叶绿素含量BP反演模型的光谱信息输入因子构建研究

植被叶绿素含量的高光谱反演是当今研究的热点,传统后向传播(BP)神经网络是其常用的一种反演模型。高光谱数据虽然具有精细光谱分辨率,但也造成了大量的信息冗余与噪声;而小波包变换(WPT)可以有效地抑制高光谱数据噪声和压缩信号,同时主成分分析(PCA)能够很好地降低模型输入因子的维数并可简化网络结构。以盆栽玉米为研究对象,在玉米叶片光谱数据对数变换并一阶微分处理的基础上,针对叶绿素含量的BP反演模型,提出了基于相关系数(CC)、WPT和WPTPCA的输入因子构建方法,并形成了叶绿素含量的CC-BP、PCA-BP及WPT-PCA-BP三种反演模型。通过比较玉米叶片叶绿素含量的实测值与三种BP模型反演结果,表明基于WPT-PCA构建BP模型的输入因子数量虽仅有6个却并不影响其反演精度,也能包含原始光谱的92%信息,且优于基于PCA和传统CC所构建输入因子的BP模型反演能力。     

基于真实三维结构的玉米冠层生化参数垂直分布的定量化分析

为了定量研究作物生化参数在冠层中的垂直分布情况,本文以2000年栾城实验测量的玉米冠层自上而下不同叶位叶片的光谱数据为基础,利用PROSPECT模型进行反演,获得每层叶片的叶绿素(a b)含量、等效水厚度、干物质含量等叶片的生化参数.通过比较发现:玉米冠层叶绿素等含量生化参数具有明显的随高度垂直分层现象,最明显的就是叶片的叶绿素含量,最大和最小叶绿素含量的相对差值甚至可以达到最大值的79.1%.在此基础上,根据实测玉米冠层结构,利用扩展L系统生成玉米真实三维结构冠层场景.通过统计计算每层叶片的生化参数,进而得到冠层生化参数的垂直分布.这为进一步基于冠层光谱的参数反演和定量分析以及农业应用等研究奠定了理论基础.     

基于偏最小二乘法的樟树叶片叶绿素含量高光谱估算

在BRDF测试系统环境下利用ASD便携式野外光谱仪采集樟树叶片光谱,并用UV2450-紫外可见分光光度计对观测叶片进行叶绿素含量测定.考虑到植物色素(叶绿素和类胡萝卜素)对叶片反射光谱的影响主要体现在可见光波段,选取400~900 nm范围波段光谱反射率与叶片叶绿素含量反演偏最小二乘法(PLS)模型,其中29个样本用于建模,10个样本用于验证,结果表明:当主成分个数为4时,PLS模型具有最佳的效果,4个主成分累计解释了99.91%的自变量信息和89.71%的因变量信息,此外,PLS模型能够充分利用高光谱信息,具有较高的精度和稳定性.通过与原始光谱和一阶导数光谱拟合的估测模型进行对比分析,得出PLS模型无论是从建模样本精度还是验证的误差方面均优于这两种传统的模型,适合于利用高光谱数据进行叶绿素含量的估测.     

谐波分析重金属铜铅胁迫玉米的污染效应

提出了谐波分析法监测玉米的重金属污染效应。通过设置不同浓度Cu和Pb胁迫下的玉米盆栽实验,测得了玉米冠层叶片光谱、叶绿素以及Cu含量。利用谐波分析技术将玉米叶片光谱特征信息转化为以振幅和相位的能量谱特征信息,提取低次谐波振幅和初始相位,分析了振幅和相位与玉米的健康状况以及重金属污染效应之间的关系。实验结果和分析表明,振幅反映着光谱的能量信息,与叶片中的Cu离子含量有很强的相关性;初始相位携带着光谱辐射峰值的位置信息,与玉米叶片中重金属含量以及叶片光谱的红边位置具有一定的线性比例关系。因此,可以通过光谱谐波分解的振幅和相位间接的判断Cu和Pb胁迫玉米的污染程度。     

