火焰原子吸收光谱法测定菘蓝不同部位的金属元素

采用火焰原子吸收光谱法测定药用植物菘蓝的根、茎和叶中 Cu、Zn、Fe、Mg、Ca的含量。加标回收率在 97.6 %— 10 4 .9%之间 ,相对标准偏差 (RSD)小于 1.5 %。该法灵敏度高 ,结果准确。为研究金属元素在菘蓝中的分布及其含量与菘蓝的药效关系提供了有用的数据。     

基于光谱指数的不同叶倾角分布下玉米冠层叶绿素含量反演

遥感是开展地面/近地面、航空及航天层次无损伤探测植物叶绿素信息的主要手段。目前多波段计算光谱指数方法已被广泛地应用于植被冠层叶绿素含量的经验/半经验反演及应用中。考虑不同作物及同种作物不同品种间存在着一定的植被叶倾角分布(LAD)特征差异,针对叶倾角分布对光谱指数反演冠层叶绿素含量(CCC)的影响进行分析,并开展针对叶倾角分布变化不敏感的叶绿素相关光谱指数优选和冠层叶绿素反演建模研究。基于PROSAIL辐射传输模型模拟了不同叶片叶绿素含量(LCC)、叶面积指数(LAI)和LAD对应的冠层反射率数据。模拟结果显示,在相同LAI和LCC条件下,不同LAD对应的冠层反射率有明显差异,冠层反射率随着平均叶倾角的增加而降低。通过计算12个常用的叶绿素相关光谱指数与CCC的相关性指标,来评估光谱指数在不同LAD下反演叶绿素含量的敏感性差异,并依次优选出MTCI,MNDVI8,MNDVI1和CI_red-edge4个对LAD变化较不敏感的叶绿素相关光谱指数。利用玉米实测数据对光谱指数进行冠层叶绿素估测的建模和模型检验,模型的建立和验证结果显示,MNDVI8对LAD变化最不敏感,反演模型的精度最高,决定系数R2=0.70,均方根误差RMSE=22.47 μg·cm-2。CI_red-edge(R2=0.63,RMSE=24.06 μg·cm-2),MNDVI(R2=0.66,RMSE=24.07 μg·cm-2)和MTCI(R2=0.65,RMSE=26.76 μg·cm-2)反演模型的精度较为接近并稍弱于MNDVI8。通过对反演结果分析得出结论,不同的光谱指数对LAD变化的敏感性不同,优选的光谱指数普遍对叶绿素含量具有较好的相关性和敏感性,其中MNDVI8受LAD影响最小,能较高精度的反演LAD变化下的玉米冠层叶绿素含量。优选的其他光谱指数MTCI,CI_red-edge和MNDVI1反演能力虽然稍弱于MNDVI8,但受LAD影响较小,同样具有较好的反演能力。该工作开展LAD对光谱指数叶绿素反演的敏感性分析和光谱指数优选研究,其实测数据的检验结果和模拟数据的分析结果一致;基于优选光谱指数的冠层叶绿素含量反演建模结果及精度分析结论,对开展缺乏叶倾角分布差异先验知识下的大范围作物叶绿素含量遥感估测和应用具有借鉴意义。     

基于热红外成像的小麦条锈病早期检测

由条形柄锈菌引起的小麦条锈病是一种世界性范围内普遍流行的重大病害,实现其早期检测对病害的有效防控与小麦的安全生产具有重要意义。旨在实验室环境下分析小麦接种条锈病菌后16天的热红外图像与叶片温度变化,研究热红外成像技术用于小麦条锈病早期检测的可行性。实验发现,随着接种天数的增加,接种病害的小麦植株较健康小麦,叶片的平均温度会逐渐降低,叶片间的最大温差会不断加大。接种后第6天,热红外成像技术可观测到小麦条锈病病斑,较肉眼观察提前了4天。接种后第16天,接种叶片的平均温度比健康叶片低2.5 ℃,最大温差比健康叶片高2.28 ℃。同时,通过对健康、发病以及潜伏期的小麦叶片的显微结构分析,发现条锈病孢子入侵叶片,使细胞结构破环,气孔导度增大,蒸腾作用加剧,从而导致叶片表面温度降低。可见,热红外成像技术可以对小麦条锈病进行早期检测。     

