山豆根不同部位化学成分的FTIR表征比较与分析

采用傅里叶变换红外光谱结合二阶导数谱法分析了山豆根不同部位化学成分的红外光谱特征及其差异.结果表明,山豆根根、茎、叶均含有生物碱、黄酮、皂苷、蛋白质、多糖等化学成分,但其含量在不同部位存在一定差异,叶中蛋白质和黄酮含量高于根和茎,而皂苷和多糖含量则低于根和茎.可见红外光谱结合二阶导数谱法为山豆根不同部位化学成分及含量的研究提供了一种快速、全面的分析方法.     

南疆农田土壤全氮含量的中红外光谱反演模型

快速准确监测农田土壤全氮含量,可显著提高土壤肥力诊断与评价工作的效率。传统测定土壤全氮的方法存在耗时费力、成本高、环境污染等缺点,而基于光谱学原理的土壤全氮定量方法克服了传统测量的劣势。中红外(MIR)光谱相较于可见光-近红外(VNIR)光谱而言,具有更多的波段数和信息量,如何利用中红外光谱监测土壤全氮含量是具有重要应用前景的研究课题。为了探索中红外光谱对土壤全氮监测的可行性,以新疆南疆地区采集的246个农田土样为研究对象,以室内测定的全氮含量和中红外光谱反射率数据为数据源,分析了不同全氮含量土样的中红外光谱特征差异,以主成分分析法(PCA)和连续投影算法(SPA)对光谱数据进行降维,然后采用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和反向传播神经网络(BPNN)四种建模方法分别构建基于全波段和降维数据的土壤全氮含量定量反演模型。研究结果表明：(1)土壤在中红外波段光谱反射率随全氮含量的增加而增加,在3 620, 2 520, 1 620和1 420 cm^-1附近存在明显的吸收谷;将中红外光谱数据进行最大值归一化处理后,可明显提高土壤光谱反...     

土壤全氮反射光谱估算机理研究

反射光谱技术具有快速、便捷等特点,过去几十年中将其应用于土壤科学的研究呈指数增长,且广泛用于土壤属性估算。土壤全氮含量是一项非常重要的肥力指标,光谱估算全氮含量可以为实现精准农业提供重要支持。但反射光谱估算土壤全氮含量是基于全氮与有机碳的相关性还是基于氮本身的吸收特征仍然存在争议。本文以江苏滨海土壤为研究对象,利用偏最小二乘法分别构建全氮和有机碳在相同建模样本量、不同全氮含量及变异程度情况下的估算模型,通过分析模型精度变化规律及全氮与有机碳估算模型系数的相关性,探讨土壤全氮反射光谱估算机理。结果表明,该地区土壤为1 000年来滨海滩涂经人为耕作发育形成,全氮含量不高,有机碳含量偏低。全氮与有机碳之间存在较强的相关性,相关系数高达0.98。土壤全氮含量估算精度随样本集全氮含量的平均值、标准差增大出现先增加后略有减小的变化规律,与变异系数的变化规律相一致。当全氮含量较低时(样本平均值小于0.27 g·kg-1),土壤全氮与有机碳相关系数也较小,实现反射光谱估算全氮是基于氮的吸收特征;当全氮含量较高时(样本平均值大于0.29 g·kg-1),全氮与有机碳相关性较强且有机碳模型精度高于全氮,说明有机碳对光谱曲线的影响随其含量增加而增大,并掩盖了氮的吸收特征,实现反射光谱估算全氮是基于其与有机碳的相关性。该研究揭示了土壤反射光谱估算全氮含量的机理,从而为反射光谱快速估算土壤全氮含量提供理论依据。     

傅里叶变换红外光谱法分析紫外线-B(UV-B)辐射对黄芩不同部位化学成分的影响

通过傅里叶变换红外光谱法(FTIR)研究了紫外线-B(UV-B)辐射对黄芩根、茎、叶不同部位化学成分的影响.结果表明,UV-B辐射增加了黄芩根及叶中醇类和酚类物质以及类黄酮的含量,根中萜类物质含量增加,叶中蛋白质含量增加.与根和叶中的情况相反,UVB辐射降低了茎中醇类和酚类物质、类黄酮、不饱和脂以及内酯类物质,这些结果说明UV-B辐射下黄芩产生了次生代谢方面的变化,并且代谢产物的分配可能在根、茎、叶不同部位间存在权衡.使用红外二阶导数谱进化学成分的分析,能够进一步为红外光谱分析结果补充更多信息,特别是有关类黄酮及其与糖类等结合成苷类分子的信息.使用傅里叶变换红外光谱法可以在宏观上简便、快速地检测UV-B辐射对黄芩根、茎、叶不同部位化学成分的影响,可以作为化学成分进一步深入分析的先导方法.     

