极低频高压脉冲电场提高陈年棉种活力的参数优化

为研究极低频脉冲电场对陈年棉种活力的影响,该文利用高压脉冲电源和弧形电极-平板组成的电场系统在极间距离为50 mm条件下,以16 k V、10 Hz为中心点,利用Design-expert软件设计正交试验,高压脉冲电场处理棉种时间为40 s。并利用响应面分析法,对发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等4个指标进行参数优化,得出最优处理电压为16.25 k V,最优频率为10.90 Hz。在此基础上,对优化条件进行了试验验证。结果表明:陈年棉种在脉冲电压16.25 k V、脉冲频率10.90 Hz处理条件下,与对照相比,发芽势提高了44.2%,发芽率提高了56.8%,发芽指数提高了64.3%,活力指数提高了81.8%,各指标都达到极显著差异(P0.01)。陈年棉种的电场生物学效应对电场电压和频率都具有选择性,在电压为16.25 k V、频率为10.90 Hz的脉冲电场作用下,陈年棉种的电场生物学效应最明显,研究结果为后续作物种子高压电场处理的参数优化提供参考。     

极低频高压脉冲电场生物学效应仪的设计与应用

为开展极低频高压脉冲电场生物学效应的研究,设计了基于植物本征电位波动的极低频高压脉冲电场生物学效应仪,该系统可以产生幅值高压在6～20kV、输出频率在0.1～15Hz范围内数字式可调的极低频、宽脉宽、上升前沿陡的高压脉冲。用100kV/m、1Hz、80ms脉宽的极低频高压脉冲电场处理萌发中的绿豆和玉米种子,发现极低频高压脉冲电场对绿豆和玉米种子的发芽和生长具有较强的促进作用,说明基于植物电位波动的极低频高压脉冲电场具有明显的生物学效应,研究结果可为极低频高压脉冲电场生物学效应的深入研究提供参考。     

电场处理与介电分选对棉种发芽率和幼苗质量的影响

为研究电场处理和介电分选对包衣棉种发芽率与幼苗质量的影响,该文利用芒刺电极在-16 kV（DC）下对棉种进行不同时间的高压电场处理,结果显示,处理40 s后棉种的发芽率和幼苗质量显著提高;并利用介电分选机在不同的分选电压下对棉种进行介电分选,结果发现,当分选滚筒转速为20 r/min、分选电压为-6 kV（DC）时,分选获得的I级棉种的发芽率和幼苗质量显著提高。在上述最优条件下,先利用芒刺电极对棉种进行电场处理,再利用介电分选机对电场处理后的棉种进行介电分选,结果表明：棉种的发芽率和幼苗质量显著高于未处理试样的发芽率和幼苗质量,并且也高于单独电场处理或介电分选时的发芽率和幼苗质量。这为开发新型种子处理与分选设备提供了依据。     

高压脉冲电场对石榴汁杀菌的研究

该文研究了高压脉冲电场(PEF)对石榴汁的杀菌效果和对石榴汁的理化性质的影响。结果表明，电场强度和处理时间是影响PEF杀菌效果的主要因素。在频率为100 Hz时，当电场强度达到35 kV/cm，处理时间达到200 μs时，石榴汁中接种的大肠杆菌、酵母菌和霉菌的数量分别下降3.62、2.34、0.74个lg值，处理过程中样品温度≤18℃，霉菌对PEF的抵抗力最强。当处理频率增加为333 Hz，电场强度为35 kV/cm，处理时间为200 μs时，霉菌数量的下降增加到1.82个lg值，此时处理温度(处理腔内温度)提高到50℃。经PEF处理的石榴汁的理化性质基本不发生改变。     

脉冲电场预处理胡萝卜片微波干燥试验

为考察脉冲电场预处理对胡萝卜片微波干燥特性的影响,以胡萝卜片微波干燥单位时间降水率和复水率作为试验指标,设计了4因素（脉冲频率、电场强度、微波功率密度和切片厚度）二次回归正交组合试验,得出经预处理后胡萝卜片微波干燥失水速率曲线。用SPSS软件进行回归分析,得到预处理后胡萝卜片微波干燥动力学方程和各指标回归方程,并对指标进行了综合优化。结果表明：经脉冲电场预处理后胡萝卜片微波干燥动力学方程分段适用Page模型;脉冲频率和电场强度对胡萝卜片微波干燥单位时间降水率影响显著;脉冲频率对复水率影响显著,电场强度对复水率影响不显著;最优工艺组合为脉冲频率30 Hz、电场强度2.0 kV/cm、微波功率密度1.0 W/g和切片厚度4.0 mm;在最优工艺条件下,胡萝卜片单位时间降水率和复水率均得到提高。     