太湖水体藻类叶绿素浓度高光谱遥感监测研究

为了更好地监测太湖水体富营养化状况,我们利用高光谱地物波谱辐射计,通过垂直水面法和倾斜测量法得到太湖水体3～10月份的波谱信息.利用这些数据,分析了太湖水体藻类的叶绿素（主要是chl_a）与水体反射光谱特征的关系,建立了藻类叶绿素高光谱遥感模型,并分析了模型精度.研究发现：两种测量法数据精度差别不大;叶绿素在700nm附近反射峰的位置、高度与叶绿素浓度有较好的对应性;利用700     

基于LS-SVM和高光谱技术的玉米叶片叶绿素含量检测

为实现玉米叶片叶绿素含量的快速无损测定,采集不同氮素水平的玉米叶片,制备校正集样本60个,验证集样本16个,获取400～1 100 nm波段范围的高光谱数据和相应叶绿素含量.采用变量标准化、13点平滑、一阶导数3种预处理方法结合,根据相关系数图谱选择470～760 nm波段作为光谱数据分析对象;利用最小二乘支持向量机建...     

基于高光谱的湿地植被冠层叶绿素反演研究

植被冠层叶绿素含量直接反映植物的生长健康情况.以三江平原洪河湿地自然保护区为研究区,采用地面实测光谱数据为数据源,通过对光谱数据预处理以及特征参数(植被光谱指数、吸收特征)提取,在冠层尺度上,利用统计方法分析了植被叶绿素的敏感波段,并对植被叶绿素含量和光谱特征参数进行了相关性分析,最后,构建了植被叶绿素冠层反演模型并进行了验证.结果表明,原始光谱反射率在690~720,755~770nm叶绿素含量具有较高的相关性,植被指数DD与叶绿素含量有非常高的相关性.研究证明,基于吸收特征反演植被叶绿素也是较好的方法之一.     

台湾相思树叶片叶绿素含量的高光谱参量模型研究

在BRDF测试系统环境下利用ASD便携式野外光谱仪采集台湾相思树叶片光谱,并用UV2450-紫外可见分光光度计对观测叶片进行叶绿素含量测定.采用原始光谱、导数光谱技术及连续统去除法对光谱数据进行分析,得到估算台湾相思树叶绿素含量的光谱特征参数(DV575、BNA726、BNC726).结合实测叶绿素含量数据,构建台湾相思树叶片叶绿素含量的光谱参量模型.结果表明DV575与BNC726两参量构建模型估测精度较高,其中用一阶导数光谱变量估测精度最高,均达到83%以上.     

利用光谱反射特性测定茶鲜叶的叶绿素含量

介绍了一种利用光谱反射特性，快速、无损测定茶鲜对叶绿素含量的方法．经计算机逐步回归计算，当取波长５６２ｎｍ和６７６ｎｍ处归一化值进行二元一次回归时，方程的相关系数达０．９７６，数据回代的平均相对误差小于５％，可望取代传统理化测定叶绿素的方法．     

基于连续统去除法的湿地松叶绿素含量高光谱估算模型

采用ASD野外光谱辐射仪在BRDF测试系统环境下对野外采集的湿地松叶片样本进行光谱测量,以获得湿地松的叶片光谱反射率,并利用UV2450-紫外可见分光光度计对湿地松叶片进行叶绿素含量测定.采用连续统去除法对光谱数据进行处理分析,计算波段深度(BD)、波深中心归一化(BNC)、波段面积归一化(BNA)、波段深度归一化指数(NBDI)和反射率差异比率(DRR(λi))等光谱特征参数,通过对湿地松叶片叶绿素含量与光谱特征参数的相关性分析,得到NBDI748,BNC749,BNA617,BNA748四个特征参量,与湿地松叶绿素含量建立估算模型并对模型进行精度检验.结果表明以BNA617为变量建立的光谱参量模型能够较好的估算湿地松叶绿素含量.     

