马铃薯干物质含量高光谱检测中变量选择方法比较

为提高利用高光谱成像技术快速检测马铃薯干物质含量的精度,比较了主成分分析法(PCA)、组合间隔偏最小二乘法(siPLS)、遗传偏最小二乘法(GA-PLS)、无信息变量消除法(UVE)以及竞争性自适应重加权算法(CARS)等变量选择方法。在此基础上提出一种竞争性自适应重加权算法与连续投影算法(SPA)相结合的波长选择方法,最终将原始光谱变量从678个减少到了27个。用27个变量建立多元线性回归模型,模型预测集相关系数Rp为0.86,预测均方根误差为1.06%。实验结果表明:高光谱成像技术能够对马铃薯干物质含量进行检测,同时CARS-SPA是一种有效的变量选择方法。     

套作模式下马铃薯干物质生产特性及产量研究

以单作马铃薯(中晚熟品种)为对照,设置2:2和3:2两种薯玉行比,研究薯/玉套作模式对马铃薯干物质生产特性及产量的影响。结果表明:整个生育期马铃薯叶茎干物质积累均呈上升趋势,套作呈慢-快-慢的特点,单作呈前慢后快的特点。马铃薯叶、茎干物质积累量和干物质总量向叶茎的分配量生育前期套作均高于单作,生育后期套作均低于单作;向块茎的分配量生育前期套作低于单作,生育后期套作高于单作。干物质向块茎的分配呈上升趋势,向叶的分配呈下降趋势,向茎的分配呈先升后降趋势,向块茎分配的上升幅度和向叶茎分配的下降幅度套作均大于单作。叶、茎与块茎干物质积累量套作2:2行比低于套作3:2行比。总之,套作虽降低了马铃薯干物质积累,却促进了干物质向块茎的分配;套作降低了马铃薯块茎产量,但2:2行比与3:2行比薯/玉套作模式LER分别为1.19和1.05。这说明,套作具有产量优势,2:2行比模式套作优势更强,在生产中宜优先推广应用。     

基于高光谱成像的马铃薯叶片叶绿素分布可视化研究

针对马铃薯作物叶片进行了叶绿素含量无损检测技术及分布图绘制方法研究,用以指示作物长势并指导精细化管理。首先利用高光谱成像技术采集了65个马铃薯叶片的400个样本点高光谱图像和相应的SPAD值,提取并计算叶绿素测量区域的叶片平均光谱后,分别采用蒙特卡罗无信息变量消除算法（MC-UVE）和自适应重加权算法（CARS）筛选出了12个和23个叶绿素含量敏感波长,建立了马铃薯叶片叶绿素含量偏最小二乘（PLS）回归模型。建模结果如下：基于MC-UVE算法筛选的12个敏感波长的PLSR诊断模型,建模精度R2C为0.79,验证精度R2V为0.73;基于CARS算法筛选的23个敏感波长建立的PLSR诊断模型,建模精度R2C为0.82,验证精度R2V为0.80。择优选取CARS-PLSR模型计算马铃薯叶片每个像素点的叶绿素含量,从而利用伪彩色绘图绘制了马铃薯叶片叶绿素含量可视化分布图,最终实现马铃薯叶片含量无损检测以及叶绿素分布可视化表达,以期为后续马铃薯作物大田冠层叶绿素分布诊断提供支持。     

水肥耦合对马铃薯干物质生产量的影响

通过大田试验,以灌溉定额X_1、氮肥量X_2、磷肥量X_3、钾肥量X_4为试验因素,选用4因素10水平的均匀设计,研究水肥耦合对马铃薯干物质生产量的影响。通过逐步回归建立干物质生产量与试验因素的回归模型,结果表明:各因素对马铃薯干物质生产量的影响顺序为:X_3X_1X_2X_4;两因素交互作用对马铃薯干物质生产量影响顺序为:X_31X_2X_1X_4X_3X_4X_2X_3X_1X_3;当X_1为1 036.27 m/hm2,X_2为241.05kg/hm~2,X_3为166.18kg/hm~2,X_4为77.60kg/hm~2时马铃薯干物质最优生产量为1.975 488万kg/hm~2。     

基于光谱成像的猪肉新鲜度空间分布预测评价方法

新鲜度指标在像素位置缺乏微观参考值,因此将基于均值光谱的化学计量学模型应用到像素光谱时,无法对指标空间分布预测质量进行直接评价.提出了基于准度和精度的评价方法,以兴趣区域内各像素位置微观预测值的统计均值相对于理化检测值的决定系数和均方根误差作为准度评价指标;根据新鲜度指标的理论允许范围,以TVB-N微观预测值小于零的像...     

