| 镉胁迫下菊苣叶片原位高光谱响应特征与定量监测研究 |
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| 引用本文： | 李岚涛,申凤敏,马文连,樊婕,李亚蓉,柳海涛.镉胁迫下菊苣叶片原位高光谱响应特征与定量监测研究[J].农业机械学报,2020,51(3):146-155. |
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| 作者姓名： | 李岚涛 申凤敏 马文连 樊婕 李亚蓉 柳海涛 |
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| 作者单位： | 河南农业大学资源与环境学院,郑州450002;河南农业大学资源与环境学院,郑州450002;河南农业大学资源与环境学院,郑州450002;河南农业大学资源与环境学院,郑州450002;河南农业大学资源与环境学院,郑州450002;河南农业大学资源与环境学院,郑州450002 |
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| 基金项目： | 河南农业大学青年英才专项基金项目（30500427、30500671）、河南省高校国家级大学生创新创业训练计划项目（201810466011）和山东农业大学作物生物学国家重点实验室开放基金项目（2018KF05） |
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| 摘 要： | 探究镉胁迫下菊苣叶片高光谱响应特征,以实现基于叶片原位高光谱技术的作物镉胁迫快捷、精准监测。采用室内水培实验,供试品种为"欧洲菊苣"、"美洲菊苣"和"黔育一号",设置0、5、10、25、50、100、200μmol/L共7个镉胁迫梯度,于菊苣苗期测试叶片镉质量比及其原位高光谱反射率。分别利用逐步回归(SWR)、主成分回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLS)的统计分析方法对叶片原始光谱(R)及一阶微分光谱(FDR)进行镉质量比预测,确定最佳光谱监测方式和有效波段,提高镉胁迫估测的时效性。此外,为进一步检验上述模型的稳定性,再次布置9个独立菊苣品种镉胁迫光谱验证实验(镉浓度为50μmol/L)。结果表明,镉胁迫显著影响菊苣叶片镉质量比及高光谱反射率变化特征;随镉梯度增加,3个品种菊苣镉含量均显著提升,叶片高光谱反射率在可见光-近红外区(400～1 300 nm)逐步降低,中红外区(1 300～2 400 nm)则未表现出一致性变化规律。全波段光谱分析模型间,以基于FDR光谱的PLS监测模型(FDR-PLS)表现最优,其独立验证集决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)分别为0. 92、181. 3 mg/kg和2. 96。根据FDR-PLS模型中各波段无量纲评价指标:变量重要性投影值(VIP),确定菊苣叶片镉质量比有效波长分别为659、725、907、1 026、1 112、1 255、1 630 nm,实现了光谱降维和便捷分析的目的。此后,再次构建基于上述有效波段的菊苣叶片镉质量比FDR-PLS监测模型,其独立验证集R2、RMSE和RPD分别为0. 834、222. 4 mg/kg和2. 41,9个供试品种验证集R2、RMSE和RPD分别为0. 817、13. 0 mg/kg和1. 77,预测效果较为理想,能够满足无损和精准监测需求。
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| 关 键 词： | 菊苣 镉胁迫 叶片原位高光谱 有效波段 监测模型 |
| 收稿时间： | 2019/6/28 0:00:00 |
Response Characteristics and Quantitative Monitoring Models Analyzed Using in situ Leaf Hyperspectra under Different Cd Stress Conditions |
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| LI Lantao,SHEN Fengmin,MA Wenlian,FAN Jie,LI Yarong and LIU Haitao.Response Characteristics and Quantitative Monitoring Models Analyzed Using in situ Leaf Hyperspectra under Different Cd Stress Conditions[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery,2020,51(3):146-155. |
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| Authors: | LI Lantao SHEN Fengmin MA Wenlian FAN Jie LI Yarong and LIU Haitao |
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| Institution: | Henan Agricultural University,Henan Agricultural University,Henan Agricultural University,Henan Agricultural University,Henan Agricultural University and Henan Agricultural University |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Cichoriumintybus L Cd stress in situ leaf spectroscopy effective wavelengths monitoring model |
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