植物叶寿命及其相关叶性状的生态学研究进展 被引量：311

1

作者 张林 罗天祥 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期844-852,共9页

科学家早已注意到 ,具有长叶寿命的植物通常生长于营养和 (或 )水分较为缺乏的环境 ,而具短叶寿命的植物一般生长在具有较高的营养可利用性地带。国外大量的实验研究结果表明 ,单位重量的叶氮含量 (Nmass)与叶的最大光合速率存在密切正... 科学家早已注意到 ,具有长叶寿命的植物通常生长于营养和 (或 )水分较为缺乏的环境 ,而具短叶寿命的植物一般生长在具有较高的营养可利用性地带。国外大量的实验研究结果表明 ,单位重量的叶氮含量 (Nmass)与叶的最大光合速率存在密切正相关 ,而比叶面积 (单位干重量的叶面积 )与植物生产单位叶面积的物质成本呈负相关 ,二者又随叶寿命的增加而降低 ,这种相互关系几乎在所有植物种群和群落中都普遍存在 ,反映了植物对环境适应的趋同进化特征 ,是进一步理解生态系统行为特征的基础。松属 (Pinus)及云杉 (Picea)、冷杉 (Abies)等常绿针叶树种的叶寿命一般随海拔的升高而增大 ,其相关叶性状也普遍存在明显的垂直分布格局 :随着海拔升高 ,单位面积的叶氮含量 (Narea)及最大光合速率增加 ,而比叶面积则减少。一般认为 ,长的叶寿命是对高寒及养分、水分贫乏等胁迫环境的适应 ,而短的叶寿命和 (或 )落叶性被认为是植物为了快速生长以及对干旱或寒冬等季节性胁迫环境的适应结果。根据成本_效益分析理论 ,在特定环境条件下叶寿命大小取决于形成并维护单位叶面积所需要的物质消耗与叶片碳收获的平衡 ,与常绿 /落叶森林植被纬向 /垂直地带性分布存在一种内在联系机理。因此 。 展开更多

关键词 植物 叶寿命 叶性状 生态学 适应策略 生态系统

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科尔沁沙地52种植物叶片性状变异特征研究 被引量：58

2

作者 赵红洋 李玉霖 +3 位作者 王新源 毛伟 赵学勇 张铜会 《中国沙漠》 CSCD 北大核心 2010年第6期1292-1298,共7页

研究严重沙化生境中植物叶片性状的变异特征,不仅有助于了解植物对区域环境变化的适应特征,而且还可以为群落分类、群落结构特征的揭示等提供重要的依据。本研究以科尔沁沙地52种植物为对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析... 研究严重沙化生境中植物叶片性状的变异特征,不仅有助于了解植物对区域环境变化的适应特征,而且还可以为群落分类、群落结构特征的揭示等提供重要的依据。本研究以科尔沁沙地52种植物为对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析植物各叶片性状之间的关系。结果表明,科尔沁沙地52种植物比叶面积在6.9～34.4m2·kg-1之间变动,与其他区域的研究结果相比,该区域植物比叶面积偏小,说明该区域植物能较好地适应贫瘠环境。52种植物中,大多数植物的氮磷比小于14,说明科尔沁沙地植物主要受氮制约。研究结果还表明,不同功能群植物的叶性状存在显著差异。固氮植物叶片氮含量最高,杂类草的叶干物质含量(平均值为0.22±0.06g·g-1)显著小于其他功能群植物,但是植物叶片磷含量和比叶面积在不同功能群之间差异不显著。相对于多年生植物,一年生草本植物的比叶面积显著偏大,但是叶干物质含量显著偏小。科尔沁沙地52种植物叶干物质含量分别与比叶面积和叶片氮含量呈显著负相关,叶片磷含量和氮含量之间呈显著正相关。 展开更多

关键词 比叶面积 叶片氮含量 叶片磷含量 功能群

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稻麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系 被引量：49

3

作者 朱艳 李映雪 +3 位作者 周冬琴 田永超 姚霞 曹卫星 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第10期3463-3469,共7页

