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1.
铜胁迫下玉米光谱变化的奇异性诊断指数与污染甄别 总被引：2，自引：2，他引：0
通过研究不同程度铜污染胁迫下玉米光谱奇异性变化特征来诊断玉米受Cu2+污染程度。通过设置不同铜胁迫浓度下的玉米盆栽实验,根据实测的SVC高光谱数据和Cu2+含量数据,采用经验模态分解(EMD)与小波变换相结合的方法提取玉米光谱奇异信息,并构建奇异性诊断指数对玉米光谱奇异性进行定性分析,从而实现玉米铜污染程度的甄别。同时与常规的绿峰高度、红边最大值、红边一阶微分包围面积等植被重金属污染信息监测方法进行比较来验证该方法的有效性。结果显示:奇异性诊断指数(SI)与玉米叶片中Cu2+含量存在较强的相关关系,SI随叶片中Cu2+含量的增加而增大,其相关系数达到0.972 4,从而证明光谱奇异性诊断指数能有效地诊断叶片光谱的奇异性变化及其污染程度,为作物重金属污染监测提供参考依据。 相似文献
2.
铜离子胁迫下玉米叶片污染信息的SM-DMFD探测模型 总被引：1，自引：1，他引：0
通过设置不同浓度铜离子(Cu2+)胁迫梯度的玉米盆栽实验,在采集了不同类型玉米叶片的光谱数据以及测定其Cu2+含量的基础上,通过建立叶片光谱变异的信息甄别模型(SM),并采用光谱谐波分析(HA)预处理、经验模态分解(EMD)、离散小波多层分解、量规法分形维数(DMFD)计算等方法,构建了玉米叶片光谱污染信息的SM-DMFD探测模型。同时,利用常规的绿峰高度(GH)、红边位置(REP)、红边最大值(MR)、红边一阶微分包围面积(FAR)和盒维数法(BDM)等植被重金属污染信息监测方法进行应用结果比较与分析,实验结果表明:SM-DMFD模型应用所得DMFD值与所测玉米叶片中Cu2+含量的相关系数R和拟合判定系数R2分别达到0.986 0和0.972 3,说明该模型能够有效甄别光谱间差异信息并能判别叶片的污染程度,从而验证了SM-DMFD模型在玉米的Cu2+污染信息监测方面具有更好的有效性和优势。而且,通过对玉米污染信息不同探测方法的监测结果进行可视化,也验证了SM-DMFD模型监测效果最为理想。 相似文献
3.
设置不同浓度铜离子(Cu~(2+))胁迫梯度(0、250、500μg/g)玉米盆栽试验,并测量各胁迫梯度下玉米叶片的光谱数据以及玉米叶片中的Cu~(2+)含量。在谐波处理、包络线去除、离散小波多层分解的基础上,将光谱特征吸收面积与小波能量熵相结合,构建探测玉米叶片Cu~(2+)污染信息的光谱特征吸收面积-小波能量熵(SCA-WEE)模型,并与光谱角、光谱相关系数等常规相似性测度方法和绿峰高度、红边位置、红边最大值等常规污染信息监测方法作比较分析。结果表明,SCA-WEE模型能够明显区分受污染的玉米光谱,与玉米叶片中Cu~(2+)含量的相关系数达到0.985 6,说明该模型能够有效甄别极度相似光谱之间的微小差异并判别玉米叶片的污染程度。最后基于不同时期的检验数据验证了SCA-WEE模型在玉米重金属污染监测方面的可行性和稳健性。 相似文献
4.
为甄别重金属铜(Cu)胁迫下玉米光谱的弱差及奇异信息以监测玉米受Cu污染的程度,于2017年设置多浓度Cu胁迫下玉米培株盆栽实验,测定玉米叶片反射光谱和Cu含量数据,将一阶光谱微分(SD)和离散平稳小波变换(SWT)相结合,定义并提取小波奇异指数(WSI),进行光谱的奇异性甄别,并与常规的光谱特征参数进行对比;结合逐步多元线性回归(SMLR)算法,构建玉米叶片Cu含量的WSI-SMLR反演模型,同时利用不同年份采集的玉米叶片反射光谱和Cu含量数据验证反演模型的可行性及稳定性,并与一些已有的类似研究成果进行对比。结果表明:相比于常规的光谱特征参数,WSI与玉米叶片中的Cu含量有更显著的相关性及线性关系,可用来监测玉米叶片中的Cu含量变化;与一些已有的类似研究成果相比,WSI-SMLR模型反演玉米叶片中Cu含量的精度更高且更稳定。研究验证了小波奇异指数在监测玉米Cu污染方面具有有效性和优越性,为监测农作物重金属污染提供了新的光谱奇异指数与技术方法。 相似文献
5.
