3种病害海带的颜色差异及生化组分分析

为分析不同病害海带叶片颜色和生化组分的差异及二者间的关系,分别对患点状白烂病、绿烂病和卷曲病3种病害海带的颜色指标(明度、红绿色度、黄蓝色度、褐度、色泽饱和度和色调角)和生化组分含量(含水率、叶绿素a、类胡萝卜素、可溶性蛋白和褐藻酸盐)进行了差异分析及相关性分析探索。结果表明:3种病害海带的总色差值ΔE为7.41~15.24,明度、红绿色度、黄蓝色度和色泽饱和度等颜色指标差异显著(P<0.05),其中红绿色度的变异系数最高,为48.18%。绿烂病海带红绿色度最低,明度、黄蓝色度和色泽饱和度最高;卷曲病海带与之相反,红绿色度最高,明度、黄蓝色度和色泽饱和度最低;点状白烂病海带各颜色指标介于二者之间。3种病害海带的叶绿素a、类胡萝卜素和可溶性蛋白含量差异显著(P<0.05),其中可溶性蛋白含量的变异系数最高,为22.08%。点状白烂病海带的叶绿素a含量最高,可溶性蛋白含量最低,绿烂病海带的类胡萝卜素含量最低,卷曲病海带的类胡萝卜素含量最高。3种病害海带基于颜色指标和生化组分含量的综合判别率分别为78.90%和100.00%。绿烂病海带的红绿色度与叶绿素a、类胡萝卜素含量呈显著正相关(r=0.99,r=0.99),3种病害海带的明度、黄蓝色度和色泽饱和度等颜色指标与可溶性蛋白含量存在较强的相关关系(|r|=0.94~0.99)。

基于辐射传输模型探究机载高光谱激光雷达的植被垂直生化组分探测能力

自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森林碳储量估算和生物多样性保护等具有重要意义。传统的被动光学遥感以及激光雷达在植被生化参数垂直探测方面有较大的局限性,而高光谱激光雷达(Hyperspectral LiDAR,HSL)这一新型探测仪器的出现为探测植被生理生化参数垂直分布提供了新的手段。但由于受到硬件方面的限制,HSL在机载平台下对森林复杂立体场景的适用性尚未得到充分研究。故首先基于HSL原型样机在实验室开展小尺度的室内测量,以火炬花植株为目标,验证其对空间信息和光谱信息的一体化提取能力;随后进一步使用三维辐射传输模型构建具有垂直异质性特征的森林场景,模拟机载HSL设备实现森林的高光谱三维点云提取,结合植被指数和随机森林模型对场景中三种不同植被冠层的叶绿素浓度和类胡萝卜素浓度进行反演。结果表明:室内实验证实了HSL回波信息可以有效区分植株不同高度处光谱曲线的差异,火炬花上部红色叶片和下部绿色叶片的归一化植被指数分别小于和大于0.5;基于三维辐射传输模型成功构建了虚拟森林场景的机载HSL高光谱三维点云,在得到的24组植被指数中,有17组指数表现出良好的探测精度(平均绝对百分比误差MAPE<13%);植被叶绿素反演模型R^(2)达到0.93,上层、中层和下层的平均绝对误差MAE分别为6.26、3.40和2.81;类胡萝卜素反演模型R^(2)为0.91,上层、中层和下层的MAE分别为1.59、2.58和0.39。该研究显示出HSL设备是一种立体化提取植被光谱信息的有效手段,在探测森林等复杂植被场景的生化组分垂直分布方面具有巨大的应用潜力。

高浓度CO_(2)对小球藻的生长和生化组分含量的影响

随着水产养殖业的迅速发展,饵料微藻的需求量增大,利用高浓度CO_(2)进行大规模生产饵料微藻已备受关注。该研究使用海水及淡水小球藻(Chlorella vulgaris)在三种高浓度CO_(2)环境中培养,通过对比分析两种小球藻的生长速率、色素含量、生化组分含量等。结果表明,高浓度CO_(2)能显著促进两种小球藻的生长速率,同时对比单细胞生化组分含量,在CO_(2)浓度为5%时,两种小球藻胞内生化组分含量出现显著性差异,海水小球藻可溶性糖含量最高,为(5.38±0.45)pg/cell,显著高于淡水小球藻;淡水小球藻的可溶性蛋白含量最高,为(6.25±0.21)pg/cell,显著高于海水小球藻。可溶性蛋白含量的积累与可溶性糖含量的积累呈现负相关,5%CO_(2)浓度可作为生产两种小球藻生产可溶性糖和蛋白的浓度指标。

