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1.
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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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.
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
4.
《河南农业科学》2015,(8)
为了研究农作物重金属Cu2+污染的高光谱遥感监测技术,设置了3种Cu2+胁迫程度(0μg/g、250μg/g、500μg/g)的玉米盆栽试验,实测了不同成熟度玉米叶片在3种Cu2+胁迫下的高光谱反射率、叶绿素含量和Cu2+含量,也对不同成熟度玉米叶片中叶绿素和Cu2+含量与土壤中Cu2+含量的关系进行了分析。同时为了实现基于高光谱遥感信息区分Cu2+胁迫程度及预测Cu2+含量,提出了红边一阶微分偏移面积(FMAR)和红边一阶微分面积偏移率(FMRR)的红边参数,并与常规的红边位置(REP)、红边最大值(MR)、红边一阶微分包围面积(FAR)等红边参数进行了区分与预测能力比较,实测数据与红边参数光谱分析结果表明,玉米叶片中的叶绿素含量随着成熟度的增加而升高,随着土壤中Cu2+含量的升高而降低;红边位置在Cu2+胁迫时的蓝移没有老叶片到新叶片蓝移明显;FMAR和FMRR在区分Cu2+胁迫程度及预测Cu2+含量方面比REP、MR和FAR效果好。 相似文献
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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
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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
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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
9.
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
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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
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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：4，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
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以马尾松针叶野外高光谱测量数据和针叶灰分金属元素含量为基础,分析了铅锌矿区及对照区马尾松光谱变化、红边效应、植被指数及马尾松针叶金属元素含量特征。结果表明：矿区马尾松叶面在近红外区域反射率要低于背景区,马尾松红边位置发生了6～19nm的蓝移,根据金属元素含量确定马尾松针叶对铅、锌、锰3种元素有较强的积累作用。 相似文献
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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
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矿业废弃复垦地主导作物重金属健康风险评价 总被引：6，自引：1，他引：5
针对矿业废弃复垦地土壤重金属含量明显上升以及由此引起的粮食安全问题,以西南地区某硫磺矿废弃复垦地为研究对象,利用"点对点"采集土壤和玉米样品40个,建立研究区玉米重金属健康风险评价模型,基于该模型,联合地理加权回归(Geographic Weighted Regression,GWR)、综合污染指数法等方法,进行了复垦区域主导作物重金属健康风险评价及其相关性分析。结果表明:玉米籽粒中重金属均值均未超过国家食品卫生标准(GB 2762—2012)限值,仅部分点位出现超标现象,其中Cr、Ni、Cd的超标率分别为2.5%、5.0%和10.0%;从食用当地主导作物引起的健康风险结果来看,该地区种植的玉米对成人健康不会产生风险,但对儿童健康产生风险的可能性大,需引起重视;玉米籽粒中Cr的个人平均年健康风险最大,已超过USEPA推荐的最大可接受风险(1.0×10-4a-1),故应对此加强防范管理,而其他元素均处于安全水平。相关性分析表明,Ni、As元素在玉米籽粒与土壤中对应显著正相关(P0.05),Cd呈现极显著正相关(P0.01);GWR模型有效揭示了土壤对玉米的影响是一种空间非平稳关系。该模型可为当地作物中重金属污染差别化治理和防控提供科学依据。 相似文献
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利用高光谱遥感技术代替传统方法检测重金属污染,具有效率高、费用低、检测范围广等优点.但是高光谱影像的空间分辨率较低,为了提高精度需要提取影像的端元.鉴于纯净像元指数（Pixel Purity Index,PPI）法耗时长的缺点,提出一种基于高斯分布的波谱曲线概率法用于高光谱影像端元提取,并结合重金属胁迫下植被波谱响应变化建立了高光谱遥感影像的植被重金属污染检测模型.经过试验研究及分析,发现波谱曲线概率法端元提取的效果和精度与PPI相近,但是时间消耗明显减少.因此,建立的植被重金属污染检测模型可以用于高光谱遥感图像,具有一定的价值. 相似文献