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应用激光拉曼光谱判别油菜叶片核盘菌早期侵染

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农业工程学报 2017年第1期33卷 206-211页

作者：赵艳茹余克强李晓丽何勇浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100

病原物核盘菌侵染油菜植株所引发的油菜菌核病严重制约着油菜产业的发展,及早诊断核盘菌的侵染有助于油菜菌核病的早期防治。病原物一般由侵入点向植物寄主四周扩散形成病斑,而与病原物侵染点不同距离的组织区域可代表病害的不同严重程... 详细信息

病原物核盘菌侵染油菜植株所引发的油菜菌核病严重制约着油菜产业的发展,及早诊断核盘菌的侵染有助于油菜菌核病的早期防治。病原物一般由侵入点向植物寄主四周扩散形成病斑,而与病原物侵染点不同距离的组织区域可代表病害的不同严重程度。该研究采用激光共聚焦显微拉曼光谱仪在800~2 000 cm-1范围内获取健康和染病油菜叶片的拉曼光谱曲线,接着采用小波变换(wavelet transform,WT)进行拉曼光谱的预处理以去除荧光背景的干扰,然后选择主成分因子(principal components,PC-1和PC-2)以及特征参量(1 006,1 156和1 522 cm-1)进行样本间的聚类分析,最后分别基于主成分因子和拉曼特征参量建立最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)进行菌核病侵染油菜叶片不同阶段的判别分析。结果发现采用基于PC-1主成分,1 156和1 522 cm-1处的拉曼强度建立的LS-SVM判别模型可以得到100%的识别率。研究结果表明,通过判别分析油菜叶片菌核病病斑不同区域处的拉曼光谱可以实现核盘菌侵染油菜叶片的早期判别,这为后续探究植物病害的早期监测以及研发油菜叶片菌核病早期诊断拉曼便携仪提供理论参考。

关键词：拉曼光谱学病原物主成分分析油菜叶片菌核病特征参量化学计量学方法

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油菜叶片中硫甙总量与分量的HPLC测定

分析测试学报 2006年第4期25卷 117-120页

作者：李培武丁小霞赵永国张文陈小媚李云昌谢从华傅廷栋华中农业大学国家蔬菜改良中心华中分中心湖北武汉430062 中国农业科学院油料作物研究所湖北武汉430062 农业部油料及制品质量监督检验测试中心湖北武汉430062

研究建立了高效液相色谱测定油菜叶片中硫甙总量与分量的测定方法。油菜叶片经20h冰冻干燥，70％（φ）甲醇为提取溶剂，超声波提取18min，1mg硫酸酯酶脱硫酸根，离子交换树脂纯化，高效液相色谱进行油菜叶片硫甙组分定性、定量。该方... 详细信息

研究建立了高效液相色谱测定油菜叶片中硫甙总量与分量的测定方法。油菜叶片经20h冰冻干燥，70％（φ）甲醇为提取溶剂，超声波提取18min，1mg硫酸酯酶脱硫酸根，离子交换树脂纯化，高效液相色谱进行油菜叶片硫甙组分定性、定量。该方法加标回收率为94％～103％，样品极差为2．29μmol／g，符合ISO9167国际标准要求。

关键词：油菜叶片硫甙高效液相色谱

基于高光谱和MLSR-GA-BP神经网络模型油菜叶片SPAD值遥感估算

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东北农业大学学报 2020年第8期51卷 74-84页

作者：崔小涛常庆瑞屈春燕史博太蒋丹垚夏利恒王玉娜西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

研究旨在探究油菜叶片叶绿素含量高光谱估算方法,为快速、无损监测西北地区油菜作物叶绿素含量提供依据。以西北地区油菜作物为研究对象,通过分析油菜叶片SPAD值与光谱参数相关性,筛选对SPAD敏感光谱参数,构建并比较基于光谱参数单因素... 详细信息

