基于高光谱的套袋和不套袋苹果糖度无损预测模型研究

现市场上普遍存在套袋和不套袋两种种植模式的苹果,为了更精确地检测苹果糖度,针对这两种模式,分别探究了其糖度无损检测模型。以烟台栖霞生产基地的红富士苹果为研究对象,以苹果糖度为测试指标,对套袋和不套袋苹果分别建立了全光谱反向传播神经网络模型(FS-BP)、全光谱偏最小二乘模型(FSPLS)、主成分分析反向传播神经网络模型(PCA-BP)、主成分分析偏最小二乘模型(PCA-PLS)、蚁群算法反向传播神经网络模型(ACO-BP)、蚁群算法偏最小二乘模型(ACO-PLS),通过对比这6种模型的糖度预测精度找出分别适用于套袋和不套袋苹果的最优模型。结果表明,ACO-PLS无论在套袋还是不套袋苹果糖度的预测上都取得了最高的预测精度,不套袋苹果样本训练集均方根误差为0. 3489,相关系数为0. 9258,测试集均方根误差为0. 3247,相关系数为0. 9279;套袋苹果样本训练集均方根误差为0. 3833,相关系数为0. 9449,测试集均方根误差为0. 3146,相关系数为0. 9602。本研究结果为建立苹果品质分级系统提供了重要的参考价值。     

基于高光谱成像的蓝莓内部品质检测特征波长选择方法研究

为了实现蓝莓内部品质快速、准确检测,采用高光谱成像技术对蓝莓的糖度和硬度多指标同时进行检测研究。提出多阶段特征波长选择方法,即采用连续投影法(SPA)和逐步多元线性回归(SMLR)等特征波长选择方法同时将糖度和硬度的特征波长选择出来。通过高光谱成像系统(400~1000nm)采集了200幅蓝莓图像,首先对高光谱图像进行多元散射校正、标准正态变量变换和Savitzky-Golay平滑等光谱预处理,选取最优的预处理方法。然后利用SPA或者SMLR选择出糖度的几个特征波长,在此基础上再利用SPA或者SMLR选择出硬度的几个特征波长,从而形成四个特征波长选择方法 (SPA-SPA、SMLR-SMLR、SPA-SMLR和SMLR-SPA),采用4种多阶段特征波长选择方法提取同时反映蓝莓糖度和硬度的特征波长的组合。最后以全波长光谱信息(FS)和4种多阶段特征波长选择方法得出的光谱信息作为BP神经网络模型的输入矢量,建立了蓝莓糖度和硬度的预测模型。结果表明:Savitzky-Golay平滑为最优的预处理方法 ,结合BP神经网络,采用SPA-SPA多阶段特征波长选择方法所得的预测性能最优,糖度校正集的相关系数(Rc)和校正均方根误差(RMSEC)分别达到0.959和0.318°Brix,硬度校正集的相关系数(Rc)和校正均方根误差(RMSEC)分别达到0.956和0.153°Brix。糖度预测集的相关系数(Rp)和预测均方根误差(RMSEP)分别达到0.952和0.391°Brix,硬度预测集的相关系数(Rp)和预测均方根误差(RMSEP)分别达到0.953和0.234°Brix。该研究表明,应用高光谱成像技术可以对蓝莓糖度和硬度多指标同时进行检测研究,所获得的特征波长可为开发多光谱成像的蓝莓品质检测和分级系统提供参考。     

利用荧光高光谱图像技术无损检测猕猴桃糖度

将405nm激光照射到猕猴桃样品上,当激光透过样品内部时,部分单色光被样品内部成分吸收,释放出荧光,再用高光谱成像系统采集诱导出的荧光散射图像.在荧光散射图像上选取感兴趣荧光区域(ROIs),提取感兴趣区域在波长400～1000nm范围内的特征变量.当提取12个特征变量时,建立的猕猴桃糖度多元线性回归(MLR)模型的校正集相关系数Rc为0.932,预测均方根误差(RMSEC)为0.4764°Brix,预测集相关系数Rp为0.8227,预测均方根误差(RMSEP)为0.5645°Brix.研究结果表明,采用激光诱导荧光成像技术无损检测猕猴桃糖度是可行的.     

