基于近红外光谱的单粒水稻种子活力快速无损检测

采用近红外光谱分析技术,对不同品种单粒水稻种子原始光谱进行一阶求导、5点平滑、矢量归一化光谱预处理后,建立定性分析模型。利用因子化法计算光谱距离,定性分析选择系数S均大于1.1832,结果表明能够有效区分高活力与低活力种子。此方法有利于快速无损地检测单粒种子活力,克服了传统的种子活力检测方法如发芽试验、TTC染色等方法存在的耗时长、工作量大、结果滞后等问题,为筛选种子、提高种子发芽率、种子活力实时监测提供了一种新的选择。     

近红外光谱技术测定油料种子脂肪酸的研究进展

近红外光谱技术(NIRS,near infrared spectroscopy)因其无损、快速、不使用化学试剂的特点,在油料种子脂肪酸检测中应用广泛,尤其对大宗油料种子油脂检测、种质筛选等方面具有重要作用。对NIRS在油料种子建模方法和光谱预处理方法进行综述,重点分析NIRS在特种油料种子相关领域的应用现状,总结特种油料种子样品处理、光谱预处理等NIRS建模的主要因素,阐明了NIRS在特种油料作物中的应用对发展我国油料产业的重要意义。     

基于新兴技术的种子活力检测方法研究

种子活力即种子在田间条件下,迅速整齐萌发及幼苗健壮生长的潜力。国际种子检验规程绪言中已对种子检验的重要性做出精辟的阐述:"农业上最大的威胁之一是播下的种子没有生产潜力,不能使所栽培的品种获得丰收"。因此,在播种之前对种子进行活力检测便成为必不可少的一环,对农业生产起着至关重要的作用。传统的种子活力检测方法有很多,如:ATP含量测定、电导率法、TTC法等。为了使活力检测实现高效、快捷,同时降低成本,提高检测重现性,近年来新兴技术(如:近红外技术、Q 2技术、激光散斑技术、红外热成像技术等)不断的被应用到种子活力检测中。本文介绍了新兴技术在种子活力检测中的应用,并对种子活力检测技术的发展进行展望。     

基于高光谱成像技术的牛肉大理石花纹的评估

利用高光谱扫描成像技术评估牛肉大理石花纹。组建了高光谱线扫描成像系统,采集牛肉样品在400~1100nm波段的高光谱反射图像。通过牛肉脂肪和瘦肉在各个波段处反射值比的最大值,确定530nm为特征波段。提取特征波段处大理石花纹的3个特征参数(大颗粒脂肪密度、中等颗粒脂肪密度和小颗粒脂肪密度),使用特征参数分别建立多元线性回归模型(MLR)和正则判定函数模型,对大理石花纹分级和等级预测,用全交叉验证方法验证模型的准确性。MLR模型对大理石花纹等级的预测决定系数R2=0.92,预测标准差为SECV=0.45;总的分级准确率是84.8%;正则判定函数对大理石花纹等级判定准确性较低,为78.8%。研究表明,将高光谱成像技术应用于牛肉大理石花纹等级评定是可行的。     

利用近红外透射光谱技术测定小麦籽粒硬度的研究

以2001和2002年度583份小麦样品为材料，用近红外透射光谱仪（NITS）对小麦籽粒硬度进行分析，比较了偏最小二乘法和多元线性回归两种算法和未经导数处理、一阶导数处理、二阶导数处理3种光谱变量转换方式的分析结果。表明，两种算法中偏最小二乘法优于多元线性回归算法，3种处理方式中一阶导数处理效果最好，其定标集和预测     

