半开放式CO_2和温度递增系统(CTGC)的改进:CO_2浓度控制效果

环境控制模拟系统,是开展农田生态系统对全球气候变化响应研究的有效手段,但目前应用于试验中的模拟系统均存在一定局限,如CO_2气体过量消耗、试验成本较高、模拟的试验环境与真实的自然环境差异较大、试验空间有限、不易重复等。针对这些问题,本研究对半开放式CO_2浓度和温度递增模拟系统(CTGC)进行了硬件升级和设计改进,针对其CO_2浓度的控制效果包括CO_2浓度监测、CO_2气体释放两大系统进行改进,使其能达到精准控制CO_2气体释放,降低试验成本,精确模拟未来高CO_2浓度的生产环境,其空间面积较大,适合多种作物同时试验。改进后的系统利用电磁阀组和CO_2浓度检测传感器组成的多通道监测系统,实时检测各处理区域内的CO_2浓度,实现精准监测。在CO_2气体释放源端,采用比例调节式减压器,有效减少了CO_2从储气罐中被减压后在气体管路中的压力积蓄,控制CO_2气体精量释放;系统将CO_2释放方式由纵向改为横向,释放管道由主管加支管组成,由控制流量调节阀将主管与支管相连接,使气室内形成均匀的CO_2释放区域,从而达到CO_2浓度梯度升高的模拟效果。试运行结果表明,改进后的CTGC系统可以实现CO_2浓度387±4.5、441±13.4、490±20.9、534±24.3和567±28.9μmol·mol-1的梯度递增,系统对环境变化的响应速度加快,能够精确实时监测气室内各处理区域CO_2浓度的变化,并实现CO_2气体的精量释放;系统内的CO_2浓度梯度递增趋于稳定,从而更好地模拟大气CO_2浓度逐渐升高的过程,满足作物对气候变化响应研究的需要。     

基于计算机视觉的鸡蛋新鲜度无损检测

对鸡蛋的新鲜度、贮藏期进行无损检测,在鸡蛋生产、流通、加工领域具有重要意义。该文进行了鸡蛋新鲜度（哈夫值）常规指标在一定温度条件下随贮藏时间变化的试验,采用高分辨率的工业化数字摄像头,以冷光源背向照明方式（照度为10 000 Lx）获取数字图像,并提取了鸡蛋的图像特征蛋黄指数和气室指数。建立了鸡蛋新鲜度与蛋黄指数、贮藏时间与鸡蛋新鲜度、贮藏时间与蛋黄指数和气室指数的关系模型。得知鸡蛋新鲜度与蛋黄指数呈线性相关性,经检验实测值与预测值平均相对误差为6%;贮藏时间与鸡蛋新鲜度以及贮藏时间与鸡蛋蛋黄指数、鸡蛋气室指数均具有二次函数关系,经检验实测值与预测值绝对误差不超过2 d。结果表明基于计算机视觉技术、采用背向照明方式采集的鸡蛋的透射图像得到鸡蛋的蛋黄和气室的图像信息,可以预测鸡蛋的新鲜度和贮藏期。     

贮藏环境对鸡蛋新鲜度的影响及鲜鸡蛋货架期预测模型构建研究

为了比较不同贮藏环境条件对鸡蛋新鲜度的影响,将鲜鸡蛋置于不同贮藏温度(5、10、20、30℃)和光照/避光环境条件下,测定鸡蛋质量、哈氏单位、气室、蛋黄系数、浓蛋白含量、蛋白pH值、蛋黄pH值、挥发性盐基氮含量等新鲜度品质指标,分析品质指标与贮藏环境之间的相关性规律,并构建与应用鸡蛋货架期预测模型。结果表明,随着贮藏时间延长,低温(5℃、10℃)贮藏的鲜鸡蛋和避光条件下贮藏的鲜鸡蛋品质优于高温(20℃、30℃)贮藏和光照环境条件下贮藏的鲜鸡蛋,且贮藏温度与鲜鸡蛋质量、哈氏单位、浓蛋白含量、挥发性盐基氮含量等呈显著负相关(P0.01),而与气室变化呈显著正相关(P0.01)。根据贮藏过程中品质变化规律构建的鸡蛋货架期预测模型,为今后鲜鸡蛋贮藏及运输过程中品质分级和下架提供理论依据。     