土壤水分对近红外光谱实时检测土壤全氮的影响研究

利用近红外光谱技术实时预测土壤全氮含量是精细农业的研究热点之一,但是由于土壤水分在近红外波段的吸收系数较高,影响了土壤全氮含量的实时预测精度。使用布鲁克MATRIX_I傅里叶近红外光谱分析仪对不同土壤水分的土壤样本进行了近红外光谱扫描,定性和定量的分析了土壤水分对近红外光谱的影响,并提出了一种消除土壤水分对土壤全氮含量预测影响的方法。近红外光谱扫描结果显示在同一全氮含量水平下,随着土壤水分含量的增加,光谱吸光度呈逐渐上升的趋势,且变化趋势为非线性。通过对1 450和1 940 nm两个水分吸收波段的差分处理,设计了水分吸收指数MAI（moisture absorbance index）,再对土壤按照水分含量梯度进行分类,提出了相应的修正系数。修正后的6个土壤全氮特征波段处(940,1 050,1 100,1 200,1 300和1 550 nm)的土壤吸光度值作为建模自变量,使用BP神经网络建立了土壤全氮预测模型,模型的R_C,R_V,RMSEC,RMSEP和RPD分别达到了0.86,0.81,0.06,0.05和2.75;与原始吸光度所建模型相比较模型精度得到了显著提高。实验结果表明本方法可以有效地消除土壤水分对近红外光谱检测土壤全氮含量预测的影响,为土壤全氮含量实时预测提供了理论和技术支持。     

彝药金沙青叶胆的傅里叶变换红外光谱研究

金沙青叶胆是常用彝药之一,具有独特而显著的药用价值。本文采用傅里叶变换红外光谱方法(FTIR)对金沙青叶胆的根、茎、花不同部位进行了分析研究。研究表明,其根、茎、花的红外光谱有较大的相似性,主要吸收峰位置基本相同,它们共同显示出该药材独特的红外指纹特征,三者所含主要物质成分基本相同,由此说明在彝医临床应用中将该药全草入药具有其合理性,但其根、茎、花的红外光谱的吸收峰位置、个数、强度、峰形又有一些差异,表明其不同部位所含的化学成分及其相对含量存在一定的差异。本文的分析研究为临床应用及开发利用该彝药提供了科学依据。     

两种卷柏科药用蕨类植物的红外光谱分析研究

本文首次利用傅里叶红外光谱对翠云草全草和兖州卷柏叶、茎及根的红外光谱图进行了对比研究。结果表明:由于它们所含的化学成分不同和相对含量的差异,其红外光谱的吸收峰的位置和强度均有不同,它们具有各自的特征谱,为药用蕨类植物鉴定提供了科学依据。     

不同类型土壤的FTIR和ICP-MS分析

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法对不同地区六种类型的农田土壤进行了研究,FTIR结果显示,其红外光谱主要是由黏土矿物、有机质及碳酸盐、磷酸盐、锰酸盐等无机盐类的振动吸收带组成,六种土样的红外光谱均属于蒙脱石型图谱。ICP-MS测试结果表明不同类型、不同颜色土样的速效元素含量不同,各地区土样中速效钙的含量均处于极缺状况,仅葫芦岛市土样中速效镁的含量处于中等水平,其他地方土样均处于缺乏状况,六地区土样中仅白银土样中速效锰、速效锌的含量处于缺乏状况,仅呈贡县土样中速效铁的含量处于缺乏状况,各地区土样中速效铜的含量均比较丰富,济宁市农田土样中速效磷的含量丰富,洛阳市、葫芦岛市农田土样中速效磷的含量处于中等水平,呈贡县、白银市及陆良县农田土样中速效磷的含量处于缺乏状况。洛阳市、呈贡县、济宁市农田土样中速效钾的含量均比较丰富,陆良县土样中速效钾的含量处于中等水平,葫芦岛市、白银市农田土样中速效钾的含量处于缺乏状况,可以看出,速效微量元素镁、铜、铁、锰和锌的含量基本上随土样颜色的加深而增加。根据全国土壤普查土壤养分含量分级标准,分析了各地区土壤速效元素含量的丰缺状况,并对各地区土样速效元素的缺乏制定了相应的补救措施。     

药用植物虎掌与魔芋的红外光谱对比分析

本文采用傅里叶变换红外光谱法分别对虎掌和魔芋的根、茎、叶的红外光谱进行了对比研究。通过对红外光谱的比较, 发现它们的吸收峰大体相同, 说明具有相似的化学成分, 如氨基酸、苷类物质、糖类和酮类等。但是其吸收峰的位置和强度存在一定的差异, 表明两种物质的特征和药效可能存在不同。     

