纳米TiO2光半导体材料防治植物病害的初步研究

纳米TiO₂光半导体材料是一种具有抗菌与环境净化功能的新型环境友好材料，试验首次探索了将其应用于植物病害防治的可能性。在黄瓜霜霉病防治研究的栽培试验中发现，喷施纳米TiO₂光半导体溶胶材料可以显著地降低黄瓜霜霉病的发病率和病情指数，减少叶片病斑数量与病斑面积。试验研究结果初步证实了其对黄瓜霜霉病害具有一定的防治作用，为以纳米TiO₂光半导体溶胶材料为主要有效成分的植物抗菌剂与保护剂的开发提供了参考依据。     

纳米TiO2光半导体溶胶对植物病原微生物的抗菌性能

鉴于纳米二氧化钛半导体材料在医学、环保领域对细菌、病毒等微生物长效、安全、无残留的成功抑制,本试验探讨纳米二氧化钛半导体材料在植物领域对植物病原微生物的杀灭与抑制作用.通过溶胶凝胶法合成纳米TiO2半导体溶胶材料,无菌瓷板涂布成膜,黑光照射,统计病原菌存活数、相对抗菌率,鉴定TiO2溶胶的抗菌效果.结果表明,该溶胶的平均粒径为30.6 nm,为锐钛矿型,分散度、稳定度良好,成膜与附着力良好.抗菌鉴定表明,3次均匀涂布成膜的抗菌瓷板效果最好,涂布高于3次,膜易脱落;对在3次成膜瓷板的相对菌落存活数统计表明,与对照相比,TiO2溶胶对植物细菌性病原菌具有显著的抗灭与抑制效果,延长照射时间,抗菌能力增强;相对抗菌率表明,延长光照为24 h,相对抗菌率为100%,对各菌种的抗菌率无差异.因此,TiO2半导体溶胶材料是一种强效的、广谱的新型绿色环保抗菌剂.     

基于病斑形状和神经网络的黄瓜病害识别

为了研究基于图像处理的黄瓜病害识别方法,试验中采集了黄瓜细菌性角斑病和黄瓜霜霉病叶片进行图像研究。在黄瓜病斑的图像分割方面,尝试了边缘检测法和最大类间方差法进行图像处理。边缘检测法提取出来的病态部位轮廓不是很完整,而利用最大类间方差法的图像分割效果较好。试验中提取了10个形状特征,选取黄瓜细菌性角斑病和黄瓜霜霉病叶片的各50个样本,其中每个病害的前30个样本,共计60个样本作为训练样本输入神经网络,对2种黄瓜病害叶片的后20个样本,共计40个样本进行测试,正确识别率达到了100%,说明通过病斑形状和神经网络进行黄瓜细菌性角斑病和黄瓜霜霉病的识别是可行的。     

基于卷积神经网络的温室黄瓜病害识别系统

基于图像处理和深度学习技术,该研究构建了一个基于卷积神经网络的温室黄瓜病害识别系统。针对温室现场采集的黄瓜病害图像中含有较多光照不均匀和复杂背景等噪声的情况,采用了一种复合颜色特征(combinations of color features,CCF)及其检测方法,通过将该颜色特征与传统区域生长算法结合,实现了温室黄瓜病斑图像的准确分割。基于温室黄瓜病斑图像,构建了温室黄瓜病害识别分类器的输入数据集,并采用数据增强方法将输入数据集的数据量扩充了12倍。基于扩充后的数据集,构建了基于卷积神经网络的病害识别分类器并利用梯度下降算法进行模型训练、验证与测试。系统试验结果表明,针对含有光照不均匀和复杂背景等噪声的黄瓜病害图像,该系统能够快速、准确的实现温室黄瓜病斑图像分割,分割准确率为97.29%;基于分割后的温室黄瓜病斑图像,该系统能够实现准确的病害识别,识别准确率为95.7%,其中,霜霉病识别准确率为93.1%,白粉病识别准确率为98.4%。     

TiO2纳米粒子气固相光催化降解乙烯初探

该文对TiO2纳米粒子气固光催化降解果蔬贮藏环境乙烯技术进行了初步研究.采用溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2薄膜作光催化剂,利用自行设计的气固光催化实验系统,研究了乙烯浓度、紫外光作用时间对光催化降解反应的影响,探讨了乙烯的光催化降解的动力学.结果显示:该研究所制备的TiO2锐钛矿型含量为48.766%,比表面积为47.186 m2/g,具有良好的光催化性能;光催化降解乙烯比直接紫外线光降解效果显著,光照10 min时光催化乙烯降解率比直接紫外线光降解提高23.76%;乙烯的降解率随着其浓度的增加而降低;乙烯的光催化降解的动力学可以用Langmuir-Hinshelwood动力学方程加以描述.     