基于改进MobileNetV3-Large的鸡蛋新鲜度识别模型

鸡蛋在运输贮存过程中一直伴随着品质的不断衰减,如何快速、准确地识别鸡蛋新鲜度是业界和学者们共同关注的话题。针对鸡蛋内部气室和蛋黄等新鲜度特征差异不显著的问题,该研究提出一种基于改进MobileNetV3-Large的轻量级鸡蛋新鲜度识别模型。首先在深度可分离卷积中引入动态卷积（Dynamic Convolution, DC）模块,改进后的深度可分离动态卷积模块能够为不同的鸡蛋图像动态生成卷积核参数,提高模型特征提取能力;其次在注意力模块中引入坐标注意力（Coordinate Attention, CA）模块,增强模型对位置信息的感知能力;最后采用3 276张鸡蛋图像训练并测试改进的MobileNetV3-DA模型。试验结果表明,MobileNetV3-DA模型在测试集上的准确率为97.26%,分别比ResNet18、VGG19和ShuffleNetV2模型高5.19、0.84和5.91个百分点;模型参数量和计算量分别比MobileNetV3-Large减少1.03和78.64 M;在实际应用中,MobileNetV3-DA模型精确率、召回率和加权分数的平均值分别为95.95%、95.48%和97.82%,达到了理想的识别效果。改进的MobileNetV3-DA模型为鸡蛋供应链各环节进行鸡蛋新鲜度快速、准确识别提供了算法支持。     

基于介电特性与蛋黄指数回归模型的鸡蛋新鲜度无损检测

为了更准确、快速的实现鸡蛋新鲜度品质指标蛋黄指数的无损检测,基于介电特性建立了鸡蛋新鲜度无损检测模型,获取鸡蛋的蛋黄指数信息。试验以不同新鲜度鸡蛋为研究对象,采用平行极板法测量不同新鲜度鸡蛋在温度为20℃,相对湿度为72%~89%,频率为1~200 k Hz下的介电特性参数,分析鸡蛋介电特性的变化规律,并建立鸡蛋介电特性与蛋黄指数之间的数学模型。分析了鸡蛋介电特性随测量信号频率及新鲜度指标蛋黄指数的变化曲线,发现其介电参数随频率及蛋黄指数的增大而减小。构建了蛋黄指数与相对介电常数的拟合方程,鸡蛋样品的实际蛋黄指数与模型预测的蛋黄指数间的决定系数R2为0.9115,蛋黄指数的误差为±4.2%,试验结果表明:利用拟合方程预测检验鸡蛋蛋黄指数取得了较好的预测效果,为无损检测鸡蛋新鲜度提供了一种新的可行方法。     

无人机遥感监测技术在CO2地质封存泄漏风险事故监测中的应用

[目的]通过无人机遥感监测技术对泄漏CO_2响应效果的研究,为CO_2的捕捉与封存(carbon capture and storage,CCS)泄漏风险事故的新型监测技术的应用提供理论基础。[方法]通过环境背景值监测、试验监测、理论模拟和数据对比分析的方法为无人机遥感监测技术对CCS泄漏风险事故的响应效果进行了研究。[结果]以泄放CO_2引起环境中CO_2浓度变化幅度超过某一断面环境背景最高值一个标准差作为响应浓度差,在试验条件下无人机在距离泄漏源10 m,高9 m的位置响应到浓度变化,响应浓度为502mg/kg,此处的环境背景值为448mg/kg。通过高斯模型进行计算发现该试验条件下泄放的CO_2扩散至此处的理论数值为40mg/kg。[结论]无人机遥感监测系统能够对泄漏的CO_2做出响应,能够应用到实际CCS泄漏事故中,且因为工业尺度下的泄漏量很大,无人机遥感监测平台能够对大空间场做出有效的监测响应。     

用红外线CO2分析仪测定作物光合强度——选择最适流量问题的讨论

用同化箱(室)法测定作物光合作用强度,是当前测定光合作用的手段之一。它是通过测定同化箱(室)进,出口CO_2浓度的变化,计算箱内作物对CO_2的同化量,从而得出光合强度。其基本公式如下: 其中:P——光合强度 F——同化箱(室)内气体流量 c_1、c_2——分别是同化箱(室)进、出口处CO_2浓度 a_t—CO_2体积浓度在不同温度t下,变换     

鸡蛋透射光图像形态特征与其新鲜度的相关关系

该文结合鸡蛋内容物自身结构特点,研究鸡蛋图像形态特征与新鲜度的相关关系,快速无损检测新鲜度.用机器视觉装置获取鸡蛋图像,通过实验检测对应鸡蛋新鲜度(哈夫单位).采取有效图像处理,使蛋黄和气室特征显现.选取蛋黄与整蛋面积比值、气室高度与整蛋长轴长度比值作为形态特征参数,建立两特征值与新鲜度的关系模型,经检验通过两特征模型判别鸡蛋新鲜度的正确率分别为91%、93%.研究结果表明,鸡蛋图像蛋黄面积比、气室高度比随着新鲜度的降低而逐渐增大.     