研究旨在探究油菜叶片叶绿素含量高光谱估算方法,为快速、无损监测西北地区油菜作物叶绿素含量提供依据。以西北地区油菜作物为研究对象,通过分析油菜叶片SPAD值与光谱参数相关性,筛选对SPAD敏感光谱参数,构建并比较基于光谱参数单因素模型、偏最小二乘回归模型(PLSR)和基于多元线性逐步回归遗传算法优化(GA)BP神经网络SPAD估算模型。结果表明,油菜叶片光谱曲线总体趋势一致,随叶绿素含量增加光谱反射率下降;参与建模七种光谱参数相关性均在0.770以上,在0.01水平上显著相关;在各生育期,基于多元线性逐步回归遗传算法优化BP神经网络模型为最优模型,建模R^2>0.77,最大达0.91,验证R^2>0.73,最大达0.92,RMSE为1.32~3.22,RE为2.50%~4.49%。基于多元线性逐步回归遗传算法优化BP神经网络模型为准确、快速估算油菜叶片SPAD值反演方法。

关键词：油菜叶片 SPAD 多元线性逐步回归遗传算法 BP神经网络

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油菜叶片叶绿素含量高光谱估算研究

油菜叶片叶绿素含量高光谱估算研究

作者：崔小涛西北农林科技大学

学位级别：硕士

本研究以西北地区油菜作物为对象,通过三年田间试验和叶片光谱和叶绿素含量观测,分析比较不同年份不同生育期油菜的反射波谱特性及其叶绿素含量变化规律,探讨叶片光谱反射率与叶绿素含量的相关性,选择常用且物理意义明确的光谱参数,构... 详细信息

本研究以西北地区油菜作物为对象,通过三年田间试验和叶片光谱和叶绿素含量观测,分析比较不同年份不同生育期油菜的反射波谱特性及其叶绿素含量变化规律,探讨叶片光谱反射率与叶绿素含量的相关性,选择常用且物理意义明确的光谱参数,构建预测叶绿素含量的遥感反演模型,经过MLSR、PLSR和BP三种模型的比较验证和精度检验以及BP、MLSR-BP和MLSR-GA-BP的对比,得出以下结论:(1)油菜叶绿素含量平均值从苗期到成熟期呈现下降趋势,除2018年外四个生育期SPAD值均彼此表现出显著差异,2018年苗期SPAD值与其他三个生育期表现出显著差异,成熟期SPAD值与其他三个生育期表现出显著差异,蕾薹期和开花期SPAD值无显著差异。(2)油菜各个生育期光谱反射率总体形状趋势一致,在400 nm-500 nm,形成一个吸收谷;在600 nm-700 nm,形成第二个吸收谷,而在550 nm则形成较强的反射峰,在670 nm-780 nm反射率急剧上升;在780 nm-1000 nm形成了持续的高反射率平台。在绿峰区域,苗期、蕾薹期、开花期、成熟期光谱反射率呈现上升趋势。油菜不同SPAD含量的叶片对应的高光谱反射率曲线形状一致,在可见光波段,随着SPAD含量的增大,光谱反射率变小。在近红外波段,随着SPAD含量的增大,反射率则同步增大。(3)不同生育期油菜叶片SPAD值与原始光谱反射率相关性趋势均一致,随着波长变化,表现出4个拐点,其中3个的位置均在550 nm、670 nm和710 nm附近;在550 nm和710 nm负相关系数达到峰值;油菜叶片SPAD值与原始光谱反射率在0.01和0.05水平上显著相关的波长基本上位于三边光谱波段和近红外波段上。(4)通过分析31种光谱参数与叶片叶绿素含量的相关性,选取各生育期相关性均较大的光谱参数参与建模,2017年-2019年具体参与建模的光谱参数个数分别是7个、5个、7个。从达到显著水平的光谱参数数量来看,多年试验在苗期和成熟期油菜叶片SPAD值与光谱参数相关性较好;在蕾薹期和开花期,2018年相关性最差,2017年和2019年相关性相当,均较好。从光谱参数相关性最大值来看,最好是2019年,相关系数最大值0.908(VOG和MTCI)居首位;2017年相关系数最大值0.849(VOG和VOG)次之;最差是2018年,相关系数最大值0.839(VOG)。(5)不同油菜叶绿素含量估算模型经过精度检验和验证,BP神经网络模型最优,其次是偏最小二乘回归模型,多元线性逐步回归模型最差。所建模型的拟合性均达到极显著水平。2017年BP神经网络模型的建模R在四个生育期分别是0.917、0.925、0.947、0.827,验证R分别达到0.864、0.803、0.927、0.811;2018年BP神经网络模型的建模R在四个生育期分别是0.826、0.523、0.799、0.901,验证R分别达到0.803、0.535、0.667、0.874;2019年BP神经网络模型的建模R在四个生育期分别是0.816、0.906、0.852、0.862,验证R分别达到0.785、0.889、0.735、0.859。分别用3年油菜数据以按分层抽样法和任意两年组合为建模集、另一年为验证集4种方式建模,其结果也表明BP神经网络模型最优,其次是偏最小二乘回归模型,多元线性逐步回归模型最差。(6)以2019年数据为基础,建立的BP、MLSR-BP和MLSR-GA-BP三种模型,所建模型的拟合性均达到极显著水平,前三个生育期模型效果规律是BP优于MLSR-GA-BP优于MLSR-BP,2019年成熟期模型效果规律是MLSR-GA-BP优于BP优于MLSR-BP。