基于灰色关联法的春小麦叶片含水量高光谱估测模型研究

利用高光谱植被指数反演植被水分含量时,快速、准确的找到实测光谱数据与植被水分相关性最高的植被指数是研究的重点。在农田尺度上,以春小麦野外光谱数据与叶片含水量的定量关系为基础,通过灰色关联度分析,筛选出与叶片含水量灰色关联度较高的5种典型的水分植被指数,并建立了估算春小麦叶片含水量(LWC)的偏最小二乘回归(PLSR)模型和BP神经网络(back propagation artificial neural networks, BP ANN)模型。结果表明：(1)光谱一阶导数可以有效去除噪声影响并突出光谱特征信息,尤其是在750～830,1 000～1 060和2 056～2 155 nm等区间明显提高了与LWC的相关性。(2)灰色关联法能够较好的表征各水分植被指数与叶片含水量间的关联性,其中基于原始光谱建立的前5个水分植被指数都是两波段比值植被指数,基于光谱一阶导数建立的水分植被指数基本上都是两波段归一化差值植被指数。(3)所建立的两种模型中,基于光谱一阶导数建立的PLSR和BP神经网络模型R2分别为0.80和0.81,稳定性基本相同且都较好;两种模型RMSE都是0.55,RPD分别为2.01和1.41,说明PLSR模型的预测精度比BP神经网络模型高。从模型的验证效果来看,PLSR模型在估算春小麦叶片含水量方面有一定的优势,为高光谱定量反演春小麦叶片含水量提供一定的参考。     

小麦生长过程中光能利用率和光化学反射指数的相关性研究

以不同品种的小麦为材料,同时测量小麦生长过程的光谱反射率和光能利用率,研究了小麦整个生长期内光化学反射指数和光能利用率之间的关系变化,讨论二者之间关系的时间效应.实验结果表明,对小麦的整个生长期,光化学反射指数并不能作为估算光能利用率的一个有效指数.由于叶片叶绿素含量和叶面积指数的影响,在小麦的生长初期和末期,光化学反射指数和光能利用率之间的相关性不高,相关系数R2分别为0.222 4和0.210 6.对于小麦生长力旺盛的阶段,光化学反射指数可以作为估算光能利用率的一个可行方法,能够获得一定准确度的光能利用率,相关系数R2分别为0.612 7、0.641 2和0.601 1.     

大豆叶片呼吸与植被指数和叶片性状的关系

为研究大豆叶片呼吸与植被指数和叶片性状的关系,设置田间试验,观测不同生长阶段的大豆顶1叶、顶2叶、顶3叶叶片呼吸及呼吸系数,并观测归一化植被指数(NDVI)、差值植被指数(DVI)、比值植被指数(RVI)、增强植被指数(EVI)、光化学植被指数(PRI)、红边叶绿素指数(RECI)6种高光谱植被指数以及叶绿素相对含量(...     

Monitoring of heavy metals in topsoils, atmospheric particles and plant leaves to identify possible contamination sources

The research reveals results of metal pollution on urban topsoil in relation to the metal content in leaves of two plant species and atmospheric particles. The content of pollutants (Ba, Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, V and Ti) was determined by ICP-OES. Twenty-two samples of soil were collected over a six-month period from two different urban sites and one from a rural zone. Regarding the pollution level, the studied soils were found to be low. Results for enrichment (EF) and concentration (CF) factors showed that soils were enriched in Pb, Ba, Cu and Ni. However, both species of plants showed a common behavior for all elements acting as excluders. ANOVA and different multivariate statistical analyses confirmed that the main pollution source of soil was traffic and fertilizers. Cd, Fe, Mn, Ti and V elements were attributed to natural sources. Also, it was suggested that N. oleander leaf is useful as a bio-monitors of soil pollution by Cu. Similarly, a direct relationship was found between the content of Cu in soils with the Cu level in PM₁₀ atmospheric particles. The origin was attributed to dry and wet atmospheric deposition processes.     

