为提高枣树种植过程中施用氮肥的精准性，本研究以南疆重要经济作物骏枣（Ziziphus jujuba Mill.）为研究对象，通过对枣树叶片原始光谱和一阶微分光谱与全氮含量的相关性进行分析，利用光谱敏感变量构建植被指数作为衍生变量，再以衍生变量作为变量建立多种线性和非线性的氮素含量预测模型，并对氮素含量预测模型进行精度检验。结果显示：基于枣树原始光谱和一阶微分光谱的模型拟合决定系数均大于0.75，原始光谱变量的预测效果整体好于一阶微分光谱；预测效果最好的是基于原始光谱变量4的幂函数模型：Nit=1.097x~(0.735),R~2为0.821,RMSE为0.024 5。研究表明，建立的氮素含量预测模型能够实现基于高光谱反射率特征对枣树氮素的较好监测效果，能够作为枣树营养素诊断的重要理论依据。

分别采用光谱指数法和偏最小二乘法(PLS)构建了橡胶树叶片氮素含量高光谱估算模型。结果表明,光谱指数模型中,基于NDSI(R1025,R736)建立的二次多项式模型最佳,调整R2达到0.792。基于不同Savitzky-Golay(SG)平滑模式预处理结果建立的PLS模型,估算精度差异明显,最优的SG平滑模式为零阶导数、53点平滑点数、二次多项式。利用测试集对光谱指数模型和PLS模型进行验证,结果显示,均方根误差RMSE分别为1.772和1.432 g/kg,相对分析误差RPD分别为2.598和3.215,平均相对误差ARE分别为5.189%和4.057%,PLS模型具有较高的估算精度。

【目的】对带病斑苹果树叶片的高光谱图像进行病斑提取,为作物病虫害的遥感监测提供支持。【方法】对带有病斑的苹果树叶片成像高光谱图像,从传统基于光谱特征和面向对象特征2个方向入手进行病斑提取。为减少高光谱图像波段之间的冗余,首先对高光谱图像采用PCA变换进行降维处理,利用降维之后的前11个波段,分别采用波谱角分类和面向对象分类的方法提取苹果树叶片病害区域。【结果】由于同物异谱和异物同谱现象的存在,波谱角分类算法在提取病斑时,对叶柄和叶脉产生了错误的分类,而且以像元为分类单位的波谱角分类,在分类结果图中存在椒盐噪声,而面向对象分类则避免了这一现象的发生。【结论】采用面向对象分类方法提取苹果叶片病斑的...

【目的】文章尝试建立橡胶树叶片钾素含量高光谱估算模型。【方法】基于涵盖2个品种和6个割龄的橡胶树叶片钾素含量和光谱反射率,分别采用偏最小二乘法(PLS)和偏最小二乘-支持向量机(PLS-SVM)构建了橡胶树叶片钾素含量高光谱估算模型。采用多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)、SG平滑(SG)、一阶导数(FD)和二阶导数(SD)等预处理方法或方法组合对叶片原始光谱反射率进行预处理,通过筛选得到最佳预处理模式为SNV+SG+FD的组合方法,其中,SG平滑点数为7,多项式次数为1或2。【结果】利用验证集对PLS模型和PLS-SVM模型进行验证,结果显示,决定系数R~2分别为0.843和0.868,均方根误差RMSE分别为1.331和1.162 g/kg,相对分析误差RPD分别为2.414和2.764。【结论】2种模型均具有良好的估算效果,PLS-SVM模型具有更高的估算精度。

【目的】利用光谱学手段,寻找一种快速、简单的梨树叶片中氮含量的诊断方法。【方法】应用傅里叶变换中红外光声光谱仪(FTIR-PAS)研究环渤海湾地区4个梨试验站200个梨园叶片的光声光谱特征,采用偏最小二乘法(PLSR)对叶片氮素含量进行建模和预测。【结果】通过分析PLSR中的主成分数和样本氮素浓度范围对PLSR定量预测能力的影响,当烟台、泰安、昌黎、营口试验站及综合的主成分数分别为6、6、6、4和8时,所建模型最优;用所建的5个模型预测了未知样品的氮素含量,发现预测误差(RMSEP)介于1.26—2.18 g.kg-1,预测相关系数(Rp)介于0.644—0.806。【结论】FTIR-PAS与...