作物氮素含量是评价作物长势、估测产量与品质的重要参考指标,叶片氮素含量的无损快速监测对于指导作物氮素营养的精确管理及生产力的预测预报具有重要意义.以5个小麦品种和3个水稻品种在不同施氮水平下的3a田间试验为基础,综合研究了... 作物氮素含量是评价作物长势、估测产量与品质的重要参考指标,叶片氮素含量的无损快速监测对于指导作物氮素营养的精确管理及生产力的预测预报具有重要意义.以5个小麦品种和3个水稻品种在不同施氮水平下的3a田间试验为基础,综合研究了稻麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系.结果显示：（1）不同试验中拔节后稻麦叶片氮含量均随施氮水平呈上升趋势;（2）稻麦冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异,在可见光区（460～710 nm）的反射率一般随施氮水平的增加逐渐降低,而在近红外波段（760～1100 nm）却随施氮水平的增加逐渐升高;（3）就单波段光谱而言,610、660 nm和680 nm处的冠层反射率均与稻麦叶片氮含量具有较好的相关性;（4）在光谱指数中,归一化差值植被指数NDVI（1220,610）与水稻和小麦叶片氮含量均具有较好的相关性,且相关性好于单波段反射率;（5）对于小麦和水稻,可以利用共同的波段和光谱指数来监测其叶片氮含量,采用统一的回归方程来描述其叶片氮含量随单波段反射率和冠层反射光谱参数的变化模式,但若采用单独的回归系数则可以提高稻麦叶片氮含量估测的准确性. 展开更多

关键词 小麦 水稻 叶片氮含量 冠层反射率 光谱指数 定量关系

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新疆准噶尔荒漠植物叶片功能性状的进化和环境驱动机制初探 被引量：53

4

作者 尧婷婷 孟婷婷 +3 位作者 倪健 阎顺 冯晓华 王国宏 《生物多样性》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期188-197,共10页

植物功能性状是由遗传因素和环境条件共同决定的。剖析各因素对植物性状变异的相对影响,对揭示植物对环境变化的响应和适应规律至关重要。作者以干旱区植物为研究对象,定量化分析了植物叶片功能性状变异及其与环境梯度的关系。研究区域... 植物功能性状是由遗传因素和环境条件共同决定的。剖析各因素对植物性状变异的相对影响,对揭示植物对环境变化的响应和适应规律至关重要。作者以干旱区植物为研究对象,定量化分析了植物叶片功能性状变异及其与环境梯度的关系。研究区域位于中国新疆准噶尔盆地及其周边区域。在30个样地中,观测了110种植物的叶比重、叶片单位质量氮含量和单位面积氮含量以及叶片干物质含量,通过插值法获得每个样地的生物气候数据。结果表明:物种水平上叶片性状(性状值为每个物种的实际观测值)的变异在很大程度上由植物进化背景所决定,气候因子和功能群的作用次之;在群落尺度上(性状值为每个样地的权重和),叶比重与气候干旱程度呈正相关,单位质量氮含量在水热组合最优的区域出现最大值,而叶片干物质含量和单位面积氮含量与气候因子的相关性较小。叶比重是群落尺度上探讨叶片功能性状与环境梯度关系的一个合适的指标。此外,在研究植物性状-环境关系过程中,尽可能观测多个植物功能性状是必要的。但是,只有排除植物系统背景的影响,关于植物性状-环境关系的研究结论才可能接近真实情况。将来应该加强同一种内不同种群间的叶片性状的采样和分析工作。 展开更多

关键词 叶氮含量 叶片干物质含量 叶比重 植物水分可利用性 最热月均温 干旱气候

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小麦叶片氮含量与冠层反射光谱指数的定量关系 被引量：39

5

作者 李映雪 朱艳 +3 位作者 田永超 姚霞 秦晓东 曹卫星 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期358-362,共5页

本文以3种蛋白质类型的小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验为基础,研究了小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系。结果显示,不同试验中拔节后叶片氮含量均随施氮水平呈上升趋势,同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异... 本文以3种蛋白质类型的小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验为基础,研究了小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系。结果显示,不同试验中拔节后叶片氮含量均随施氮水平呈上升趋势,同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高籽粒蛋白质含量的品种,叶片氮含量与冠层反射光谱的归一化植被指数NDVI(1 220,710)和红边位置均有密切的定量关系,决定系数在0.80左右。对于不同品质类型小麦品种,均可利用统一的回归方程描述其叶片氮含量随反射光谱参数的变化,对于低蛋白类型品种,采用单独的回归系数即可提高叶片氮含量估测的准确性。本研究确立的小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平,为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。 展开更多

关键词 小麦 叶片氮含量 冠层反射光谱 光谱指数 定量关系

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西藏紫花针茅叶功能性状沿降水梯度的变化 被引量：43

6

作者 胡梦瑶 张林 +1 位作者 罗天祥 沈维 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期136-143,共8页

