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1.
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
2.
《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
3.
重金属Cu~(2+)在玉米植株中过量积累会破坏其组织细胞结构,降低叶绿素含量,使植物代谢紊乱,都将在光谱上表现变化。传统监测污染的方法费时费力,不能满足快速实时监测的需求。农作物污染监测中的高光谱遥感监测应用技术是当前研究的重点。通过设置不同Cu~(2+)浓度的盆栽试验,测得不同Cu~(2+)胁迫浓度下玉米叶片的Cu~(2+)含量、叶绿素含量以及高光谱反射率数据,系统分析玉米叶片光谱曲线的特征以及不同Cu~(2+)胁迫浓度下的光谱分形维数与光谱指数变化的情况,建立玉米叶片Cu~(2+)浓度、光谱分形维数和光谱指数的空间分布,研究Cu~(2+)定性分析中光谱指数与光谱分形维数的关系。结果发现,光谱分形维数比光谱指数能更好地反映Cu~(2+)污染下玉米植株的生理特征的变化,从而可以成为大范围监测玉米Cu~(2+)污染的甄别依据。 相似文献
4.
通过不同浓度硫酸铜(CuSO_4)污染土壤的盆栽玉米培养胁迫试验,并依据不同铜胁迫浓度下玉米叶片的反射光谱及其Cu~(2+)含量实验室测定数据,分析不同铜浓度下叶片水分吸收波段的多种光谱参数和含水量指数变化趋势,讨论水吸收光谱区间吸收深度及吸收面积与叶片中Cu~(2+)含量之间的相关性,提出相应的铜污染程度预测模型。试验结果表明,当玉米受到重金属铜污染时,叶片含水量减少,水分吸收谷变浅,且随着铜污染梯度的升高,光谱曲线在水吸收波段呈水平趋势;水吸收深度、吸收面积以及各叶片含水量指数与叶片中Cu~(2+)含量有显著相关性。研究得出,基于叶片光谱的水吸收深度、吸收面积以及归一化水指数(NDWI)可以有效地预测玉米受重金属铜污染程度。 相似文献
5.
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
6.
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
7.
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
8.
基于SD-SVD-Burg的玉米叶片铜铅污染甄别与程度诊断 总被引：1，自引：1，他引：0
为研究一种快速甄别作物受重金属污染的元素类别和所受污染程度的方法,于2017年设置不同梯度铜(Cu)、铅(Pb)胁迫下的玉米盆栽实验,对玉米的紫谷、绿峰和红边3个光谱特征区间的高光谱数据进行光谱一阶微分和奇异值分解处理,并结合Burg算法绘制功率谱密度曲线,同时利用2014年采集的光谱数据作为验证组检验该模型的稳定性。结果表明:健康玉米叶片与不同浓度Cu、Pb胁迫下玉米叶片光谱信号的功率谱密度曲线的波峰数及波峰坡度均不相同。功率谱曲线平均功率和玉米叶片中Cu、Pb含量的相关系数最高可达0.9958,证明该方法在对玉米进行污染元素种类辨别和污染程度诊断方面具有可行性,不同年份Cu与Pb胁迫下绿峰功率谱曲线平均功率与玉米叶片中Cu、Pb含量的相关系数分别为0.9213和0.9915,进一步验证该算法在玉米Cu、Pb污染诊断方面具有稳定性与普适性。 相似文献
9.
通过设计不同浓度铅(Pb)胁迫梯度下玉米生长试验,并在测量了不同浓度铅离子(Pb~(2+))污染的玉米叶片光谱及其叶中Pb~(2+)含量的基础上,研究玉米Pb~(2+)污染程度的快速判别方法。虽然重金属污染下玉米叶片光谱信息存在微弱差异,但健康的与不同程度污染的玉米叶片光谱仍具有极高相似度,常规的光谱相似性测度方法难以区分污染后叶片光谱微弱差异及其污染程度,因此,提出了结合欧氏距离和光谱相关角正切转换的ED-SCAtan_(π/2)方法,用于快速判别玉米Pb~(2+)污染程度。结果表明,ED-SCAtan_(π/2)方法可以在辨别光谱整体形状相似性的前提下,增强对光谱局部特征差异性的分辨能力。通过与常规的光谱相关系数、光谱角、光谱相关角等光谱相似性度量方法应用结果比较,证明ED-SCAtan_(π/2)方法能够更有效地响应不同Pb~(2+)污染程度的玉米光谱间差异,能快速达到判别不同污染程度的效果。同时该方法也具有减小判别玉米污染程度的误码率以及消除光谱相似度量时的互干扰能力。 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.
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
12.