三都野生茶树表型性状和生化组分多样性分析

为更好地保护和开发利用三都野生茶树资源,以16份三都野生茶树为研究对象,采用高效液相色谱和紫外分光光度法检测茶树的重要生化组分,并于春季和秋季对表型性状开展观测,结合变异系数和遗传多样性指数分析三都野生茶树资源变异程度和多样性水平。结果表明,20个描述性表型性状变异系数在0~35.68%之间,平均值为9.94%,遗传多样性指数在0~1.095之间,平均值为0.257;9个数量性表型性状变异系数在0~32.60%之间,平均值为12.68%,遗传多样性指数在0~1.927之间,平均值为1.077。17个生化性状变异系数和遗传多样性指数变幅分别为0~400.0%和0~1.927,平均值分别为65.28%和1.320。三都野生茶树资源表型鉴定性状表现为子房3室、无毛、顶芽有毛。生化特征表现为高茶多酚、高C、高可可碱和低游离氨基酸、无茶氨酸、低儿茶素总量、低EGCG、低或无咖啡碱。三都野生茶树资源表型性状和生化组分较统一,资源内部变异小,C和可可碱为优势特征组分。结合表型和生化特征,推测三都野生茶树资源可能为榕江茶的变种。

茶树地方群体种资源叶片表型及生化组分多样性分析

为保护茶树种质资源和促进茶树种质创新,对来自全国12个省份的32份茶树地方群体种资源表型性状及生化组分多样性进行了研究。结果表明,16个表型性状的遗传多样性指数变化范围为0.81~1.94,供试群体表型遗传多样性较高;叶面积、叶形、叶面、芽叶茸毛、叶尖、叶身6个表型性状变异的累计贡献率为71.78%,是造成供试茶树群体表型差异的主要因素;综合两年生化成分测定结果,供试样品咖啡碱含量变异系数(17.95%和14.55%)最大,其次是茶多酚含量变异系数(13.61%和8.11%),游离氨基酸变异系数(5.62%和7.52%)最小;基于生化组分含量测定结果进行聚类分析将供试茶树群体划分为3个类群,分别包含不同类型的种质。从供试茶树地方群体种资源的地理分布范围来看,供试种质生化成分含量呈现出地域差异。

CO2和硝氮加富对龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)生长、生化组分和营养盐吸收的影响

为了探讨大气CO2和海水硝氮浓度升高对龙须菜生理特性的影响,在实验室条件下把藻体于CoNo、C+No、CoN+和C+N+4种不同CO2和硝氮供应水平的处理中进行培养,15d后,分别测定各种不同培养条件下藻体的生长、色素含量、可溶性蛋白含量和营养盐吸收速率。结果表明:CO2或硝氮浓度增加都会使藻体生长加快,但当二者同时加富时对生长的促进作用没有表现出协同效应。不管是高氮还是低氮的培养条件,高浓度CO2都能使藻体的色素和可溶性蛋白的含量降低,而使硝酸还原酶活性升高;同时,在硝氮加富的条件下,高浓度CO2培养能够显著提高藻体的营养盐吸收速率。不管是高还是低的CO2浓度培养条件下,硝氮浓度增加都会使藻体的色素和可溶性蛋白含量以及营养盐吸收速率得到显著提高。这些结果说明,在大气CO2浓度升高或海水富营养化条件下,龙须菜的生长、硝酸还原酶活性和营养盐吸收速率都可能得到促进,而色素和可溶性蛋白的含量也会受到影响。

植被叶片光谱及红边特征与叶片生化组分关系的分析

以LOPEX’93数据集为基础,利用最新的叶片光学模型——PROSPECT5模型模拟了不同生化组分(叶肉结构参数、等效水厚、叶绿素、类胡萝卜素和干物质)含量叶片的反射率、透射率和吸收率光谱,并在此基础上提取植被红边特征,系统分析光谱和叶片生化组分的关系,建立光谱特征与叶片生化组分的关系模型,为生化组分反演提供一定的理论基础。结果表明,在可见光部分,叶片的光谱主要取决于叶肉结构参数和色素(叶绿素和类胡萝卜素);在红外波段,叶片的光谱主要受水分、叶肉结构参数和干物质含量的影响。不同的波段范围内,光谱对生化组分的敏感度不同。叶片的红边特征不受水分和类胡萝卜素的影响,但红边位置随叶绿素的增加向长波方向移动(红移)。红边斜率随内部结构参数的增加而增加,两者之间的关系可用二次方程描述,这为叶肉结构参数的求解提供了一个方向。