植物叶功能性状与环境因子的关系是近10年来植物生态学的研究热点。该文以广泛分布于青藏高原干旱、半干旱草地的优势植物种紫花针茅(Stipa purpurea)为研究对象,沿降水梯度(69-479mm)系统测定了日土、改则、珠峰、当雄和纳木错5个调查... 植物叶功能性状与环境因子的关系是近10年来植物生态学的研究热点。该文以广泛分布于青藏高原干旱、半干旱草地的优势植物种紫花针茅(Stipa purpurea)为研究对象,沿降水梯度(69-479mm)系统测定了日土、改则、珠峰、当雄和纳木错5个调查地点紫花针茅比叶面积(SLA)、单位重量和单位面积叶氮含量(Nmass,Narea)、叶密度和厚度等叶功能性状以及土壤全氮含量等因子,试图验证干旱胁迫地区同一物种内SLA-Nmass关系沿降水梯度的策略位移现象是否具有普遍性,并对是否出现策略位移现象提出可能的解释。研究结果表明:1)SLA和Nmass与生长季温度和降水以及土壤全氮含量均没有显著关系,SLA与Nmass的关系在干旱半干旱区(年降水/蒸发比<0.11)与半湿润区(年降水/蒸发比>0.11)之间并没有出现典型的位移现象;2)叶密度是决定半湿润区SLA变化的主导因子,而叶厚度则是干旱半干旱区SLA变化的控制因子,两者与SLA均呈负相关,随着温度增加或降水减少,叶厚度增加而叶密度降低,导致SLA随温度和降水变化不明显;3)半湿润区的叶密度增加引起Narea增加,而干旱半干旱区的叶厚度增加并没有造成Narea的显著变化,导致Narea沿降水梯度没有显著变化;4)紫花针茅地上生物量与Narea具有显著正相关关系,表明Narea的增加有助于提高植被生产力。结果表明,在干旱胁迫下,植物通过增加叶厚度来维持不变的Narea可能有助于保持与较湿润地区相似的光合生产和水分利用效率。叶厚度和叶密度对比叶面积的相对影响在干旱半干旱区与半湿润区之间发生转变,这为进一步检测高寒草地植被的水分限制阈值提供了新思路。 展开更多

关键词 叶密度 叶氮含量 叶厚度 比叶面积 紫花针茅 策略位移

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玉米叶片氮含量的高光谱估算及其品种差异 被引量：41

7

作者 周丽丽 冯汉宇 +2 位作者 阎忠敏 刘克 周顺利 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期195-199,共5页

准确、快速、及时地对玉米氮营养状况做出判断是氮肥合理施用的基础。该研究在水培条件下对3个玉米品种(组合)叶片氮含量(LNC)的高光谱敏感波段、估算模型及其品种差异进行了探讨。结果表明,LNC与不同波段叶片光谱反射率的相关性存在品... 准确、快速、及时地对玉米氮营养状况做出判断是氮肥合理施用的基础。该研究在水培条件下对3个玉米品种(组合)叶片氮含量(LNC)的高光谱敏感波段、估算模型及其品种差异进行了探讨。结果表明,LNC与不同波段叶片光谱反射率的相关性存在品种差异,但3个品种(组合)都在500～649nm和691～730nm表现极显著的负相关关系,并在同一波长获得最高的相关系数,说明可以利用统一的波段来预测不同品种的LNC。依品种建立了LNC与归一化差值光谱指数(NDSI)或比值光谱指数(RSI)的定量关系模型,NDSI(714,554)和RSI(714,554)所建模型的拟合度最好,直线和指数模型拟合度均达到极显著水平,可以用来估算玉米LNC。玉米LNC估算中,以该品种数据所建模型的估算偏差最低,利用综合模型或其他品种模型则加大了估算偏差,高估与低估的最高偏差分别为35.6%和32.7%。在利用高光谱技术进行玉米氮营养状况诊断的研究及应用中,应考虑品种间差异。 展开更多

关键词 叶片氮含量 高光谱反射率 估算模型 玉米 品种差异

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基于高光谱遥感的小麦叶片含氮量监测模型研究 被引量：36

8

作者 冯伟 姚霞 +2 位作者 朱艳 田永超 曹卫星 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期851-860,共10页