可见/近红外光谱技术无损识别苹果品种的研究

为了能快速无损鉴别苹果的品种,基于高光谱成像技术结合模式识别算法,分别建立了判别苹果品种K最近邻(KNN)识别模型与偏最小二乘判别分析(PLS-DA)识别模型。综合比较了不同光谱预处理方法(二阶微分(SD)、标准正态变换(SNV)和多元散射校正(MSC))对各模型识别效果的影响,并利用主成分分析方法对预处理后的光谱数据进行降维,以提取能反映苹果品种的特征光谱。结果表明:采用主成分分析法选择了累计贡献率超过99.9%的前10个主成分作为样本集特征光谱数据,很好地实现了光谱数据的降维;MSC预处理方法对光谱反射率预处理的效果最好;2种判别模型均能基本满足实际要求,且MSC+KNN识别模型的识别性能最优,对预测集样本的正确识别率高达100%。     

基于多光谱技术的甜菜块根糖分增长期施氮决策模型

为快速准确地获取甜菜的生长状况,在东北寒区对糖用甜菜精准施肥,达到高质高产的目地。2022年在黑龙江省哈尔滨市黑龙江大学呼兰校区试验基地,以糖用甜菜‘KWS7748’为参试材料,获取甜菜块根糖分增长期不同施氮水平下的多光谱影像和田间实测数据,选出能反映甜菜此时期冠层生理生化的最优植被指数构建甜菜施氮决策模型。结果表明,甜菜的产量随着施氮水平的增加呈现先增加后减少的趋势,而含糖率随施氮水平的增加而显著下降;将各植被指数与甜菜SPAD进行回归分析,优选最优植被指数为LCI,不同施氮水平下LCI变化与根产量高度相关,与含糖率呈负相关关系;根据小区的最佳施氮量,生成试验区甜菜氮肥变量施肥图,与实际情况具有一致性。无人机遥感技术对甜菜氮素营养诊断,指导精准施用氮肥,实现高质高产具有重要的理论意义。     

利用短波红外高光谱成像技术检测洋葱酸皮病(Burkholderia cepacia)

酸皮病是一种重要的洋葱采后病害,对洋葱的采后生产造成了巨大的经济损失。本研究利用短波红外高光谱成像系统对洋葱采后酸皮病进行检测,分别从健康的和已感染酸皮病的洋葱上采集高光谱反射图像(950~1 650 nm),通过对两种洋葱的光谱进行主成分分析的结果表明,洋葱的颈部区域在1 070、1 400 nm波长下对酸皮病的发生最具指示性。采用两种最佳波长下获得的对数比率图像对两种不同的图像进行分析研究。第一种分析方法是利用全局阈值(0.45)将感染酸皮病的图像区域从对数比率图像中分离出来,通过对分离图像区域的象元素进行Fisher判别分析,可辨别出80%感染酸皮病的洋葱。第二种分析方法是从对数比率图像上获得三个参数(最大值、对比度及匀质性),再将这三个参数作为输入特征向量导入到支持向量机(Gaussian kernel,γ=1.5)中,利用这种方法,可辨别出87.14%感染酸皮病的洋葱。应用本研究结果可进一步开发出一种多光谱成像系统,用于洋葱包装流水线上酸皮病的检测。     

基于高光谱的水稻种子活力无损分级检测

为研究高光谱图像技术用于水稻种子活力快速无损鉴别的可行性,本试验以不同老化程度的4个水稻品种共960粒水稻种子为材料,对样品进行人工老化后进行发芽试验,统计发芽率和根长,计算简易活力指数,据此将每个品种的样品划分为不同活力梯度组,采用高光谱图像技术,通过提取水稻种子的光谱反射率,结合Savitzky-Golay (SG)平滑算法、标准正态变量(SNV)和多元散射校正(MSC)对874～1 740 nm波段内的光谱数据进行去除噪声处理,采用主成分分析法(PCA)、连续投影算法(SPA)进行特征波长选择,基于全波段光谱和基于特征波长分别建立了偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型.试验结果表明,经MSC预处理后,采用SPA挑选的特征波长建立的PLS-DA模型,建模集和预测集的识别正确率分别达到100％和98.75％.研究结果表明,利用高光谱图像技术对水稻种子活力进行快速无损检测是可行的.     