基于高光谱成像技术生长发育后期苹果糖度的无损检测

【目的】研究应用高光谱成像技术无损检测生长发育后期苹果糖度的可行性。【方法】以生长发育后期的"富士"苹果为对象,基于采集到的波长900~1 700nm高光谱数据,建立预测苹果糖度的偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)和极限学习机(ELM)模型,并比较主成分分析(PCA)和连续投影算法(SPA)2种数据压缩或特征波提取方法对预测模型精度的影响。【结果】采用PCA方法可将全光谱压缩至9个主成分,采用SPA从全光谱的230个波长中提取出了13个特征波长,两者相比,SPA能更有效地提高模型预测能力。预测生长发育后期苹果糖度的最佳模型为基于SPA的PLS模型,其预测集相关系数为0.945,均方根误差为0.628°Brix。【结论】高光谱图像技术可以用于生长发育后期苹果糖度的无损检测,该技术的应用将有助于指导苹果的种植和适时采收。     

基于GA-LSSVM的苹果糖度近红外光谱检测

【目的】结合遗传算法和最小二乘支持向量机(GA-LSSVM),优化苹果糖度近红外光谱检测的数学模型,提高模型的检测精度和稳定性。【方法】在GA-LSSVM模型建立过程中,采用遗传算法自动获取最小二乘支持向量机的最优参数。【结果】相比于偏最小二乘法(PLS)、传统最小二乘支持向量机(LSSVM)和遗传偏最小二乘法(GA-PLS)数学模型,GA-LSSVM法建立的模型预测效果最优,模型的相关系数为0.94,预测均方根误差为0.32°Brix。【结论】GA和LSSVM相结合的优化方法在提高苹果糖度近红外光谱检测精度和稳定性方面是可行的。     

一种便携式苹果糖度无损检测仪的研制

糖度是判断苹果质量好坏的一个重要参考标准,针对苹果糖度的检测问题,设计了一种以Cortex-A9为内核、以自研发的可见-近红外光谱仪(波长范围400~1 000 nm)作为光谱检测装置、以Linux为操作系统的便携式苹果糖度无损检测仪。以山东烟台的100个红富士苹果为材料,采集了漫透射检测方式下基于自收发光机构的苹果漫透射光谱曲线,结合化学计量学方法,对样本的全光谱曲线使用了平均法和Savitzky-Golay卷积平滑光谱预处理方法,将预处理后的光谱数据按波峰位置划分区间,并分别按照全光谱范围和所划分区间的波段范围建立PLS模型来预测苹果的糖度含量。结果表明,经预处理后的全光谱数据所建立的PLS模型预测效果最好,优于按波峰划分区间所建立的PLS模型,其校正相关系数为0.96、预测相关系数为0.87,校正均方根误差为0.31、预测均方根误差为0.34。同时对仪器工作时的预测稳定性进行了测试,测试结果得出检测精度可控制在±0.2 Brix以内,模型预测精度满足现场快速检测应用要求。     

基于小波滤噪和iPLS的草莓近红外光谱糖度检测模型

[目的]获得精度高、鲁棒性强的草莓近红外光谱糖度检测模型。[方法]利用K-S（Kennard-Stone）方法划分样本集,并用小波滤噪法对草莓1000～2500nm近红外光谱进行预处理,最后用偏最小二乘法（PLS）和区间偏最小二乘法（iPLS）分别建立预测模型。[结果]采用区间偏最小二乘法将光谱划分为20个子区间,利用其中的第16个子区间建立的糖度模型效果最佳,其校正时的相关系数Rc和校正均方根误差RMSEC分别为0．9355和0．259,预测时的相关系数邱和预测均方根误差RMSEP分别为0．9202和0．305。[结论]用小波滤噪和联合区间偏最小二乘法所建立的草莓糖度模型不仅能有效地减少建模所用的变量数,缩短运算时间,而且预测能力和精度均得到提高。     

成熟期梨可溶性固形物含量的近红外漫反射光谱无损检测

【目的】研究成熟期梨可溶性固形物含量的近红外漫反射光谱无损检测技术,为及时、准确地掌握成熟期梨果实的内部品质特性及田间管理、适时采收、合理储藏提供依据。【方法】基于近红外漫反射光谱检测技术分别建立了成熟期砀山酥梨可溶性固形物含量的偏最小二乘(PLS)、广义回归神经网络(GRNN)和偏最小二乘支持向量机动态预测模型(LSSVM),并综合评价了无信息变量消除法(UVE)优选有效特征波数对于简化模型、提高预测性能的影响。【结果】UVE算法能够很好地提高建模效率、有效改善GRNN和LSSVM模型预测精度,而对PLS分析模型效果不明显。3种模型中,LSSVM模型比GRNN和PLS模型具有明显优势,其中UVE-LSSVM模型具有最佳预测精度和适用性,其校正相关系数(Rc)为0.988,校正均方根误差(RMSEC)为0.074,预测相关系数(Rp)为0.922,预测均方根误差(RMSEP)为0.162。【结论】基于近红外光谱技术的UVE-LSSVM模型可用于成熟期梨可溶性固形物含量的无损检测。     

