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棉花叶片氮含量的空间分布与光合特性 被引量：11
1
作者 张雪松 申双和 宋洁 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1893-1898,共6页
在棉花生长旺季,将冠层按高度分多层测定了田间叶片含氮量和叶片净光合速率对光合有效辐射通量密度的响应(光响应曲线,Pn-PPFD response curve)及相应的生物指标。结果表明,各层叶片氮含量与光合作用关系密切,各层平均值大小依次为上层&... 在棉花生长旺季,将冠层按高度分多层测定了田间叶片含氮量和叶片净光合速率对光合有效辐射通量密度的响应(光响应曲线,Pn-PPFD response curve)及相应的生物指标。结果表明,各层叶片氮含量与光合作用关系密切,各层平均值大小依次为上层>中层>下层,对应层叶片的最大净光合速率Pmax、表观暗呼吸速率Rd、光补偿点LCP及光饱和点LSP均从上到下依次递减,与氮含量分布一致,而表观光合量子效率AQY则略有不同;氮含量的指数衰减系数kn=0.762(R2=0.593),根据观测结果,棉田叶片氮含量(N)空间分布可以用相对累积叶面积指数(Lc/Lt)为自变量的指数方程来模拟,从而为建立光合作用机理模型与进行生产力奠定基础。 展开更多
关键词 叶片氮含量的空间分布 光响应曲线特征参数 模型模拟
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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：18
2
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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205国道两侧农田土壤和水稻叶片及糙米中重金属含量的空间分布特征 被引量：18
3
作者 杨奕如 殷云龙 +2 位作者 於朝广 徐建华 徐和宝 《植物资源与环境学报》 CAS CSCD 2009年第2期73-79,共7页
对205国道无林带典型路段东西两侧200m范围内的农田表层土壤、稻（Oryza sativa L．）叶及糙米中Al、Cd、Cr、Cu、Fe、Ni、Ph、Zn和As的含量及空间分布规律进行了分析研究。结果表明，205国道两侧农田表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Ph和Zn... 对205国道无林带典型路段东西两侧200m范围内的农田表层土壤、稻（Oryza sativa L．）叶及糙米中Al、Cd、Cr、Cu、Fe、Ni、Ph、Zn和As的含量及空间分布规律进行了分析研究。结果表明，205国道两侧农田表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Ph和Zn的含量达到土壤环境质量一级标准（GB15618—1995），As含量超过土壤环境质量三级标准。西侧表层土壤中的Al、Cr、Fe、Ni、Zn和As含量，稻叶中的Al、Cd、Cr、Fe和Ni含量及糙米中的Al、Cd、Cr、Cu、Fe和Ni含量均比东侧高，表明路西侧受汽车尾气扩散沉降影响比东侧明显，并与该路段主风向为偏东风有关；西侧表层土壤中的Ni和Zn含量及东侧表层土壤中的Cd含量、西侧稻叶中的Al和Zn含量、西侧糙米中的Fe含量和东侧糙米中的Al含量均有随路侧距离增加而显著递减的规律，负相关关系显著或极显著；稻叶和糙米中某些重金属的含量有明显的峰值区域，均位于路侧10～20m区域内，并与土壤中的含量有显著或极显著的正相关关系；在糙米中未检出As，且Al、Cd、Cr、Cu和Zn含量均未超出国家食品卫生标准，但部分样本Ni和Ph含量略有超标。主成分分析结果显示，稻叶中的Pb主要来源于土壤，而稻叶中其他重金属含量明显受到公路环境污染物扩散沉降影响。研究结果显示，重金属元素已在205国道两侧的农田表层土壤中显著累积，其中As的积累最严重；稻叶和糙米中重金属的含量水平明显受到公路汽车尾气扩散沉降的影响，且扩散沉降集中在距离公路边缘10～20m的区域内。 展开更多
关键词 公路两侧 土壤 水稻叶片 糙米 重金属含量 空间分布 相关性分析
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横断山区草本沼泽湿地水体氮含量空间分布特征 被引量：1
4
作者 张勇 岳海涛 +4 位作者 刘振亚 李丽萍 田昆 郑秋竹 张昆 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第18期6427-6433,共7页