鸡蛋新鲜度的光特性无损检测

光学特性正越来越广泛应用于农产品质量分析、新鲜度和成熟度检测中。本研究目的是探讨光特性无损检测鸡蛋新鲜度的原理和实现方法。试验以200个不同新鲜度的鸡蛋为研究对象，在温度为(28±2)℃，相对湿度为55%的贮藏条件下，在200～800 nm光谱测量范围内对鸡蛋的新鲜度与贮藏时间的相关性进行了追踪光透射特性试验，同时对鸡蛋新鲜度与不同贮藏时间的相关性进行了分析。通过Origin 6.0对光谱透射数据的统计分析建立了透射率与波长，透射率与贮藏时间的相关数学模型，其相关系数分别为0.86和0.94，并找出了用于检测新鲜度的特征波长为465 nm。试验结果表明鸡蛋的透射特性应用于鸡蛋新鲜度检测具有可行性和快速性。     

利用~(13)C标记和自然丰度三源区分玉米根际CO_2释放

石灰性土壤中,根际土壤释放的CO_2有三个来源,即根源呼吸、土壤有机碳(SOC)分解和土壤无机碳(SIC)溶解,三源区分土壤释放的CO_2是量化土壤碳平衡的前提。分别在玉米拔节期、抽穗期和灌浆期进行7 h的~(13)O_2脉冲标记,经过27 d示踪期后破坏性取样,测定~(13)标记与自然丰度处理中,玉米地上部、根系、土壤和土壤CO_2的碳含量和δ~(13)值,利用~(13)示踪并结合自然丰度法区分玉米土壤CO_2的来源。研究结果显示,随着玉米生长,根源呼吸对土壤CO_2的贡献呈降低趋势,从拔节期的66.7%降低至灌浆期的25.8%。整个玉米旺盛生育期内(从拔节期到生育期末),根源呼吸和土壤总碳释放对土壤CO_2具有同等贡献,SOC和SIC释放对土壤总碳释放的贡献率分别为30%和20%。玉米生长对土壤的碳输入(根系+根际沉积物)超过土壤总碳(SIC+SOC)的释放,总体表现为土壤碳汇。研究表明,SIC溶解对全球碳库稳定性和调节CO_2浓度的影响非常重要,若忽视石灰性土壤中SIC溶解,则会高估SOC的分解,进而影响SOC激发效应以及土壤碳平衡的评估。     

贮存条件对蛋清S-卵白蛋白形成的影响

为了探讨贮存条件对鸡蛋清S-卵白蛋白形成的影响,该文考察了贮存温度、湿度、二氧化碳浓度及涂膜处理等4个影响因素,并以S-卵白蛋白为变量建立了等价蛋龄预测模型。结果表明,S-卵白蛋白形成与贮存温度呈正相关,高温能加速形成;S-卵白蛋白含量受湿度影响不显著,高湿仅能有限抑制S-卵白蛋白形成;低浓度CO2(2.5%)抑制S-卵白蛋白形成效果不明显,而高浓度CO2(≥5.0%)抑制效果显著;涂膜处理能显著抑制S-卵白蛋白形成,尤其是油溶性、矿物油涂膜处理抑制效果极显著。指数回归模型分析建立了等价蛋龄预测模型,将S-卵白蛋白含量转换为等价蛋龄(25℃),可评价不同条件下贮存鸡蛋的鲜度。     

生物超弱光子辐射在禽蛋新鲜度评价中的应用

为了探索生物超弱光子辐射在禽蛋新鲜度评价和检测方面的应用,研究了25℃和40℃储存温度下鸡蛋超弱光子辐射中自发发光和延迟发光的基本规律。结果表明,在25℃的储存温度下,随着储存时间的延长鸡蛋的自发发光缓慢增长,延迟发光初始光强缓慢降低;在40℃高温下自发发光迅速增长,而延迟发光初始光强迅速下降,鸡蛋的延迟发光服从双曲线弛豫。由延迟发光积分强度和单位时间内的自发发光构建鸡蛋的状态参量,研究发现,在25℃和40℃储存温度下鸡蛋状态参量的变化与哈夫单位的变化呈现良好的线性关系,表明鸡蛋状态参量可以作为鸡蛋新鲜度评价的定量指标。     