为判别作物中的重金属污染种类,开展了Pb、Cu胁迫下的典型作物（玉米）培育实验,获取了作物叶片的高光谱数据与Pb、Cu污染信息。首先对光谱进行分数阶、整数阶导数变换,而后利用差值比光谱指数构建特征参量以组成Pb、Cu污染种类判别特征（DFLCPT）,最终基于DFLCPT数据构建了用于作物Pb、Cu污染种类判别的随机森林分类（RFC）、K-最邻近分类（KNNC）、支持向量机分类（SVC）、高斯过程分类（GPC）模型。结果表明：在依托多种导数光谱构建的差值比光谱指数（DRSI）中,以0.9阶导数光谱为基准的DRSI[2 412,1 223,636]与样本Pb、Cu污染种类的相关系数绝对值最大,为0.764 1;在依托多维度DFLCPT(DFLCPTn D)建立的SVC、RFC、KNNC、GPC玉米Pb、Cu污染种类判别模型中,RFC模型的效果优于SVC、KNNC、GPC模型,其在训练集与验证集中取得的最高正确率均为100%,精度较好,稳定性较强。研究表明,依托DFLCPT的模型在Pb、Cu污染种类判别中达到了预期效果,可为大规模的作物重金属污染种类判别提供一定的技术支撑。 相似文献
6.
为了准确探测农作物在不同浓度重金属污染下叶片光谱间微弱的畸变信息,本研究通过设置不同浓度铜离子（Cu2+）胁迫下的玉米盆栽实验,在采集了不同梯度下玉米叶片光谱并测定同期叶片Cu2+含量的基础上,采用连续小波变换（CWT）结合希尔伯特-黄变换（HHT）的方法,构建CWT-HHT算法以探测玉米叶片光谱重金属污染信息,同时与红边位置（REP）、红边归一化指数（NDVI705）和红边植被胁迫指数（RVSI）等常规的植被指数监测方法进行对比分析。结果表明：基于CWT-HHT探测方法提取的瞬时能量峰值呈现先升高、后降低的趋势,与玉米叶片Cu2+含量变化趋势一致。而且通过与植被指数监测农作物重金属污染的方法对比,证明CWT-HHT探测结果最优,表明CWT-HHT方法在玉米叶片重金属Cu2+污染信息探测方面具有可行性。 相似文献
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玉米叶片铜污染的EEMD-MA-FD光谱诊断模型 总被引：2，自引：1，他引：1
以铜为例探讨重金属不同胁迫浓度下玉米叶片光谱的微弱信息量差异,在2017年测定的玉米叶片光谱数据和Cu~(2+)含量的基础上,结合集成经验模态分解(Ensemble empirical mode decomposition,EEMD)、Mallat算法(MA)和分形维数(Fractal dimension,FD)构建EEMD-MA-FD光谱诊断模型来进行光谱弱信息变换监测。与红边最大值、蓝边最大值等常规重金属污染监测方法进行对比分析,验证EEMD-MA-FD模型在玉米叶片铜污染监测中的优越性,最后利用2016年采集的光谱数据作为检验数据验证模型的稳定性。结果显示,玉米叶片Cu~(2+)含量与EEMD-MA-FD模型结果存在较强的相关性,相关系数为-0.942 2,检验数据Cu~(2+)含量与模型结果相关系数为-0.993 7,与实验结果有较高的一致性。由此验证了EEMD-MA-FD诊断模型在农作物重金属铜污染监测中的可行性。 相似文献
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《江西农业大学学报》2017,(6)