为了在作物氮素管理中实现叶片氮含量的实时无损估测,以不同类型小麦品种在不同施氮水平下连续3年田间试验为基础,研究了小麦叶片氮含量与冠层高光谱参数的定量关系。结果表明,叶片氮含量随着施氮水平的增加而提高,冠层光谱反射率在不... 为了在作物氮素管理中实现叶片氮含量的实时无损估测,以不同类型小麦品种在不同施氮水平下连续3年田间试验为基础,研究了小麦叶片氮含量与冠层高光谱参数的定量关系。结果表明,叶片氮含量随着施氮水平的增加而提高,冠层光谱反射率在不同叶片氮含量水平下存在明显差异。叶片氮含量的敏感波段主要存在于近红外平台和可见光区,其中,红边区域最为显著。红边及面积类参数REPIE、SDr-SDb和FD729与叶片氮含量关系密切,方程拟合决定系数R2分别为0.829、0.806和0.856,估计标准误差SE分别为0.278、0.295和0.271;模拟宽光谱波段组合类参数方程拟合精度较低,标准误差较大,以AVHRR-GVI为变量模拟方程,R2和SE分别为0.786和0.315;多波段组合类参数方程拟合效果较好,以mND705为变量建立方程,其R2和SE分别为0.836和0.275。经不同年际独立数据检验,红边及面积类参数表现最好,以REPIE、SDr-SDb和FD729三个参数为变量,模型预测的RMSE分别为0.418、0.380和0.395,相对误差RE分别为14.4%、15.1%和15.2%;模拟宽光谱波段组合类参数与多波段组合类参数比较,模拟宽光谱波段组合模型预测效果更好,以AVHRR-GVI和mND705为变量建立模型,RMSE分别为0.436和0.408,RE分别为17.3%和16.7%。以上结果表明,红边及面积类参数与叶片氮含量关系密切且表现稳定,利用REPIE、SDr-SDb和FD729三个参数可以对小麦叶片氮含量进行可靠的监测。 展开更多

关键词 小麦 高光谱遥感 叶片氮含量 监测模型

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松嫩草地66种草本植物叶片性状特征 被引量：30

9

作者 宋彦涛 周道玮 +1 位作者 王平 李强 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期79-88,共10页

植物叶片功能性状及其相互关系越来越受到关注。以松嫩草地66种草本植物为研究对象,测量叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量,检验性状间的相互关系,比较不同功能群(多年生根茎禾... 植物叶片功能性状及其相互关系越来越受到关注。以松嫩草地66种草本植物为研究对象,测量叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量,检验性状间的相互关系,比较不同功能群(多年生根茎禾草,多年生丛生禾草,多年生杂类草,1年生或2年生草本)间性状的差异性。结果表明,叶片厚度变异系数最大,比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量之间存在显著的正相关关系;叶片干物质含量与叶片磷含量没有显著的相关关系,与其它叶片性状呈显著的负相关关系;叶片厚度只与叶片干物质含量和比叶面积呈显著的负相关关系,与其它叶片性状不相关。叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮、磷含量在4个功能群间差异显著,叶绿素含量和类胡萝卜素含量在各个功能群间差异不显著;多年生根茎禾草和多年生丛生禾草叶片的7个性状差异不显著;多年生根茎禾草和多年生丛生禾草的叶片干物质含量高于多年生杂类草和1年生或2年生草本,其它性状小于这两个功能群。 展开更多

关键词 比叶面积 叶片干物质含量 叶片氮含量 光合作用 松嫩草地

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氮素调控棉花纤维蔗糖代谢及纤维比强度的生理机制 被引量：20

10

作者 马溶慧 许乃银 +5 位作者 张传喜 李文峰 冯营 屈磊 王友华 周治国 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2143-2151,共9页

以棉纤维比强度高(科棉1号,平均比强度为35cNtex-1)和中等(美棉33B,平均比强度为32cNtex-1)的2个基因型为材料,于2005年在江苏省农业科学院(长江流域下游棉区)和江苏省邳州县宿羊山镇(黄河流域黄淮棉区)设置氮素水平(零氮为0kghm-2,适氮... 以棉纤维比强度高(科棉1号,平均比强度为35cNtex-1)和中等(美棉33B,平均比强度为32cNtex-1)的2个基因型为材料,于2005年在江苏省农业科学院(长江流域下游棉区)和江苏省邳州县宿羊山镇(黄河流域黄淮棉区)设置氮素水平(零氮为0kghm-2,适氮为240kghm-2,高氮为480kghm-2)试验,研究氮素调控棉纤维蔗糖代谢及纤维比强度的生理机制。结果表明,棉铃对位叶氮浓度随铃龄变化的趋势符合幂函数曲线[YN=at-b,YN为棉铃对位叶氮浓度(%),t为铃龄(d),a、b为参数]。高氮水平下的a值显著增加,导致铃龄24d前纤维中蔗糖代谢相关酶(蔗糖酶、蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶)活性和蔗糖转化量、纤维素最大累积速率以及铃龄24d纤维比强度降低;零氮水平下的b值显著增加,与铃龄24d后纤维蔗糖代谢相关酶活性和蔗糖含量峰值降低、纤维素快速累积持续期缩短以及铃龄24d后纤维比强度增幅减小的关系密切。上述变化特征在品种间一致,是棉纤维发育对棉铃对位叶氮浓度做出的重要生理响应,进而导致高氮、零氮水平下的成熟纤维比强度显著降低。铃龄24d是氮素调控棉纤维蔗糖代谢及纤维比强度的转折期,该时期的棉铃对位叶氮浓度分别为3.15%(南京)和2.75%(徐州)时有利于高强纤维的形成。 展开更多

