科研产出
高光谱定量反演火龙果茎枝叶绿素含量的研究
《光谱学与光谱分析 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：火龙果是近年来引进我国的营养价值高、经济效益好的新型水果,肉质茎枝是其主要光合器官,与常见果树具有较大差异.为探索以茎枝为光合作用器官的植被的光谱特征及其生化组分的估测方法,以火龙果为研究对象,在贵州省典型种植区罗甸县开展了4个氮肥梯度田间试验,同步测定不同养分丰缺程度下的火龙果茎枝高光谱和相应叶绿素含量数据;然后分析火龙果茎枝光谱数据的演化规律,并采用数学变换、连续小波变换算法并结合相关性分析算法处理分析火龙果茎枝光谱数据,提取并筛选特征波段;最后利用偏最小二乘算法构建火龙果茎枝叶绿素含量估测模型.研究结果表明:(1)火龙果肉质茎枝的原始光谱曲线整体趋势与常见绿叶植物相似,但随施氮量的增加,火龙果近红外处的光谱反射率逐渐降低,变化趋势与常见绿叶植物相反,茎枝光谱的吸收峰(谷)随施氮量的增加呈升高(加深)的趋势.(2)数学变换中的一阶微分与在L1—L5尺度内的连续小波变换能有效提升光谱对叶绿素含量的敏感性,火龙果茎枝原始光谱与叶绿素含量的敏感区域主要位于730~1400 nm,数学变换与连续小波变换均能提升光谱对叶绿素含量的敏感性.与常见绿叶植物相比,火龙果茎枝敏感波段分布相对分散,且多位于730 nm附近与近红外区域(1100~1600 nm).(3)数学变换和连续小波变换能明显提升光谱对火龙果茎枝叶绿素含量的估测能力,其中基于一阶微分的估测模型与基于连续小波变换L1与L4的估测模型分别为数学变换与连续小波变换的最优模型,其验证精度分别为R2验证=0.625,RMSE=0.048,RPD=1.238(一阶微分);R2验证=0.678,RMSE=0.037,RPD=1.652(连续小波变换);表明高光谱技术可以作为火龙果茎枝叶绿素含量和营养诊断的无损监测手段.该研究为完善不同植被类型基于高光谱指数的叶绿素反演提供了补充.
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主动微波光谱影像对新疆天山山脉区域地表形变的监测研究
《光谱学与光谱分析 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：全球气候变暖已导致多年冻土发生严重的退化,现已威胁到许多区域的生态安全,特别是作为五大畜牧业生产基地的天山地区.当前区域内的研究多针对冰川进行分析,较少对多年冻土深入挖掘.通过39景ENVISAT ASAR影像(覆盖时间从2003年6月17日到2010年6月15日),利用SBAS-InSAR方法监测区域内多年冻土区的地表形变现状.详细介绍算法原理,生成ASAR数据集单视复数影像的连接图时,以空间和时间基线距分别小于500 m和550 d为原则,生成126幅差分干涉图.其中因基线和多普勒质心差的原因, 6景ASAR影像没有进行配对.生成连接图后,配合STRM V4版本的DEM数据,经过干涉图去平、自适应滤波、相干系数图生成、相位解缠后,再对这126对干涉图进行质量较差52对的移除.利用地面控制点,进行轨道精炼和重去平等操作,估算形变速率和残余地形,经过相关系数阈值控制和奇异值分解(SVD)方法,再结合空间低通滤波和时间高通滤波方法,计算得到研究区时间序列地表形变反演.反演结果共包括33期形变影像,涉及时间从2004年至2010年.根据研究区形变结果可知,虽然区域内有不同程度的沉降和抬升,但整体的形变速率在±5 cm·yr-1之内,平均形变速率为(-0.07±3.38) mm·yr-1,说明研究区内地表存在轻微的沉降现象.此外以3 000 m海拔为界,分别探讨分布季节冻土和多年冻土的平原地区和山地区域形变规律发现,平原地区的形变主要表现为抬升,仅北方接近城市的区域表现出强烈的沉降现象.而山区的形变结果则较为零散,整体形变基调以沉降为主,大体上在西部和东部地区分别呈现出沉降和抬升现象.海拔高于3 000 m的形变点存在15 198个,利用温度和降水数据,探讨形变点不同形变间隔和总体样本的温度和降水年变化规律后得知,总体和不同变形速率间隔的形变样本点基本都呈现出逐步变暖的趋势.并且研究区的山区地表形变速率小于-2.0 cm·yr-1、在-2.0~2.0 cm·yr-1之间和大于2.0 cm·yr-1的样本点数量依次为6 364, 6 449和2 385个,山区地表负值的区域多于正值的区域,体现出该区域的沉降位置多于抬升位置,也同全球变暖,冻土退化,地表发生沉降的规律相一致.利用主动微波波谱段的ASAR数据,成功反演了2004年至2010年间的研究区地表形变结果,并从地表形变反演结果的空间角度、时间角度和冻土变化的时间滞后性进行了讨论和展望.以上研究结果期望能为天山区域多年冻土区的地表形变监测提供新的途径和参考.