【目的】本文研究了品种和割龄对橡胶树叶片氮含量高光谱估算的影响。【方法】基于不同品种和割龄类型的橡胶树叶片样本,采用Savitzky-Golay(SG)平滑方法和偏最小二乘法(PLS)构建了橡胶树叶片氮素含量高光谱估算模型。【结果】不同品种和割龄组合下模型的预测精度从优到劣依次为:既分品种又分割龄,只分割龄不分品种,只分品种不分割龄,不分品种和割龄。【结论】品种和割龄均会影响模型精度,尤其是割龄,不同的割龄分类方法预测结果差异较大,且割龄划分并非越细越好,将橡胶树割龄分为未开割、小于10割龄和10割龄以上

为提高棉花叶片各生育时期氮素估测模型的准确性和普适性,以2019年不同施氮水平(0,75,150,300kg·hm~(-2))的棉花叶片为研究对象,利用高光谱成像仪获取棉花叶片苗期、蕾期、初花期、盛花期和结铃期光谱反射特征,对原始光谱进行卷积平滑(SG)处理,并在此基础上进行多元散射校正(SG-MSC)、标准正交变换和去趋势算法联合应用(SG-SNV-Detrending)、区域归一化(Area-normalize)、倒数二阶微分(1/SG)"和对数二阶微分[lg(SG)]"5种预处理,基于连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)选取原始光谱和不同预处理的氮素特征波段,构建偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和主成分回归(principal components regression,PCR)氮素估测模型,并对模型进行年际间的精度检验。结果表明:基于SPA筛选的氮素含量特征波段减少共线性和冗余信息,原始光谱反射特征经不同预处理,相关性均得到提高,5种预处理以(1/SG)"变换最优,最大相关系数出现在1114nm处,为0.522;基于PLSR和PCR构建的氮素特征波段估测模型精度均高于全波段估测模型,且PLSR方法对棉花叶片氮素含量的估算精度优于PCR方法。棉花不同生育时期光谱氮素估测精度存在差异,盛花期的(1/SG)"光谱变换的精度最高,R_p~2为0.967,RMSE_p为1.222,RPD为4.590,全生育期为SG-MSC光谱变换估算精度最高,R_p~2为0.895,RMSE_p为2.148,RPD为4.344。利用2020年棉花样本数据验证模型精度,其中盛花期的模型精度和稳定性最好,R~2高达0.783,RMSE为0.035,苗期的模型精度最低,R~2仅为0.541,RMSE为0.057。因此,对地物原始光谱反射率进行数据变换和提取特征波段是提高棉花叶片氮素含量估测模型精度的有效方式。

为探究适于喜树Camptotheca acuminata生长的最佳氮素水平和氮素形态,采用盆栽法,以2年生喜树实生苗为材料,以分析纯硫酸铵[(NH4)2SO4]、硝酸钾(KNO3)为氮肥,设置对照(ck)、铵态氮(NH4+-N)[T1(2.5 g·株-1)、 T2(5.0 g·株-1)、 T3(7.5 g·株-1)、 T4(10.0 g·株-1)]和硝态氮(NO3--N)[W1(2.5 g·株-1)、 W2(5.0 g·株-1)、 W3(7.5 g·株-1),W4(10.0 g·株-1)]处理,研究不同水平铵态氮和硝态氮施肥对喜树生长生理特性、叶绿素荧光参数及光系统Ⅱ核心复合体叶绿体相关基因(psbA, psbB, psbC和RbcL)表达的影响。结果表明:从整个生育期看,与ck相比,合理增施(T1～T3, W1～W3)铵态氮和硝态氮显著促进了喜树的生长发育、叶绿素合成、叶绿素荧光特性及叶绿体相关基因的表达(P<0.05)。本试验条件下,T3和W3施肥处理效果最佳(P<0.05),且W3优于T3(P

【目的】探试利用光谱分析手段估测果树微量元素含量的精度与应用潜力。【方法】首先对果树鲜叶的光谱反射率(Rλ)以及叶片铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)4种元素含量进行测定,并分别对各种元素含量与Rλ及其多种变式数据(1/Rλl、g(1/Rλ)、d1Rλ、d2Rλ、d1[lg(1/Rλ)]、d2[lg(1/Rλ)]l、g(1/BNC)、f′(Rλ)、Dn)的相关性进行了分析,找出了与每种元素含量相关性最强的光谱数据形式。最后采用逐步回归法,分别对每种元素含量及与其相关性最强的光谱变式数据进行了回归分析,得到了入选波长,并利用入选的波长Rλ进行了基于最小误差平方和的偏最小二乘回归建模。...

