遥感反演植被含氮量研究进展

植被含氮量表征植被氮素状态。它作为植被生长状况的重要指标,在生态系统健康状况检测、生态系统生产估测、精准农业、生态系统干扰评估等方面均有重要意义。遥感监测植被含氮量主要基于高光谱和多光谱数据,采用的算法包括经验方法(波谱指数与回归分析)及物理方法(辐射传输模型法)。但受数据源和研究方法的局限,目前植被氮含量遥感监测局限于区域范围较小且内部植被类型与环境条件(气候、地形等)基本一致的情形,而对复杂生态系统的监测能力不足。未来的研究需针对氮沉降和人类活动的生态系统响应这一重大研究需求,发展和改进现有植被含氮量遥感反演方法。可考虑开展对不同环境条件下、不同类型植被光谱曲线进行标准化的研究,以形成普适的植被含氮量反演方法。并考虑综合运用多种数据(如微波遥感、无人机遥感),形成多尺度同步监测,以提高遥感对区域乃至全球范围内植被氮含量常规监测的能力。     

粳稻龙锦1号/香软米1578杂交组合F_5家系群糙米总花色苷含量变异及相关性分析

随着环境污染加剧和人们对自身健康关注度的提高,功能性食品在全球范围内蓬勃发展。彩色稻米作为稻米家族中的一员,由于富含微量元素、花色苷、生物碱等功能性成分,已成为当前功能性食品研究开发的热点之一。本研究利用粳稻品种龙锦1号/香软米1578杂交组合214个F_5家系,对水稻糙米总花色苷含量、粒色等级和千粒重的变异及其相关性进行了分析。糙米粒色等级变异范围为1~9,平均值为4.98,变异系数为57.87%;糙米总花色苷含量变异范围为0~5459.34 mg/kg,平均值为834.47 mg/kg,变异系数为191.96%;糙米千粒重变异范围为11.96~26.24 g,平均值为17.75 g,变异系数为12.89%。糙米总花色苷含量、粒色等级和千粒重在F5家系中不符合正态分布,表现为右偏态,其中糙米总花色苷含量的偏斜程度最大。糙米总花色苷含量和千粒重的峰度系数为正值,表明为尖顶峰;而糙米粒色等级的峰度系数为负值,表明为平顶峰。糙米总花色苷含量与粒色等级呈极显著正相关,相关系数为0.69;糙米总花色苷含量、粒色等级均与千粒重呈极显著负相关,相关系数分别为-0.20和-0.34。与高亲龙锦1号相比,27个家系的糙米总花色苷含量极显著提高,占214个F_5家系的12.62%,为高花色苷水稻种质创新奠定了基础。     

基于神经网络的马尾松叶绿素含量高光谱估算模型

分析不同生长期的马尾松冠层反射光谱特征与相应叶绿素含量的相关关系.利用36个红边参数逐一筛选,最终确定7个与叶绿素含量相关性较高的红边参数作为光谱特征参数,分别应用逐步分析法与BP神经网络构建叶绿素含量的高光谱估算模型;同样,筛选出4个植被指数作为光谱特征参数,同时,将对原始光谱进行主成分分析降维后的前4个主成分作为BP神经网络的输入变量,分别应用逐步分析法与BP神经网络构建叶绿素含量的高光谱估算模型.结果表明: 将红边参数作为输入变量建立的逐步回归模型和BP神经网络模型的决定系数(R²)分别为0.5205、0.7253,均方根误差(RMSE)分别为0.1004、0.0848,相对误差分别为6.3%、5.7%.将植被指数作为输入变量建立的逐步回归模型和BP神经网络模型的R²分别为0.5392、0.7064,RMSE分别为0.0978、0.0871,相对误差分别为6.2%、6.0%.基于主成分分析的BP神经网络模型的预测效果最好,R²为0.7475,RMSE为0.0540,相对误差为4.8%.     

稻鱼系统中田鱼对资源的利用及对水稻生长的影响

稻田为鱼类等水产生物提供生境,稻田养鱼在提高水稻产量的同时,通过控制病虫害的暴发以及充分利用养分来降低化肥农药的使用.但田鱼对稻田资源的摄食(浮游植物、杂草、浮萍、田螺)及利用后转化成养分对水稻生长发育的促进作用尚缺乏研究.本研究设计了2个田间试验,通过摄像观察稻鱼系统中田鱼的活动,采用稳定性同位素分析田鱼对稻田资源的摄食,并测定水稻的生长发育进程和水稻产量.结果表明: 与鱼单养处理相比,稻田养鱼显著地促进了田鱼的活动频率并扩大了田鱼的活动范围.在稻鱼共作不投喂饲料处理下,稻田中3类水生生物(浮萍、浮游植物、田螺)对田鱼食谱的贡献率分别为22.7%、34.8%和30.0%;而投喂饲料处理下,这3种水生生物对田鱼食谱的贡献率分别为8.9%、5.9% 和1.6%,饲料的贡献率为71.0%.与水稻单作比较,稻鱼共作处理显著增加水稻分蘖期和灌浆期的叶片氮含量,延长分蘖期10~12 d,并显著提高成穗率和产量.表明稻鱼系统通过田鱼摄食稻田资源并转化为水稻可利用养分,促进了水稻生长,实现了水稻产量的提升.     