三峡库区柑桔园紫色土光谱特征及其与氮素相关性研究

应用可见光-近红外光谱技术研究了三峡库区柑桔园紫色土的光谱特征及其与土壤氮素营养含量的相关性。结果表明,三峡库区柑桔园土壤光谱反射率在可见光区域随波长增加呈直线上升,在近红外短波区域(780～1 750 nm)基本趋于平稳,波动较小,而在近红外长波区域(1 750～2 400 nm)上波动性和反射率均较大,并且在近红外长波段区域的1 416,1 913,2 209 nm处出现了强的吸收峰。土壤有效氮、全氮含量均与光谱反射率呈正相关,与倒数对数光谱成负相关。在可见光541 nm处,土壤有效氮含量与反射光谱一阶导数微分值达最大正相关,相关系数为0.605**,二者响应的最佳拟合方程为y=2E+09x2-3E+06x+890.49(R2=0.5,x为反射光谱一阶导数值)。在近红外长波段1 909 nm处,土壤全氮含量与反射光谱的倒数对数值的相关性最好,相关系数为-0.612**,二者响应的最佳拟合模型为y=1.372 12-2.107 5x+0.859 2(R2=0.4,x为反射光谱倒数对数值)。     

基于主成分分析和聚类分析的FTIR不同地理居群香果树多样性分化研究

应用傅里叶变换红外光谱（FTIR）法测定了浙江省7个不同地区香果树茎和叶的红外光谱,以721～3 366 cm-1范围内的吸收峰吸光度为指标,以红外光谱图为对象,应用主成分分析(principal component analysis, PCA)和聚类分析(Cluster analysis),比较了7个不同地理居群香果树茎和叶在红外光谱图上的差异程度,即各吸收峰所对应的化学成分含量差异。结果表明,香果树茎和叶的红外光谱存在一定差异,叶在聚类分析中所表现出来的居群间的距离系数和主成分分析三维排序图中各居群的相对位置都较大,在研究植物不同地理距离居群多样性分化方面具有比茎更好的效果。与其他地区地理距离相对较远的大盘山和古田山香果树居群红外光谱具有特殊性,多样性分化显著。九龙山、乌岩岭和松阳的香果树居群红外光谱图各有其特点,在三维排序图上的位置差异不大,聚类分析也显示这几个居群间距离系数很小,说明这几个地区香果树居群在植物化学组成上存在一定差异,但居群多样性分化不显著。发现基于FTIR的主成分分析排序图和聚类分析图能够在一定程度上表征植物不同地理居群间多样性的分化,这也表明,FTIR在应用于濒危植物保护方面具有广泛的应用前景。     

基于可见-近红外光谱技术预测茶鲜叶全氮含量

为快速无损监测茶树氮素营养及其生长状况,基于可见-近红外光谱技术建立了茶鲜叶全氮含量的预测模型。以茶鲜叶为对象,田间试验使用便携式光谱仪采集叶片漫反射光谱信息,通过不同预处理和统计分析,建立茶鲜叶全氮含量预测的光谱模型。试验共采集111个样品,其中86个样品作校正集,25个样品作预测集。通过一阶导数与滑动平均滤波相结合的预处理方法,用7个主成分建立的偏最小二乘模型最好,其校正集均方根误差(RMSEC)为0.097 3,预测集的相关系数为0.888 1,预测均方根误差(RMSEP)为0.130 4,预测的平均相对误差为4.339%。研究结果表明,利用可见-近红外光谱技术可以很好地预测茶鲜叶全氮含量,对于快速实时监测茶树长势和施肥管理具有重要指导意义。     

转小鼠金属硫蛋白(MT)基因烟草不同器官中金属离子铅和锌的分布

转金属硫蛋白(MT)基因植物具有清除重金属污染的能力,但是金属离子在植物体内的分布研究较少。文章以多代培育纯合的转MT烟草为材料,研究了转MT基因烟草积累铅和锌以及铅和锌在不同器官的分布情况。结果表明转基因植株的老叶、茎部和根部铅和锌积累量显著高于普通烟草植株,整株的铅和锌含量分别提高了21.8%和27.2%。铅和锌在植物体内的分布也发生了变化,转基因植株老叶和根中的铅含量分别高出普通烟草同位置的30.2%和47.8%,锌在转基因植株老叶、茎和根中的含量分别高出普通烟草同位置的44.7%,29.2%和21.6%,说明铅更容易在转基因植株老叶和根中积累,而锌更容易在转基因植株的老叶和茎中积累。     