烤烟成熟鲜烟叶生化组分高光谱估算方法筛选

为实现实时无损快速预测鲜烟叶的品质生化组分、筛选估算生化组分最佳的方法，使用ASD Fieldspec FR2500对烤烟成熟鲜烟叶进行了反射率、透射率光谱测定和常规生化组分分析。对可见近红外波段（350-1650nm）单波段光谱和选用已有100种光谱指数共两类光谱参量进行了与生化组分之间线性函数、幂函数、指数函数共3种形式相关分析和基于决定系数的筛选。结果表明；对于叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、钾估算方法分别是Gitelson and Merzlyak2（G2）（R^2=0．81）、光化学指数2（PRI2）（R^2=0．80）、Gitelsonand Merzlyak2（GM2）（R^2=0．83）、1420nm吸收峰开始位置（λs1420）（R^2=0．67）的线性拟合最优。对于总糖、比叶重、氮、烟碱最优方法分别是在532nm反射率一阶微分线性拟合（R^2=0．54）、在1423nm透射率线性拟合（R^2=0．45）、在666nm反射率倒数对数一阶微分的幂函数拟合（R^2=0．44），在1135nm反射率倒数对数二骱微分的线性拟合（R^2=0．20）。通过筛选的光谱方法可以评估烟叶的品质状况。

叶片生化组分浓度对单叶光谱影响研究——以2100nm吸收特征的碳氮比反演为例

运用连续统去除法和波深归一化方法对构成植物叶片碳氮比的基本因素——总碳和总氮浓度进行深入研究,对其组成物质的浓度差异在2030—2220nm区间内光谱响应的物理机制进行深入分析。在对多组典型叶片的对比分析后发现,经连续统去除后的相对反射率光谱中可以明显观察到碳、氮浓度差异造成的影响,而其影响与纤维素、木质素和蛋白质在此范围的吸收特征密切相关。其中,以纤维素和木质素为代表的碳浓度的影响主要体现在2030—2050nm区间,而以蛋白质为代表的氮浓度的影响则体现在2054nm和2172nm附近存在的斜率突变上。另外利用波深归一化方法再次证明了氮浓度对2054nm和2172nm处光谱特征的影响,进一步证实蛋白质双峰特征在光谱上的响应,并通过相关分析和回归分析验证了相对反射率光谱与碳氮比之间的定量关系。

不同温度和盐度条件对脆江蓠生长及其生化组分的影响

在不同温度(14℃、17℃、20℃、23℃和26℃)和不同盐度(5、10、15、20、25、30和35)条件下培养脆江蓠(Gracilaria chouae),观察测定其生长及藻体生化组分的变化。试验结果显示,脆江蓠生长的适宜温度为14～26℃,最适温度为17～20℃,在此温度条件下藻体可以保持最快相对生长速率(relative growth rate,RGR);温度高于20℃时脆江蓠的生长受到抑制。在生长状态、光合色素和抗氧化等方面,脆江蓠对低温的耐受能力要比高温强。脆江蓠生长的适宜盐度为20～35,最适盐度为30,在此盐度条件下藻体可以保持最快RGR,盐度低于20时脆江蓠的生长受到抑制。高盐度培养条件下脆江蓠在生长状态、光合色素和抗氧化等方面强于低盐度培养条件。

植被生化组分的遥感反演方法研究

从反演物理模型提取植被生化组分含量的角度 ,分别在叶片和冠层水平探讨了反演生化参量的方法。在叶片水平 ,利用实验室测量光谱数据 ,较为准确地提取了水分和叶绿素含量 ,通过比较真实光谱数据与利用模型和真实参数模拟的光谱数据 ,得出如下结论 :模型能否准确描述某个参数的作用是能否真正准确反演该参数的关键。在模拟的冠层水平 ,基于多阶段反演思想 ,采用了分步反演策略 ,最终较为准确地反演了生化参数。