黄瓜高产栽培管理技术要点

黄瓜作为我国常见的蔬菜,市场需求量较大.提高黄瓜产量是一项值得思考的问题,具有重要的研究意义.为提高黄瓜产量,并保障黄瓜质量,对黄瓜高产栽培管理技术展开研究,从准备阶段、定植阶段、田间管理阶段介绍黄瓜高产栽培技术要点,针对枯萎病、霜霉病、白粉病、瓜蚜、卷球鼠妇等常见病虫害提出防治对策.     

芒果叶提取液生物合成纳米TiO2工艺优化及其抗菌性能

为了将生物合成法制得的纳米粒子应用于果蔬保鲜中,该研究以芒果叶提取液和偏钛酸（TiO(OH)2）为原材料,采用生物合成法制备纳米二氧化钛（titanium dioxide,TiO2）粒子。以单因素试验为基础,通过响应曲面分析法优化了纳米TiO2生物合成工艺,研究了其抗菌性能。优化合成工艺为：TiO(OH)2添加量0.65 g,反应时间10.2 h,灼烧时间2 h,灼烧温度786 ℃。纳米TiO2的光诱导降解率为96.24%,与理论值标准偏差为0.6%。X射线衍射（X-ray Diffraction,XRD）结果显示,生物合成的纳米TiO2为锐钛矿型。扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）显示,生物合成后改性的纳米TiO2粒径分布在10～30 nm,无明显聚集体。紫外（Ultraviolet,UV）光诱导,生物合成改性的纳米TiO2（P<0.05）对青霉菌表现出明显的抑制作用。该制备工艺为光诱导抗菌性纳米TiO2的合成提供理论参考。     

60Co-γ辐照改性银掺杂纳米TiO2及光催化降解乙烯

为了解60Co-γ射线辐照且以活性炭纤维(ACF)为载体所负载TiO2的半导体材料(TiO2/ACF)对光催化降解冷藏环境中乙烯的影响,该文拟采用60Co-γ辐照制备纳米Ag沉积的TiO2/ACF (Ag-TiO2/ACF)光催化材料,在模拟园艺产品的冷藏环境中,进行了3种不同膜的光催化降解乙烯效果的研究,并利用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对所制备的光催化材料进行相关的表征分析.结果表明:在加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮后,60C0-γ辐照能使Ag颗粒较好地负载在TiO2上,TiO2均匀分散在ACF膜上而不发生团聚,且TiO2颗粒晶相改变、尺寸变小,有助于提高Ag-TiO2/ACF的催化效率.Ag-TiO2/ACF光催化降解乙烯的效果用一级动力学速率方程描述;经辐照制备的Ag-TiO2/ACF薄膜比未辐照的TiO2/ACF和辐照的TiO2/ACF薄膜光催化降解乙烯的反应速率常数分别提高了44％和37％.研究结果为TiO2光催化技术的进一步的应用提供了参考.     

夜间补充UV-C和蓝光对黄瓜病害防控及植株生长发育的影响

为探究夜间补光对黄瓜病害防控及植株生长发育的影响,以黄瓜品种津优35号为试验材料,设置UV-C(253.7 nm)、蓝光(460 nm)、蓝光/UV-C(复合光)及不补光(CK)4个处理,研究不同光质处理对黄瓜病害防控和植株生长发育的影响。结果表明,UV-C处理对黄瓜白粉病的防治效果显著好于蓝光/UV-C和蓝光,达到96.01%;不同光质处理对黄瓜霜霉病的防治效果均不明显;UV-C 处理下的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶及β-1,3-葡聚糖酶活性和木质素含量均显著高于CK,而蓝光和蓝光/UV-C处理对上述指标无显著作用;各处理对黄瓜植株的株高、茎粗、叶面积等生长指标和产量均无显著影响。本研究结果为温室黄瓜病害防控提供了理论依据。     

不锈钢基体上TiO2陶瓷膜的制备

作者对不锈钢基体上TiO2陶瓷膜的制备技术进行了探索.试验以304不锈钢片为基体,采用溶胶-凝胶法在其表面制备TiO2陶瓷膜层,探讨了溶胶的浓度、pH值、黏合剂和烧结温度对TiO2膜层形貌的影响,并利用X射线衍射技术(XRD)研究了膜层的物相结构.结果表明,添加1%的聚乙烯醇(PVA1750)黏合剂于浓度0.07M、pH 2.0的溶胶中制得涂膜液,用该涂膜液浸涂304不锈钢片,干燥后于600℃烧结,可以得到均匀的片状结构TiO2陶瓷膜,经XRD分析,该膜层以金红石相为主,另含少量锐钛矿相;添加0.3%的甲基纤维素(MC)黏合剂于浓度0.07M的溶胶中,用该溶胶浸涂304不锈钢片,干燥后于700℃烧结,得到纯金红石相的颗粒状TiO2陶瓷膜层.添加两种不同黏合剂的溶胶均可在不锈钢表面形成连续的TiO2陶瓷膜层,但两者的添加量不同,需要的烧结温度也不同,所得的物相结构及形貌亦不同.两种不同形貌的片状及颗粒结构之间分别形成较为均匀的孔隙,可以作为过滤时的截留孔.