关键词： 短基线集合成孔径雷达干涉测量技术 冰冻圈 多年冻土 全球变暖 地面沉降
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NIRS法定量分析多年生苦荞叶片蛋白质与GABA含量
《光谱学与光谱分析 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为满足多年生苦荞育种工作的需要,采用近红外光谱分析技术结合定量偏最小二乘法对多年生苦荞叶片蛋白质和γ-氨基丁酸(GABA)含量进行了快速测定研究,实验使用了222份多年生苦荞材料,扫描光谱后测定其化学值.研究发现样品蛋白质含量的平均值、最大值和最小值含量分别是164, 331和121 mg·g-1;样品GABA含量的平均值、最大值和最小值含量分别是2.489, 3.968和1.439 mg·g-1.蛋白质建模结果:采用不同光谱区建模时,建模集的平均决定系数(R2)、校正标准差(SEP)和平均相对误差(RSD)分别是93.46%, 0.63和3.82%,检验集的平均R2, SEP和RSD分别是91.77%, 0.88和5.28%.采用不同比例的建模样品和检验样品时,建模集的平均R2, SEP和RSD分别是93.55%, 0.63和3.82%,检验集的平均R2, SEP和RSD分别是92.18%, 0.87和5.20%.采用4 000~9 000 cm-1光谱范围,二阶导数(13)预处理光谱,建模集与检验集的比例为4∶1,模型最优,其建模集内部交叉R2, SEP和RSD分别是93.57%, 0.55和3.38%,检验集内部交叉R2, SEP和RSD分别是93.35%, 0.73和4.40%.GABA建模结果:采用不同光谱区建模时,建模集的平均R2, SEP和RSD分别是86.28%, 0.21和8.30%,检验集的平均R2, SEP和RSD分别是84.35%, 0.22和8.76%.采用不同比例的建模样品和检验样品时,建模集的平均R2, SEP和RSD分别是88.51%, 0.20和8.04%,检验集的平均R2, SEP和RSD分别是86.80%, 0.21和8.40%.4 000~10 000 cm-1光谱范围,原始光谱,建模集与检验集的比例为4∶1,模型最优,其建模集内部交叉R2, SEP和RSD分别是93.28%, 0.15和6.10%,检验集内部交叉R2, SEP和RSD分别是91.49%, 0.17, 6.68%.证明了使用近红外光谱技术定量测定多年生苦荞叶片蛋白质和GABA含量的可行性以及模型的稳定性.
关键词： 近红外光谱 多年生苦荞 模型 蛋白质 γ-氨基丁酸
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基于稳定同位素的石漠化地区桑树根系水来源研究
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤水分亏缺是阻碍石漠化地区植被恢复重建的主要生态因子之一.然而,桑树(Morus alba L.)用于石漠化治理已取得良好效果,但其水分利用策略尚不清楚.该文基于氢、氧稳定同位素技术研究石漠化地区桑树根系在生长期内对不同深度土壤水分的利用程度,反映桑树根系在不同季节的吸水能力变化,揭示桑树生长期内水分利用策略.结果发现:桑树生长前期(春季,4-6 月)降水中氢氧稳定同位素丰度较为偏正,比生长后期(秋季,9-11 月)降水富集氢氧稳定同位素.土壤水氢氧稳定同位素随春季、秋季降雨的季节变化呈现下降趋势,并且受降雨、蒸发等影响,表现出不同的剖面垂直变化规律.桑树水与土壤水氢、氧稳定同位素变化相似,说明桑树生长所需的水分主要靠土壤水分提供.通过直观相关法和多元线性混合模型法判断出桑树在不同季节对土壤水分的吸收利用策略不同,其中春季先主要吸收10~30 cm土层水,随着降雨增多开始主要吸收利用50~60 cm深层水;进入秋季降雨量较大时亦是主要吸收利用50~60 cm的深层水,而降雨减少时转变为主要吸收利用0~10 cm的土壤水.研究可为桑树在石漠化治理中的应用提供依据.