【目的】探索近红外光谱(NIRS)分析技术在赤桉和细叶桉群体叶片水分状态相关生理指标快速检测中应用的可行性。【方法】选取赤桉7个种源21个家系和细叶桉5个种源26个家系的幼苗,每家系选20株苗木植于等规格塑料盆中,对其按平均日蒸发量的100%,70%,50%,30%和0%5个等级进行控水。控水处理60天后,每家系每控水处理选择3株幼苗,测量其顶端第2对完全展开叶片的相对含水量(RWC)和水势(Ψw),用手持式近红外仪采集对应叶片的近红外光谱信息,持续测量18天。【结果】利用近红外光谱技术检测赤桉和细叶桉叶

高光谱遥感的出现使树种的精细识别成为可能,而高光谱数据具有波段多、数据量大、冗余度大等特点,利用高光谱遥感技术进行树种鉴别时,光谱特征的选择及提取是个非常重要的过程。选择了樟树Cinnamomum camphora,麻栎Quercus acutissima,马尾松Pinus massoniana和毛竹Phyllostachys pubescens4个树种,利用包络线去除法对ASD高光谱仪实测的原始光谱数据处理,比较原始光谱和包络线去除曲线图,选择差异较大的波段用于识别不同树种,用欧氏距离法检验所选择的波段识别不同树种的效果。结果证明,利用波段较窄的高光谱数据能够挖掘出不同树种的光谱差异,实现不...

采样分析了城市行道树与对比区相应树种的叶绿素变化,并对由叶绿素变化引起的高光谱响应进行了分析, 结果表明:(1)城市环境对行道树叶绿素有重要影响,其中,对针叶树种叶绿素的影响较小,对阔叶树种叶绿素的影响较大;(2)导数光谱与测试树种叶绿素含量关系密切,在740-760 nm附近相关系数达0．83以上;(3)PSSR植被指数与测试树种的叶绿素含量关系密切,幂函数回归的确定性系数达80％左右。以上结论说明:高光谱遥感可以用来监测因城市环境引起的植被叶绿素变化。

【目的】分析苹果叶片的高光谱特征,探索建立苹果叶片色素含量的高光谱监测模型,以促进高光谱技术在苹果长势监测中的应用。【方法】通过方差分析方法,分析苹果春梢和秋梢停止生长两个时期功能叶片的不同部位、不同含水率、不同品种的高光谱特征。利用相关分析方法,研究高光谱参数与叶片色素含量间的关系,并建立基于光谱参数的叶片色素含量监测模型。【结果】在760—1300nm的近红外波段,叶片光谱反射率后部低、前部高、中部居于二者之间;随着叶片含水率降低,光谱反射率逐渐增大;不同品种的叶片,光谱反射率差异显著。光谱参数R800/R550、红边面积Sr和绿峰反射率Rg与叶片色素含量之间有较好的相关性,并分别建立了色...

【目的】探究不同氮素形态对茶树叶片品质及其氮代谢相关基因的影响,为茶树合理施肥提供依据。【方法】以一年生舒茶早(Camellia sinensis cv. Shuchazao)扦插苗为材料,采用水培法,对不同铵硝比(4∶0,3∶1,2∶2,1∶3和0∶4)处理条件下,茶树叶片水浸出物、游离氨基酸、茶多酚、咖啡碱、酚氨比,以及茶树叶片氮代谢相关基因进行分析,探讨不同氮素形态对茶树叶片品质及其氮代谢相关基因表达的影响。【结果】铵硝比4∶0、3∶1和2∶2处理下茶树叶片游离氨基酸含量显著高于铵硝比0∶4和1∶3处理;茶多酚含量4∶0和3∶1处理较高,显著高于其他处理组;各处理组水浸出物和咖啡碱含量无显著差异。与铵硝比4∶0、0∶4和1∶3处理相比,铵硝比3∶1和2∶2处理使GS1;1、GS1;3、GOGAT、AMT3;1和GDH基因的表达量升高;NRT1;2和NR基因表达量随着硝态氮比例的增加呈现上调趋势。【结论】铵硝配比施肥能增加茶树叶片中游离氨基酸和咖啡碱含量,提高茶树氮代谢相关基因的表达,其中铵硝比3∶1处理的效果较优。

为明确小黑杨和桑树光合功能对不同形态氮素的响应,利用水培试验研究了小黑杨和桑树幼苗叶片光合气体交换参数和叶绿素荧光参数对硝态氮(NO_3~--N)和氨态氮(NH_4~+-N)的响应。结果表明:在硝态氮(NO_3~--N)和氨态氮(NH_4~+-N)处理下,小黑杨的光合特性大致形似;桑树在氨态氮(NH_4~+-N)处理下桑树叶片的桑树幼苗叶片的P_n、G_s和T_r显著低于硝态氮(NO_3~--N)处理,同时F_v/F_m、F_v/F_o、Ф_(PSⅡ)、ETR、q_P也显著低于硝态氮(NO_3~--N)处理,NPQ显著高于硝态氮(NO_3~--N)处理;在氨态氮(NH_4~+-N)处理下桑树叶片PSⅡ光化学活性明显降低,激发能更多以无效热能的形式耗散。