基于偏最小二乘法和深度学习的近红外糖度预测

为准确预测苹果糖度,基于傅里叶变换近红外光谱、偏最小二乘法和深度学习技术,建立了不同的苹果糖度预测模型.使用傅里叶变换近红外光谱仪和折光仪采集160个苹果的光谱与糖度信息,建立不同光谱预处理方法的偏最小二乘法(Partial least square,PLS)模型,通过常用的竞争性自适应重加权算法减少PLS模型计算量,对比得到最好的PLS模型预测精度;使用深度学习的MobileNetV2网络构建苹果糖度预测模型,调整最适合的模型构建参数.试验结果表明:经过标准正态变量变换(Standard normal variate,SNV)光谱预处理的PLS模型预测精度最高,其预测模型相关系数(Rp)为0.9333、均方根误差(RMSEP)为0.4765°Brix,特征波长筛选可减少计算量,但会使预测模型精度稍微下降;经过数据增强处理的MobileNetV2模型可以获得一定的糖度预测精度,其Rp为0.8431、RMSEP为0.8984°Brix.结果 表明,基于深度学习的MobileNetV2网络结构训练得到的糖度预测模型具有一定的可行性,但SNV预处理的全波段PLS模型精度最高,PLS建模依然是小批量样本建模简单高效的方法.     

脐橙糖度近红外光谱在线检测的建模变量优选

【目的】采用小波压缩结合遗传算法,优选脐橙糖度近红外光谱在线检测的建模变量,提高在线检测精度。【方法】利用近红外光谱检测装置采集脐橙样品的光谱,并将其转换为反射比光谱,在700.28～933.79 nm波段,利用小波变换将一阶微分处理后的近红外反射比光谱变量压缩成小波系数变量。经遗传算法优选后,建立偏最小二乘法（PLS）模型,并对该模型的预测结果进行评价。【结果】利用小波压缩结合遗传算法优选变量建立的脐橙糖度PLS模型,预测效果最优,模型的相关系数为0.759,模型预测均方根误差为0.468 °Brix。【结论】采用小波压缩结合遗传算法对变量进行优选,可提高脐橙糖度近红外光谱在线检测的精度。     

寄生虫引起的草鱼鳃病的组织病理比较研究

本文对草鱼的隐鞭虫病、车轮虫病、小瓜虫病、指环虫病、三代虫病及中华鱼蚤病六种寄生虫性鳃病的组织病理变化进行比较研究，寄生虫性鳃病均可引起鳃组织发生炎症反应，粘液分泌亢进，嗜酸粒细胞和淋巴细胞浸润；但又因病原体的种类不同，危害鱼的方式、方法不同，因此病理变化又有很大差别，对鱼危害较大的均为变质性炎，如隐鞭虫病；对鱼危害较小的则属增生性炎，如中华鱼蚤病．     

民勤绿洲荒漠交错带三种沙丘类型的自然植被特征

基于对民勤沙井子地区植被调查数据,研究了固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘3种沙丘类型的自然植被特征.结果表明:从固定沙丘、半固定沙丘到流动沙丘,总盖度、灌木盖度下降,草本盖度增加.物种丰富度减小是物种多样性下降的主要原因.从植物的生活型来看,多年生草本和灌木类植物受沙丘类型的影响最大,而一年生草本和半灌木可存活于不同沙丘类型.白刺的生态优势度(重要值)由小到大依次为固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘.植物多样性与白刺的生态优势度呈负相关.不同沙丘类型白刺地上生物量变化明显,半固定沙丘白刺生物量最大.     

Yield and quality of maize stover: Variation among cultivars and effects of N fertilization

Biomass yields and concentrations of crude protein(CP), ether extract(EE), neutral detergent fiber(NDF), acid detergent fiber(ADF), and crude fiber(CF) were analyzed for five cultivars of summer-sown maize(Zea mays L.) stover grown in field trials at three rates of N fertilization, and sampled immediately after grain harvest.The results revealed differences in yields and concentrations of nutrients according to stalk height and hence harvest portion among the cultivars.N application greatly increased biomass yield and CP, especially in upper stalks and to a lesser extent, EE.Concentrations of NDF and ADF decreased as N rate increased.The results show that stovers from all local popular maize cultivars are suitable as animal fodder and that moderate N application improves feed quality of stover.     

