基于NIR及PLS-PCR-SVR预测森林土壤有机碳含量

森林土壤有机碳含量是表征林地土壤营养状况的重要指标,该文建立了土壤有机碳含量的近红外光谱定标模型,并比较了偏最小二乘法（PLS）、支持向量机回归（SVR）、主成分回归（PCR）3种建模方法及Savitzky-Golay平滑＋多元散射校正、Savitzky-Golay平滑＋一阶导数、Savitzky-Golay平滑＋二阶导数、Savitzky-Golay平滑＋多元散射校正＋一阶导数、Savitzky-Golay平滑＋多元散射校正＋二阶导数5种光谱预处理方法对土壤有机碳含量定标模型精度的影响,同时进行了波段优选。结果表明：当光谱区域为1 380～1 450 nm,1 800～1 950 nm,2 050～2 300 nm,光谱数据采用Savitzky-Golay平滑＋多元散射校正＋一阶导数预处理,采用PLS的建模方法,主成分数为8时,建立的校正模型预测效果最佳。校正模型的R、RMSE、SEC分别为0.805 2、0.512 2、0.512 5;预测模型的R、RMSE、SEP分别为0.768 1、0.514 3、0.514 6。因此,利用近红外光谱技术可以实现土壤有机碳含量的快速估测,为林区实时、大面积、快速测定森林土壤有机碳含量提供了技术可行性。     

不同土壤水分条件下玉米叶片/冠层气孔导度的光谱监测模型

通过玉米水分控制试验,测定不同水分条件下各生育期叶片气孔导度、叶面积指数和冠层光谱反射率等,以分析玉米叶片气孔导度的变化规律及其与光谱植被指数的相关性,从而建立基于光谱植被指数和土壤湿度的叶片气孔导度模型。结果表明：玉米在可见光区和近红外中、长波区的反射率随着土壤水分的降低而上升,但叶片气孔导度（Gs）、叶面积指数（LAI）、比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）随着土壤水分的下降而降低;玉米NDVI和RVI与单叶片和冠层气孔导度均呈极显著指数函数关系（P〈0.01）,且对单叶片气孔导度的拟合效果优于对冠层导度的拟合效果,而经土壤湿度订正的RVI监测模型优于NDVI监测模型。表明通过测定冠层反射光谱率可实时、迅速地定量监测玉米叶片的气孔导度,为大面积作物气孔导度估算奠定基础。     

普通玉米主要营养品质性状的遗传效应分析

用13个普通玉米自交系按NCⅡ设计（7×6）研究了普通玉米主要营养品质性状的遗传效应。结果表明，普通玉米主要营养品质性状的遗传受种子二倍体胚、三倍体胚乳、细胞质和二倍体母体植株4套遗传体系的控制；主要品质性状4套遗传体系的效应值之间无太大的差异，蛋白质、淀粉和赖氨酸含量的胚遗传效应全部体现为胚加性遗传效应，而4种品质性状的胚乳遗传效应则全部由胚乳显性遗传效应构成；母体遗传效应主要表现为母体加性效应；遗传效应预测值表明亲本9636、99S2041-1-1-1和478在普通玉米品质改良中可能有一定的应用潜力。结果还发现，不同品质性状间存在不同程度的遗传相关，因此对这些性状进行间接选择或杂种优势利用均可取得一定的效果。     

近红外光谱分析法测定菜籽油中芥酸的含量

采用多通道PDA型近红外光谱仪,应用偏最小二乘法建立了菜籽油中芥酸含量与近红外透射光谱的校正模型,讨论多项式求导及平滑的窗口宽度和相关系数法筛选有效波长对校正模型的影响,并对10个预测集样品利用预测相关系数R_p和预测均方根误差RMSEP指标进行了预测精度分析,结果发现：在使用全谱数据进行偏最小二乘回归建模时,一阶7点求导及平滑的预处理方法结果最佳,此时建模效果为：R_p=0.739,RMSEP=1.659;在此基础上通过相关系数法筛选波长后的建模效果为：R_p=0.958,RMSEP=0.963。后者R_p提高29%,RMSEP减少42%。由此可得出多项式求导及平滑法和相关系数法相结合对校正模型稳健性,预测精度都有较大提高的结论。研究证明：多通道近红外光谱仪快速测测菜籽油中芥酸含量的方法是可行的。     

Relationship between molecular characteristics of soil humic fractions and glycolytic pathway and krebs cycle in maize seedlings