6种外生菌根菌对3种松苗叶绿素含量及 叶绿素荧光参数的影响

为探讨菌根菌对宿主植物光合性能的影响,研究了6种经外生菌根菌(美味牛肝菌(Boletus edulis)、华美牛肝菌(Boletus speciosus)、彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius)、黄色须腹菌(Rhizopogen luteous)、紫金蜡蘑(Laccaria aemthystea)、黄豹斑鹅(Amanita pantherina))处理的马尾松、湿地松和黑松菌根苗针叶的叶绿素含量差异 和针叶叶绿素荧光参数的变化。结果表明：6种外生菌根菌能明显提高马尾松、湿地松和黑松菌根苗针叶中的叶绿素含量及其主要叶绿素荧光参数(ФPSⅡ、ETR)。各外生菌根菌处 理中,美味牛肝菌、华美牛肝菌、彩色豆马勃3种处理对松苗的叶绿素含量影响较大,菌根苗的针叶实际光化学效率也较高。马尾松各菌根苗中紫金蜡蘑处理的PSⅡ电子传递速率较 高,湿地松各菌根苗中彩色豆马勃处理的PSⅡ电子传递速率较高,黑松各菌根苗中则以紫金蜡蘑、华美牛肝菌处理的PSⅡ电子传递速率较高。各松种菌根苗叶绿素含量与菌根苗实 际光化学速率(ФPSⅡ)呈显著正相关。     

蚕沙中叶绿素的提取及叶绿素铜钠的制备

研究了从蚕沙中提取叶绿素和制取叶绿素铜钠的方法,分析了叶绿素不稳定的原因,并对叶绿素铜钠的主要性能进行了表征.结果表明,丙酮对蚕沙的浸泡温度为30-35℃,硫酸铜溶液的浓度为1%较为适宜.     

盒式叶绿素电池光电化学性质的研究

用叶绿素ａ（ｃｈｌａ）做成盒式叶绿素电池：ＳｎＯ２／ｃｈｌａ／Ｈ２Ｏ／ＳｎＯ２与ＳｎＯ２／ｃｈｌａ／Ｈ２Ｏ／Ｚｎ。测量了它们的光电化学性质、特性参数和电压，电流的输出特性，在电池中加入氢醌等物质对电池进行改进，结果表明，叶绿素电池的构成对其光电化学性质有很大影响。     

不同处理对红心杉微扦插苗木生根及叶绿素荧光参数的影响

以广西红心杉产地的优良红心杉单株组培苗为试验材料,采用L9(34)正交试验设计,研究不同栽培基质、生长调节剂种类及浓度对红心杉组培苗微扦插生根率、平均生根数量、平均根长、叶绿素含量及叶绿素荧光参数等指标的影响,探讨叶绿素、叶绿素荧光参数与生根的关系,为优化和筛选红心杉组培苗微扦插培养条件提供参考.结果表明:影响红心杉微扦插苗木生根率、叶绿素含量的主要因素依次为IBA浓度、基质类型、NAA浓度.IBA对平均根长、生根率、叶绿素总含量及F_o,ΦPSⅡ的影响较大,不同水平的IBA对叶绿素总含量和ΦPSⅡ的影响有显著差异;NAA对F_m,F_v/F_o,F_v/F_m及Yield的影响较大,不同水平的NAA对Yield的影响有显著差异;基质对保存率及平均根数量的影响较大,不同类型基质对各指标的影响均不大.F_o,ΦPSⅡ与生根率呈显著正相关,ΦPSⅡ与叶绿素总含量呈极显著正相关.综合评定结果显示:处理5(IBA 50 mg/L+NAA 25 mg/L处理苗木,黄心土为基质)为红心杉微扦插育苗的最佳组合,各项指标表现均较均衡.     

黄化油菜Cr3529的光合特性和叶绿素荧光分析

以野生型油菜3529为对照,研究了黄化突变体油菜Cr3529的光合特性和叶绿素荧光特性.结果显示,幼苗期、初花期、盛花期Cr3529的净光合速率（Pn）均显著低于野生型,但青荚期角果的Pn与野生型的无显著差异;在各个时期,Cr3529胞间CO2浓度(Ci)及气孔导度（Gs）与野生型无显著差异,而其PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）均高于野生型;突变体的表观量子效率（AQY）较低,其光饱合点和光补偿点均高于野生型;两者功能叶片的Pn日变化均呈“双峰”曲线,但野生型“午休”程度较突变体弱;从叶绿素荧     

Cr、Pb单一及复合污染对小麦叶绿素含量的影响

通过水培试验研究Pb和Cr单一及复合污染对小麦叶绿素含量的影响。结果表明,与对照相比,单一污染物条件下,随着污染浓度的递增,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量的变化规律大体一致,均呈现先上升后下降的趋势;复合污染的叶绿素含量与浓度呈负相关;叶绿素a/b的变化与叶绿素总含量的减少并不完全同步;Pb和Cr单一及复合污染对小麦...     

