耦合高光谱数据估算土壤含水率的方法

在田间利用高光谱技术监测土壤含水率(Soil Moisture Content,SMC)成为精准农业研究的热点之一,但农田原状光谱受到土壤表层属性如表面粗糙度、质地、微聚体和其它环境因素的影响,且小尺度区域SMC空间差异较小,增加了SMC光谱信息的提取难度,导致SMC的估算精度较低;基于实验室内经过筛制备的土壤样品的光谱数据建模,虽然模型精度较高,但人为改变土壤结构和紧实度的预处理方式无法表征农田SMC的实际状况.因此,该文尝试提出一种耦合土样原状光谱数据和标准光谱数据估算农田SMC的新方法.通过获取江汉平原潮土土样的原状光谱反射率(R_und)和烘干光谱反射率(R_dry);基于R_dry确定研究区同一土壤类型在烘干状态下(SMC为0)的标准光谱(Std­R);采用差值、比值、归一化的方法耦合R_und和Std­R,得到耦合光谱(Cpl­R_S、Cpl­R_D、Cpl­R_N);提取耦合光谱中水分敏感波段的光谱(Moe­R_S、Moe­R_D、Moe­R_N),基于偏最小二乘回归方法(PLSR)建立SMC的估算模型.结果表明,标准光谱具有良好的代表性,能够为光谱耦合提供统一且稳定的背景值;耦合土样的原状光谱和标准光谱可以有效地削减土壤水分以外其它因素对土壤高光谱观测的影响;利用耦合光谱的水分敏感波段建立的SMC估算模型相较基于R_und建立的模型,有效降低了模型的复杂度,精度有较大程度地提升,建模集Rc(2)从0.46最高上升至0.61,验证集Rp(2)从0.49最高上升至0.71,RPD值从1.39最高上升至1.72,模型的稳定性、拟合度和预测能力都得到提升.该方法简单、易推广,为快速准确评估农田墒情提供了新途径.     

Characterization of the rice canopy infested with brown spot disease using field hyperspectral data

Based on the field hyperspectral data from the analytical spectral devices (ASD) spectrometer, we characterized the spectral properties of rice canopies infested with brown spot disease and selected spectral regions and bands sensitive to four severity degrees (severe, moderate, light, and healthy). The results show that the curves’ variation on the original and the first-and second-order derivative curves are greatly different, but the spectral difference in the near-infrared region is the most obvious for each level. Specifically, the peaks are located at 822, 738, and 793 nm, while the valleys are located at 402, 570, and 753 nm, respectively. The sensitive regions are between 430-520, 530-550, and 650-710 nm, and the bands are 498, 539, and 673 nm in the sensitivity analysis, while they are in the ranges of 401-530, 550-730 as well as at 498 nm and 678 nm in the continuum removal.     

氧化胁迫下黄瓜幼苗叶片中铁蛋白的作用研究

用梯度浓度的2,4-D处理黄瓜幼苗,随着2,4-D浓度增加,黄瓜叶片内产生一系列生理变化:O2-浓度上升;OH浓度先上升最终又下降;丙二醛浓度增加;细胞膜相对透过率增大;抗氧化酶SOD和APX活性先上升后又下降;抗氧化物ASC质量分数下降;同时含铁蛋白增加以吸收叶片内游离铁,由此抑制铁催化的Fenton反应,从而缓解机体受到的氧化伤害.     

棉纤维细度及回潮率与纤维比电阻关系的研究

研究棉纤维细度及回潮率与其比电阻之间的关系,测试了5种不同细度的原棉纤维在不同回潮率条件下的比电阻值.实验结果表明,随着回潮率的增大,纤维的质量比电阻和体积比电阻呈指数趋势减小;验证了曲线的拐点位于回潮率值3%附近,而纤维细度对电阻没有太大影响.     

Doubling the estimate of invertebrate biomass in a rainforest canopy

Forest canopies represent the functional interface between 90% of the Earth's terrestrial biomass and the atmosphere and include some of the most threatened of all terrestrial ecosystems. However, we lack even a basic understanding of how the biomass of plants and animals is distributed throughout forest canopies, even though this information is vital for estimating energy flow, carbon cycling, resource use and the transfer of materials within this ecosystem. Here we measure the biomass of invertebrates living in a common rainforest epiphyte, describe a striking relationship between fern size and the biomass of animals within the ferns, and reveal that one large epiphyte may contain an invertebrate biomass similar to that found in the whole of the rest of the tree crown on which it is growing. Using these data, we show that including the fauna of these epiphytes--a neglected component in rainforest ecosystems--can more than double our estimate of the total invertebrate biomass in an entire rainforest canopy.     

