土壤水分去除算法的田间原位光谱反演棉田有机质

田间原位可见-近红外光谱(VIS-NIR)能够有效的提高土壤属性的检测效率,但由于原位土壤中水分因素的影响,土壤属性的预测精度很难达到预期。如何有效去除土壤中的水分对土壤其他属性光谱预测的影响,是利用田间原位光谱高精度预测土壤属性所面临的难题,也是土壤光谱技术由室内转向田间的突破口。该问题的有效解决,可减除土壤样品的采集与室内预处理等过程,实现土壤属性的田间原位光谱测定。以新疆南部地区阿拉尔垦区十二团棉田为研究区,采用网格采样法共采集了116个0～20 cm深度的表层土壤样品,剔除1个异常值样品,得到115个有用样品,利用SR-3500型便携式地物光谱仪采集了231个样点的田间原位光谱数据,土样经风干、研磨和过筛等处理后测定其室内光谱和有机质含量。利用Kennard-Stone算法将115个土样分为69个转换子集及46个预测集,采用外部参数正交化法(EPO)、光谱直接转换法(DS)及光谱间接转换法(PDS)三种去除水分算法结合原位光谱反射率(R)、反射率一阶微分(R′)、反射率对数(LOG(R))以及反射率倒数(1/R)四种数学变换方式,运用随机森林(RF)模型进行不同组合模型的构建及精度评价。结果表明：(1)土壤有机质含量越高,土壤光谱反射率越低。土壤田间原位光谱反射率低于土壤室内光谱反射率;(2)室内光谱反射率与土壤有机质含量之间的相关性大于田间原位光谱,室内光谱经一阶微分变换后与土壤有机质含量之间的相关性显著提升。(3)土壤室内光谱反射率模型预测精度(R2=0.86, RPD=2.08, RMSE=1.55 g·kg-1, MAPE= 0.14)高于田间原位光谱反射率模型(R2=0.71, RPD=1.49, RMSE=2.17 g·kg-1, MAPE=0.20)。在去除水分算法模型中,以EPO一阶微分模型去除水分效果最好,决定系数R2由0.71提高到0.83,RPD由1.49提高到2.04,RMSE由2.17 g·kg-1降低至1.58 g·kg-1,MAPE由0.20降低至0.14。本研究实现了去除土壤水分因素的影响,提高了田间原位光谱预测土壤有机质的精度,为南疆棉田大尺度土壤有机质的预测及土壤肥力的评价提供了重要的参考。     

不同种皮颜色花生糖含量近红外模型的构建

花生籽仁中的糖含量是影响食味品质的重要指标,建立快速测定糖含量的方法可有效提高食用型花生的检测效率。样品外观颜色是影响近红外分析的重要因素之一,按样品外观颜色分类定标（校正）更有利于提高模型的预测性能。研究选择不同糖含量的花生种质332个,采用色差仪将花生种质按种皮颜色分成黑紫色、红色和粉色三大类。采用3,5-二硝基水杨酸法、蒽酮乙酸乙酯法、蔗糖酶法分别测定籽粒中的总糖、可溶性糖及蔗糖含量。总糖含量分别在6.42%～39.53%（黑紫色籽粒）、9.66%～39.71%（红色籽粒）和8.52%～38.84%（粉色籽粒）之间;可溶性糖含量分别在2.4%～14.32%（黑紫色籽粒）、2.94%～13.75%（红色籽粒）和2.19%～14.53%（粉色籽粒）之间;蔗糖含量分别在0.92%～7.53%（黑紫色籽粒）、1.05%～7.23%（红色籽粒）和0.95%～7.99%（粉色籽粒）之间,变异系数均在33%以上。采用瑞典波通DA7250型近红外分析仪（950～1 650 nm）采集籽粒的近红外光谱值,选用基于全波段的偏最小二乘回归法（PLSR）,通过对比单一和复合预处理方法,对比模型的相关系数和误差确定最佳预测模型。分别建立了黑紫色、红色、粉色花生籽仁的总糖含量、可溶性糖含量和蔗糖含量的近红外光谱定标模型,共计9个模型,预测相关系数（R_c）在0.883～0.925之间,预测均方根误差（RMSEC）在0.370～1.988之间。对总糖含量所建立的模型中,粉色种皮花生的预测相关系数R_c可达0.925,RMSEC为1.705;对可溶性糖含量所建模型中,黑紫色种皮花生的预测相关系数R_c可达0.921,RMSEC为0.667;对蔗糖含量所建的模型中,粉色种皮花生的预测相关系数R_c可达0.914,RMSEC为0.435。并分别用15份种质进行外部验证,9个模型的预测相关系数R_p在0.892～0.967之间,预测均方根误差RMSEP在0.327～2.177之间。本研究建立的近红外光谱模型可同步、快速地检测花生籽粒中的多种糖含量,为高糖含量的鲜食花生育种提供了技术支持。     

近红外光谱小波分析在土壤参数预测中的应用

从田间采集了150个田间土壤样本,在分析了所有样本的土壤参数统计特征之后,对原始近红外光谱数据进行了聚类分析,分别得到了50个土壤全氮和50个土壤有机质的等价样本及其对应光谱。对样本光谱曲线进行8层Biorthogonal小波包分解,分解得到的最低低频[80]结点对应着土壤水分以及土壤质地的光谱变化趋势,最高高频[8 255]结点对应着土壤粒度、光谱仪精度等引起的高频震荡。对以上两个结点进行重构并从样本光谱曲线中剔除以上影响成分,得到了对应的土壤参数特征光谱。基于特征光谱建立了土壤参数偏最小二乘回归模型：全氮偏最小二乘预测模型的预测系数r_c达到了0.960,验证系数r_v达到了0.920;有机质偏最小二乘预测模型的预测系数r_c达到0.922,验证系数r_v达到0.883。模型精度明显提高,满足实际生产的需要。     