关键词 棉花(Gossypium hirsutum L.) 棉铃对位叶 叶氮浓度 棉纤维 蔗糖代谢 纤维强比度

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毛乌素沙地丘间低地主要植物叶片性状及其相互关系 被引量：19

11

作者 朱媛君 杨劼 +4 位作者 万俊华 张璞进 牛明丽 赵利清 清华 《中国沙漠》 CSCD 北大核心 2015年第6期1496-1504,共9页

以毛乌素沙地丘间低地30种主要植物为研究对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析植物叶片各性状之间的关系。结果表明:30种植物的比叶面积的变异系数最大,比叶面积与叶片干物质含量呈现极显著的负相关关系,叶片干物质含量与... 以毛乌素沙地丘间低地30种主要植物为研究对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析植物叶片各性状之间的关系。结果表明:30种植物的比叶面积的变异系数最大,比叶面积与叶片干物质含量呈现极显著的负相关关系,叶片干物质含量与叶片碳含量呈显著的正相关关系,叶氮含量与叶片碳氮比呈极显著负相关关系,叶面积与其他所有的叶片性状都无相关性。比叶面积、叶片干物质含量、叶面积、叶氮含量和叶碳含量在不同功能群之间存在显著差异,叶片碳氮比在不同功能群之间没有显著差异。研究结果有助于了解毛乌素沙地丘间低地环境变化对植物种群的作用,增进对丘间低地植被演变特征的认识。 展开更多

关键词 比叶面积 叶片干物质含量 叶片氮含量 毛乌素沙地

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叶片氮浓度对温室黄瓜花后叶片最大总光合速率影响的模拟 被引量：14

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作者 陈永山 戴剑锋 +5 位作者 罗卫红 邰翔 韩利 米晓洁 丁琪峰 卜崇兴 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期13-19,共7页

光合作用是作物产量和品质形成的基础,直接受到叶片含氮量的影响。该文通过不同定植期不同氮素处理试验,建立了不同光温条件下温室黄瓜叶片适宜氮浓度的求算方程,并定量分析了不同光温条件下黄瓜叶片最大总光合速率与叶片氮浓度的关系... 光合作用是作物产量和品质形成的基础,直接受到叶片含氮量的影响。该文通过不同定植期不同氮素处理试验,建立了不同光温条件下温室黄瓜叶片适宜氮浓度的求算方程,并定量分析了不同光温条件下黄瓜叶片最大总光合速率与叶片氮浓度的关系。在此基础上,进一步建立了适合不同光温条件的温室黄瓜花后叶片最大总光合速率与叶片氮浓度关系的通用模型,并用与建模相独立的试验数据对模型进行了检验。结果表明,建立的模型能较好地预测不同定植期黄瓜叶片氮浓度对叶片最大总光合速率的影响。模型对温室黄瓜叶片最大总光合速率的预测结果与实测结果之间基于1︰1直线的决定系数和均方根差分别为0.83和1.56μmol·m-2·s-1。建立的模型可以为温室黄瓜周年生产的氮素精确管理提供理论依据与决策支持。 展开更多

关键词 叶片最大总光合速率 叶片氮浓度 光合有效辐射 温度

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基于机器学习和多颜色空间的冬小麦叶片氮含量估算方法研究 被引量：16

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作者 黄芬 高帅 +2 位作者 姚霞 张小虎 朱艳 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期364-371,共8页

[目的]基于冠层图像可见光颜色分量进行冬小麦叶片氮含量(leaf nitrogen concentration,LNC)估算的算法研究,旨在为构建LNC估算模型提供方法借鉴。[方法]用Olympus E-620单反相机采集不同种植条件(2个品种、2个种植密度、3个氮处理)下2... [目的]基于冠层图像可见光颜色分量进行冬小麦叶片氮含量(leaf nitrogen concentration,LNC)估算的算法研究,旨在为构建LNC估算模型提供方法借鉴。[方法]用Olympus E-620单反相机采集不同种植条件(2个品种、2个种植密度、3个氮处理)下2年生育期(2013年和2014年)的小麦冠层图像。基于H颜色分量的K-means聚类分割冠层图像,分别提取3个颜色空间HSV、L*a*b*和RGB的3种基础颜色分量值,作为输入参数;分别使用多元线性回归(multivariate linear regression,MLR)、支持向量回归(support vector regression,SVR)、随机森林(random forest,RF)构建LNC估算模型,以决定系数R 2和均方根误差(root mean square error,RMSE)为评价指标;10×10嵌套交叉验证法分析3个颜色空间下各算法模型的拟合能力与泛化性能。[结果]单颜色空间下,3个算法模型的拟合与泛化性能以HSV空间下最优,L*a*b*空间下其次,RGB空间下表现最弱;其中,RF拟合能力最强,但方差主导了泛化误差,模型过拟合;SVR拟合能力弱于RF,优于MLR,但该模型泛化性能最优;MLR拟合能力最弱,且偏差主导了泛化误差,模型欠拟合且受噪声干扰。融合3个颜色空间9种基础颜色分量的多颜色空间,3个模型拟合与泛化性能相对单颜色空间均更优,其中RF模型最优。与最优单色空间HSV相比,RF在训练集上R 2提高2.67%,RMSE降低11.59%;测试集上R 2提高7.57%,RMSE降低11.49%。多颜色空间下RF较SVR拟合更优,且泛化性能有效提升,提升比例高于SVR。[结论]基于3种算法构建的LNC估算模型,在融合3个颜色空间的9个基础颜色分量多颜色空间下,RF拟合与泛化性能最优,可为估算冬小麦LNC提供方法参考。 展开更多

