水稻遥感估产的农学机理研究——Ⅱ.农学参数与光谱变量的相关分析

作者在主要农学参数间相关分析的基础上,进行了叶片含氮量、叶绿素含量、叶面积指数与光谱变量的相关分析和综合分析,明确了最佳农学光谱模式及其在各生育期光谱变异中的作用。从而证明通过光谱测定可以推算出叶绿素含量、叶片和稻株含氮量及叶面积指数。     

不同时相的柑橘估产模型比较研究

将不同时相的柑橘树冠层光谱数据和氮、磷、钾等农学参数与实测产量数据作回归分析,构建不同时相的柑橘估产模型,并对不同时相模型进行比较分析,探索最佳遥感估产模型.结果表明:以柑橘4个生育时期(萌芽期、开花期、成熟期、休眠期)光谱特征点的反射峰深度、绿峰归一化差值指数、红边位置等光谱变量和氮、磷、钾等农学参数组合构建的复合回归模型估产效果最佳,经过柑橘实测产量的检验表明,2010年(R2=0.965,Re=2.540)和2011年(R2=0.975,Re=2.163)都达到极显著相关,说明该估产模型具有可靠性.同时,也证明了反射峰深度、绿峰归一化差值指数、红边位置等光谱特征变量和氮、磷、钾等农学参数与柑橘产量的重要关系,及其对柑橘估产研究的重要作用.     

对水稻微分光谱和植被指数的探讨

通过不同供氮水平的田间试验，分析了微分光谱对消除水稻冠层光谱的背景影响和植被指数在农学参数测定中的作用。结果表明：由微分光谱所得的红边位置、红边斜率与盖度、叶面积指数及供氮水平之间有一定的相关性；水稻多光谱植被指数RVI、NDVI与叶面积指数LAI及其地上部生物量之间有极显著相关性；高光谱植被指数及其变量与植被盖度、供氮水平之间存在相关性。这些表明，用微分光谱技术与植被指数方法监测水稻的田间供氮水平和长势似乎是可行的。     

不同氮肥条件下冬小麦冠层高光谱特征及红边参数变化

为快速、准确、无损地监测小麦长势和营养状况,对不同氮素处理下4个小麦品种的冠层高光谱信息进行分析,并进行了红边参数与农学组分的相关分析。结果表明,在同一氮肥条件下,同一品种小麦在不同生育期的冠层高光谱反射率差异明显,且在近红外波段的差异大于可见光波段。随着氮肥施用的增加,近红外反射率有明显升高的趋势,而可见光处反射率降低并呈单峰曲线,且随着施氮量的增加反射光谱的红边和绿峰分别发生红移、蓝移。在冬小麦红边参数中,红谷位置、最小振幅及绿峰位置与农学组分之间呈负相关,而其余各红边参数与农学组分之间呈极显著正相关;建立了基于红边振幅的各个组分之间的回归统计模型,且模型较为稳定。     

持续受涝对冬小麦高光谱特征参数的影响分析

【目的】高光谱特征参数能够突出原始光谱的感兴趣信息,分析冬小麦的高光谱特征参数随受涝时间的变化特征,提出一种快速识别冬小麦受涝的方法,可为冬小麦涝害监测提供理论支撑。【方法】文章在冬小麦灌浆期设置持续淹水8天的处理,采集涝害处理当天、第3d、第5d、第7d的反射光谱特征,以高光谱位置参数、振幅参数、面积参数和反射率参数为研究指标,对比分析了健康和受涝冬小麦18个高光谱特征参数的变化特征,并根据高光谱特征参数的差异性指数随受涝时间的变化特征判断冬小麦的受涝程度。【结果】(1)受涝冬小麦的红边位置发生"蓝移",红谷、绿峰和黄边位置发生"红移";4个振幅参数值均减小;近红外面积和绿峰面积增大,红边、黄边和蓝边面积减小;绿峰反射率Rg和红谷反射率Ro增大,两者的比值Rg/Ro和归一化值(Rg-Ro)/(Rg+Ro)则减小;(2)根据不同高光谱特征参数差异性指数的大小及变化特征,提取出红边位置、最小振幅、近红外面积和红谷反射率为判断冬小麦受涝与否的最佳参数;高光谱反射率参数和面积参数可在受涝前期快速识别冬小麦受涝与否,高光谱振幅参数能够在受涝后期判断受涝程度。(3)不同高光谱特征参数识别冬小麦受涝的优劣能力从强到弱依次为:高光谱振幅参数高光谱面积参数高光谱反射率参数高光谱位置参数。【结论】高光谱特征参数的变化特征能够用来判断冬小麦受涝与否以及受涝程度,可为冬小麦涝害遥感监测提供理论支撑。     