我国苹果栽培区土壤参数的近红外光谱检测研究

在全国11个主要苹果栽培区及其附近农田处,共收集111份土壤样本作为研究对象。使用傅里叶近红外光谱仪采集在12 500～4 000 cm-1光谱范围内的土样漫反射光谱信息,并采用偏最小二乘回归法分别建立土壤有机质含量和pH值的近红外定标模型。为了有效消除土壤颗粒不均匀性所带来的散射影响,同时扣除与土壤品质参数无关的光谱信息,研究运用变量标准化(SNV)、附加散射校正(MSC)和直接正交信号校正(DOSC)等光谱预处理方法,使模型精度得到显著提高。结果显示,经过DOSC处理后,土壤有机质含量和pH值的近红外定标模型效果达到最佳,其相关系数(r)分别达到0.953和0.937,预测误差均方根(RMSEP)分别为0.258(%)和0.248(%)。研究表明,利用近红外光谱技术可以快速检测我国主要苹果栽培区土壤的有机质含量和pH值,为土壤施肥提供指导,为果树栽培提供技术支持。     

露天煤矿排土场地表的光谱特征和土壤参数分析

以辽宁海州煤矿露天排土场为研究对象,分析了地表土壤光谱特征以及反射光谱与地表土壤参数的相关性。土壤反射光谱分析结果表明：不同排土年限光谱反射率随排土年限的增长而降低;不同土质中灰土和混合土的水分吸收谷表征不明显,红壤土、黄土和红砂土光谱反射率以红壤土为最高, 以下依次为黄土和红砂土。土壤反射光谱与土壤参数相关性分析结果表明：有机质含量与反射光谱相关性最高处的相关系数为-0.76,其他参数与反射光谱相关系数较低。建立土壤有机质含量预测模型(建模R2_C=0.737 4,模型检验R2_V=0.682 4)满足检测要求。分析了1 910和1 943 nm处光谱反射率与土壤含水量之间的关系,结果表明由于排土场土壤的多样性和复杂性,土壤全样本光谱反射率与土壤含水量之间呈非线性相关,分别依年代、土质分组后,土壤光谱反射率与土壤含水量均呈线性相关。     

可溶性共聚型聚苯并咪唑的合成及性能

以对苯二酚和对氟苯甲腈为原料, 合成了1,4-二(4-羧基苯氧基)苯, 并与4,4′-二羧基二苯醚作为共聚单体与3,3′-二氨基联苯胺反应合成了共聚型聚苯并咪唑, 通过红外光谱、核磁共振和热重分析等手段对聚合物的结构及热性能进行了分析. 研究了聚合物的黏度、溶解性、成膜性及聚合物薄膜的力学性能.     

原子吸收法间接测定水中可溶性PO4^3—的研究

研究并建立了测定水中PO4^3-的方法,用草酸钙将PO4^3-转化为磷酸钙,加醋酸溶解磷酸钙,离心沉降未反应的试剂,用AAS法测定清液中的Ca^2 ,即可间接测定PO4^3-的含量。     

光合细菌Chromatium vinosum可溶性氢酶的EPR研究

光合细菌 Chromatium vinosum可溶性氢酶经 5次柱层析 ( DE-2 3,TSK-DEAE( ) ,Ultragel Ac A-4 4 ,TSK-DEAE( ) ,Superdex TM75 )分离后被纯化 365倍 ,得率为 32 % ,其催化放氢的活性为 8.4μmol H2 /( min· mg prot) .氧化态可溶性氢酶在 4 5 K下 ,产生了 Ni( )的典型 EPR信号 ( gx,y,z=2 .37,2 .1 6,2 .0 1 6和 gx,y,z=2 .30 ,2 .2 3,2 .0 1 6) ;在 1 0 K下 ,没有出现膜结合态氢酶中存在的 [3Fe-4 S]簇特征 EPR信号 .可溶性氢酶被 H2 还原后 ,Ni( )的特征 EPR信号消失 ,同时出现一个 [4 Fe-4 S]簇的特征 EPR信号 ( gx,y,z=1 .88,1 .90 ,2 .0 4 5 ) .研究结果表明 ,C.vinosum可溶性氢酶在结构和功能上不同于膜结合态氢酶 ,是一种新的催化放氢的 Ni Fe-氢酶     

可溶性人源含硒抗体酶GPx的研究

对噬菌体展示人单链抗体库进行筛选,得到与半抗原S-二硝基苯取代的谷胱甘肽二丁酯特异结合的单链抗体3B10。用计算机模拟分析了单链抗体的空间结构,发现抗原结合的CDR3区位于抗体的表面,推测其可能进一步参加硒化反。利用突变引物,在大肠杆菌中表达了可溶性抗体蛋白,并用化学方法将催化必需基团硒代半胱氨酸（Sec）组装到3B10抗原结合部位,获得了具有谷胱甘肽过氧化酶活力的人源抗体酶。动力学研究结果表明,抗体酶和天然酶一样,符合乒乓反应机制。     

可溶性聚合物在有机合成中的应用研究

概述了液相合成中所使用的可溶性聚合物性质、类型、特点,以及可溶性聚合物在合成肽、低聚苷酸、寡糖、杂环化合物、催化剂、试剂及小分子物质等方面的应用。