旱地地膜覆盖和施肥对马铃薯干物质累积和土壤水分含量的影响

研究了旱地地膜覆盖和不同施肥处理对马铃薯干物质累积、土壤水分含量及产量的影响.结果表明,各生育期马铃薯全株、决茎及地上部干物质累积覆膜处理显著高于露地,最佳施肥处理(OPT)的干物质累积高于传统施肥处理(FP)和不施肥处理(CK).在21～80 cm土层露地田间土壤水分含量高于覆膜.覆膜土壤水分利用效率(WUE)和产量...     

水肥一体化模式对马铃薯干物质积累及水分利用效率的影响

【目的】探寻适宜于内蒙古阴山北麓地区马铃薯节水高效种植的水肥一体化模式。【方法】采用大田裂区试验,研究了3种灌水量(1 200、2 100、3000 m~3/hm~2)和3种施肥模式(味丹腐殖酸肥、中化大量元素水溶肥、常规NPK肥)组成的9种水肥一体化模式对马铃薯干物质积累及水分利用效率的影响。【结果】较基于腐殖酸肥和大量元素水溶肥施肥模式的水肥一体化模式相比,基于常规NPK配施施肥模式的水肥一体化模式马铃薯全株和块茎干物质快速积累持续时间长、干物质快速积累期间积累速率快,茎、叶、块茎各器官干物质积累量多,茎叶和块茎干重平衡期适期出现,茎叶生长和块茎生长关系协调,产量分别显著增加38.95%～46.93%和35.40%～39.63%,水分利用效率显著提高39.37%～42.96%和33.83%～44.25%。1 200 m~3/hm~2灌水量较2 100、3000 m~3/hm~2灌水量下水分利用效率显著增加27.63%～37.56%、49.62%～57.62%,灌水量对产量影响不显著。【结论】在内蒙古阴山北麓地区相似于本试验条件的马铃薯生产中,推荐使用1 200 m~3/hm~2与常规NPK肥结合的水肥一体化施用模式,既可提高产量,也能节约用水。     

薯/玉套作对马铃薯干物质积累与分配的影响

以单作马铃薯为对照,设置2:2和3:2两种薯玉行比,研究马铃薯、玉米套作对马铃薯干物质积累、转运、分配的动态变化。结果表明:套作显著降低了马铃薯干物质积累,却促进了干物质向块茎转运和分配,并提高了套作的根冠比。整个生育期马铃薯干物质积累呈慢-快-慢的特点。2:2行比叶、茎干物质积累到达峰值和向块茎转运早于3:2行比。套作2:2行比干物质积累量低于套作3:2行比,向块茎转运量高于套作3:2行比。整个生育期干物质向块茎分配呈上升趋势,向叶、茎的分配呈下降趋势,升幅和降幅套作低于单作,2:2行比低于3:2行比。干物质向茎分配下降幅度小于向叶分配。干物质向各器官的分配为叶<茎<块茎。     