不同类型土壤总氮的近红外光谱技术测定研究

该研究从江苏、河南、山西、河北、吉林采集部分表层土壤,并在山西河北两地采集表下层土壤,经前处理后通过近红外光谱仪扫描得到光谱图,用传统开氏法测得其总氮,运用OPUS软件建立了土壤总氮和光谱图之间的数学模型,并初步探讨了模型的应用范围。结果表明：各地区表层土壤建立的模型良好,交叉检验的均方根误差均在0.01%以内,相关系数平均在0.85以上,并且该模型能够很好地定量分析同一采样范围内表层和表下层的土壤总氮,定量分析的均方根误差基本在0.01%以内,相关系数在0.80左右;可能受土壤类型的影响,该模型在地区之间的运用具有一定的局限性;从各地区随机取出部分数据作为一个新的集合建立的综合模型良好,其交叉检验的均方根误差和相关系数分别为0.010 2%和0.985 6,并且该模型能很好地预测各地区的土壤总氮。     

亚热带红壤全氮的高光谱响应和反演特征研究

利用高光谱遥感技术反演土壤性质已经成为土壤学和遥感科学研究领域的新手段,特别对土壤化学元素含量的高光谱反演,已成为土壤元素快速监测方法的的研究热点。以往研究往往关注不同类型土壤的化学元素光谱响应特征模型,以试图找到普适性的元素-光谱反演模型。由于成土因素的复杂性,土壤类型及其化学元素分布具有明显的空间异质性特征,宏观尺度上的土壤-光谱统计反演模型客观上具有较大的不确定性。若范围缩小到同一个气候带,土壤生物地球化学反应过程较相似,土壤化学元素-光谱反演模型的不确定性相对较小。以福州市为研究区,采集福州市典型红壤样品135个,研究土壤全氮含量的高光谱响应特征,对土壤样品在350～2 500 nm的光谱反射率分别进行倒数对数、微分等五种变换,分析变换后的光谱信息与土壤总氮含量的相关性,筛选出强相关敏感波段,通过设计不同的建模和验证样品比例,用逐步多元线性回归获得福州土壤的氮元素高光谱反演优化模型。结果表明：亚热带红壤全氮的敏感光谱波段为：可见光634～688 nm和红外872,873,1 414和1 415 nm;亚热带沿海地区土壤全氮—高光谱反演的优化模型为: Y=5.384X664-1.039(决定系数R2为0.616,均方根误差为0.422 mg·g-1,检验R2为0.608,均方根误差为0.546 mg·g-1),该模型可以用于福州地区土壤全氮的光谱快速监测。     

不同品种大豆耐铝性的FTIR分析研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)法测定了2个不同耐铝性大豆品种在不同浓度铝处理下根、茎、叶的红外光谱。通过对各谱图的比较分析发现,除928～1 200 cm-1区域的FTIR差异比较明显外,未经处理的2个品种大豆红外光谱基本相似。而铝处理后2个品种大豆根、茎、叶的红外吸收峰形及峰值均与对照有较大的区别,且随铝浓度升高其FTIR区别越为明显。此外,结果表明浙春3号(铝敏感品种)的变化幅度比浙春2号(铝耐性品种)更为明显,这说明铝敏感大豆在铝胁迫下物质代谢受到了较大的影响。因此,采用FTIR法鉴别大豆不同耐铝性能够提供较为准确的结果,具有广泛的应用前景。     

土壤主要养分近红外光谱分析及其测量系统

土壤是农业生产的基础,采用近红外光谱技术实现对土壤养分的快速分析,研制分立波长型近红外土壤养分测量系统,指导农业生产过程,有助于改变现有农业生产的粗放经营状态.首先,使用FOSSXDS近红外光谱分析仪对85份东北土壤样品采集光谱,采用相关系数谱及连续投影法等化学计量学算法分析土壤的近红外光谱,并优选出总氮和有机质的特征...     

野生食用蕈菌不同部位的红外光谱研究

测试了野生食用蕈菌子实体不同部位的傅里叶变换红外光谱。结果显示,同一蕈菌的菌盖皮、菌褶、菌盖肉、菌柄的红外光谱显示差异,红菇科红菇属的青头菌、大红菇的菌盖皮与其他部位的光谱有较大差异;鹅膏科鸡 菌的菌褶与其它部位的光谱有明显区别。表明蘑菇同一子实体不同部位的化学组成有差异。通过蘑菇不同部位的红外光谱有可能区分不同种类的蘑菇。     

昆明山海棠与南蛇藤红外宏观指纹图谱研究

比较了卫矛科的昆明山海棠和南蛇藤粉末和醇提物的红外图谱特征。两种药材的粉末图中都看到草酸钙和淀粉的特征。醇提物图中都有卫矛醇的特征,但南蛇藤较为明显。两种药材醇提物的二阶导数图有明显差异,说明某些成分含量不同。南蛇藤根图的草酸钙和卫矛醇的峰形都比茎的强和尖,说明其根中草酸钙和卫矛醇的含量比茎大。由于红外法既能快速地找出药材差异,又能准确指认出卫矛醇,所以此法制定的宏观指纹图谱可作为生药鉴定的依据。