青岛市农业面源污染评价研究

为使用相对统一的指标体系来比较不同区市氮肥、磷肥以及禽畜养殖的农业面源污染负荷,笔者利用2000—2006年青岛农业化肥使用、禽畜养殖、耕地面积等统计数据,建立了使用统计资料评价青岛地区氮磷和禽畜粪便面源污染的指数及其污染等级划分的方法。研究表明氮肥流失对农田环境的影响:平度、黄岛、崂山和市区处于四级水平(严重威胁),城阳和胶州处于三级水平(构成威胁)。磷肥流失对农田环境的影响:黄岛处于四级水平(严重威胁),胶州处于三级水平(构成威胁)。禽畜养殖对农田环境的影响:莱西、胶州、胶南、崂山处于四级水平(严重威胁),即墨和平度处于三级水平(构成威胁)。

SO2污染环境下水稻导数光谱与生理生化指标的相关性研究

通过田间开顶式小区熏气试验,研究在SO2急性伤害条件下水稻冠层导数光谱与叶片含硫量、叶液pH值以及叶绿素含量的相关性。分别选择分蘖期和抽穗期显著相关的波段(分蘖期:689 nm、584 nm、570 nm;抽穗期:689 nm、584 nm、585 nm)建立预测叶片含硫量、叶液pH值及叶绿素含量的回归模型,并分别用拔节期和灌浆期相应导数光谱反射率检验模型预测精度。结果表明,由分蘖期建立的回归模型估测拔节期叶液pH值及叶绿素含量与实测值之间相关系数分别为0.884和0.630;由抽穗期建立的回归模型估测灌浆期的叶片含硫量及叶绿素含量与实测值之间相关系数分别为0.659和0.768,均通过显著检验。

利用模糊数学评价大沽河干流水质的研究

采用模糊数学方法对大沽河干流河水水质进行综合评价。选定西巨家等9个监测断面,确定高锰酸钾指数等7个评价因子,通过建立评价因子矩阵,计算各因子的权重及进行模糊综合运算,得到各监测断面的综合水质状况。进一步分析发现,早朝、江家庄监测断面综合水质较差。与实际结果进行比较可知,采用模糊数学方法评价水质状况是一种较为恰当的方法。

利用部分生理生化指标监测SO2对农作物急性伤害的研究

利用田间开顶式熏气装置对盆栽小麦和几种蔬菜作物进行熏气试验,研究相同SO2熏气浓度不同熏气时间供试样本叶液pH值、叶片电导率、含硫量的变化,结果表明在SO2熏气时间和叶液pH值之间存在显著线性负相关性,SO2熏气时间和叶片含硫量、叶片电导率之间存在显著线性正相关性。在叶片含硫量、叶片电导率和叶液pH值三个参数中,叶片含硫量是监测SO2对农作物急性伤害最为敏感的指标。然后利用相同的田间开顶式熏气装置选择三个品种的水稻进行不同浓度相同时间的田间熏气试验,分析叶片含硫量的变化规律。研究表明,在同一生育期内,随着SO2熏气浓度的增大,三个水稻品种叶片中硫的含量呈明显增加趋势,且不同SO2浓度处理的水稻叶片含硫量和对照比较均有提高且差异显著。

SO_2熏气条件下水稻叶片吸收光谱植被指数与生理生化指标相关性研究

为寻找对SO2伤害敏感的叶片吸收光谱植被指数,通过田间熏气对水稻叶片吸收光谱与部分生理生化指标的相关性进行研究。结果表明,所测的生理生化指标中,只有POD酶与差值比值组合吸收光谱植被指数在三个品种水稻之间都呈极显著相关,其中BEACI、REACI与POD酶显著正相关,YEACI与POD酶极显著负相关。进一步分析可知,过氧化物酶随着SO2浓度的增加而增加。差值比值组合吸收光谱植被指数BEACI、REACI和YEACI具有通过预测水稻叶片POD酶活性变化而诊断SO2毒害程度的潜力。