Reaction between albumen and 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine as a method to evaluate egg freshness

The 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine colorimetric test is proposed as a method for the evaluation of shell egg freshness. A simplification of the original method was tested on albumen, and the modified method was used to study the development of albumen-tetramethylbenzidine reaction in eggs stored at three temperatures for different times. The stability of the reagent solution and the repeatability of the analytical method were also studied. The reaction mechanism showed the predominant role of iron ions on the colorimetric response, and the secondary role of copper ions added to the reaction mix in order to enhance the response. The response coefficient of variation, due to the natural variability in eggs laid by hens of two breeds and different ages, was 10.3%, which is similar to the value obtained for furosine, but lower than those previously observed for other egg freshness indices such as Haugh Unit and air-cell height.     

自发气调包装对核桃青果的保鲜效应

该文通过研究自发气调(MA)包装对核桃青果的冷藏效果,为生产上探寻简易、高效的新型核桃保鲜技术提供依据。以辽宁4号核桃青皮果实为材料,裸果为对照,进行了改良聚氯乙烯袋(mPVC)、改良聚乙烯袋(thn-PE、thk-PE)以及1-MCP处理后mPVC包装对青皮核桃0～1℃下的贮藏试验,测定了贮藏过程中袋内气体浓度、果实采后生理和保鲜效果。结果表明,几种包装中thk-PE袋自发气调能力最强,可使袋内O2和CO2体积分数分别达到10.1%～13.0%,4.3%～6.5%。贮期核桃青果呼吸强度和乙烯生成量同步出现双峰变化趋势,各MA包装不同程度地延缓了高峰的到来,极显著(P<0.01)降低了呼吸峰值和乙烯生成量,MA功能越强,作用越明显。各处理和对照果实的可溶性固形物含量均呈现先升高后下降的趋势,处理的下降期比对照较早出现。各包装极显著(P<0.01)降低了果实失重率,thk-PE的作用显著(P<0.05)大于其他处理。MA包装也不同程度降低了果实腐烂指数,冷藏66d和95d时thk-PE果实腐烂指数分别为30.0%,68.6%,均极显著(P<0.01)小于其他处理。因此,thk-PE袋被选为适合于核桃青果贮藏的自发气调方式,可使果实冷藏95d左右坚果保鲜率达到100%,核仁仍新鲜如初。     

基于振动及EEMD-CMAC算法的鸭蛋散黄在线检测

针对鸭蛋长期存储以及运输过程中造成的散黄问题,构建一种基于振动信息的鸭蛋散黄在线检测流水线,可实现鸭蛋的自动触压和随动检测。通过磁致伸缩振子对鸭蛋扫频振动进行音频信息增强,对音频振动信号进行集合经验模态分解,并通过主成分分析进行降维提取主要特征,基于此,构建基于小脑神经网络的鸭蛋散黄检测模型。试验中,对320枚鸭蛋进行检测(训练集200枚,测试集120枚),结果表明,基于累积贡献率达98.14%的前5个主成分的鸭蛋散黄检测模型训练集和测试集识别率分别达98.66%和97.03%,每枚鸭蛋在线检测时间约1 s。研究表明,所研制的检测流水线基于磁致伸缩振子扫频激励未知品质鸭蛋,再结合EEMD-CMAC进行鸭蛋散黄检测是可行的,可满足流水线在线检测的要求。     

鸡蛋超弱发光与其新鲜程度的相关分析

使用超弱发光图像探测系统研究了鸡蛋在贮藏期中的发光情况，发现不同鸡蛋的发光强度在第3天达到最大，随后又表现出振荡衰减，这说明第3天的鸡蛋活性最强；对鸡蛋延迟发光进行了研究，发现普遍服从双曲衰减规律，这一点与生物光子的相干理论相一致。不同鸡蛋的超弱发光强度是不同的，这与鸡蛋生命活动的强弱有关，生命力越旺盛的鸡蛋发光也就越强。超弱发光作为鸡蛋生理生化反应的综合指标，用于测定鸡蛋鲜度，方法简单、无损伤、灵敏度高；它不仅可以用来检测鸡蛋的鲜度，还可以检测其它方法难以反映或不能反映的鸡蛋随各种外界条件（如光照、温度等）的变化规律。