作物冠层光谱的获取和应用研究进展

作物冠层光谱受作物的色素、组织结构和冠层结构影响。通过获取冠层光谱,适当数学运算后和农学参数建立相关监测模型,可以监测作物的长势、营养状况、病害危害情况、产量及品质。本文综述了国内近十年来作物冠层光谱的获取方法、光谱分析方法和应用领域,并展望了未来发展方向。     

农作物LAI和生物量的高光谱法测定

通过田间小区试验,测定了水稻、玉米、棉花3种共6个品种作物冠层不同生育期的高光谱反射率及对应叶面积指数和地上生物量,分析了其高光谱变量和红边参数与叶面积指数、地上生物量及叶重量的相关性。结果表明:13种作物冠层高光谱反射率与其生育期有关,其反射率最大值的比较结果是棉花>玉米>水稻。23种作物的叶面积指数、叶鲜重、叶干重与其冠层光谱变量ρ990/ρ550,ρ800/ρ550,ρ750/ρ550,ρ800/ρ680及冠层红边参数λr,Dλr之间均极显著相关,但地上鲜生物量和地上干生物量与上述光谱变量和红边参数之间相关性较差,说明可通过高光谱遥感方法估测水稻、玉米、棉花的叶面积指数、地上鲜生物量、叶鲜重和叶干重。     

基于全局敏感性分析与机器学习的冬小麦叶面积指数估算

在小麦叶面积指数(leaf area index,LAI)的估算过程中,光谱变量与机器学习算法(MLs)相结合的方法具有较好的性能,但由于输入参数过多会导致数据冗余,使得计算效率降低。为了提高LAI估算的精度和MLs的计算效率,本研究提出了全局敏感性分析(global sensitivity analysis,GSA)与MLs相结合的方法(简称GSA-MLs)。首先,基于PROSAIL模拟数据集,利用GSA量化植被生长参数对Sentinel-2光谱变量的影响;此外利用4种变量筛选策略对所有光谱变量进行排序,并选择最优变量作为MLs的输入参数。然后,通过偏最小二乘回归(partial least square regression,PLSR)、支持向量机(support vector machine,SVM)和随机森林(random forest,RF)3种MLs对小麦叶面积指数(LAI)进行估算。结果表明:红边植被指数主要受叶绿素含量的影响,而短波红外相关的植被指数主要受等效水厚度的影响,所有光谱变量均会受到参数之间的交互作用。SLAI-SInteraction筛选得到的30个光谱变量在估算小麦LAI表现最佳(R²=0.94,RMSE=0.38)。并且在模型反演过程中运行时间缩短了54.13%。本研究提出了全局敏感性分析与机器学习相结合的方法,该方法提高了机器学习法估算LAI精度以及应用过程中的计算效率和机理性,该方法有较好的适用性。     

水稻植株生长模型的研究

研究了早稻茎数消长和叶龄增长,以及叶面积增长和抽穗率的变化,分析了叶龄与积温,氮肥水平及茎数之间的关系,以及不同类型品种间分蘖力的差异,分别组建了叶龄与积温,茎数的数学模型,不同施氮量与茎数消长的数学模型,以及叶面积增长和始穗率数学模型。结果表明,早稻常规品种的茎数消长主要与叶龄增长的关系密切,同时受品种的分蘖力潜能,总叶片数以及不同施氮量的影响,叶龄增长主要与积温有关,而与施氮量关系不明显。     

月季花的二维相关红外光谱研究

利用傅里叶红外光谱(FTIR)技术、化学计量学(主成分分析、聚类分析)结合二维相关红外光谱对不同品种月季花进行鉴别分析。不同品种的月季花瓣的红外光谱整体相似,主要由脂类、苷类及多糖类化合物的振动吸收组成。二阶导数光谱在1 800~700 cm-1区域有较大差异,选取该范围二阶导数光谱用SPSS软件实现主成分分析(PCA)以及系统聚类分析(HCA)。主成分分析中,前3个主成分占总方差的献率为97.40%;系统聚类分析中,每一种月季花各自聚为一类,准确率达到100%。在二维相关光谱中,在1 330~1 700 cm-1和950~1 300 cm-1范围内,不同品种月季花的自动峰、交叉峰的强度和位置具有显著的差异。结果表明,应用傅里叶红外光谱技术、化学计量学及二维相关红外光谱技术可以快速有效的区分不同品种的月季。     