A humic acid (HA) isolated from a volcanic soil was separated in three fractions of decreasing molecular size (I, II and III) by preparative high performance size exclusion chromatography (HPSEC). The molecular content of the bulk soil HA and its size fractions was characterized by pyrolysis-GC-MS (thermochemolysis with tetramethylammonium hydroxide) and NMR spectroscopy. All soil humic materials were used to evaluate their effects on the enzymatic activities involved in glycolytic and respiratory processes of Zea mays (L.) seedlings. The elementary analyses and NMR spectra of the humic fractions indicated that the content of polar carbons (mainly carbohydrates) increased with decreasing molecular size of separated fractions. The products evolved by on-line thermochemolysis showed that the smallest size fraction (Fraction III) with the least rigid molecular conformation among the humic samples had the lowest content of lignin moieties and the largest amount of other non-lignin aromatic compounds. The bulk HA and the three humic fractions affected the enzyme activities related to glycolysis and tricarboxylic acid cycle (TCA) in different ways depending on molecular size, molecular characteristics and concentrations. The overall effectiveness of the four fractions in promoting the metabolic pathways was in the order: III>HA>II>I. The largest effect of Fraction III, either alone or incorporated into the bulk HA, was attributed to a flexible conformational structure that promoted a more efficient diffusion of bioactive humic components to maize cells. A better knowledge of the relationship between molecular structure of soil humic matter and plant activity may be of practical interest in increasing carbon fixation in plants and redirect atmospheric CO₂ into bio-fuel resources.     

大豆叶面积的高光谱模型

以ASD FieldSpec-Vnir光谱仪实测不同生长季大豆的冠层反射率,同期采集对应大豆LAI,然后逐波段分析冠层光谱反射率、导数光谱与大豆LAI的相关关系;并采用单变量线性回归逐波段分析了冠层光谱反射率、导数光谱与大豆LAI确定性系数随波长的变化趋势,建立了以近红外与可见光波段冠层光谱反射率的比值植被指数RVI与大豆LAI的高光谱遥感估算模型。结果表明,冠层光谱反射率在350￣680nm、760￣1050nm波谱区与大豆LAI相关性较大,而在红边区680￣760nm的相关性变化较大;导数光谱在红边区与大豆LAI相关程度高。通RVI方式建立的遥感估算模型能较为准确估算大豆LAI,通过对红外与蓝波段建立的RVI指数与大豆LAI的回归模型,表明其预测大豆LAI的能力较好,有进一步研究的必要;通过对比发现,神经网络模型可以大大提升高光谱反演大豆LAI的水平,模型的确定系数R2为0.9661,而总均方根误差RMSE仅为0.446m2.m-2。     

秸秆和Eh对稻田土壤溶解性有机质组成及金属释放的影响

为探究秸秆添加对氧化还原条件变化下稻田土壤重金属释放的影响,本文选取典型重金属污染稻田土壤,通过微宇宙试验结合三维荧光光谱等手段,分析了土壤溶液化学性质、溶解性有机质（DOM）、金属释放之间的动态关系。结果表明：添加秸秆增加了厌氧期Fe、Mn、As、Cd等金属的释放,同时影响了DOM组成。土壤DOM中类蛋白（C3）含量在培养期总体降低（P<0.05）;类腐殖质含量呈现厌氧期上升、好氧期下降的趋势。结构方程模型（SEM）分析显示,Eh的变化与Mn和As的溶出显著负相关（路径系数分别为-0.662和-0.528,P<0.01）,同时,Eh还通过影响土壤类腐植酸C2（路径系数-0.816,P<0.01）控制As的释放（路径系数0.244,P<0.05）。因此,稻田土壤干湿交替造成的Eh变化和秸秆还田措施不仅可直接影响重金属的溶出,也可通过DOM含量和组成进一步控制其释放。     

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．     

近红外光谱分析技术在油菜品质育种中的应用

近红外光谱分析技术较之传统品质分析方法具有快速、简便、样品用量少且不破损样品、无药品污染的特点,其准确度、稳定性良好,是油菜品质分析的一种理想的方法。     

利用高光谱数据估测不同温度胁迫下的水稻籽粒中粗蛋白和直链淀粉含量

水稻籽粒粗蛋白和直链淀粉含量是评价稻米品质的两个主要指标。本文以不同温度胁迫下的水稻田间试验为基础,分析水稻成熟籽粒粗蛋白和直链淀粉含量与不同生育期冠层反射光谱的相关性。结果显示,水稻籽粒的粗蛋白和直链淀粉含量与不同生育期冠层原始光谱和一阶导数在某些波段达到极显著或显著相关水平。进一步分析比值植被指数、差值植被指数、归一化植被指数和红边参数等光谱参数与成熟籽粒粗蛋白和直链淀粉含量的相关性,用回归分析方法对相关拟合较好的参数进行筛选,建立了水稻成熟籽粒粗蛋白含量(GCPC)和直链淀粉含量(GAC)监测模型,运用独立观测数据对模型进行检验,其预测值与实测值的精确度为0.393-0.683,准确度为0.708-0.923,RMSE值为8.706%-11.296%。表明模型预测值与实测值之间具有较高的符合度,对水稻籽粒粗蛋白质和直链淀粉含量具有较好的预测性。