基于吸收、透射和反射光谱预测水稻叶绿素含量研究

选择基于吸收率和透射率的叶绿素含量定量反演波段组合,构建叶绿素含量光谱估测模型寻找基于吸收、透射和反射光谱预测叶绿素含量的波段。以3个水稻品种临稻11,圣稻13和阳光200为材料,进行田间实验。比较水稻叶片吸收、反射及透射光谱曲线和一阶导数光谱曲线,发现440、480、630nm和681nm为叶绿素吸收峰的实际发生波段位置,其中630nm波段处的叶片光谱吸收率(A)、透射率(T)和反射率(R)之间相关性最好。比较三者之间的相关性,吸收率与透射率的相关性最强。630nm波段处的叶片光谱吸收率、透射率和反射率与叶绿素含量之间的相关性均达到极显著水平。回归分析表明基于440、480nm和681nm3个波段光谱吸收率线性模型,440、480nm和630nm3个波段光谱透射率线性模型估测叶绿素a含量,480、630nm和681nm3个波段光谱透射率线性模型估测叶绿素b含量,与单独使用630nm光谱变量估测叶绿素含量比较,在4个生育期估测精度均有显著提高,其中以叶绿素a和叶绿素总量的估测效果最好。

SO_2毒害水稻叶片吸收光谱植被指数研究

为寻找对SO2伤害敏感的叶片吸收光谱植被指数,通过田间熏气试验对水稻叶片吸收光谱与叶绿素总量、熏气浓度的相关性进行了研究。结果表明,由吸收光谱曲线及其一阶导数光谱曲线的特征位置确定的分别位于蓝光区、黄光区和红光区的12个特征波段的叶片吸收光谱值均与叶绿素总量显著相关,由这些特征波段构建的植被指数BEACI/YEACI/REACI与叶绿素总量的相关性都达到极显著水平,并且相关系数比特征单波段吸收光谱值与叶绿素总量的相关性显著提高。进一步分析这些植被指数与SO2熏气浓度之间的相关性表明,最新完全展开叶在663.239、693.460 nm的单波段吸收光谱以及植被指数BEACI、REACI、YEACI613.385、YEACI630.036和YEACI663.239与SO2熏气浓度呈正显著相关。BEACI、REACI、YEACI613.385、YEACI630.036和YEACI663.239为叶片吸收光谱SO2伤害敏感植被指数,具有估测水稻SO2伤害的应用潜力。

基于^(15)N示踪的施肥量与水稻叶片氮素含量变化规律的研究

利用^(15)N示踪技术,研究水稻叶片全氮含量、^(15)N丰度的变化以及与施氮水平之间的关系,为基于叶片诊断水稻氮素营养提供研究基础。以3个水稻品种,临稻11,圣稻13和阳光200为材料,进行温室盆栽试验。分别在拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期采集样本,利用凯氏定氮法测试叶片全氮含量,质谱仪测定^(15)N丰度。研究表明,不同生育期水稻叶片全氮含量和^(15)N丰度均随施氮水平逐渐增加。顶1叶片全氮含量和施肥量仅在拔节期极显著相关性,但是在全生育期3个叶位^(15)N丰度均与施氮量均达到0.01水平极显著相关。^(15)N示踪表明拔节期低氮素水平下位叶片^(15)N丰度较上位高;在高氮素水平上位叶片^(15)N丰度增加;孕穗期上位叶的氮素大量转移到穗部,导致孕穗期上位叶的^(15)N丰度明显小于下叶位。由于氮素营养的运转,抽穗期和灌浆期下叶位^(15)N丰度明显小于上叶位;叶片^(15)N丰度的变化更能反映出肥料供应的差异状况。叶片^(15)N丰度的变化更能反映出肥料供应的差异状况,和叶片全氮含量比较,叶片^(15)N丰度与施氮肥量的相关性更能说明施氮肥量和叶片氮素营养的关系。

植物大气污染响应高光谱监测实例研究

选择某钢铁企业绿化树种桂花当年生叶片作为供试样本,测试叶片光谱反射率之后分别测试叶液pH值、叶片含硫量、叶绿素含量、叶片含水量,研究生长在SO2污染环境下桂花叶片光谱的变化以及相应的部分生理生化指标的变化。研究表明,污染较严重生产区采集的叶片光谱反射率和红边斜率均较生活区低,叶片含硫量随大气SO2浓度的增减而相应地变化,叶片叶绿素含量、叶液pH值、叶片含水量的变化规律与叶片含硫量和大气SO2浓度的变化规律相反。

青岛蔬菜种植区地表水污染的灰关联评价

利用大沽河流域7个地表水监测点2006年监测数据,引用综合污染指数法分析了地表水状况,得到各污染指标排序:氟化物>化学需氧量>五日生化需氧量>高锰酸盐指数>硝酸盐氮>氨氮>总磷>石油类>挥发酚。运用灰色关联分析法,结合水质监测点对应的蔬菜种植区的种植面积及人口等调查数据,分析了9个水质指标与蔬菜种植方式及人口数量之间的关系。结果表明,设施栽培和露地栽培对地表水质硝酸盐氮的影响差异较大,表现在设施栽培面积与硝酸盐氮指标关联性最大,而露地栽培面积与硝酸盐氮指标关联性较小。设施栽培面积、习惯种蔬菜村庄数和乡村人口数对地表水质挥发酚指标影响较大。

