为了探讨施肥量与毛竹叶片反射光谱特性和色素含量的关系,对不同氮肥水平下毛竹叶片色素含量及反射光谱参数进行了测试,并分析了光谱参数红边位置与色素含量的相关性。结果表明:施用氮肥能够显著提高毛竹叶片的色素含量。在施氮肥250kg/hm2时,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量比对照分别提高了19.9%、31.7%和14.0%;显著降低叶片可见光区525～605nm波长的光谱反射率,并且使红边位置向长波方向移动。毛竹叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素与红边参数之间均存在极显著相关性。利用光谱红边参数可以更加快速、准确地对毛竹叶片叶绿素含量进行估测,并筛选适宜施肥量。

为了探讨低温处理后毛竹Phyllostachys edulis叶片反射光谱特性与色素质量分数的相互关系,筛选出能够准确监测低温胁迫下毛竹伤害程度的光谱参数。测定了低温处理后毛竹叶片色素质量分数与反射光谱的变化参数,分析叶片光谱反射率、微分光谱及特征参数与色素质量分数的相关性。结果表明:随着温度的降低,叶绿素a和类胡萝卜素质量分数呈下降趋势(P<0.01)。反射光谱参数光谱反射指数、改良红边比、色素比值指数、归一化植被指数、红边归一化指数、改良类胡萝卜素指数和光化学反射指数等均随着温度的降低而降低(P<0.01);红边面积随着胁迫加深不断减小,红边位置向短波方向移动。在绿光区和红光区,叶绿素a和...

毛竹Phyllostachys pubescens是高效的固碳植物,但在不同光环境下成长的叶片之间有何差异?毛竹怎样最大程度地利用光能?这些问题尚未明确。对1,2,3度毛竹叶片分别从不同朝向,不同冠层高度叶片和不同年龄等3个维度测量了毛竹叶片叶绿素含量及叶片反射光谱,并以Origin为平台对反射光谱数据进行四阶导数处理。结果表明:弱光环境下会造成毛竹叶绿素变化,叶绿素a/b值下降,叶黄素水平降低,类胡萝卜素升高,辅助色素种类增加。随着竹龄增加色素组成改变,光合效能降低。四阶导数能有效地分离重叠峰,提高光谱信息的可读性。结合原始光谱和四阶导数光谱的对比分析,可以有效对毛竹叶片色素含量进行定性定量...

采用25℃(对照)、35℃、40℃和45℃4个温度对3年生盆栽毛竹实生苗进行处理,测定毛竹叶片色素含量和反射光谱;同时对叶片光谱反射率、一阶导数及特征参数与色素含量进行相关分析。结果表明:随着高温胁迫温度的升高,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量呈降低趋势;反射光谱参数SR705,PSSRa,PSSRb,rNDVI,mND,PSNDa,RARSb和Mcri等也随着温度的升高而降低;Sred随着胁迫加深不断减小,λred向短波方向移动;叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量与光谱反射率及微分光谱,在绿光区和红光区具有显著或极显著的相关关系,且与大部分光谱参数达到极显著相关。说明反射光谱特征及其参数可...

【目的】本研究探索了油菜在不同硼用量下反射光谱与叶绿素含量之间的关系,旨在为油菜品质育种提供参考。【方法】以甘蓝型油菜早熟品种420为对象,分别于蕾薹期、花期和成熟期,利用高光谱技术,测定不同硼肥条件下冠层反射高光谱,同时测定叶绿素a,b的含量以研究光谱与两者之间的关系。【结果】在3种硼肥条件下,光谱参数及光谱一阶微分与叶绿素含量之间均表现出极显著相关关系,利用SPSS 22.0拟合两特征光谱得到的多元回归函数亦达到极显著水平,且R2均在0.8以上。此外,0.5倍硼肥条件下叶绿素a,b的3种植被指数与3边幅值均达到极显著水平;正常硼肥条件下的3种植被指数和3边幅值均达到显著水平以上;而1.5倍硼肥条件下,除叶绿素a与光谱一阶微分的比值和归一化植被指数未达显著水平之外,其他均达到显著水平以上。【结论】本研究具有较好的预测精度,可为油菜品质育种研究与区域尺度油菜生长的快速、无损遥感监测提供参考。

通过对长白山不同海拔下岳桦叶片反射光谱的研究,探讨岳桦叶片对高山环境的适应机制。结果表明:不同海拔间岳桦叶片光谱反射率及光谱指数有较大差异。在1750～2000m海拔梯度内,叶绿素归一化指数(chlNDI)显示:岳桦叶片叶绿素相对含量先升高再降低;光化学反射指数(PRI)显示岳桦叶片光合有效辐射利用效率在2000m处最小。类胡萝卜素指标(CAI)显示,岳桦叶片类胡萝卜素相对含量在1750、1900、2000m之间无显著差异。此外,林线外岳桦叶片叶绿素相对含量及光合有效辐射利用效率均比2000m处高,而叶片类胡萝卜素相对含量比2000m处低。分析表明:随海拔升高,岳桦叶片的生理状况发生了变化,所...