关键词 冬小麦 叶片氮含量 颜色空间 机器学习 泛化性能

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基于冠层反射光谱的棉花叶片氮含量估测 被引量：14

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作者 朱艳 吴华兵 +4 位作者 田永超 姚霞 刘小军 周治国 曹卫星 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第10期2263-2268,共6页

通过分析不同施氮水平下棉花叶片氮含量与冠层多光谱反射率及其衍生的比值、归一化及差值植被指数之间的关系,确立了棉花叶片氮含量的敏感波段及预测方程.结果表明:由红谷区域(610、660、680和710nm4个波段)和近红外区域(760、810、870... 通过分析不同施氮水平下棉花叶片氮含量与冠层多光谱反射率及其衍生的比值、归一化及差值植被指数之间的关系,确立了棉花叶片氮含量的敏感波段及预测方程.结果表明:由红谷区域(610、660、680和710nm4个波段)和近红外区域(760、810、870、950、1100和1220nm6个波段)组成的植被指数与棉花叶片氮含量的相关性较好,比值植被指数RVI(950,710)对叶片氮含量的预测性最好.利用独立的棉花田间试验资料对基于RVI(950,710)的预测方程进行检验,该模型适用于不同棉花品种及不同生育期棉花叶片氮含量预测. 展开更多

关键词 棉花 叶片氮含量 冠层反射率 植被指数 估测模型

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基于高光谱的水稻叶片氮含量估计的深度森林模型研究 被引量：16

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作者 李金敏 陈秀青 +1 位作者 杨琦 史良胜 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1342-1350,共9页

高光谱遥感已经成为快速诊断作物水氮状态的一种有效手段。然而,传统的回归方法和机器学习往往难以挖掘高光谱的全部信息,深度神经网络又通常需要大量的训练数据,因此本研究试图探索在少量数据条件下构建深度学习模型并实现叶片氮含量... 高光谱遥感已经成为快速诊断作物水氮状态的一种有效手段。然而,传统的回归方法和机器学习往往难以挖掘高光谱的全部信息,深度神经网络又通常需要大量的训练数据,因此本研究试图探索在少量数据条件下构建深度学习模型并实现叶片氮含量的精准估计。通过在湖北省监利县开展了连续2年不同氮素胁迫水平的水稻试验,测量了作物全生育期内的216组冠层光谱和叶片氮含量。基于一阶导数光谱,本文构建了一种新的深度学习模型(深度森林DF)来进行叶片氮含量的反演,并与2种经典机器学习模型(随机森林RF和支持向量机SVM)和一种深度神经网络模型(多层感知器MLP)进行比较。结果表明,在基于少量高光谱数据的情况下,DF对水稻叶片氮含量的估算精度要高于MLP,其中预测精度最高的模型为全波段光谱反演的DF模型(R^(2)=0.919,RMSE=0.327)。在2种经典机器学习模型中,RF的估计效果优于SVM,但2种模型结果都不够稳定。研究表明,深度森林可以提升高光谱反演叶片氮含量的精度和稳定性,并且可以通过多粒度扫描相对减轻过拟合程度。该研究结果可为少量数据条件下快速监测作物叶片氮含量提供参考。 展开更多

关键词 叶片氮含量 深度学习 机器学习 高光谱遥感 水稻

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CO_2浓度升高下粳稻叶片光合作用对光强变化的响应 被引量：15

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作者 刘晓萌 于凌飞 +4 位作者 黄耀 孙文娟 刘超 陈健 胡正华 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1051-1057,共7页

