基于CNN-FCM与光谱数据的土壤有机质高光谱估测

为克服卷积神经网络(CNN)拟合和估测精度不一定成正比的不足,提高土壤有机质估测精度,本文基于山东省济南市章丘区和济阳区的121个土壤样本的数据,首先对光谱数据进行预处理,然后建立土壤有机质高光谱CNN-FCM估测模型。结果表明:当CNN模型结构为一个3×3的卷积核,一个2×2的平均池化层,一个完全连接和输出层,FCM模型的模糊分类数为10,且使用线性函数建立融合模型时,模型估测精度最高,其中检验样本的决定系数R2为0.895,平均相对误差MRE为5.042%,均优于传统的BP、SVM和随机森林模型。研究表明,土壤有机质高光谱CNN-FCM估测模型是可行有效的。

土壤有机质高光谱自反馈灰色模糊估测模型

为克服光谱估测中的不确定性和提高光谱估测精度,本文利用灰色系统理论和模糊理论建立土壤有机质高光谱估测模型。基于山东省济南市章丘区和济阳区的121个土壤样本数据,首先对土壤光谱数据进行光谱变换,根据极大相关性原则选取光谱估测因子;然后,利用区间灰数的广义灰度对建模样本和检验样本的估测因子进行修正,以提高相关性。最后,利用模糊识别理论建立土壤有机质高光谱自反馈模糊估测模型,并通过调整模糊分类数进行模型优化。结果表明,利用区间灰数的广义灰度可有效提高土壤有机质含量与估测因子的相关性,所建估测模型精度和检验精度均显著提高,其中20个检验样本的决定系数为R^(2)=0.9408,平均相对误差为6.9717%。研究表明本文所建立的土壤有机质高光谱自反馈灰色模糊估测模型是可行有效的。

水分胁迫条件下玉米产量影响因素灰色关联分析

为克服邓氏关联度不能反映负关联性及导致分析结果与客观实际不符的问题,采用改进的T型关联度模型分析水分胁迫条件下玉米产量的影响因素。首先,根据实验数据计算玉米产量及7个因素序列在渍水、淹水条件下相较正常水分条件下的变化值,形成差值序列并对其进行均值化处理;然后利用改进的T型关联度模型计算各因素差值序列与玉米产量差值序列的灰色关联度,并分析因素关联序的合理性。结果表明,各影响因素与玉米产量之间的灰色关联序为:雌雄间隔期>叶面积>整株干重>叶绿素含量>净光合速率>倒伏率>叶粒比。研究结果客观反映了各因素影响产量的生理机制,可以为采用农艺措施促进壮苗早发,协调雌雄穗同步发育,提升叶绿素含量和光合速率,增加干物质积累,降低倒伏率,促进玉米涝渍后生理和产量定向恢复和改善提供科学依据和技术支持。

基于灰信息的土壤含水量高光谱灰色关联估测

针对光谱估测中的灰色不确定性,基于灰信息理论和山东省泰安市岱岳区的92个土壤样本数据,建立土壤含水量高光谱灰色关联估测模型。首先根据极大相关性原则选择光谱估测因子,并基于灰信息理论将各样本的光谱估测因子由小到大进行排序;然后利用灰色距离关联度构建土壤含水量高光谱灰色关联估测模型,并根据利用最少信息原理建立估测模型群;最后根据检验样本的平均相对误差和决定系数,对估测模型进行优化。结果表明,9个检验样本的平均相对误差为5.727%,决定系数R^(2)=0.930,估测精度高于常用方法。研究表明本文提出的土壤含水量高光谱灰色关联度估测模型是可行有效的。

三江源国家公园自然生态系统服务功能价值空间格局分析

三江源国家公园是我国首个国家公园试点,其规划目标是山水林田湖草生态系统得到全面保护,生物多样性明显恢复,生态系统步入良性循环。本文基于生态系统服务价值评估方法,使用生物量修订生态系统服务单价,对三江源国家公园自然生态系统服务功能价值进行评价并对其格局进行分析。结果表明:三江源国家公园自然生态系统服务功能总价值为251.81×108元,整体分布东部地区自然生态系统服务功能价值差异较小,西部地区差异明显。从生态系统类型看,草地服务功能价值最大,占总价值的75.86%;从服务功能看,调节服务价值最大,占总价值的69.66%。总体来说,水文调节、气候调节服务价值较高,但分布不均,应注重分区域保护三江源国家公园生态。