产销通路的建立及招商引资意见

针对大陆农业发展存在的不足有必要建立产销通路 ,并提及物流在流通环节的重要性。最后就大陆各地的招商引资提出了意见     

苦荞的成分功能研究与开发应用

苦荞具有丰富的营养价值 ,它既能食用 ,又能防病、治病 ,为许多其它主要食物所不及。我国有丰富的苦荞资源 ,对苦荞的深入研究和开发应用有利于改善和提高人们的食物结构 ,同时也有助于促进贫困山区的脱贫致富。本文就苦荞的营养价值、药用价值和开发应用等方面的问题进行了阐述     

秸秆切碎灭茬机的设计与试验

针对双轴击切式破碎秸秆和根茬所存在的问题，本文提出单轴压切原理和非等长刀切碎模型，并对秸杆切碎灭茬机的关键参数进行了优化设计。该机田间试验表明切碎率达91．4％，根茬破碎率达86．5％。该机的应用必将促进一年两熟平作旱区保护性耕作技术的发展。     

保护地茄果类蔬菜落花落果的原因及防治对策

从自身原因和外部环境条件两方面分析了保护地蔬菜落花落果的主要原因,提出防治措施,有效控制落花落果的发生。     

《机械原理》与《机械设计》实验教学改革实践

《机械原理》和《机械设计》两门课程的实验教学在培养学生的综合设计、创新设计能力等方面,有其他课程不可替代的重要作用,针对两门课程传统实验教学中存在的问题,提出了以独立设课为中心的实验教学改革和实践方案,取得了显著的效果。     

秸秆切碎灭茬机的设计与试验

针对双轴击切式破碎秸秆和根茬所存在的问题，本文提出单轴压切原理和非等长刀切碎模型，并对秸杆切碎灭茬机的关键参数进行了优化设计。该机田间试验表明切碎率达91．4％，根茬破碎率达86．5％。该机的应用必将促进一年两熟平作旱区保护性耕作技术的发展。     

秦川牛GH 、INS 的测定及体尺、体重分析

随机选取14头秦川牛(其中1.5岁的公、母牛各4头,2.0岁的公、母牛各3头),按性别分为两组。采用放射免疫法测定血液中生长激素(GH)、胰岛素(INS)的水平,并对每头牛的体高、体斜长、胸围、胸深、尻宽、腰角宽等体尺指标及体重进行测量并分析,结果表明:在1.5时公、母秦川牛体内的生长激素和胰岛素差异不显著(P>0.05);而在2.0岁时公、母秦川牛体内的生长激素和胰岛素差异显著(P<0.05);并且随着年龄的增加,秦川牛体内的生长激素呈下降趋势而胰岛素则呈增加趋势,且生长激素和胰岛素呈差异不显著的负相关(P>0.05)。通过对体尺指数进行分析得出:较1.5岁而言,2.0岁秦川牛体躯发育程度更大,胸围更宽,尻部增幅明显,骨骼等体躯部分生长速度相对减慢,而肌肉等体量部分增长速度则相对加快,符合肉牛的生长发育规律以及秦川牛中、晚熟的特点。将实测体重与经济性能划分标准比较,发现秦川牛仍属于役肉兼用型品种,但经过近几年的选育,体重有了很大的增加。     

副猪嗜血杆菌分离鉴定与PCR检测方法的建立及应用

从养猪场送检的猪肺病料中分离到3株疑似副猪嗜血杆菌(HPS)可疑菌株。经形态镜检、染色特性、生化和部分生物学特性试验,初步鉴定为HPS。在细菌学鉴定基础上,设计合成3对引物,分别以3株分离菌株的DNA为模板进行PCR扩增,结果均扩增出822 bp8、24 bp和1.9 kb的预期特异性条带。以HPS GD株作为参考阳性菌株,以P1、P2为引物,设计优化PCR反应程序,建立HPS PCR检测方法,并应用于临床病料检测。结果表明,所建立的HPS PCR检测方法特异与敏感性高、适用性强,可应用于HPS感染的诊断和检测。     

万寿菊病虫害的发生与防治措施

万寿菊又名金盏花、臭芙蓉 ,千寿菊、蜂窝菊 ,属菊科万寿菊属一年生草本植物。黑龙江省八五三农场人工栽培万寿菊主要是取其花朵作为提取黄色素的原料。在正常条件下 ,种植万寿菊可实现公顷产鲜花 2 2 .5t以上、产值可达 135 0 0元左右、利润可达6 0 0 0元左右 ,经济效益较好。     

植物学与分子生物学研究创新型实验项目的设计与实施

以农杆菌渗入烟草表皮瞬间表达绿色荧光蛋白的观察实验为例,对植物学与分子生物学研究创新型实验的选题设计、教学过程和效果进行了探讨。该实验项目的实施培养了学生的团队精神、科学素养和创新意识,提高了实验设计和实际操作能力,是生物科学特色专业实验教学改革的有益尝试。