为了研究不同CO_2浓度升高水平下水稻光合作用对光强变化的响应,以常规粳稻"南粳9108"为试验材料,利用开顶式气室(OTC),设置对照(CK,背景大气),CK+40μmol·mol-1(T1)和CK+200μmol·mol-1(T2)两个CO_2浓度升高水平,... 为了研究不同CO_2浓度升高水平下水稻光合作用对光强变化的响应,以常规粳稻"南粳9108"为试验材料,利用开顶式气室(OTC),设置对照(CK,背景大气),CK+40μmol·mol-1(T1)和CK+200μmol·mol-1(T2)两个CO_2浓度升高水平,各设4个OTC作为重复。测定了拔节孕穗期、抽穗开花期和乳熟期不同光强水平下水稻叶片的净光合速率(Pn)和氮含量等,并采用非直角双曲线模型模拟确定光合作用参数。结果表明:T1处理的Pn仅在拔节孕穗期和乳熟期的低光强(PAR=400μmol·m-2·s-1)下略高于CK,在其他光强水平下与CK无显著差异,饱和光强下的净光合速率(Pn max)在3个生育期均与CK无显著差异;不同光强下T2处理的Pn和Pn max在拔节孕穗期和抽穗开花期比CK高34%~40%,在乳熟期与CK无显著差异;CO_2浓度升高200μmol·mol-1有降低叶片氮含量的趋势,但叶片尺度的光合氮素利用效率显著高于CK和T1处理,且随着光照的增强而进一步提升;CO_2浓度升高200μmol·mol-1有利于提升孕穗期和抽穗开花期的表观量子效率。 展开更多

关键词 水稻 开顶式气室 CO2浓度升高 叶片光合作用 光强 叶片氮含量

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基于可见光-近红外光谱特征参数的苹果叶片氮含量预测 被引量：15

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作者 杨福芹 冯海宽 +2 位作者 李振海 杨贵军 戴华阳 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期143-151,共9页

苹果叶片氮素是反映苹果品质高低的营养元素之一。为了准确地估算苹果叶片全氮含量(LNC),从可见光-近红外区域的高光谱反射曲线中提取光谱特征参数,应用经验回归分析,实现了对苹果LNC的高光谱监测。研究表明,除了光谱特征曲线面积变量S_... 苹果叶片氮素是反映苹果品质高低的营养元素之一。为了准确地估算苹果叶片全氮含量(LNC),从可见光-近红外区域的高光谱反射曲线中提取光谱特征参数,应用经验回归分析,实现了对苹果LNC的高光谱监测。研究表明,除了光谱特征曲线面积变量S_(△EFG)显著相关以及面积归一化植被指数(S_(△CDE)-S_(△FGH))/(S_(△CDE)+S_(△FGH))不相关外,其余光谱特征参数与苹果LNC都极显著相关,其中光谱特征曲线斜率K_(ge)、K_(gprv),光谱特征曲线面积S_(△ABC)、S_(△BCD),面积比值植被指数S_(△CDE)/S_(△ABC)、S_(△CDE)/S_(△BCD)、S_(△DEF)/S_(△ABC),面积归一化植被指数(S_(△CDE)-S_(△ABC))/(S_(△CDE)+S_(△ABC))、(S_(△CDE)-S_(△BCD))/(S_(△CDE)+S_(△BCD))和(S_(△DEF)-S_(△ABC))/(S_(△DEF)+S_(△ABC))可以较好地描述LNC的动态变化,这些特征参数对苹果LNC进行估算是可行的。通过检验,最终确定基于S_(△CDE)/S_(△ABC)、(S_(△CDE)-S_(△ABC))/(S_(△CDE)+S_(△ABC))和(S_(△DEF)-S_(△ABC))/(S_(△DEF)+S_(△ABC))所构建的模型为预测苹果LNC的理想模型。 展开更多

关键词 苹果 高光谱遥感 光谱特征 叶片全氮含量

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水稻高光谱红边位置与叶层氮浓度的关系 被引量：14

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作者 田永超 杨杰 +2 位作者 姚霞 朱艳 曹卫星 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1681-1690,共10页

实时无损监测叶片氮素状况对水稻精确氮素管理具有重要意义。本研究基于多年不同施氮水平和不同水稻品种的田间试验观测资料,系统分析了水稻高光谱红边区域和位置特征与冠层叶片氮浓度的定量关系。结果表明,水稻冠层的红边区域光谱受施... 实时无损监测叶片氮素状况对水稻精确氮素管理具有重要意义。本研究基于多年不同施氮水平和不同水稻品种的田间试验观测资料,系统分析了水稻高光谱红边区域和位置特征与冠层叶片氮浓度的定量关系。结果表明,水稻冠层的红边区域光谱受施氮水平和品种影响较大,一阶导数光谱在红边区域出现"三峰"现象。经典的红边位置(660～750nm之间光谱反射率的一阶导数最大值)由于"三峰"特征现象而对水稻氮素浓度变化不够敏感,难以适用于水稻氮素状况的准确监测。基于倒高斯模型、线性内插法和线性外推法构造的红边位置随水稻氮浓度呈现连续变化模式,适用于水稻叶层氮浓度的定量监测;另外,基于695nm、700nm和705nm等3个波段的拉格朗日算法也可估测水稻叶层氮浓度。比较不同红边位置发现,改进型线性外推法较其他几种算法更能有效地监测水稻冠层叶片氮浓度。 展开更多