植被重金属污染的植物体内重金属元素含量反演方法一直是高光谱遥感研究热点之一。设置不同浓度铜离子(Cu~(2+))胁迫梯度下的玉米盆栽实验,并测量不同浓度Cu~(2+)胁迫下玉米叶片的光谱数据及其叶片中富集的Cu~(2+)含量。由于健康的与受Cu~(2+)胁迫污染的玉米叶片光谱在曲线形态上相似度仍很高,且传统的光谱相似性测度方法难以区分污染光谱的变异性弱差信息,因而采用离散小波变换多层分解、奇异值分解、光谱角度量等理论方法对光谱形态及变异信息进行转换处理,再通过正切与对数函数扩大光谱转换后的变异信息的方式,构建了正切奇异向量角(tangent singular vector angle,TSVA)和对数奇异向量角(logarithmic singular vector angle,LSVA)的玉米叶片中Cu~(2+)含量遥感预测模型。结果表明,TSVA和LSVA模型预测玉米叶片中的Cu~(2+)含量较为理想,也能很好地区分不同浓度Cu~(2+)胁迫梯度下的光谱变异信息。通过预测值与实测值的结果比较与相关性分析(其相关系数均大于0.91),验证了TSVA和LSVA模型预测玉米叶片中Cu~(2+)含量的有效性和可行性。 相似文献
10.
通过设置玉米在不同浓度重金属铜、铅处理下的污染试验,测定玉米冠层在不同浓度重金属铜、铅污染下的高光谱反射率及其对应玉米叶片中的叶绿素、铜含量,分析玉米叶片中的叶绿素含量与土壤中重金属铜、铅浓度的关系,受不同浓度重金属铜、铅污染的冠层光谱的一阶、二阶、三阶、四阶微分光谱及其所对应的微分光谱角的区别,以及微分光谱及其所对应的微分光谱角与叶片中重金属铜含量的相关性。结果表明,玉米叶片中的叶绿素含量与土壤中Cu2+、Pb2+含量呈负相关;微分光谱波段位置的微分值和微分光谱角值可明显分辨受不同浓度重金属铜、铅的污染,微分光谱波段位置的微分值和微分光谱角值与叶片中重金属铜含量有显著相关性。 相似文献
11.
白菜苗期对不同硫处理的光谱反应 总被引：1，自引：0，他引：1
本文以盆栽试验的方法,通过对不同土壤硫处理情况下的白菜苗期光谱曲线及其生长状况、叶绿素含量和体内营养元素含量的对应分析,结果表明:不同硫处理情况下,白菜苗期的反射光谱曲线在形状上基本相同,绿峰出现在560nm处、红端位于720nm处、近红外平台出现在780~924nm。不同土壤硫处理情况下没有“红移”和“蓝移”现象;反射光谱曲线对白菜苗期的植株生长状况的敏感有四处,可见光区为500nm和690nm,近红处区在1900nm处,2400nm波长以后,对植株含水量的敏感性增强;不同的叶绿素含量表示方法在光谱相关曲线上的反映完全不同,其中光波反射值对单位叶面积上的总叶绿素含量、叶绿素A含量和叶绿素B含量敏感点在“绿峰”和“红端”两处,而光波反射值对干基表示的总叶绿素含量、叶绿素A含量和叶绿素B含量敏感区域地2400nm以后;植株反射光谱对白菜苗期植株体内不同营养元素种类和含量均有不同的反映,根据不同营养元素的光谱相关曲线,可将白菜苗期植株体内营养元素分为三类,一类是Ca、K、Cu、Fe和N,另一类是P、Mg和Mn,Zn元素的光谱相关曲线最为特别;白菜苗期植株性状值相关性高的性状,在光谱相关曲线中最接近。 相似文献
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Cd Pb单一与复合污染对辣椒生物量及重金属残留的影响 总被引：8，自引：1，他引：8
通过盆栽试验和化学分析，研究了重金属Cd、Pb单一与复合污染对辣椒生物量及重金属残留的影响。结果表明：（1）重金属处理显著降低辣椒果实产量，复合污染处理大于Cd／Pb单独处理对辣椒果实重的影响。（2）单一重金属处理在一定程度上可促进辣椒根、茎、叶的生长，增加根冠比；重金属复合作用时，毒害作用逐渐增强。（3）辣椒对Cd的富集能力大于对Ph的富集能力，各部位对Cd、Pb的平均富集能力以根最高，果实最低；Pb一般集中在根部，难于向果实转移且根是受重金属影响最严重的器官。（4）Cd处理增加果实中Cd、Ph、Zn、K、Ca、Mg含量，显著降低Cu、Mn、Mo含量；Pb处理增加果实中Ph、Zn、Mg含量，降低K、Cu、Fe、Mn、Mo含量；复合污染处理对各元素的吸收作用有增有减．作用较为复杂。 相似文献
13.