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短波紫外线照射和~(60)Co-γ辐照处理对大樱桃贮藏品质的影响
《食品科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究不同射线辐照处理对大樱桃果实保鲜效果的影响,采用不同剂量短波紫外线(short-wave ultraviolet light,UV-C)照射(1.37、2.05、2.74 kJ/m~2)和~(60)Co-γ辐照(0.75、1.5、2.25 kGy)分别处理大樱桃果实,定期检测其冷藏期间生理品质指标和果皮超微结构变化。结果表明:贮藏15 d内,1.37 kJ/m~2照射和0.75 kGy辐照较对照组可显著延缓大樱桃果实好果率下降、抑制果实质量损失,较好保持果实质地特性,促进花青素合成,有效抑制过氧化物酶与超氧化物歧化酶活性下降,但对可溶性固形物含量影响不大,且会引起丙二醛含量增加。由于两种处理对好果率、硬度、质量损失率、花青素等感官品质核心指标具有良好的积极作用,因此对丙二醛的不利变化并不足以影响到果实的商品品质评价。电子显微镜结果显示,大樱桃经1.37 kJ/m~2照射和0.75 kGy辐照处理后,与对照组相比,能在一定程度上减轻果皮细胞膜、线粒体、叶绿体等细胞结构的损伤程度,显著延缓果皮细胞衰老。此外,在贮藏前期与末期,1.37 kJ/m~2照射和0.75 kGy辐照所发挥的作用并不相同。针对于5 d以内的短期贮藏,可采用1.37 kJ/m~2 UV-C照射,而长期贮藏则以0.75 kGy~(60)Co-γ辐照效果更好。
关键词： 大樱桃 短波紫外线照射 ~(60)Co-γ辐照 保鲜 超微结构
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稻田土壤和稻米中重金属潜在污染风险评估与来源解析
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：该文选择贵州省典型城市(都匀市)周边水稻种植区为研究区,系统采集了稻田土壤和稻米样品各110个,测定土壤和稻米中Cd、Hg、As、Pb和Cr含量,基于多元统计分析和污染风险评价等分析方法,揭示了研究区稻田土壤重金属污染的主要来源及土壤和稻米中重金属存在的潜在风险.结果表明,与贵州土壤重金属背景值相比,稻田土壤中Cd、Hg、As、Pb和Cr超标率分别为14.55%、40.00%、16.36%、22.72%和13.64%,主要以Hg污染问题最为突出.稻米中只存在3.64%Cd超标,Hg、As、Pb和Cr平均含量均低于国家食品安全标准限定值(GB 2762-2017),说明当地居民食用稻米存在最大的潜在威胁为Cd污染稻米.稻田土壤重金属来源分析结果表明,稻田土壤中Cd、Hg、As和Pb之间呈显著正相关关系,说明土壤中Cd、Hg、As和Pb具有相同的来源,主要来源于当地铅锌矿冶炼、火电厂等污染点源排放的污染物;Cr与其他元素相关性不显著,主要来源于成土母质,为自然来源元素.