不同核函数支持向量机和可见-近红外光谱的多种植被叶片生化组分估算

氮、磷、钾元素是植物有机质的重要生化组分,准确估算其含量对监测管理植被的新陈代谢和健康状况具有重要意义。可见-近红外光谱结合多种建模方法已被用于植被生化参数的监测,其中支持向量机回归方法被证明能够较好拟合反射光谱和植被生化参数之间的非线性关系,而选取适当的核函数是其成功的关键。以宜兴地区水稻、玉米、芝麻、大豆、茶叶、草地、乔木和灌木等八种植被叶片样本为研究对象,分析比较基于径向基核函数、多项式核函数和S形核函数的支持向量回归模型估算叶片氮、磷、钾元素含量的能力。利用一阶微分变换、标准正态变量变换和反对数变换对叶片可见-近红外光谱进行预处理,运用bootstrapping法生成1 000组校正集和验证集,分别建立基于三种核函数的支持向量回归估算模型,以决定系数(R2)和相对分析误差(RPD)的均值作为评价指标。结果显示,结合一阶微分和反对数变换光谱,采用径向基核函数模型对氮、钾元素估算精度最高(氮:平均R2=0.64,平均RPD=1.67;钾:平均R2=0.56,平均RPD=1.48),结合一阶微分变换光谱,采用径向基核函数模型对磷元素估算精度最高(磷:平均R2=0.68,平均RPD=1.73)。研究表明,结合不同预处理的可见-近红外光谱,基于径向基核函数的支持向量回归模型具有较好的估算多种植被叶片生化组分含量的潜力。

13个梅州特色客家茶树新品系的生物学性状调查及主要生化组分研究

为今后开发新型客家茶产品、恢复和发展梅州客家历史名茶奠定良好的资源和数据基础,对梅州清凉山茶和锅叾茶2个系列的13个客家茶树新品系的生物学性状进行系统调查,并对各品系春、夏、秋茶主要生化成分含量的变化进行初步研究。结果表明,清凉山茶系列属灌木型小叶种,发芽密度大,芽头数高达1719～2862个/m2,百芽重8.4～15.2g;锅叾茶系列为乔木或小乔木型中小叶种,发芽密度比清凉山系列小,芽头数450～774个/m2,但芽叶较大,百芽重25.0～43.8g。13个客家茶品系内含物都很丰富,水浸出物含量、茶多酚含量和儿茶素含量变化趋势较一致,为夏茶>春茶、秋茶,而游离氨基酸含量春茶显著高于夏茶和秋茶,可溶性糖和咖啡碱含量在三季间的变幅均较小;2个茶系列间的可溶性糖和游离氨基酸含量差异不大,锅叾茶的水浸出物、茶多酚、儿茶素、咖啡碱含量和酚氨比普遍比清凉山茶高。

不同溶解氧水平对工厂化养殖大菱鲆生长及肌肉生化组分的影响

在自动溶氧控制系统中设置5～6 mg/L、7～8 mg/L、9～10 mg/L、11～12 mg/L4种溶解氧水平，其中5～6 m g/L为对照组，对大菱鲆（90～110 g ）的生长及生化组分进行了研究。试验结果表明，饲养50 d后，随着溶解氧水平的提高，大菱鲆质量增加率、特定生长率和食物转化率均随之升高，相邻组别差异不显著，但相隔组别差异显著（P＜0．05）。对大菱鲆全鱼体组分分析发现，大菱鲆全鱼体组分中灰分和粗蛋白呈先升高后降低趋势，粗脂肪呈先降后升的趋势，9～10 mg/L组试验鱼粗蛋白含量最高、粗脂肪含量最低，且与5～6 mg/L、11～12 mg/L组差异均显著（P＜0．05）。

光照强度、温度和盐度对鹿角沙菜生长及生化组分的影响

以鹿角沙菜（Hypneacervicornis）为材料，分别研究了其在不同光照强度（2000lx、4000lx、7500lx、10000lx和15000lx）、不同温度（15℃、20℃、25℃、30℃和35℃）、不同盐度（5、10、15、20、25、30和35）下生长及生化组分的变化。结果显示，适合鹿角沙菜生长的光照强度为2000—4000lx，温度为20～30℃，盐度为20—35；最适合生长的光照强度为4000lx，温度为25℃，盐度为30，在此条件下藻体具有最高的相对生长速率（RGR），SOD活性最低。在光照强度4000～5000lx范围内随着光照强度的升高，可溶性蛋白（SP）、叶绿素a（Chl—a）和类胡萝卜素（Car）的质量分数降低，而藻红蛋白（PE）和藻蓝蛋白（Pc）的质量分数上升；在温度25～35℃、盐度30～35范围内随着温度、盐度的升高，可溶性蛋白、叶绿素a、类胡萝卜素、藻红蛋白和藻蓝蛋白的质量分数降低，说明适宜的温度和盐度有利于其生化组分积累。