21种桉叶微量元素含量测定及其意义

首次报道广东海康金星农场栽培的21种桉叶的微量元素含量和测定方法。结果认为：桉叶中含有Zn、Cu、Fe、Ca、Mn、Mg等人体必需的微量元素，其中Fe和Mn的含0量比其它微量元素高出3～4个热量级，而Fe和Mn是人体需要的微量元素，桉叶是富Fe、Mn的植物资源，它作为中药和动物鰕料添加剂是适合的。     

Investigation of element distributions between the symplasm and apoplasm of cucumber plants by TXRF spectrometry

The lead, iron and manganese distribution between the symplasm and apoplasm of cucumber plant parts (root and leaves) was determined by total reflection X-ray fluorescence spectrometry (TXRF). Plants were grown in control or in lead-contaminated (10⁻⁵M Pb) nutrient solutions containing iron in the chemical form of Fe(III)–EDTA or Fe(III)–citrate. The total concentrations of metals in the dried plant parts were measured after their microwave-assisted digestion. For the determination of the distribution of the elements investigated between the apoplasm and symplasm, the dried root and leaf samples were infiltrated and washed with a solution containing 10 mmol/dm³ Na₂EDTA and 0.5 mmol/dm³ CaSO₄. Elements in the washing solutions and in the washed plant parts were characteristic of the apoplasm and symplasm, respectively. It was established that lead accumulated mainly in the root apoplasm. Going up towards the shoot, in the leaves, there was approximately 50–60% of lead in the symplasm. The iron — similarly to lead — was found mainly in the apoplasm in the root, while in the leaves the symplasm/apoplasm ratio was 55:45%. The distribution of manganese between the symplasm and apoplasm did not show any significant change under the different treatments. In contrast with lead and iron, there was 70% and 60% of manganese in the symplasm of the root and of the leaves, respectively.     

茶树叶与根表面的XPS表征

利用X射线光电子能谱(XPS)研究了茶树叶与根的表面化学组成与结构。结果表明,茶树表面主要由C, O, N和Al等四种元素组成,在茶树叶远轴面还有少量的P和F。通过查阅标准图谱数据库、参照木材表面XPS分析结果,对茶树表面测得的C1s结合能采用曲线拟合与分峰,得到三种形态：结合能为285 eV的是C1,来自C—C或C—H,代表角质、蜡质等脂类化合物;C2的结合能在286.35 eV（近轴面）和286.61 eV（远轴面）,是能够与氧形成单键的C—O,主要源于表面的纤维素;C3的结合能为288.04 eV（近轴面）和288.09 eV（远轴面）,为CO基团标志,综合N（1s）的结合能（399～401 eV）和O（1s）的分峰情况,为蛋白质的酰基标志。茶树根表面除含有与叶表面相同的C1(结合能285 eV)、C2（结合能286.49 eV）和C3（结合能288.78 eV）所代表的角质、蜡质、纤维素和蛋白质之外,还出现了结合能为283.32 eV的C5。由于其结合能低于C1,推测为茶树根表面的有机金属形态。茶树叶和根表面没有木材表面具有的羧基C4,说明根系分泌的有机酸游离存在于根表面。对茶树表面O（1s）图谱的拟合结果与C（1s）结果相吻合。计算不同C和O形态所占的比例得知,茶树叶面远轴面含氧基团多于近轴面,呈较高的氧化状态,因此远轴面化学性质较活泼;与叶相比,茶树根的角质和蜡质含量显著降低,含氧基团相对增多,因此化学性质较活泼,适于水分子和其他溶质分子通过。由于蛋白质含量为根表面＞远轴面＞近轴面,表明根表面的湿润度高于叶表面,而远轴面湿润度高于近轴面。存在于茶树表面Al的结合能均大于单质铝72.7 eV,在73.50 eV以上,为Al₂O₃形态,这将增大茶树表面的吸附作用。由于根表面Al₂O₃含量高于叶面,显示根具有更强的吸附能力。