不同产地南方红豆杉育种亲本叶绿素含量及荧光参数差异分析

【目的】准确选配南方红豆杉优良杂交育种亲本,高效地开展杂交育种试验。【方法】以30个不同产地南方红豆杉雌雄育种亲本为材料,测定了树高和胸径等生长性状以及叶绿素含量,并通过IMAGING-PAM荧光成像系统测定了PSⅡ叶绿素荧光参数,分析了亲本间生长性状、叶绿素含量和叶绿素荧光参数差异。【结果】南方红豆杉育种亲本树高、叶绿素含量和叶绿素荧光参数在产地间具有显著差异,而在性别间仅实际量子产量Y(Ⅱ)、调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)、q_P和F_v/F_m存在显著差异。从变异系数来看,亲本个体间表型性状变异超过15%。对比南方红豆杉雌雄株PSⅡ反应中心的光能利用效率发现,雌株的Y(Ⅱ)、q_P和F_v/F_m参数分别显著高出雄株的11.30%、4.28%和4.11%,雄株的Y(NPQ)较雌株则显著高出12.95%。光能分配模式方面,雌株吸收的光能41%用于光化学反应,而雄株仅37%。在欧氏距离为8处,表型聚类将南方红豆杉育种亲本划分为4个类群。其中第Ⅰ类表型性状表现一般,但PSⅡ光合效率优良; 第Ⅱ类表型性状和PSⅡ光合效率均最差; 第Ⅲ类表型性状和PSⅡ光合效率均较好; 第IV类表型性状和PSⅡ光合效率均最优。【结论】南方红豆杉雌株表型生长不如雄株,但PSⅡ反应中心光合效率高于雄株,可能与其具更大的生殖成本有关。南方红豆杉亲本类群中表型生长越优良,其PSⅡ指示光合效率的荧光参数越高,说明叶绿素荧光参数在一定程度上可以反映该亲本的生长状况,能为优良杂交育种亲本选配提供辅助参考。     

不同施肥量和密度对马铃薯叶片叶绿素含量的影响

在不同施肥量和密度组合处理条件下,以青薯6号为试验材料,分别于初花期、盛花期、终花期和成熟期测定了马铃薯叶片的叶绿素含量。结果表明：不同施肥组合对马铃薯叶片叶绿素含量的影响前期大于后期。在低施肥量范围内,叶绿素含量随着施用量的增加而呈递增趋势,当施肥量达到纯N：184 kg/hm2,P2O5：112.13 kg/hm2,K2O：67.5 kg/hm2时,叶绿素含量最高,之后随着施肥量的增加,叶绿素含量开始下降,但随着密度的增加叶绿素含量有不断降低的趋势。氮、磷、钾、密度对初花期马铃薯叶片叶绿素a、叶绿素b含量的各个因素组合的选优与总叶绿素相同。叶绿素总含量最高为1.85 mg/g,相应的最优肥料密度组合的施肥量和密度分别为纯N：184 kg/hm2,P2O5：112.13 kg/hm2,K2O：67.5 kg/hm2,密度：6万株/公顷。初花期马铃薯叶片叶绿素a含量、叶绿素总含量、盛花期、终花期的叶绿素总含量与马铃薯块茎产量的相关性达到极显著差异,初花期马铃薯叶片叶绿素b含量与马铃薯块茎产量的相关性达到显著差异,并与理论回归方程的拟合程度高。     

轴向配位体和周边氢键对叶绿素结构的影响

应用密度泛函理论为基础的量子化学计算方法研究了周边氢键和Mg2+的轴向配位体对叶绿素分子结构的影响。结果表明:Mg2+的配位体(水和甲硫氨酸)使叶绿素a(Chla)分子的结构发生了很大的变化;由于水分子中的氧原子对Mg2+的吸引致使叶绿素a分子中N-Mg键发生明显改变,并且使卟啉面发生明显弯曲(二面角约为10°);另外也发现叶绿素a分子中乙烯基和C16-C17键对不同配位体很敏感。