香果树实生苗的光合特性及其与环境因子的关系

为确定香果树实生苗的适生环境并为其自然更新提出有针对性策略,研究了不同生境(冠下、冠缘、林窗和林缘)中2年生香果树实生苗的净光合速率、水分利用效率、叶绿素含量、苗高、基径、生物量等的变化及其与生态因子之间的关系.结果表明: 4种生境中的光合有效辐射最大值为50～1380 μmol·m^-2·s^-1,冠下和冠缘中香果树实生苗的净光合速率日变化呈单峰型,而林窗和林缘实生苗的净光合速率日变化呈双峰型;香果树实生苗为耐阴植物,但耐阴能力较弱,其功能叶的光饱和点、补偿点和暗呼吸在4种生境中大小顺序为: 林缘>林窗>冠缘>冠下,表观量子效率的变化规律与之相反;林窗和冠缘2种生境中香果树实生苗的适应能力较强,叶片的蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率和净光合速率较高;林窗中香果树实生苗叶片的叶绿素含量较低,但实生苗的生长速度最快,生物量最大;香果树实生苗的净光合速率与光合有效辐射和气孔导度呈显著正相关.对于冠下生境,需降低林冠层密度,增加透光率,以利于香果树实生苗的光合作用;对于林缘生境,则需要增加植被盖度,降低光照强度,以利于其快速生长.     

亚热带典型常绿阔叶树种叶片叶绿素含量与其高光谱特征间的关系

叶绿素在植物的生理生态过程中非常重要.利用高光谱数据,揭示光谱反射率上特征光谱与叶绿素含量间的关系将有助于理解叶绿素光谱反射特征的规律.选取了6种亚热带常绿阔叶树种,抽取一定数量的叶片样品,分别测量了叶片的光谱反射率及其叶绿素含量,并建立了光谱反射率曲线上的红边位置附近的光谱反射率和叶绿素总量间的回归模型.结果显示:对所研究的树种而言,红边位置处一窄波长范围内的平均光谱反射率与叶绿素总量间的相关性普遍较高,回归效果显著.从高光谱遥感的角度结合植物的生理生态特点分析了其机理.建立的有关红边位置处的光谱反射率与叶绿素总量间的回归模型普遍具有较高的拟合度,其应用前景较好.     

不同光质光对葡萄愈伤组织增殖和白藜芦醇含量的影响

研究不同光质影响‘黑比诺’种子诱导并继代10个月的葡萄愈伤组织增殖及白藜芦醇含量的结果表明：不同光质下愈伤组织的增殖顺序依次为黄光〉绿光〉红光〉蓝光〉白光；白藜芦醇的含量依次为白光〉黄光〉红光〉蓝光〉绿光：白藜芦醇的生产量是白光〉黄光〉红光〉蓝光〉绿光。     

低钾胁迫对不同基因型水稻苗期根系生长和内源激素含量的影响

以2个耐低钾基因型水稻N18、N19和2个低钾敏感基因型水稻N27、N28为材料,采用溶液培养试验,研究低钾胁迫对其苗期根系生长和内源激素含量的影响.结果表明,低钾胁迫下,水稻根长、地上部干重和根干重均降低,但N18和N19显著高于N27和N28.低钾胁迫使4个基因型水稻的根冠比增大,而各基因型之间差异不显著.低钾胁迫下,水稻根中IAA、GA1和ZR含量均减少,ABA含量增加;N18、N19根中IAA、GA1和ZR含量都高于N27、N28.此外,低钾胁迫使水稻根中IAA/ABA、ZR/ABA、GA1/ABA值降低,但N18、N19的上述比值高于N27、N28.     

米糠多糖的提取及其抗UVB辐射研究

建立了米糠多糖的提取工艺,荧光法研究头发光损伤,并用色氨酸的荧光分析方法研究了微波浸提法得到的米糠粗多糖RBPa,RBPb应用到头发中的抗UVB辐射效果.将米糠粗多糖-吐温-80模拟发胶喷洒到头发上,自然干燥,置于紫外灯下照射.头发样品以5.5 mol/L氢氧化钠在110℃下水解20 h,在pH 10.5的磷酸二氢钠-氢氧化钠缓冲液中,激发波长为280 nm、发射波长为360 nm处测定色氨酸的荧光强度变化,加有多糖保护的头发较对照样品中色氨酸的受破坏量降低.表明米糠多糖具有一定的抗紫外辐射效果.