草本沼泽是横断山区重要的湿地类型,为探明横断山区草本沼泽湿地水体中总氮、硝氮和氨氮的空间分布特征及其控制因素,于2014-2017年在横断山区对典型草本沼泽湿地开展水样采集和分析工作,同时收集降水量、地表大气温度、水温、水深、人... 草本沼泽是横断山区重要的湿地类型,为探明横断山区草本沼泽湿地水体中总氮、硝氮和氨氮的空间分布特征及其控制因素,于2014-2017年在横断山区对典型草本沼泽湿地开展水样采集和分析工作,同时收集降水量、地表大气温度、水温、水深、人口数量、GDP、家畜数量等环境数据。结果表明:(1)横断山区草本沼泽湿地水体中总氮含量表现出明显的纬向地带性和垂直地带性:总氮含量随纬度和海拔增加而下降,水温是控制这种地带性特征的主要因素。同时,随经度增加,水体中总氮含量也显著增加,社会经济发展因素是导致这种分布特征的主要原因;(2)横断山区沼泽湿地水体中硝氮和氨氮含量在海拔梯度上的变化趋势不明显;(3)随经度和纬度增加,沼泽湿地水体中硝氮含量逐渐增加,导致这种现象的主要原因是水深和水温;(4)随经度增加,沼泽湿地水体中氨氮的含量逐渐增加,但氨氮含量与自然环境因素和社会经济发展因素均无显著相关性。 展开更多
关键词 横断山区 沼泽湿地 水体氮含量 空间分布
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基于地统计学的植烟土壤碳氮含量空间变异性研究 被引量：1
5
作者 周旭东 申云鑫 +5 位作者 濮永瑜 沈广材 施竹凤 何永宏 杨明英 杨佩文 《江苏农业科学》 北大核心 2024年第4期231-238,共8页
有机碳和全氮含量是影响土壤肥力与作物产量的重要土壤因子,区域内土壤碳氮含量的分布情况直接影响作物生产。通过解析云南省保山市烟区土壤碳氮含量空间分布情况,为区域植烟土壤肥力改良和优质烤烟生产提供科学依据和数据支撑。对保山... 有机碳和全氮含量是影响土壤肥力与作物产量的重要土壤因子,区域内土壤碳氮含量的分布情况直接影响作物生产。通过解析云南省保山市烟区土壤碳氮含量空间分布情况,为区域植烟土壤肥力改良和优质烤烟生产提供科学依据和数据支撑。对保山市5县(区)72个植烟土壤点进行采样,测定土壤容重、田间持水量、土壤含水量、土壤酸碱度、有效土层厚度、土壤全氮含量和土壤有机碳含量等7项指标,采用径向基函数神经网络模型和克里格法建立土壤碳氮含量与土壤理化因子间的相关关系,预测土壤有机碳含量和全氮含量的空间分布特征。土壤碳氮含量与理化指标间的相关性分析表明,土壤全氮含量与土壤容重、土壤pH值呈显著负相关关系(P<0.05),相关系数分别为-0.235、-0.170;土壤有机碳含量与田间持水量、土壤含水量呈极显著正相关关系(P<0.01),相关系数分别为0.555和0.452;土壤有机碳含量与土壤pH值呈显著正相关关系,相关系数为0.190;土壤有机碳含量与土壤容重呈极显著负相关关系,相关系数为-0.636;土壤碳氮关系可用线性回归方程y=10.69+4.37x(r^(2)=0.137,n=72)表示;土壤平均全氮含量2.01 g/kg,土壤平均有机碳含量为33.60 g/kg,土壤平均碳氮比为16.71。径向基函数神经网络模型较多元回归模型对验证样点土壤全氮含量和有机碳含量的预测值与实际观测值的相关系数分别提高0.037和0.031,表明土壤理化因子与土壤碳氮含量之间的复杂关系能够通过径向基函数神经网络模型更准确地描述出来;47个验证点预测结果误差分析表明,与普通克里格法和回归克里格法相比,径向基函数神经网络模型和普通克里格法相结合的方法明显减低了土壤有机碳和全氮含量预测结果的平均绝对误差、均方根误差和平均相对误差。保山市5县(区)土壤碳氮含量由北向南存在明显差异,相关性分析结果表明,植烟区内的土壤理化因子对土壤有机碳含量和全氮含量的影响较大。因此,在烤烟生产上,应根据预测结果因地制宜,针对不同区域制定施肥方案,合理调控有机肥和氮肥的施用,保障烤烟高质量生产。 展开更多
关键词 地统计学 土壤碳氮含量 空间分布 径向基函数神经网络模型 变异性
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滇中红壤不同土地利用类型土壤氮素的空间分布 被引量：1
6
作者 王丽媛 《现代农业科技》 2013年第10期213-214,共2页
选取我国西南部抚仙湖流域典型流域尖山河小流域为试验区,测定不同土地利用类型（次生林、坡耕地、人工林及灌草丛）不同坡位处土壤剖面土壤全氮及碱解氮含量,结果表明院4种土地利用类型土壤全氮平均含量表现为灌草丛〉坡耕地〉人工林... 选取我国西南部抚仙湖流域典型流域尖山河小流域为试验区,测定不同土地利用类型（次生林、坡耕地、人工林及灌草丛）不同坡位处土壤剖面土壤全氮及碱解氮含量,结果表明院4种土地利用类型土壤全氮平均含量表现为灌草丛〉坡耕地〉人工林〉次生林;土壤碱解氮平均含量表现为坡耕地〉次生林〉灌草丛〉人工林;同一土地利用类型,不同坡位土壤全氮及碱解氮含量均表现为坡下部〉坡中部〉坡上部;同一土地利用类型,上层土壤全氮及碱解氮含量均不同程度地高于下层土壤,即0～20cm土层〉20～40cm土层〉40～60cm土层。土壤全氮含量与碱解氮含量之间有着显著相关性。 展开更多
