,表现出较高的生物活性和可利用性。七里河和雁儿湾污泥中重金属的潜在生态风险属于低度风险;Cd、Cu是污泥中重金属潜在生态风险的主要贡献者,在污泥处理处置时应引起高度重视。     

聚乙二醇（PEG6000）模拟干旱胁迫抑制矮沙冬青种子的萌发

本研究以新疆特有濒危保护植物矮沙冬青（Ammmopiptanthus nanus（M．Pop．）Chengf）的种子为材料,用不同渗透势浓度的聚乙二醇（PEG6000）模拟干旱胁迫,探讨干旱胁迫对矮沙冬青种子发芽率、平均发芽速度、胚轴和胚根长度及发芽指数、活力指数的影响。结果表明,不同浓度PEG胁迫处理均降低了种子的发芽率,延缓了矮沙冬青种了萌发进程;种子的发芽率、发芽指数和活力指数均随胁迫强度的增加呈明显下降趋势。当-1．20MPa的PEG胁迫处理的种子在试验结束时仍未能萌发,表明-1．20MPa是矮沙冬青种子萌发的临界水势。PEG模拟十旱胁迫中,当PEG处理为-0．2MPa时,虽然最终发芽率与对照一样,但其胚根、胚轴的长度都比对照短,说明矮沙冬青胚根、胚轴的生长比发芽率对干旱胁迫更敏感。干旱胁迫可能是导致矮沙冬青种群天然更新能力弱的原因之一。本研究将为矮沙冬青种质资源的保护和种群的恢复提供科学依据。