脉冲电场对渗透胁迫下玉米幼苗自发光子辐射的影响

为了揭示极低频脉冲电场(extremely low frequency pulsed electric field,ELF-PEF)对作物幼苗抗旱性的影响及其机理,采用渗透势为-0.1MPa的PEG-6000溶液对玉米幼苗形成生理干旱,研究了1Hz脉冲电场对渗透胁迫下玉米幼苗生长和自发光子辐射的变化。结果表明,在-0.1 MPa的渗透胁迫下玉米幼苗根系和叶片鲜质量缓慢增长,玉米幼苗种胚的自发光子辐射表现出先增加后减小的趋势,幼苗根系和叶片的自发光子辐射也呈现出波动性的增长趋势;经过脉冲电场处理的玉米幼苗根系和叶片鲜质量始终高于(P0.05)未经过脉冲电场处理的对照组,玉米种胚的自发光子辐射峰值出现的时间比对照组早(P0.01),峰值辐射强度也比对照高(P0.01),玉米幼苗根系和叶片的自发光子辐射都有所增强(P0.05),在渗透胁迫初期脉冲电场处理对玉米幼苗叶片自发光子辐射的增强效应非常显著(P0.01)。研究结果为揭示极低频脉冲电场对作物幼苗抗旱性的影响机理提供参考。     

电晕场处理三层水稻种子对其活力的影响

为提高电晕场处理水稻种子的效率,该文利用弧形芒刺电极阵列与平板电极构建了正脉冲电晕电场,研究了电晕场对铺放在平板电极上的3层水稻种子活力的影响。试验结果显示,在相同的处理时间（4 min）和电压（18、20和22 kV）条件下,脉冲电晕场对不同位置的种子有不同的影响：18 kV（root mean square, RMS）处理3层水稻种子时,上层种子的活力指标较对照有显著的提高（P＜0.01或0.05）,中层和下层种子较对照无明显差别;20 kV（RMS）处理3层水稻种子时,上、中、下3层种子的活力指标较对照有显著的提高（P＜0.01或0.05）,层与层之间不存在显著差异;22 kV（RMS）处理3层水稻种子时,除发芽势外下层种子的其余活力指标较对照有显著提高（P＜0.01或0.05）,上层和中层种子较对照无明显差别。并且,18 kV处理时的上层种子、20 kV处理时的所有种子和22 kV处理时的中层和下层种子的发芽数峰值较对照组均提前1 d,这与活力指标的提高是一致的。试验结果表明,利用电晕场处理多层种子以提高其活力指标是可行的,但电晕场所释放的电磁能必须在适当范围内,即利用电晕场处理种子时,电场处理条件（电场强度与处理时间）必须在优化范围内。脉冲电晕场能够提高种子活力,其机理可能是脉冲电晕场在种子内部引起的脉冲极化力使得种子内部细胞膜重新排列,但这有待于进一步研究。     

高压脉冲电场对鲜榨梨汁的杀菌效果及其对产品品质的影响

为了采用非热杀菌技术以生产高质量的果汁,研究了高压脉冲电场(PEF)对梨汁的杀菌效果及其对产品品质的影响.结果表明,当电场频率、电场强度和处理时间、温度分别为200Hz、30kV/cm和240μs、10μC时,梨汁中接种的大肠杆菌、酿酒酵母的数量分别下降4.6、2.7个数量级.温度具有辅助杀菌效应,相同频率和场强下处理时间200μs,当样品温度从10℃上升致40℃时,大肠杆菌致死率提高了1.4个数量级,酿酒酵母致死率提高了2.0个数量级,未接种鲜榨梨汁的细菌致死率提高了2.0个数量级,霉菌酵母致死率提高了1.0个数量级.PEF处理后梨汁理化性质、营养成分比热处理更接近原样.气相色谱-质谱(GC-MS)对梨汁风味物质进行检测的结果表明,梨汁中含量最多的挥发性风味物质为酯类,与传统热处理相比,PEF处理对梨汁风味物质的影响较小.因此脉冲电场不仅有较好的杀菌作用,并且最大限度地保证了梨汁的品质.     