关键词：油菜叶片高光谱遥感叶绿素含量多元线性逐步回归偏最小二乘回归 BP神经网络

应用高效液相色谱测定油菜叶片中硫甙成分与含量

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中国油料作物学报 2005年第4期27卷 80-84页

作者：李培武丁小霞赵永国张文陈小媚李云昌谢从华傅廷栋华中农业大学湖北武汉430070 中国农业科学院油料作物研究所湖北武汉430062 农业部油料及制品质量监督检验测试中心湖北武汉430062

本文研究建立了高效液相色谱测定油菜叶片中硫甙总量与分量的测定方法.油菜叶片经20h冰冻干燥,用70%甲醇为提取溶剂,超声波提取8min,1mg硫酸酯酶脱硫酸根,离子交换树脂纯化后,应用高效液相色谱进行油菜叶片硫甙组分定性、定量.该方法加... 详细信息

本文研究建立了高效液相色谱测定油菜叶片中硫甙总量与分量的测定方法.油菜叶片经20h冰冻干燥,用70%甲醇为提取溶剂,超声波提取8min,1mg硫酸酯酶脱硫酸根,离子交换树脂纯化后,应用高效液相色谱进行油菜叶片硫甙组分定性、定量.该方法加标回收率为94%～103%,样品极差为2.29μmol/g,符合ISO9167国际标准要求.

关键词：油菜叶片硫甙测定方法

基于数字图像处理技术的油菜叶片氮素营养检测研究

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基于数字图像处理技术的油菜叶片氮素营养检测研究

作者：李方一湖南农业大学

学位级别：硕士

本文针对传统油菜氮素含量检测存在费时费力、经济成本高、实时性差等缺点,以甘蓝型油菜叶片为主要研究对象,采用数字图像处理技术,对油菜叶片颜色特征、叶面积等信息进行提取,分析了不同氮肥水平处理油菜叶片含氮量、颜色特征值、叶面... 详细信息