【目的】利用实时冠层反射光谱监测水稻(Oryza sativa)植株氮素营养状况并推荐氮肥追用量,以实现高产、优质、高效水稻生产。【方法】基于不同基施氮量处理,利用水稻拔节期的差值植被指数(differential vegetation index,DVI)实时估测植株氮积累量,进而根据构建的追氮调控模型精确估算穗肥用量,最后研究基于反射光谱的水稻追氮调控效应。【结果】不同基施氮量处理下的水稻植株在穗肥施用期的氮素积累状况差异较大,基于追肥调控模型,高施基氮量处理的追氮量较对照调低(高氮低调),中施基氮量处理的追氮量较对照微高(中氮微调),而低施基氮量处理的追氮量较对照显著调高(低氮高调)。追...

【目的】树木叶片表面的滞尘在一定程度上能反映周围环境的污染情况。试验对光谱检测中叶面滞尘的干扰进行初步定量探讨,为叶面滞尘对光谱反射的影响评价及建立修正模型提供方法参考。【方法】以中国林业科学研究院内大叶黄杨叶片为研究对象,采集叶片样本保鲜并速回室内进行试验。使用0.000 1 g高精度电子分析天平称叶片除尘前后的质量,计算叶面滞尘量;采用美国ASD公司生产的Field Spec3便携式近红外光谱仪测量叶片除尘前后的反射光谱,得出其差异。分析除尘前后叶片反射率、一阶导数光谱及红边参数特征的差异,比较不同滞尘量的叶片反射光谱,建立叶面滞尘量与叶片反射光谱之间的关系模型。【结果】叶片除尘前后的光谱...

研究了不同施氮水平下小麦籽粒蛋白质含量及相关品质性状与冠层反射光谱、植株氮素状况之间的定量关系。结果表明,小麦灌浆期冠层反射光谱可以用来直接预测籽粒蛋白质含量、沉降值和降落值,成熟期冠层反射光谱对籽粒醇溶蛋白和谷蛋白含量的监测具有较高的可靠性;籽粒蛋白质含量与花后14d叶片含氮量的相关性较好,并且花后14d比值指数RVI(1220,710)能准确反演叶片含氮量,进而可以间接地预测籽粒蛋白质含量。据此提出了小麦籽粒蛋白质含量及相关品质指标的两种监测技术途径:基于灌浆期反射光谱的直接预测和基于花后14d(灌浆中期)叶片含氮量的间接估测。

[目的]以福建省顺昌县大干镇的毛竹为研究对象,研究毛竹叶片氮元素含量的最优估测模型,为毛竹生长状态分析与林地土壤肥力估测提供基础。[方法]通过对毛竹叶片原始光谱、一阶微分光谱及相关的植被指数与叶片氮元素含量进行相关性分析来筛选氮元素敏感特征参数,并构建了多元线性回归模型、随机森林模型以及支持向量机模型,利用决定系数最优原则筛选3个模型中的最优模型并进行精度验证。[结果]R_(387)、DR_(663)、NDVIg-b(R_(575)、R_(440))、SIPI、PRI和PPR 6个参数与毛竹叶片氮含量具有较为显著的相关性,基于这6个敏感参数所构建的3种模型中,多元线性回归模型与随机森林模型拟合效果较差,精度验证结果R~2分别为0.435 5、0.437 1,惩罚因子C和核参数Sigma分别设为3和0.1的支持向量机模型估测结果最好,其实测值与预测值拟合决定系数为0.803 1,总体精度为94.02%。[结论]基于R_(387)、DR_(663)、NDVIg-b(R_(575)、R_(440))、SIPI、PRI和PPR6个叶片光谱参数所构建的支持向量机模型能够较为准确地估测毛竹叶片氮元素含量。

【目的】基于叶片反射光谱建立快速、无损监测水稻氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)的估算模型。【方法】2018—2019年开展2个水稻品种(徽两优898和Y两优900)及5个氮肥梯度(施氮量为0、75、150、225和300 kg·hm~(-2),分别记为N_0、N_1、N_2、N_3、N_4)的田间小区试验,测定关键生育期不同叶位叶片反射光谱和植株NNI,构建多种光谱指数的水稻NNI监测模型。【结果】单叶及叶位组合的敏感波段均分布在540 nm的绿光波长处,其与近红外波段构成的窄波段比值指数SR(R_(900),R_(540))可较好反演水稻NNI。但不同叶位叶片窄波段比值指数与水稻NNI的预测精度表现不同,顶3叶(L_3)预测精度最好(R~2=0.731,RMSE=0.130,RE=11.6%),顶2叶(L_2)次之(R~2=0.707,RMSE=0.136,RE=12.2%),顶1叶(L_1)最差(R~2=0.443,RMSE=0.187,RE=14.7%);顶2叶和顶3叶组合平均光谱(L_(23))的预测精度优于单叶水平和其他叶位组合(R~2=0.740,RMSE=0.128,RE=11.5%)。再将窄波段比值指数SR(R_(900),R_(540))近红外与绿光区域分别重采样50 nm和10 nm,所构建的宽波段比值指数SR[AR_((900±50)),AR_((540±10))]模型精度较SR(R_(900),R_(540))未明显降低,且在L_(23)水平下2个模型的模型精度和预测精度基本一致(R~2=0.740,RMSE=0.128,RE=11.5%)。水稻NNI小于1时与产量呈线性的正相关关系(P<0.05),大于1时产量趋于平稳。【结论】L_2和L_3叶片反射光谱为监测水稻NNI的敏感叶位,其中叶位组合L_(23)可提高模型预测精度。基于叶片反射光谱构建的多种波段比值指数(SR(R_(900),R_(540))和SR[AR_((900±50)),AR_((540±10))])可快速估测水稻NNI,从而为不同传感器对水稻氮营养指数估测监测研究提供了理论依据。