高压脉冲电场法提取耐辐射奇球菌中类胡萝卜素的研究

为探讨高压脉冲电场(PEF)电学参数致耐辐射奇球菌破壁提取类胡萝卜素的影响及最佳工艺参数,采用正交试验法,分析了电场强度、处理时间、频率和脉宽4种电场参数对类胡萝卜素提取效果的影响。结果表明,PEF技术提取类胡萝卜素的最优提取水平组合为:电场强度30 kV·cm^-1,处理时间30 s,频率30 Hz,脉宽10 μs。该条件下,提取量为75.06 μg·g^-1,与未进行电场处理的样品提取量48.27 μg·g^-1相比,增加了55.5%。本研究结果为PEF技术的工业化大规模应用提供了理论依据。     

电场对作物种子影响有效性的综合评价方法

针对电场对作物生物效应的影响,利用数据包络分析的有关理论,给出了用于综合评价电场强度对作物生物效应影响的非参数方法和相应的数学模型,提出了用于生物效应-电场强度影响有效性分析的图形法和表格法,为探讨不同外部条件对作物综合生物效应的影响程度以及在不同电场强度下某一生理指标与综合生物效应之间的关系提供一种有效的分析工具.并应用该方法对不同电场强度对小麦种子幼苗形态指标株高、根长、鲜质量、干质量及生理生化指标POD、SOD、MDA的影响进行综合评价.结果表明:不同电场处理条件对小麦幼苗生长及生理生化过程产生不同影响,在0.5～6.0 kV/cm场强范围,随电场强度增加,生理指标呈振荡性变化,且2.5 kV/cm和4.0 kV/cm场强为最佳处理条件.     

优化高压电场处理提高高粱种子活力

为了探讨高压电场处理对高粱种子萌发活力的影响,以晋杂122#高粱种子为试材,采用种子发芽试验、生物化学分析及二次通用旋转组合设计相结合的方法,研究电场强度和处理时间对高粱种子的活力指数和内源赤霉素(gibberellin,GA)含量的影响,通过建模分析,寻求高压电场处理条件的优化方案。结果表明:不同高压电场(high voltage electric field,HVEF)处理对高粱种子活力指数和内源GA含量影响均达到显著水平(P0.05);二因素对高粱种子的活力指数和内源GA含量影响效应顺序为电场强度处理时间;电场强度和处理时间对高粱种子活力指数和内源GA含量影响有阈值效应;二因素耦合效应对高粱种子的活力指数的影响呈现负交互效应,对内源GA含量的影响表现出正交互效应,且交互效应显著(P0.05),二因素交互作用对内源GA含量影响大于对种子活力的影响;经模型寻优,同时满足活力指数≥14.25、内源GA质量分数≥11.55 ng/g的优化方案为:电场强度485.53~605.38 k V/m,处理时间31.41~48.99 min,在此基础上,进一步确定优化条件为:电场强度500 k V/m,处理时间36 min,经试验验证,高粱种子活力指数和内源GA质量分数理论值15.50、14.92 ng/g,与实测值(15.38±0.18)、(14.85±0.13)ng/g基本一致,进一步验证了方案的可靠性。研究结果为高压电场技术处理种子在农业生产中的应用提供理论依据。     