硅对盐胁迫下杨树叶片细胞超微结构的影响

研究了杨树在不同程度盐胁迫下加硅处理30d后,叶片细胞超微结构的变化。结果表明,无硅条件下,随着盐胁迫浓度的增加和时间的延长,杨树叶肉细胞内叶绿体类囊体扭曲、变形、松散,嗜锇颗粒增多,外膜逐渐断裂解体,局部消失,细胞核固缩,核物质凝聚,核膜不清晰。盐质量浓度为40g／L比盐质量浓度为20g／L和30g／L的处理对叶片细胞结构的损伤程度更为严重。盐胁迫下加硅后杨树叶肉细胞细胞器损伤得到明显改善,表现为叶绿体类囊体排列有序,嗜锇颗粒略有增多,细胞核基本完好,局部核物质凝聚。施硅质量浓度为05g／L比施10g／L的效果显著,且对盐质量浓度为20g／L和30g／L的缓解效果比质量浓度为40g／L的更为明显。     

生物质热解液化产物——生物油的国内外研究进展

生物质快速热解液化技术是最有前景的生物质利用技术之一．对国际上几种典型的生物质热解液化装置类型进行了总结,详细介绍了国内主要研究机构的研究现状．概述了生物油的物理化学性质,介绍了不同热解工艺和原料对生物油组成的影响,列举了3种生物油改性技术,对存在的问题和应用前景进行了初步阐述．     

低温胁迫下棉花子叶蛋白质差异表达的双向电泳分析

采用TCA-丙酮沉淀法,改良优化了棉化蛋白质组研究中的双向电泳技术.通过对根和子叶全细胞蛋白的提取、蛋白的溶解、胶条的选择及电泳等环节的优化,得到了重复性很高、分辨率很好的蛋白质图谱.进一步对5 d苗龄的棉花进行4℃低温处理12 h后,提取子叶的蛋白质,利用双向电泳技术分离全细胞蛋白.并用PDQuest软件分析比较棉花子叶在低温处理下的蛋白表达谱,得到了49个有显著差异的蛋白点.其中,低温处理上调表达的蛋白点有27个,减弱表达的蛋白点有22个,推测这些差异蛋白点可能与低温胁迫相关.     

杜仲叶片对土壤水分胁迫的适应性研究

二年生杜仲实生苗在不同土壤干旱条件下的盆栽试验结果表明，杜仲对土壤水分胁迫有很强的适应能力，这种适应能力通过三种调节过程实现，即通过叶片水分饱和亏缺和Ｋ＾＋含量的反馈控制实现的气孔运动的调节，通过脯氨酸积累实现的渗透调节，以及通过活必氧浦除剂（如过氧化物酶）活性变化实现的对自由基平衡的调节。     

全球气候变化下的半干旱区相对湿度变化研究

为揭示全球气候变化下半干旱区空气相对湿度的变化规律,利用线性回归分析、多元线性相关分析以及M-K检验法对吉林省西部5个站点的1953年以来的相对湿度、气温、降水和风速资料进行了研究.结果表明:相对湿度的年变化曲线呈双峰型,相对湿度的最大值出现在8月,次大值出现在1月,最小值出现在4月,次小值出现在10月.夏、秋季的相对湿度较大,而春、冬季的相对湿度较小.近50年,年平均相对湿度及春、夏、秋、冬四季的相对湿度在波动中下降,下降趋势不显著;但是9月和10月的平均相对湿度下降显著.影响相对湿度变化的主要因子是温度和降水,风速也起一定的作用.相对湿度的变化与温度和风速变化呈负相关关系,与降水变化呈正相关关系.     

膝关节半月板疲劳状态下组织结构变化的初步研究

膝关节是人体承上启下的重要关节,位于该关节的股骨内外侧髁与胫骨内外侧髁之间的半月板尤其容易发生急性损伤或慢性劳损,此结构在承受与传导载荷、吸收振荡、稳定关节,协助关节润滑等方面有多种作用.故预防半月板的损伤以及损伤后的修复十分重要,否则会严重影响膝关节的功能.国内外对半月板研究比较重视,对此结构进行有组织学、生物力学、创伤学等多角度的研究.为了了解半月板在持续受力后的组织结构的变化,本研究进行了疲劳性损伤实验,观察其组织结构的变化.此研究有助于了解半月板损伤的机制,并为科学防治其损伤提供更多的理论依据.本研究采用INSTRON生物力学测试系统(Instron Co,USA)进行“压缩-扭转”实验,观察膝关节半月板各部位在受到一定外力持续性、旋转式挤压后,组织结构的变化,并与正常半月板各部位的组织结构进行比较,以了解其抗疲劳能力.从实验后组织切片的情况看,半月板经过“压缩-扭转”实验后,组织结构发生了明显的变化,主要表现有:1.软骨盘内细胞变形、软骨陷窝几乎消失,软骨细胞类似腱细胞.2.半月板内纤维排列发生严重紊乱,纤维间隙明显增大,并有纤维发生断裂的现象.3.半月板内未见血管,仅在软骨膜中可见少量血管分布,表明该结构在受到持续挤压以后,血供受到一定的破坏,半月板的营养供应受到影响,对该结构损伤后的修复会有明显影响.     