本文针对传统油菜氮素含量检测存在费时费力、经济成本高、实时性差等缺点,以甘蓝型油菜叶片为主要研究对象,采用数字图像处理技术,对油菜叶片颜色特征、叶面积等信息进行提取,分析了不同氮肥水平处理油菜叶片含氮量、颜色特征值、叶面积的差异性,着重对不同氮肥水平处理油菜叶片颜色特征值与含氮量作相关性分析,选取最具显著相关的颜色特征值、颜色特征值组合、颜面比(颜色特征值／叶面积)与实测叶片含氮量建立预测模型。(1)详述了数字图像处理技术包括图像获取、加工、预处理、分割、颜色特征提取、叶面积测定的各种方法。在图像的处理过程中,发现灰度变换、超绿变换以及中值滤波去噪法都比较适宜油菜叶片的预处理;在分割过程中发现双峰阈值法和全阈值法分割效果比较好。(2)建立了油菜叶片以基于RGB、HIS、HSV三个颜色模型的30个颜色特征值、叶面积值为主要特征的变量体系。(3)分析了不同氮肥水平处理油菜叶片含氮量、主要颜色特征值以及叶面积的差异性。①在不同氮肥水平处理间,随着氮肥施用量增加,整株叶片、相同部位叶含氮量略有增加,但含氮量差异并不显著;不同部位叶间含氮量差异极显著,上部位叶含氮量最高,中部位叶居中,下部位叶最低。②在不同氮肥水平处理间,整株叶片、相同部位叶片除蓝色分量值外,其余5个颜色特征值差异均显著或极显著。不同部位叶片除蓝色分量值外,其余5个颜色特征值或者三个部位叶片差异均显著或者一个部位与另两个部位叶片差异显著。③在不同氮肥水平处理间,随着氮肥施用量增加,整株叶片、相同部位叶片面积值呈阶梯状递增,叶片面积值差异极显著。植株上、中、下部位叶面积值差异极显著。(4)分析了不同氮肥水平处理油菜叶片颜色特征值与含氮量的相关性。①在植株叶片图像中,各颜色特征值与含氮量值的相关性较好,大部分达到极显著相关。不同的颜色特征值与含氮量值的相关性具有一定的差异性。经过变换的RGB值和色度坐标值与含氮量值的相关性除RG、gr组合即R/G、G/R、G-R、g-r外,均有所提高,其中2G-R-B、G-B、B/G、B/(R+G)与含氮量值相关性最好。②去掉CK处理植株后,其余处理植株叶片图像中,各颜色特征值与含氮量值的相关性均明显好于没有除掉CK处理植株时相应颜色特征值与含氮量值的相关性。③在所有处理油菜叶片图像中,各颜面比与含氮量值的相关性均明显好于相应颜色特征值与含氮量值的相关性,各颜面比与含氮量值的相关性全部达到极显著相关,g-r颜面比与含氮量值的相关系数达最高值0.7。(5)构建了油菜叶片颜色特征值、颜色特征值组合、颜面比与含氮量值的预测模型。颜色特征值与含氮量值建立的模型中,以G/(R+B)、G/B、2g-r-b、g、g-b为自变量建立的回归方程最显著,颜面比值与含氮量值建立的回归方程均极显著,决定系数明显比颜色特征值建立的回归方程决定系数大(近1倍)。通过对显著的回归模型进行精度检验,各颜面比建立模型对油菜叶片含氮量值的预测精度在91.01%-87.88%之间,比同样样本颜色特征值建模预测同样检测样本精度提高9%左右。

关键词：数字图像处理技术油菜叶片含氮量颜色特征叶片面积颜面比

基于单积分球测量系统和反演策略的油菜叶片叶绿素分析研究

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基于单积分球测量系统和反演策略的油菜叶片叶绿素分析研究

作者：李晓冉浙江大学

学位级别：硕士

叶片叶绿素含量是反映作物生长状态的重要指示因子,如何快速、准确的定量获取叶绿素含量对作物生长监测、胁迫分析、估产等具有极其重要的意义。针对目前叶绿素含量预测结果精度差、效率低的问题,本文基于油菜叶片叶绿素反演的需求,构... 详细信息