优化高压电场处理对谷子种子萌发期内源激素的影响

为了探讨高压电场处理谷子种子内源激素含量动态变化对其萌发活力的调控影响,以农大八号谷子种子为试材,运用二次通用旋转组合设计与主成分分析相结合的方法,建模寻优。在优化电场处理条件下,研究种子萌发过程中内源激素含量动态变化。结果表明:高压电场处理谷子种子显著影响其萌发活力(P0.05);模型决定系数R2为0.979 2,表明模型拟合较好;模型耦合效应表明,高压电场处理谷子种子存在阈值效应,且电场强度影响效应大于处理时间;模型解析得到高压电场优化条件为电场强度340 k V/m,处理时间14 min。谷子种子萌发期内源激素含量动态变化结果表明,优化电场处理条件诱导吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、玉米素核苷(zeatin riboside,ZR)和赤霉素(gibberellin,GA)含量增加,抑制脱落酸(abscisic acid,ABA)含量增加;种子萌动前后,内源IAA、GA迅速上升、ABA快速下降,ZR在萌动时也达到极值,有利于胚根突破种皮,促进种子的萌动;GA/ABA、IAA/ABA、ZR/ABA比值处理均高于对照(未经电场处理),表明高压电场处理谷子种子后内源激素比值的变化是种子萌发活力提高的诱因,胚根达种子的2倍长后,GA/ABA、IAA/ABA比值都呈现增大趋势,表明幼苗生长与其调控密不可分。研究结果为高压电场技术处理种子在农业生产中的应用提供理论依据。     

GGR6浸种处理浓度对沙打旺种子活力及萌发特性的影响

利用植物生长调节剂调节植物生长、发育和繁殖,是有效提高植物对逆境适应能力和生产能力的重要手段.为探究植物生长调节剂GGR6对沙打旺种子活力及萌发特性的影响,通过观测不同GGR6浓度(0、50、100、150和200 mg/L)浸种处理下,沙打旺种子活力及萌发特性指标,利用隶属函数法,综合分析筛选出适宜沙打旺种子萌发的GGR6处理浓度.结果表明:1)种子发芽动态呈“单峰型”,GGR6处理提高了种子发芽速度和发芽率,缩短发芽时间;2)处理浓度为100 mg/L以下时,种子活力、发芽势、发芽率、发芽指数、萌发指数和活力指数均随着GGR6浓度升高而升高,且浓度在50 ～ 100 mg/L之间,升高最为显著,高于100 mg/L后,各处理之间差异不显著(P＞0.05);3)促进沙打旺种子萌发的最佳GGR6作用浓度为100 mg/L.研究对利用植物措施在荒漠化土地治理中,加速植被建设的进程和效果具有重要意义.     

温度和CO2浓度升高对水稻幼苗的综合影响

通过人工气候箱模拟中国南方稻区湖北荆州地区大气CO2浓度和温度同时升高的3种气候情景,即在背景温度为24～29℃的人工气候箱中设置以CO2浓度为400molmol?1、升温0℃为对照（CK）,以550molmol?1、升温2℃为中强度处理（M）,以700molmol?1、升温4℃为高强度处理（H）,将催芽后的稻种于各气候箱中处理10d,观测水稻种子萌发和幼苗生理特性的变化。结果表明,（1）水稻幼苗苗高、根长、根数（根长大于1cm）、根苗干重及活力指数均随着CO2浓度和温度的同时升高而上升,其中H处理下幼苗苗高比CK长5.78cm,根长比CK高12.91%,根苗干重为CK的2.6倍,活力指数为CK的3.1倍,种子发芽率、发芽势和发芽指数表现为M处理最高;（2）随着CO2浓度和温度同时升高,稻苗丙二醛（MDA）含量和可溶性糖（SS）逐渐降低,脯氨酸（Pro）含量先增加后减小,可溶性蛋白（SP）含量和过氧化氢酶（CAT）逐渐升高。说明在目前温度和CO2浓度条件下未来升温2～4℃同时CO2浓度增至550molmol?1和700molmol?1对湖北荆州稻区水稻种子萌发和幼苗生长不会产生明显不利影响,但此生长期稻苗营养元素累积受到制约。     

辣椒不同品种种子萌芽期耐低温性及评价方法研究

以108个辣椒品种为试材, 测定了低温(18 ℃)下种子的相对发芽势、相对发芽率、相对胚根长、相对发芽指数和相对活力指数, 并采用极点排序法对辣椒不同品种的耐低温性进行综合评价。结果表明: 辣椒 不同品种种子萌芽期的耐低温性不同, 相对发芽率、相对发芽指数、相对胚根长和相对活力指数4项指标在不同品种间差异达显著水平(P<0.05)。选用上述4个指标, 采用极点排序法计算得到各品种的综合评价得分, 根据综合评价得分将108个辣椒品种分为10个耐低温品种, 9个低温敏感品种, 其余为中度耐低温品种。辣椒种子相对发芽势、相对胚根长与综合评价得分的相关性达到显著水平; 相对发芽率、相对发芽指数、相对活力指数与综合评价得分的相关性达极显著水平, 且相对活力指数与综合评价得分的相关性最高(r=0.899 9)。通过测定低温下辣椒品种萌芽期相关性状指标, 采用极点排序法可对辣椒种子萌芽期耐低温性进行快速、准确的评价。     