植被叶片生化组分的光谱响应特征分析

依据LOPEX’93数据,分别使用地表反射率光谱及其变化量以及光谱指数分析了鲜叶片叶绿素和水分含量的光谱响应。结果表明,在反射率光谱及其变化量的分析中,反射率的二阶导数对叶绿素具有较高的响应,对叶绿素响应较高的波段依次为600,700,670,410,490,500和440nm,这些波段区间能够较好地反映植被叶绿素的含量;反射率光谱经连续统去除后对叶片含水量具有较高的响应,对水分含量响应较高的波段依次为:1870,2130,2180,1820,2350和2120nm,分别对应着水分在短波红外波段的吸收波段。在光谱指数的分析方法中,光谱指数ND(normalized difference)对叶绿素含量较其他指数具有更高的响应,其相关系数为0.618;光谱指数Ratio975对叶片水分含量具有较高的响应,相关系数可达0.996。根据以上的响应分析,构建相关模型,对叶片中叶绿素和含水量开展地基反演实验,结果表明,基于地面光谱数据反演叶片中叶绿素和含水量可达到较高的精度。

基于导数光谱位置变量的干叶片生化组分反演

利用实测干叶片生化组分和高光谱反射率数据,尝试用高光谱位置变量的一阶导数极值特征参数法提取生化组分。结果表明:对全氮、纤维素、木质素、淀粉含量贡献最大的波段分别是D4(1670nm^1735nm反射率一阶导数最小值)、D10(2235nm^2315nm反射率一阶导数最小值)、D8(2020nm^2100nm反射率一阶导数最小值)和D2(1400nm^1480nm反射率一阶导数最小值)。该方法提取干叶片各组分的精度较高,精度最高的是用3个波段提取淀粉含量。分析土壤叶片线性混合光谱表明:该方法能有效的消除土壤背景影响。

不同环境因子对异枝江蓠的生长及生化组分的影响

分别测定了在不同温度(18、23、28、33、38℃)、不同盐度(13、18、23、28、33、38)和不同光强(3000、6000、9000、12000 lx)的培养条件下,异枝江蓠藻体的相对生长速率和生化组分的变化。实验结果表明,异枝江蓠适合生长温度为23-33℃,在此温度范围,藻体具有较高的相对生长速率(RGR),其藻胆蛋白和可溶性蛋白的含量较高,过氧化物酶(POD)的活力较低。异枝江蓠适合生长的盐度为18-28,异枝江蓠对低盐的耐受能力高于高盐,6000 lx是异枝江蓠的最适生长光强。

罗坑野生红茶感官审评及其生化组分研究

为了深入了解广东地区野生茶树种质资源生理生化特性,更有效地利用野生茶树种质资源进行红茶的育种工作,采用高效液相色谱技术对14个罗坑红茶样中的18种氨基酸组分、8种可溶性糖组分、6种儿茶素组分进行分析,并结合感官审评对对罗坑茶树群体进行红茶种质筛选。结果表明：在14个茶样中的儿茶素组分EGC含量最高,在15~60 mg/g;LX4-1、LX4-2、JG5-1中检测到的6种儿茶素组分含量较高,分别是118.8、88.2、106.2 mg/g;在可溶性糖组分中麦芽糖含量最高,在7~18 mg/g,NJW6-2、SK1-2、LX4-2中检测到的8种可溶性糖含量较高,分别是64.1、40.1、41.0 mg/g;在氨基酸组分中茶氨酸含量最高,在10.3~23.0 mg/g,LX4-1、DBT9-1、FSP7-2中检测到的18种氨基酸含量较高,分别是42.0、41.2、42.5 mg/g;在上述化学组分具有特异性的种质中HJY3-1、LX4-1具有浓郁的杏仁香,JG5-1具有特殊的苦味和回甘,NJW6-2甜香型明显。本研究结果表明不同的野生红茶生化成分含量相差较大,具有较高的多样性,并根据该结果筛选出HJY3-1、LX4-1、JG5-1、NJW6-2等4份重要的特异种质资源,在红茶育种中存在较高的潜在价值。

室内外培养海洋单细胞微藻的生长及生化组分

利用现有的螺旋藻培养基地 ,初步尝试了对海洋单细胞微藻(球等鞭金藻Isochrysisgalbana)的大规模室外培养 ,研究了藻细胞在室内外不同培养条件下的生长规律 ,并对其生化成分进行了分析 ,发现实验藻种对培养条件表现出一定的适应性。在室外条件下 ,细胞内脂类、蛋白质的含量都有较大的下降 ,分别从细胞干重的17.045%和4.412%下降为9.746%和2.254 %。与此同时 ,细胞内糖类含量却大大增加 ,高达干重的30.067 % ,比室内培养增加了25.08 % ,且是所有组分中最高的。室外培养细胞内灰分的含量也高于室内。