葡萄盆栽技术

葡萄盆栽技术,包括择土选种、露地扦插、田间管理、装盆及整形、肥水管理等内容,对葡萄盆栽爱好者有一定的指导意义。     

小菜蛾阿维菌素和虫酰肼抗性品系对几种新型药剂的交互抗性研究

以敏感品系为对照,利用室内筛选获得的虫酰肼和阿维菌素高抗品系Teb-R和Aba-R,测定了小菜蛾对几种新型杀虫剂的交互抗性。结果发现:小菜蛾对虫酰肼产生高水平抗性后(抗性倍数185.5倍),对阿维菌素表现出中等水平交互抗性(41.0倍),对茚虫威(11.4倍)和溴虫腈(5.3倍)仅表现出低水平交互抗性,对多杀菌素(1.7倍)和氯虫苯甲酰胺(1.4倍)则没有表现出明显的交互抗性。用阿维菌素筛选Teb-R品系39代后获得阿维菌素高抗品系Aba-R(593.8倍),该品系对茚虫威(12.3倍)表现出中等水平交互抗性,对多杀菌素(7.9倍)表现出低水平交互抗性,对溴虫腈(2.7倍)和氯虫苯甲酰胺(0.9倍)的交互抗性不明显;同时该品系对虫酰肼的抗性也由阿维菌素筛选前的185.5倍下降到筛选后的28.0倍,也没有交互抗性。基于上述研究结果认为,使用虫酰肼防治小菜蛾出现抗性后,可以使用多杀菌素和氯虫苯甲酰胺进行替代防治,但不宜用阿维菌素、茚虫威和溴虫腈进行替代防治;利用阿维菌素防治小菜蛾产生抗性后,可以用溴虫腈、氯虫苯甲酰胺和虫酰肼进行替代防治,但不宜用多杀菌素和茚虫威。     

Water quality,agriculture and food safety in China:Current situation,trends, interdependencies,and management

Water quality in China is becoming a severe challenge for agriculture and food safety,and it might also impact health of population via agriculture and food. Thus,it is causing widespread concern. Based on extensive literatures review and data mining,current situation of water pollution in China and its effects on food safety were analyzed. The 2nd National Water Resource Survey in China show that the surface water all over the country was under slight pollution and about 60% of groundwater is polluted. Drinking water quality is basically guaranteed in urban area but it is worrisome in rural areas. In addition,China is the largest consumer of fertilizer and pestici de in the world and the amounts of application still show increasing trends. Fertilizers and pesticides are the most important sources of pollution,which affect human health as persistent organic pollutants and environmental endocrine disruptors. Eutrophication of surface water and nitrate pollution of groundwater are serious threats to drinking water safety. Sewage irrigation is becoming a pollution source to China's water and land because of lacking of effective regulations. Although,with the advance in technology and management level,control of nitrogen and phosphorus emissions and reducing water pollution is still a major challenge for China.     

鱼池水中钾钠的火焰原子发射光谱分析

本文研究了用火焰原子发射光谱法分析鱼池水中钾钠的方法。对方法精密度、回收率和共存元素的干扰进行了考察。建立了最佳测试条件。表明本方法简易、快速、准确。它亦适用对天然水中钾钠的测定。     

锌、锰、铜对大蒜吸收硒的影响

本试验通过盆栽大蒜探讨土壤施硒、锌、锰、铜对大蒜吸收这些元素以及这些元素之间的相互影响。结果表明,随着土壤施硒量的增加,土壤中硒的有效含量增加,大蒜地上部和地下部含硒量也增加;土壤施锌、锰、铜对大蒜吸收硒几乎没有影响;而硒会明显地抑制大蒜对锌元素的吸收,对锰、铜的吸收虽有抑制但只在地下部明显,因此,土壤施硒的量一定要合适。     

离子铵和非离子氨对海蜇螅状幼体和碟状幼体的毒性研究

在温度（２０±１）℃，盐度２２￣２４‰条件下，对海蜇螅状幼体和碟状幼体进行了ｐＨ适应性试验和不同ｐＨ下氨氮的急性毒性试验，结果表明：适合海蜇螅状幼体和碟状幼体生活的ｐＨ范围为７￣９，最适ｐＨ范围为７．５￣８．５，在此ｐＨ范围内，不仅非离子氨具有毒性，离子铵在浓度高时亦具有毒性。对于螅状幼体，此毒性倍数约为１１７￣２２０。     

流域生态环境中土地-水-植物资源利用三角形稳定关系研究*

 流域中生态环境的优劣,不论影响因子有多少,最终是通过土地、水和植物的存量来体现的,文章介绍了流域中土地-水-植物天然稳定的三角形关系,它们共同支撑着生态环境。外来因素的侵入,无节制利用资源,破坏了这种天然稳定的土地-水-植物三角形关系,形成了超三角形的多边形,这种多边形是非稳定形状。