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热处理刺梨汁香气物质的SPME-GC-MS检测与主成分分析
《食品科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：在模糊数学综合评判法的基础上,采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用(solid-phase microextraction-gas chromatography mass spectrometry,SPME-GC-MS)技术检测热处理前后刺梨汁挥发性成分,结合主成分分析法对刺梨汁的挥发性成分进行分析。结果表明:热处理前后5个样品经SPME-GC-MS检测出65种挥发性物质,主要以酯类、醇类、烯类为主。经不同升温加热处理,刺梨汁的挥发性成分种类及相对含量均呈先增加后减少趋势,其中70℃、30 min处理组的挥发性成分种类最多,为61种,相对含量为89.22%,其种类与相对含量最接近刺梨原汁。主成分分析得出刺梨汁主要香气成分为酯类、烯烃类物质,70℃、30 min热处理组在香气成分上与原汁聚为一类,香气成分含量与种类相差不大,与模糊数学综合评判法结果相一致,因此,可以得出70℃、30 min热处理条件是刺梨汁热加工过程中的最佳条件。
关键词： 固相微萃取 气相色谱-质谱联用仪 刺梨汁 主成分分析
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面向从江香猪选育的肌内脂肪活体超声无损测定
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索从江香猪肌内脂肪含量的超声活体预测方法,该文选取110头从江香猪育肥猪开展活体测定,以超声图像为研究对象,利用Matlab R2015b软件提取灰度-梯度共生矩阵(gray gradient cooccurrence matrix,GGCM)及4个角度灰度共生矩阵(gray level cooccurrence matrix,GLCM)图像纹理特征参数。通过逐步回归分析法构建肌内脂肪(intramuscular fat,IMF)含量预测模型,再将此模型应用于另外42头从江香猪,验证模型准确性。逐步回归分析结果表明,背膘厚、灰度平均和梯度熵3个参数指标达到显著水平(P<0.05),回归预测模型决定系数R2=0.369。线性回归及相关分析得出,估测值与实测值间RMSE为0.686,皮尔逊积矩相关系数(pearson correlation coefficients)和斯皮尔曼相关系数(spearman correlation coefficients)分别为0.592和0.640(P<0.001)。该研究所构建的拟合回归模型可应用于从江香猪肌内脂肪活体预测,为后期高肌内脂肪含量从江香猪的选育提供更为便捷有效的手段。
关键词： 超声图像 无损检测 模型 从江香猪 肌内脂肪 选育
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贵州不同辣椒品种的品质及挥发性成分分析
《食品科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：对贵州地区5个名优辣椒品种的品质及其挥发性成分进行测定,并对果实进行质地分析。5种辣椒的品质成分呈现品种和地区差异性,黄平线椒的水分、粗蛋白及总多酚含量相对较高,百宜平面椒总灰分、可溶性糖、还原糖及还原型VC含量最高,花溪党武辣椒粗纤维及辣椒红素含量最高,大方皱椒总酸、总辣椒碱含量最高。辣椒果实的各质地参数表明,百宜平面椒的硬度、回复性相对最大,黄平线椒的内聚性、黏着性及咀嚼性最高,各质地参数相关性显示硬度与回复性呈极显著正相关(r=0.812),与内聚性、黏着性、咀嚼性呈显著负相关(r=-0.741、r=-0.720、r=-0.600);内聚性与黏着性呈显著正相关(r=0.630);黏着性与咀嚼性呈极显著正相关(r=0.752)。5个辣椒品种共检测出128种挥发性成分,种类最多的是黄平线椒及施秉线椒(93种);5个辣椒品种挥发性成分相对含量较高为萜烯类,为20.57%~48.60%,其次是含硫化合物类,为5.23%~27.02%,不同品种的辣椒果实,挥发性化合物种类及相对含量差异较大,构成了不同的挥发性。综合分析认为贵州地区不同辣椒品种品质成分、质地性状及挥发性成分有一定的差异,百宜平面椒可作为发酵辣椒的加工原料品种,花溪党武辣椒适宜作为干辣椒加工的原料,黄平线椒可作为鲜食辣椒品种,生产企业可根据不同产品的要求选择合适的品种进行加工,获取优质的辣椒产品。
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电子鼻结合顶空SPME-GC-MS联用技术分析贵州不同品种辣椒发酵后挥发性成分
《食品科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：以贵州5种不同辣椒品种为研究对象,采用电子鼻技术,结合顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(solid phase microextraction-gas chromatography-mass,SPME-GC-MS)联用技术,对其发酵后挥发性成分进行分析。结果表明,电子鼻分析结果能够很好地区分不同辣椒品种发酵后的风味;采用主成分分析(principal component analysis,PCA)以及线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)可知,PCA和LDA主成分贡献率总和分别为99.93%、99.19%,均大于95%,说明传感器识别效应和样品间的风味区分度较好。SPME-GC-MS分析结果表明,5种样品共检出124种不同的挥发性风味物质。其中黄平线椒占97种,以酯类物质相对含量最高,为36.82%;施秉线椒和大方皱椒分别占88种和94种,且均以醇类物质相对含量最高,分别为31.88%、28.99%;百宜平面椒和花溪党武辣椒分别占89种和71种,均以烃类物质相对含量最高,分别为26.75%、35.08%。此结果与电子鼻PCA和LDA结果相一致。因此,通过SPME-GC-MS和电子鼻分析结果可知,电子鼻能够很好地区分贵州名优产地不同辣椒品种发酵后的风味。
关键词： 电子鼻 顶空固相微萃取 气相色谱-质谱法 发酵辣椒 挥发性成分
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