铜胁迫和间作对玉米抗氧化酶活性及丙二醛含量的影响 总被引：10，自引：6，他引：4
为探讨红壤地玉米-豌豆间作种植模式对铜污染的响应机制,通过盆栽试验,研究了不同铜浓度(0、100、200、400、600 mg·kg-1)对玉米单作和玉米间作豌豆条件下植株生物量、铜含量、玉米抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)]及丙二醛含量(MDA)的影响。结果表明:在高Cu2+浓度(600mg·kg-1)胁迫下,间作玉米地上部和地下部干重较单作分别提高了20%和36.6%,与单作相比,随着Cu2+浓度升高(100、200、400、600 mg·kg-1),间作模式下玉米地上部铜含量分别降低了86.81%、44.57%、22.01%、11.11%,而地下部铜含量则分别提高了78.89%、24.79%、35.29%、13.31%,且差异均达到显著水平。在不同Cu2+浓度胁迫下,玉米叶和根中的SOD、POD、CAT活性和MDA含量均随着Cu2+浓度的增加而提高,仅Cu2+浓度达到600mg·kg-1时玉米体内的CAT活性有所下降。间作条件下玉米根的SOD活性较单作提高了48.07%~117.27%,间作玉米叶的SOD活性较单作提高了11.30%~46.90%。不同种植模式对Cu2+胁迫条件下的玉米POD活性均没有显著影响。在Cu2+(0~400mg·kg-1)胁迫下,间作玉米叶的CAT活性较单作均显著提高,分别提高了71.37%、140.40%、229.80%和161.75%,间作玉米根的CAT活性与单作无显著差异。间作玉米根的MDA含量较单作降低了26.13%~64.53%;在100、200 mg·kg-1Cu2+胁迫下,间作玉米叶的MDA含量较单作降低了0.30%和26.24%,但在400、600 mg·kg-1Cu2+胁迫下,间作玉米叶的MDA含量较单作提高了32.62%和93.51%。综上所述,在一定范围的Cu2+胁迫条件下,玉米根和叶中的抗氧化酶活性及MDA含量均有所提高来维持正常生长,间作模式在Cu2+胁迫下对玉米根和叶的抗氧化酶系统能起到一定的保护作用。 相似文献
13.
以从豆科植物刺槐中分离的3株耐酸根瘤菌为研究对象,采用溶磷圈和Salkowski比色法,研究了在酸性条件下重金属铜胁迫对3株根瘤菌溶磷和分泌植物生长素IAA能力的影响。结果表明,3株耐酸刺槐根瘤菌都具有较强的溶磷和分泌IAA的能力,相对来说,溶解无机磷的能力均强于溶解有机磷的能力。铜胁迫对3株菌溶磷和分泌IAA均产生抑制,且抑制作用随着铜离子浓度的增加而增大。在相同浓度的Cu2+抑制下,菌株CHR009较其余2株菌CHR006和CHR011溶磷和分泌生长素的性能更优,对Cu2+胁迫具有更强的抗性,在重金属尾矿区植被恢复和污染土壤修复中具有潜在的应用价值。 相似文献
14.
为探究淡水环境中铜(Copper, Cu)污染对背角无齿蚌(Anodonta woodiana)鳃抗氧化系统的影响,检测了Cu~(2+)(0.137、0.548、2.192 mg·L~(-1))暴露于背角无齿蚌7、14、21、28 d后,其鳃中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPx)和谷胱甘肽转硫酶(Glutathione-S-transferase,GST)的活性,还原型谷胱甘肽(Reduced glutathione,GSH)和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)的含量及总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,TAOC)的变化。结果显示:随着Cu~(2+)浓度的增加和暴露时间的延长,MDA含量逐渐上升,表现出明显的"剂量-效应"和"时间-效应"关系;抗氧化酶SOD、GPx和GST活性均被显著诱导(P0.05), CAT活性被显著抑制(P0.05),抗氧化剂GSH含量显著降低(P0.05);Cu~(2+)暴露14、21、28 d,T-AOC与对照组相比均显著升高(P0.05)。总体而言,背角无齿蚌鳃抗氧化系统在Cu~(2+)暴露下被激活,但是鳃组织器官仍然受到了氧化损伤。GPx、GST和GSH对Cu~(2+)暴露响应最为灵敏。 相似文献
15.
色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波段与光合色素含量间的关系将有助于理解光合色素光谱反射特征的规律,同时为利用高光谱遥感技术快速无损监测植物叶片光合色素提供了技术支持.利用野外采集的桉树叶片样本,在实验室内测定了叶片的高光谱反射率及对应的叶绿素、类胡萝卜素含量.利用光谱分析技术和统计学方法对光谱数据进行处理分析,提取了光谱特征参量,并建立叶绿素、类胡萝卜素含量与光谱特征参量间的估算模型.通过精度检验,研究结果表明以(SDr-SDb)/(SDr+SDb)为变量建立的指数模型估算效果最佳. 相似文献
16.
为解决目前抗生素与重金属复合污染问题,采用紫根水葫芦基活性炭（Long-root Eichhornia crassipes-activated carbon,LREC-AC）吸附水溶液中的氧氟沙星（Ofloxacin,OFL）和Cu2+,并对其吸附特性和机理等进行研究。结果表明,LREC-AC对OFL和Cu2+的吸附均符合Langmuir模型及拟二级动力学方程。LREC-AC对OFL的吸附机理包括电子供体-受体相互作用、氢键作用和静电引力作用,而对Cu2+的吸附机理则包括静电引力作用,以及电子交换或共价键等作用。在此基础上,考察OFL-Cu2+复合体系中LREC-AC对OFL和Cu2+吸附特性和机理。在复合体系中,LREC-AC对OFL和Cu2+的饱和吸附量分别为59.34 mg·g-1和37.46 mg·g-1。在OFL浓度为10 mg·L-1、Cu2+浓度<2 mg·L-1时,Cu2+可与OFL络合,从而促进LREC-AC对OFL的吸附。研究表明,LREC-AC可通过多种吸附机理共同作用有效去除水体中OFL和Cu2+,同时其对重金属和抗生素复合污染也具有良好的吸附性能。 相似文献