关键词 水稻 红边位置 改进型线性外推法 氮浓度 监测模型

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氮素对温室黄瓜开花后干物质分配和产量影响的模拟研究 被引量：9

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作者 韩利 戴剑锋 +6 位作者 罗卫红 邰翔 陈永山 张生飞 林琭 陈春宏 卜崇兴 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期206-213,共8页

了解氮素对干物质分配和产量的定量影响是实现温室黄瓜氮肥优化管理的前提。该研究通过黄瓜雌性无限生长型品种'戴多星'(Cucumis sativas.'Deltastar')不同定植期和开花后不同氮素处理试验,定量分析了氮素施用水平对该... 了解氮素对干物质分配和产量的定量影响是实现温室黄瓜氮肥优化管理的前提。该研究通过黄瓜雌性无限生长型品种'戴多星'(Cucumis sativas.'Deltastar')不同定植期和开花后不同氮素处理试验,定量分析了氮素施用水平对该类型黄瓜开花后干物质分配和产量的影响,并建立了开花后分配指数和采收指数与盛果期叶片氮浓度的关系方程。在此基础上,建立了氮素对黄瓜开花后干物质分配和产量影响的预测模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验。结果表明,模型对茎干物质量、叶干物质量和果实干物质量及黄瓜产量(鲜质量)预测值与实测值之间基于1︰1直线之间的决定系数R2分别为0.945、0.943、0.990、0.955;相对预测误差RE分别为13.0%、12.3%、9.2%、16.8%。本模型可预测不同氮素水平下温室黄瓜地上部各器官干物质量和产量,可以为中国温室黄瓜生产的氮肥优化管理决策提供参考。 展开更多

关键词 温室黄瓜 叶片氮浓度 干物质分配 产量

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棉铃对位叶氮浓度与纤维品质指标的关系 被引量：10

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作者 马溶慧 周治国 +2 位作者 王友华 冯营 孟亚利 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期833-842,共10页

【目的】研究棉铃对位叶氮浓度与纤维品质指标的关系,为不同开花期棉铃纤维品质形成的氮素营养监测提供理论依据。【方法】在大田栽培条件下,以高品质棉(科棉1号)和常规棉(美棉33B)品种为材料,分别于江苏南京(118°50′E,32°02... 【目的】研究棉铃对位叶氮浓度与纤维品质指标的关系,为不同开花期棉铃纤维品质形成的氮素营养监测提供理论依据。【方法】在大田栽培条件下,以高品质棉(科棉1号)和常规棉(美棉33B)品种为材料,分别于江苏南京(118°50′E,32°02′N,长江流域下游棉区)和江苏徐州(117°11′E,34°15′N,黄河流域黄淮棉区)设置不同氮素水平(低氮:0kgN·hm-2;中氮:240kgN·hm-2;高氮:480kgN·hm-2)试验,研究棉铃对位叶比叶重(LMA)、氮浓度(单位干重氮含量,NM;单位叶面积氮含量,NA)对氮素水平的响应,并初步探索了棉铃对位叶NA与纤维品质指标的关系。【结果】(1)棉铃对位叶NA蕴含了NM和LMA的双重信息,具有对氮素水平及开花期均较为敏感的特性,在氮素处理间差异性达显著水平,随开花期的推迟呈现出逐步上升趋势。(2)随着棉铃对位叶NA平均值的增加,棉纤维品质关键指标(纤维长度、比强度、马克隆值、整齐度)的变化趋势均为开口向下的抛物线型。(3)低氮与中氮处理间棉铃对位叶NA平均值的差距随着开花期的推迟逐渐扩大,而高氮与中氮处理间的差距逐渐缩小,相应氮素处理间纤维比强度和马克隆值的差距亦呈现出同样的变化趋势。【结论】棉铃对位叶NA与棉纤维品质指标的关系密切,可作为今后从氮素营养角度实时监测预报棉纤维品质优劣的一个重要生理指标。 展开更多

关键词 棉花 棉铃对位叶 叶氮浓度 开花期 氮素水平 纤维品质

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