长沙市郊菜园基地土壤中,以岳麓乡的岳华村重金属的污染比较严重,土壤中铜、锌、镉的含量居各区菜园土之首。在各污染元素中,则以镉的污染比较严重,铅、锌次之,铜、铬、氟则只有部分菜地有污染,所研究的蔬菜中,叶菜类镉的含量大多超过镉的卫生标准,不同种类的蔬菜中,叶菜类重金属的污染程度大于果菜类。 相似文献
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宝山区蔬菜重金属污染研究 总被引：3，自引：0，他引：3
本文研究了宝山区菜区蔬菜重金属污染的特点,结果如下:菜区蔬菜六种重金属元素含量一般比背景水平高,蔬菜吸收重金属的能力为:叶菜类>根茎类>茄果类。以代表性蔬菜—青菜为例,与蔬菜评价标准相比较,除铜、锌外,都受到了不同程度的污染,其中以镉的污染最严重。彭浦乡为明显的污染区,庙行乡则基本未受污染。蔬菜中重金属元素含量,叶片要显著超过叶柄。蔬菜中重金属元素含量,除铅、铬外,其它元素与土壤有着一定的相关性,以镉的相关性最好。 相似文献
15.
【目的】研究红皮云杉各器官对重金属元素Cr、Pb和Cd的吸收和累积规律,为红皮云杉对重金属元素的累积机制提供理论依据。【方法】以快速路旁(污染点)和学校(对照点)道路两侧的红皮云杉(Picea koraiensis Nakai)为研究对象,运用电感耦合等离子体发射光谱仪测定不同器官(包括树叶、树枝、树皮、树根)中Cr、Pb和Cd的含量,并对污染点红皮云杉各器官中3种重金属元素的累积量和污染指数及二者的分布比例进行分析。【结果】污染点3种重金属元素的累积量和污染指数及二者的分布比例因器官和元素的不同而有明显差异。污染点各器官重金属元素含量均高于对照点且差异显著(P<0.05);各器官重金属元素含量为:Cr>Pb>Cd;不同器官中重金属元素含量存在差异,树皮Pb、Cr含量最高,树根Cd含量最高。重金属元素累积量及其分布比例:树皮Pb累积量最高,树枝(面对快速路)Cd累积量最高,树叶(面对快速路)Cr累积量最高。重金属元素污染指数及其分布比例:树叶(背对快速路)Pb和Cr污染指数最高,树枝(面对快速路)Cd污染指数最高。【结论】红皮云杉各器官对重金属元素Pb、Cd和Cr都具有一定的累积作用,树皮和树叶的吸滞能力明显高于其他器官。 相似文献
16.
对延安市区生活垃圾可堆腐物中的重金属元素Pb、Cr、Cd、Hg、As的含量进行了为期1年的监测研究,得到上述元素在不同采样时间的含量,并与各类标准相对比,通过分析重金属元素的污染程度及其含量的变化趋势,计算出各个元素的等标污染负荷比,得出不同采样时间的主要污染物,并分析了污染元素的主要来源。结果表明,延安市区生活垃圾可堆腐物中的重金属元素Pb、Cr、Cd、Hg、As的污染轻微,其中,Pb和Cd是主要的污染元素;可堆腐物中的塑料和纸类碎片以及粘附的尘土可能是污染的主要来源。建议将对可堆腐物的堆肥处理作为其他处理方式的必要环节,以生产优质的精堆肥。 相似文献