叶片叶绿素含量是反映作物生长状态的重要指示因子,如何快速、准确的定量获取叶绿素含量对作物生长监测、胁迫分析、估产等具有极其重要的意义。针对目前叶绿素含量预测结果精度差、效率低的问题,本文基于油菜叶片叶绿素反演的需求,构建了单积分球测量系统平台,并选择随机森林模型和PROSPECT模型探索了叶绿素反演的最优策略,具体研究内容如下:(1)基于ANGERS数据库研究了不同反演策略对叶绿素反演的影响。基于ANGERS数据库中400-2450 nm的反射率、透射率,叶绿素含量的数据,比较了不同波段范围(400-1000 nm、400-2450 nm)、不同光谱采集方式(反射率、透射率、反射率+透射率)、以及不同反演模型对叶绿素含量预测的结果,发现基于PROSPECT模型400-1000 nm的反射率+透射率反演叶绿素的优选性。(2)构建了单积分球检测系统平台。构建了适合测量油菜叶片400-1000 nm的半球反射率、半球透射率的测量系统平台。为了确保油菜叶片光谱测量的可靠性,基于20%Intralipid溶液和Blue dye粉末,制作了5种不同浓度的参考标样,并根据Beer-Lambert定律计算其标样的吸收系数μ,根据Intralipid散射溶液约化散射系数的经验公式计算约化散射系数μ’。同时,通过积分球所测得标样的半球反射率和半球透射率并结合IAD(Inverse adding doubling)反演算法得到标样的吸收系数μ和约化散射系数μ’,将实验所得的计算值与理论值进行比较,结果表明,系统可靠性较好,可以用于后续实验测量。(3)研究了不同反演策略对油菜叶片叶绿素反演的影响。基于单积分球测量系统PROSPECT模型的不同光谱采集方式的叶绿素反演,400-1000 nm的反射率、透射率、反射率+透射率反演的叶绿素与测量的叶绿素相关性分析的R(Coefficient of determination)值分别为0.65、0.82、0.83;RMSE(Root mean squared error)值的结果分别是5.13μg/cm、3.57μg/cm、3.31μg/cm。基于单积分球测量系统随机森林模型不同光谱采集方式的叶绿素反演结果,400-1000 nm的反射率、透射率建模集反演的叶绿素与测量的叶绿素相关性分析的R值分别为0.88、0.90;RMSE值的结果分别是1.46μg/cm、1.33μg/cm。400-1000nm的反射率、透射率预测集反演的叶绿素与测量的叶绿素相关性分析的R值分别为0.76、0.80;RMSE值的结果分别是3.34μg/cm、3.30μg/cm。基于单积分球测量系统基于PROSPECT模型、随机森林模型不同时期的叶绿素反演结果,基于PROSPECT模型,不同时期的R值分别为:0.83、0.89、0.78、0.79、0.89;RMSE值的结果分别是2.24μg/cm、1.82μg/cm、2.72μg/cm、2.98μg/cm、1.95μg/cm。基于随机森林模型,不同时期的R值分别为:0.14、0.84、0.54、0.45、0.60;RMSE值的结果分别是2.24μg/cm、1.82μg/cm、2.72μg/cm、2.98μg/cm、1.95μg/cm。基于ASD便携式野外光谱仪随机森林不同波段的叶绿素反演结果,400-1000 nm、400-2500 nm的反射率建模集反演的叶绿素与测量的叶绿素相关性分析的R值分别为0.91、0.91;RMSE值的结果分别是2.40μg/cm、1.71μg/cm。400-1000 nm、400-2500 nm的反射率预测集反演的叶绿素与测量的叶绿素相关性分析的R值分别为0.58、0.52;RMSE值的结果分别是5.21μg/cm、5.62μg/cm。综合比较所有结果,可以得出油菜叶片基于单积分球测量系统PROSPECT模型400-1000 nm的反射率+透射率叶绿素反演的优选性。

关键词：油菜叶片叶绿素 PROSPECT模型随机森林模型单积分球检测系统

调控异戊烯基转移酶基因表达对油菜叶片抗衰老的研究

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调控异戊烯基转移酶基因表达对油菜叶片抗衰老的研究

缺钾胁迫对冬油菜叶片光合作用的限制性因子分析

中国科协2002年学术年会

作者：张治礼中国热带农业科学院热带作物生物技术国家重点实验室

油菜是我国重要的油料作物之一,其叶片衰老进程严重影响油菜有效光合作用时间、光合产物的积累和荚果的充实。本项目对调控内源细胞分裂素生物合成基因工程技术在油菜叶片抗衰老的研究中进行了探索,并期望可以获得叶片衰老延缓、抗逆性... 详细信息

油菜是我国重要的油料作物之一,其叶片衰老进程严重影响油菜有效光合作用时间、光合产物的积累和荚果的充实。本项目对调控内源细胞分裂素生物合成基因工程技术在油菜叶片抗衰老的研究中进行了探索,并期望可以获得叶片衰老延缓、抗逆性提高、产量增加的油菜新品系的应用前景。

关键词：油菜叶片细胞分裂素叶片衰老油菜植株异戊烯基转移酶基因抗衰老

来源： cnki会议评论

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缺钾胁迫对冬油菜叶片光合作用的限制性因子分析