基于氧传感技术测定杉木种子活力的初步研究

为探讨氧传感技术在杉木种子活力测定中的作用,以不同批次不同活力梯度的杉木种子为材料,分别进行氧传感测定和发芽试验.结果表明:杉木种子不能用发芽率但可用氧传感测定指标来评估其活力状况,萌发第10天试管中氧气浓度是评估杉木种子活力的最佳指标.在此基础上,建立一元二次回归方程对其田间出苗率进行预测,为杉木精量播种育苗提供参考.     

基于近红外透射光谱分析技术的小麦蛋白质含量测定

近红外分析技术具有快速、简便、准确、非破坏性的优点,为小麦品质检测提供了一个新的技术手段。笔者首先对光谱数据进行移动窗口平均平滑和马氏距离筛选,在以上光谱预处理基础上,建立了小麦籽粒蛋白的偏最小二乘校正模型。仿真试验结果表明：该模型能够较准确地预测小麦蛋白质的含量,预测相关系数、预测均方误差和平均相对误差分别为0.9809、0.1130、1.973%。与用原始数据所建校正模型相比,预测效果显著提高。     

外源水杨酸对高温胁迫下菜豆种子萌发的影响

为研究高温胁迫下菜豆种子的发芽能力,并探讨水杨酸对菜豆种子发芽期热胁迫的缓解作用。以菜豆品种‘A18’种子为试材,分别设置常温对照(CK1)与高温对照(CK2),并在高温下设置4个SA浓度处理组：T1 (0.005 mmol/L)、T2 (0.01 mmol/L)、T3 (0.05 mmol/L)、T4 (0.1 mmol/L),浸种6 h后进行发芽试验与生理试验。对各处理种子在萌发时期的发芽率、发芽指数、种子活力指数及生理指标进行测定。结果显示：常温对照组(CK1)的发芽率和种子活力指数高达(97.61±2.09)%和861.13±81.30。高温对照组（CK2）发芽率和种子活力指数为(56.67±3.33)%和306.50±62.33,较CK1分别下降了41.94%和62.13%。高温下,随SA处理浓度的升高,菜豆种子的发芽率和种子活力指数呈先升后降的趋势,且处理组中T2组表现最好。与CK2相比,T2组菜豆种子的发芽率、发芽指数和种子活力指数分别提高了41.18%、25.33%及67.04%;SOD酶活性提高;可溶性蛋白含量增加;O₂^-.及MDA含量减少。0.01 mmol/L的SA处理可缓解高温带给菜豆种子的不利影响,提高菜豆种子的耐热性。     

抽穗开花期不同高温处理对水稻开花习性和结实率的影响

为了探明高温胁迫对水稻的伤害机理,利用人工气候箱在水稻抽穗开花期对2个耐热性不同早稻品种进行不同高温处理,研究高温胁迫对水稻开花习性和结实率的影响。结果表明,随着胁迫温度的升高,日开花数减少,日开花峰值降低,开颖角度减小,花粉粒直径增大,花药开裂、花粉活力、柱头活力下降,结实率降低。相关分析表明,2个品种的结实率与花粉活力、花药开裂系数、柱头活力之间均呈显著正相关（R=0.9733*,0.9768*和0.9270*）。水稻抽穗开花期受高温的危害存在品种间差异,相同高温胁迫下,耐热品种996受高温的伤害小于热敏感品种4628。     

萌发前高温处理对坡柳种子萌发率的影响

以中国西南干热河谷的代表物种坡柳(Dodonaea viscosa L.Jacq)种子为实验材料,萌发前以40,60,80,100℃4个高温处理,探讨萌发前高温处理对坡柳种子萌发率的影响,讨论火在干热河谷植被形成中的作用.结果表明,当处理温度高于40℃时,坡柳种子萌发率显著高于常温对照,具有明显的热冲击效应,80℃处理10 min时萌发率最高,达(63.00±2.55)％;储存1年后的坡柳种子仍具有明显的热冲击效应;与传统的热水浸种相比,萌发前干燥高温处理过的坡柳种子,其萌发率显著提高.