利用近红外光谱(NIRS)技术,建立玉米秸秆磷含量的快速定量分析模型,有利于植物养分利用效率和遗传育种研究。本研究选取了来源广泛的200份玉米自交系秸秆样品,结合近红外光谱仪在4 000～10 000cm~(-1)波段处测量的秸秆样品的光谱数据和钼锑抗比色法测量的样品磷浓度,分别用偏最小二乘(PLS)、最小绝对值收敛和选择算子(LASSO)、支持向量机(SVM)和回归树(RT)的方法,建立了玉米秸秆磷含量的近红外定量分析模型。5折交叉验证结果显示,PLS为最优建模方法,测试集预测值和真实值的相关系数(r_(test))为0.80±0.05,训练集的拟合相关系数(r_(training))为0.97±0.03。将PLS与不同的光谱预处理方法结合来优化模型,在11种预处理方法中,归一化以及平滑化的预处理方法效果最好,r_(test)均为0.80±0.05,与原始光谱数据相比相关性并未显著提高。随着训练集个体的增加,预测准确性不断提高,当训练集和验证集比例为8∶2时,预测相关系数为0.80,与留一法的预测相关系数(0.81)相当。综上,PLS建立的玉米秸秆磷含量的近红外定量分析模型预测准确性较高,可用于育种或者遗传学研究中磷含量的测定。

为了建立厚朴Magnolia officinalis药材品质快速有效的评价方法,采用近红外反射光谱技术测定厚朴酚及和厚朴酚的质量分数。通过在全波长条件下,运用不同数学预处理、光谱散射校正和统计方法对来发展定标回归方程,其中统计方法包括偏最小二乘法(PLS)、修正的偏最小二乘法回归分析法(MPLS)和主成分回归法(PCR)。在对比分析的基础上,得到最佳的数学方法为"3,6,6,1"组合,光谱散射校正方法为SNV+D或SNV,统计方法为MPLS,厚朴酚类物质的定标决定系数RSQ均达到了0.97以上。该定标模型的外部独立检验相关系数也均达0.95以上。用近红外反射光谱技术测定厚朴药材酚类物质质量分数...

以毛竹光谱特征为研究对象,通过对光谱曲线和一阶导数曲线进行分析,探明了不同季节毛竹林的光谱特征及其与典型树种的光谱差异,为毛竹林的遥感监测提供了理论依据。研究结果表明:1)毛竹光谱曲线在可见光波段出现1个反射峰和1个吸收谷,这2个峰的对应波长分别为556和680nm,近红外波段的反射率明显增大。2)大年毛竹林春季和夏季的一阶导数曲线的红边波段呈"双峰",秋季和冬季呈"单峰",夏季的红边位于700nm,其他季节红边位于718nm;小年毛竹林秋季的一阶导数曲线的红边波段呈"双峰",冬季呈"单峰",红边均位于718nm;不同季节毛竹林红边振幅大小依次为:春季>夏季>冬季>秋季。3)毛竹林与其他典型植...

【目的】明确不同生育时期根际土壤特性与玉米籽粒产量之间的关系，为生产上合理施肥、提高氮素利用效率和减轻环境污染提供理论依据。【方法】２０１２年大田设置５个氮肥梯度固定施肥样地（对照、１８０ ｋｇ·ｈｍ～（－２）、２４０ ｋｇ·ｈｍ～（－２）、３００ ｋｇ·ｈｍ～（－２）和３６０ ｋｇ·ｈｍ～（－２），分别简写为Ｃｋ、Ｎ１８０、Ｎ２４０、Ｎ３００和Ｎ３６０），并于２０１２、２０１３和２０１４年连续３年在玉米拔节、吐丝、成熟３个关键生育时期测定玉米根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮、脲酶、过氧化氢酶、ｐｈ，同时测定玉米根系和地上部生物量及其氮素累积量，重点分析Ｃｋ、Ｎ２４０和Ｎ３６０ ３个处理根际土壤．．．