极低频脉冲电场与高压静电场对作物种子萌发影响的差异

为了明确基于极低频脉冲电场(pulsed electric field,PEF)的种子处理技术与基于高压静电场(highvoltage electrostatic field,HVEF)的种子处理技术的有效性及其差异,研究了极低频PEF和HVEF对绿豆生长的影响。结果表明,极低频PEF处理对绿豆幼苗的质量、芽长和根长都有明显的促进作用,相同强度的HVEF处理对绿豆幼苗的根长生长有一定促进作用,对芽长的影响不显著。机理研究显示,极低频PEF和HVEF处理均对萌发绿豆的氧化代谢和蛋白质代谢有一定影响,在种子萌发初期,极低频PEF处理促进了种子储藏蛋白的分解,在后期促进了新蛋白的合成,HVEF处理则对萌发后期的蛋白合成有一定促进作用。研究还发现,极低频PEF和HVEF均可通过诱发超氧阴离子自由基激活种子超氧化物歧化酶(SOD)活性,促进过氧化物酶(POD)的合成,但是,极低频PEF对SOD和POD的影响大于HVEF。讨论了极低频PEF和HVEF对绿豆萌发影响差异的原因。     

基于光声光谱和TCA迁移学习的稻种活力检测

种子活力是决定水稻产量的最重要因素之一，但目前水稻种子活力的近红外和高光谱等无损检测方法易受种子表皮颜色影响，且所建模型难以适应新品种。该研究提出基于光声光谱技术的稻种活力无损检测方法并结合迁移学习进行新品种稻种活力检测。首先，对Y两优、龙粳、南粳、宁粳、武运粳、新两优等具有区域代表性的典型6种水稻品种，进行高温高湿人工老化处理，得到0~7 d老化时间的水稻种子；再通过调制频率获得8种不同深度的光声光谱信息，用主成分分析、竞争性自适应重加权算法对光谱降维得到特征光谱后，对Y两优、龙粳、南粳、宁粳、武运粳分别建立偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression，PLSR）、反向传播神经网络（Back Propagation Neural Network，BP）、广义回归神经网络（Generalized Regression Neural Network，GRNN）、支持向量回归模型（Support Vector Regression，SVR）、深度卷积神经网络（Convolutional Netural Network，CNN）的稻种活力预测模型，并选择最优调制频率；最后，通过迁移学习将建立的模型迁移到新两优稻种进行活力预测。结果表明，光声光谱最佳扫描频率为300 Hz，CNN预测模型精度较高，相关系数和均方根误差分别优于0.990 9、低于0.967 5；且经过迁移学习，仅需通过对源域数据的训练，即可直接对新品种稻种的活力进行精确预测；通过TCA迁移学习后，新两优稻种活力预测的相关系数从0.718 5提高到0.990 3。研究表明，采用光声光谱深度扫描技术对不同种类稻种的活力进行高精度检测是可行的，且经过迁移学习，仅需80粒新品种稻种信息即可实现稻种活力的精确预测。     

60Co γ射线对续随子干种子的生理损伤

以1Gy/min的剂量率,用不同剂量（0~800Gy）的60Co γ射线辐照续随子干种子,对M₁种子萌发情况及苗期性状进行调查。分析结果显示,在供试剂量范围内,辐照对续随子发芽率无明显影响,对发芽势、发芽指数、活力指数及幼苗生长量有显著或极显著的抑制效应;且抑制效应随剂量的增加和幼苗的生长而增大。在以上数据分析的基础上,以活力指数下降一半时的脊梁VID₅₀及幼苗半致癌剂量GR₅₀为标准,通过回归分析初步预测,供试续随子适宜辐照诱变剂量约为400~600Gy.