基于多元统计分析的土壤铬含量高光谱估测模型

快速测定土壤重金属的含量,对防治土壤环境污染具有重要意义。本文以山东省烟台市的70个棕壤样本为研究对象,对室外光谱数据进行多种数学变换,根据极大相关性原则从光谱的一阶微分、对数倒数的一阶微分和倒数的一阶微分三种变换中选取5个波段作为反演因子,即:R_(1910.5)(一阶微分)、R_(674.1)(对数倒数的一阶微分)、R_(1609.4)、R_(1231.3)、R_(1127.3)(倒数的一阶微分),然后利用多元统计分析方法和BP神经网络方法分别建立土壤金属铬含量高光谱估测模型。实验结果表明,当利用多元统计分析方法建立估测模型时,14个检验样本的平均相对误差为4.906%,模型的决定系数R^2=0.971,其效果优于BP神经网络模型。研究表明,利用多元统计分析法建立土壤金属铬含量高光谱估测模型是有效的。

基于半监督模糊识别的土壤含水量高光谱估测模型研究

快速估测土壤含水量对发展精准农业具有重要意义。为提高土壤含水量光谱估测精度,该文基于山东省泰安市周边的94个棕壤样本光谱与含水量实测数据,首先对原始光谱进行对数倒数一阶微分变换,利用最大相关性原则选择特征因子,然后利用半监督模糊识别模型建立土壤含水量光谱估测模型。实验结果表明:以波段655 nm、1 235 nm、1 497 nm、1 677 nm、2 059 nm的对数倒数的一阶微分变换数据作为特征因子,所建土壤含水量光谱估测模型的精度较高,其中18个检验样本的平均相对误差为4.406%,模型的决定系数R^2=0.977;半监督模糊识别模型充分利用了训练样本的确定性及不确定性信息,可有效用于土壤含水量估测。

正反向灰色关联度的土壤有机质含量高光谱估测

为提高土壤有机质高光谱估测精度,基于灰色系统理论,本文提出正反向灰色关联度概念并建立了土壤有机质灰色关联估测模型。首先以山东省济南市章丘区采集的76个土壤样本为基础,对室外土壤光谱数据进行变换处理,然后根据极大相关性原则选取估测因子,最后建立土壤有机质正反向灰色关联估测模型,并利用平均相对误差(MRE)和决定系数(R2)进行模型精度评价。结果表明,对数倒数的一阶微分变换处理是较为有效的,所选特征波段的相关系数均提高到0.6以上;13个检验样本的MRE=3.197%,R^(2)=0.972。研究表明,基于正反向灰色关联度的土壤有机质含量高光谱估测模型是可行有效的。

岷归红外光谱指纹图谱的建立及其鉴别模型构建

目的:建立岷归红外光谱鉴别模型,准确区分岷归和其他产地当归。方法:通过走访和实地调查,从甘肃省采集当归样品共计1540批次,利用傅里叶变换红外光谱技术采集各样品的中红外光谱。计算423批岷归的平均光谱,作为其指纹图谱。中红外光谱结合“3σ”准则确定岷归的鉴别阈值为(μ-3σ)0.9896,初步形成岷归的鉴别模型。随机抽取3批岷归及97批其他产地当归对模型进行验证。结果:当归样品特征峰均在3560、3389、3342、2931、1743、1650、1459、1409、1385、1374、1323、1279、1239、1128、1115、1104、1068、1053、1013、1004、991、920 cm^(-1)等处,423批岷归的中红外光谱相似度高,其峰形、峰位、峰强相似,岷归样品与指纹图谱的相关系数在0.9920~0.9980。鉴别模型检验正确率为97%。结论:建立的岷归红外光谱鉴别模型可用于区别岷归和其他产地当归。

Catharmus tinctorius volatile oil promote the migration of mesenchymal stem cells via ROCK2/Myosin light chain signaling

MSC transplantation has been explored as a new clinical approach to stem cell-based therapies for bone diseases in regenerative medicine due to their osteogenic capability. However, only a small population of implanted MSC could successfully reach the injured areas. Therefore, enhancing MSC migration could be a beneficial strategy to improve the therapeutic potential of cell transplantation. Catharmus tinctorius volatile oil(CTVO) was found to facilitate MSC migration. Further exploration of the underlying molecular mechanism participating in the pro-migratory ability may provide a novel strategy to improve MSC transplantation efficacy. This study indicated that CTVO promotes MSC migration through enhancing ROCK2 mRNA and protein expressions. MSC migration induced by CTVO was blunted by ROCK2 inhibitor, which also decreased myosin light chain(MLC) phosphorylation.Meanwhile, the si RNA for ROCK2 inhibited the effect of CTVO on MSC migration ability and attenuated MLC phosphorylation,suggesting that CTVO may promote BMSC migration via the ROCK2/MLC signaling. Taken together, this study indicates that C.tinctorius volatile oil could enhance MSC migration via ROCK2/MLC signaling in vitro. C. tinctorius volatile oil-targeted therapy could be a beneficial strategy to improve the therapeutic potential of cell transplantation for bone diseases in regenerative medicine.