基于数字图像的番茄黄化曲叶病毒病色彩分析研究

为实现番茄黄化曲叶病毒病的快速无损监测,利用计算机图像处理技术对番茄叶片图像进行研究。在3种颜色系统中比较9种颜色参数,发现其中5种色彩参数存在显著差异,通过进一步的分布统计研究,发现了各参数的最优区分区间。其中G、Y、Cb 3个值对感病叶片的区分率均达到70%以上,最优区分点分别在135、121和110,可以作为TYLCVD的特征参数应用于识别模型为后续研究识别模型提供重要的参数依据。试验结果表明,基于色彩分析法对番茄黄化曲叶病毒病进行识别是可行的。

水稻叶绿素敏感波段选择方法的研究

利用典型相关分析方法分析了不同生育期叶绿素含量与各波段光谱特征的相关系数,结果表明,除分蘖期与叶绿素b含量相关性不显著外,各生育期在430-700 nm叶绿素含量与各波段光谱特征均达到显著相关。利用主成分分析方法对其分析的结果显示,第一主成分主要包含了510-520、520-530、530-540、540-550、550-560、570-580 nm几个可见光波段的信息,第二主成分主要包含了760-770、750-760、740-750、730-740 nm近红外波段的信息。利用典型相关分析和主成分分析对水稻叶片叶绿素进行分析得出的敏感波段范围基本一致。

用图像色彩参数诊断SO_2熏气对小麦的急性伤害

本研究采用简易开顶式熏气装置,对冬小麦进行五个浓度梯度SO2熏气处理C1(27.2mg/m3)、C2(41.3mg/m3)、C3(68.3mg/m3)、C4(81.3mg/m3)和C5(94.3mg/m3)。采用数码相机获取小麦叶片图像,同步测定环境光照强度,分别分析了红(R)、绿(G)、蓝(B)与熏气浓度之间的相关性。研究表明随着熏气浓度的增加R、G、B值均呈现升高的趋势,说明SO2急性伤害直接影响了小麦叶片对可见光的反射特性。尽管色彩参数R、G、B与SO2浓度之间相关性不显著,但是对色彩参数R、G、B与光照强度进行比值处理获得色彩参数光强比值植被指数,该比值指数与SO2熏气浓度之间在0.01水平下存在对数极显著负相关关系,二者之间的拟合方程决定系数达到0.859以上。这说明利用数码图像提取小麦色彩参数诊断SO2对小麦的急性伤害是可行的。

基于鲜叶光谱估测氮素营养的新植被指数

采用田间试验的方法开展利用鲜叶光谱反射率估测水稻氮素营养状况的研究。基于氮素在水稻不同功能叶片之间运转规律的机理,文章重点分析了第一和第三完全展开叶红边斜率和红边位置的变化,并基于红边位置和红边斜率构建了一个新的植被指数(命名为"红边曲线肩夹角植被指数",简称为RSAVI)监测水稻氮素营养状况。为了证明RSAVI在监测水稻氮素营养状况的可行性,分析了不同生育时期氮素含量和RSAVI之间的相关性。结果表明RSAVI和叶片氮素含量显著相关,相关系数介于0.867～0.938之间。并且RSAVI和氮素含量之间建立的回归模型以多项式模型效果最佳,决定系数介于0.7512～0.8796之间,模型均通过0.01水平检验。因此研究结果表明,在本次试验中使用RSAVI估测水稻氮素营养是可行的。

SO2对水稻生理指标和光谱特征的影响

通过田间开顶式小区熏气试验,研究了SO2急性伤害对水稻叶绿素含量、叶液pH值、叶片含硫量和冠层光谱反射率及其相关性的影响,为遥感监测SO2污染环境下水稻长势提供基础研究。结果表明,随SO2熏气浓度的增大,叶绿素含量呈减少趋势,叶片含硫量呈增加趋势,叶液pH值相应地降低,光谱反射率曲线在绿光和红光波段、蓝光和绿光波段之间的吸收谷有变平的趋势。选取冠层光谱叶绿素反射峰(550nm±10nm反射率)和近红外波段770nm±10nm反射率(反映叶片结构)与叶片含硫量、叶绿素含量和叶液pH值进行的相关分析表明,(550±10)nm和(770±10)nm冠层光谱反射率与叶片含硫量呈负相关,与叶液pH值、叶绿素总量均呈正相关。