微波辅助提取辣椒叶黄酮工艺研究

利用微波法提取辣椒叶中的黄酮类化合物,探讨乙醇浓度、料液比、提取时间、pH等因素对黄酮得率的影响。通过单因素试验,确定L9(34)正交试验提取工艺条件。微波温火力,乙醇浓度60%,料液比1∶30,浸提液pH 6,微波辐射4 m in;辣椒叶中黄酮类化合物进行提取产量可达11.124 m g/g。对不同叶龄时期进行黄酮提取的含量由高至低分别为:中叶、嫩叶、老叶。     

湿度波动下黏质土路基回弹模量演化规律

历经多次干湿循环的路基土,其力学性能劣化现象非常突出,路基的路用性能也随之衰减.基于室内试验研究含水率周期性变化对路基回弹模量的影响规律.遵循现场测试含水率变化态势,利用"透水石渗水—静置—烘箱脱水—透水石渗水—静置—烘箱脱水……"一系列湿度循环来模拟现场路基土的含水率波动过程,同时测试其回弹模量.结果表明:黏质路基土回弹模量受含水率变化的影响非常明显,回弹模量随湿度循环次数的增大而减小;在相同的应力状态下,黏质路基土的平衡含水率越高,其回弹模量值对含水率的周期性变化越敏感,且回弹模量值趋于不稳定状态.     

芦苇生长与物质生产对盐碱胁迫的可塑性响应

采用水培实验,以松嫩平原南部的芦苇(Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud.)为研究对象,探究了混合盐(NaCl和Na2SO4)、碱(NaHCO3和Na2CO3)胁迫对植株生长和物质生产的影响.结果表明,分株高度、各构件生物量和总生物量以及生物量分配均表现出不同程度的表型可塑性.表型可塑性遵循的规律性为:变异系数茎生物量为最大,无论是盐处理还是碱处理,大多数数量性状呈现相同方向的可塑性变化,即盐处理时呈先升高后降低的变化,在60 mmol/L浓度时达最大值;而碱处理时呈逐渐降低的规律.碱胁迫对分株的抑制作用大于盐胁迫.分株的各构件生物量、总生物量与高度呈显著正相关,反映了盐、碱胁迫下芦苇生长与物质生产、分配的内在协调性及其适应机制.     

基于高光谱指数的林农复合系统小麦冠层氮含量估算研究

以杨树-小麦间作系统为研究对象,采用Field Spec Pro FR2500地物光谱仪采集的小麦叶层光谱180份,选取基于单作麦田冠层氮含量估测模型中精度较高的9个指数用于估测林农复合系统中小麦冠层氮的含量,探讨不同水平枯落物覆盖量、林分密度、施肥量条件下小麦叶层氮含量的光谱特征。随机选取116份样本作为训练集基以9个指数分别建立估测模型,其余48份样本作为预测集对估测模型进行适应性检验。结果表明:FDNDNI、SDr-SDb两种指数的P-R2与C-R2达到了0.839、0.777与0.844、0.758,此系统预测杨麦间作系统中小麦叶片冠层的氮含量的精度较高,其余7个指数预测精度不理想。以9个指数所建立的估测模型的精度均低于其对单作麦田氮含量的估测精度。     

烟叶中茄尼醇粗品提取工艺研究

本文采用硅胶柱层析、重结晶等操作,从烟叶粗提物中制得精品茄尼醇;利用1HNMR鉴定了结构;研究了茄尼醇精品及粗品的稳定性;考察了提取方法、提取溶剂、提取时间、溶剂液固比等对烟叶中茄尼醇粗品提取率的影响。结果表明:茄尼醇精品储存稳定性较差;水洗有利于提高粗品茄尼醇粗品的提取率和质量;正己烷-乙酸乙酯溶剂系统在浸泡时间为21h左右,液固比为20mL/g左右的工艺条件较佳。     

Study on response of ecosystem to the East Asian monsoon in eastern China using LAI data derived from remote sensing information

Based on the leaf area index (LAI) data derived from remote sensing information and eco-climate data, the responses of regional ecosystem variations in seasonal and interannual scales to the East Asian monsoon are studied. It is found that the vegetation ecosystems of eastern China are remarkably correlated with the East Asian monsoon in seasonal and interannual scales. In the seasonal timescale, the obvious variations of the vegetation ecosystems occur with the development of the East Asian monsoon from the south in the spring to the north in the autumn. In the interannual scale, high LAI appears in the strong East Asian monsoon year, whereas low LAI is related to the weak East Asian monsoon year. These further lead to the characteristic of "monsoon-driven ecosystem" in the eastern China monsoon region, which can be revealed by LAI.