关键词 土地利用类型 碱解氮 全氮 含量 空间分布
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基于偏振反射模型和随机森林回归的叶片氮含量反演 被引量：13
7
作者 张子晗 晏磊 +5 位作者 刘思远 付瑜 姜凯文 杨彬 刘绥华 张飞舟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2911-2917,共7页
叶片氮含量极大程度上影响植被生物化学过程,有重要的研究意义。利用机载高光谱数据反演叶片氮含量在农业遥感领域有广泛应用,但其反演精度不能完全满足精细农业的需要,有一定提升空间。叶片氮含量遥感反演精度受机理误差和算法误差的影... 叶片氮含量极大程度上影响植被生物化学过程,有重要的研究意义。利用机载高光谱数据反演叶片氮含量在农业遥感领域有广泛应用,但其反演精度不能完全满足精细农业的需要,有一定提升空间。叶片氮含量遥感反演精度受机理误差和算法误差的影响,机理误差主要来源于叶片表面反射。传感器探测到的反射辐射既包含叶片内部多次散射,又包含叶片表面镜面反射部分,只有前者是携带叶片内部生化组分(如氮含量)信息的,由于后者是入射光在叶表蜡质层发生的直接反射,因此该部分并不携带叶片内部信息。根据菲涅尔定律,叶表镜面反射是部分偏振的,而内部散射是非偏振的,因而通过偏振反射建模可部分去除叶表镜面反射影响,以消除机理误差。算法误差主要来源于不同氮含量反演算法对于高光谱数据挖掘能力的差别。比较了偏最小二乘法、主成分回归、支持向量机、K-近邻算法和随机森林回归在高光谱叶片氮含量反演中的表现,在调整算法参数之后,选择使用随机森林回归算法以减少高光谱反演算法误差。以常绿针叶林、落叶阔叶林和针阔混交林为研究对象,利用多角度偏振卫星POLDER/PARASOL的多光谱数据库构建二向偏振反射模型,用以模拟和分析研究区森林的偏振反射率;从HySpex传感器系统获取的机载高光谱数据中去除偏振反射率带来的光谱机理误差,以实现叶片氮含量的精确反演。以均方根误差为主要指标评估精度变化可获得以下结论:在高光谱叶片氮含量反演中,消除偏振反射率带来的机理误差后,各算法反演精度均有提升,平均提升了4.244%。其中,随机森林回归可以最大程度减小反演算法误差(可决系数达到0.803,均方根误差达到0.252),且对光谱偏振信息最为敏感,去除偏振后精度提高了13.103%。相比于广泛使用的偏最小二乘算法,去除光谱机理误差并减小反演算法误差后,叶片氮含量反演精度整体提高了32.440%。该研究实现了基于机载高光谱数据的叶片氮含量精确反演,证明了在叶片氮含量反演中去除偏振反射率的必要性,体现了在高光谱氮含量反演中随机森林算法的应用潜力。 展开更多
关键词 遥感反演 偏振遥感 叶片氮含量 高光谱数据 随机森林回归 双向偏振分布函数
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中国660种陆生植物叶片8种元素含量特征 被引量：71
8
作者 秦海 李俊祥 +3 位作者 高三平 李铖 李蓉 沈兴华 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1247-1257,共11页
对全国范围内120个样点660种陆生植物共1781个植物样本的叶片S、K、Na、Fe、Ca、SiO2、Al、Mn含量特征进行了研究。各元素的平均含量大小顺序为K>Ca>SiO2>Na>S>Al>Fe>Mn,总体上属于K>Ca型。与世界陆生植物平均... 对全国范围内120个样点660种陆生植物共1781个植物样本的叶片S、K、Na、Fe、Ca、SiO2、Al、Mn含量特征进行了研究。各元素的平均含量大小顺序为K>Ca>SiO2>Na>S>Al>Fe>Mn,总体上属于K>Ca型。与世界陆生植物平均元素含量相比较,我国植物叶片Na的含量偏高。除Ca在草本植物中的含量低于木本植物外,为满足快速生长的需要,S、K、Na、Fe、Ca、SiO2的含量草本植物>木本植物、落叶植物>常绿植物、阔叶植物>针叶植物,而Mn的含量在这些功能组却刚好相反,Al的含量变化不大。S、K、SiO2在针叶林中的含量最低,S、Na、Fe在荒漠植物中的含量最高。Ca与SiO2、Al,以及Mn与除Al之外的其他6种元素之间均呈极显著负相关(P<0.01),除此之外,植物元素含量间的相关关系都为极显著正相关(P<0.01)。植物叶片元素含量与植物所处的地理位置的相关分析表明,S、K、Na、Fe、Ca、SiO2含量随纬度的增加而增加,Al、Mn随纬度的增加而减少;S、K、Na、Fe、SiO2、Al随经度的增加而减少,Mn随经度的增加而增加,而Ca与经度间相关性不显著。 展开更多
关键词 中国 陆生植物 叶片元素含量 空间分布格局
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