马铃薯晚疫病叶片SPAD值的高光谱研究

对晚疫病害胁迫下马铃薯叶片中叶绿素含量(SPAD)及植被指数与高光谱特性进行了关联研究。首先,对接种晚疫病菌的马铃薯叶片进行连续观测7天,获取375~1 018nm波段范围内叶片的高光谱信息和SPAD信息;然后,应用ENVI软件提取高光谱数据中感兴趣区域的平均光谱信息,选择预处理效果最好的方法建立不同的预测模型,包括基于全光谱和连续投影算法(Successive Projection Algorithm,SPA)选择特征波长的偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)模型与最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machines,LS-SVM)模型,以及4种植被指数RENDVI、VOG1、VOG2、VOG3建立的简单经验估测模型。建模结果表示:全光谱的PLSR模型预测效果最好,而基于特征波长的LS-SVM模型和植被指数的二次多项式模型预测效果稍差,但大大简化了模型,为后续开发便携式仪器提供理论依据。研究表明:应用高光谱技术检测遭受晚疫病害的马铃薯叶片的SPAD及植被指数是可行的,为病害胁迫下作物的其他化学指标实时监测提供了新的路径。     

光电检测技术在马铃薯品质检测中的研究进展

近年来,我国大力推动实施马铃薯主粮化战略,品质控制是重要的支撑技术,需在马铃薯的专用品种选育、主食产品加工、储藏运输及终端消费等多个产业链环节进行检测。为此,围绕马铃薯质量安全管控方面的需求,详细介绍了机器视觉技术、近红外光谱分析技术及高光谱成像技术等光电检测技术在马铃薯外观形态、内部品质及缺陷检测方面的研究和应用现状,并分析了其发展趋势,以期为马铃薯深加工过程中原料筛选和分等分级等提供参考。     

不同水肥耦合条件下水稻干物质积累与分配特征

2009年5—9月在湖北省灌溉试验中心站以优质水稻新两优香4为材料,采用长期淹灌和间歇灌溉2种灌溉模式,结合3种施肥(氮及磷肥)水平F1、F2、F3,研究了不同水肥耦合条件下水稻产量形成过程和干物质积累与分配特征。结果表明,不同水肥处理下水稻各生育期干物质积累的动态变化相似,分蘖前期水稻干物质的积累量随施肥的增加而上升,到一定程度则会下降,不同灌溉模式间的差别不明显。从分蘖后期到抽穗开花期,不同水肥处理水稻干物质的积累总量均明显增大,且不同处理间差异显著,F1、F2、F3处理抽穗开花期间歇灌溉模式干物质积累量比淹灌模式分别大12.1%、22.1%、61.9%。间歇灌溉模式水稻干物质净积累量(NDMA)和群体生长速率(CGR)峰值随施肥量的增加发生改变,由出现在低肥水平(F1)的抽穗开花期至乳熟期转变为高肥水平(F2,F3)的分蘖后期至拔节孕穗期,且NDMA和CGR显著增大。不同水肥处理水稻黄熟期干物质在各器官间的分配不同,但均表现出相同趋势,即由高到低依次为籽粒、茎、叶、根。不同灌溉模式水稻的收获指数随施肥量的增加而下降,淹灌模式下收获指数下降明显,相对F1处理,F2、F3处理下分别下降12.4%、17.9%。干物质积累过程的拟合结果表明,三次曲线模型比Logistic模型的拟合精度高。     

麦秸-塑膜复合系统对玉米生长及干物质分配的影响

地膜+秸秆组成的“二元覆盖”技术具有增温、保墒、提高肥力、改良土壤的特点,就不同覆盖方式对玉米出苗率、株高、叶面积、干物质积累及分配等指标的影响作了相应分析。研究结果表明:覆膜或复合覆盖可提高玉米出苗率,播种后可提高地温,保水性能较好;玉米前期生长发育较快,其株高、叶面积、干物质增长速率均大于麦秸覆盖和无覆盖处理;玉米穗占地上干物质的比例均高于麦秸覆盖及无覆盖处理。在适宜的复合覆盖处理下(SFH4)可提高玉米干物质在穗的分配比例,使光合产物充分转移到籽粒中,达到了调控玉米干物质形成、提高产量的目的。     

干物质浓度对牛粪秸秆厌氧发酵产沼气的影响

在发酵原料C/N＝25～30,T＝36℃的条件下,研究20％,15％,10％,5％和2．5％等5种干物质浓度对牛粪秸秆混合干式厌氧发酵产沼气性能的影响。实验结果表明：发酵前30 d 为产气高峰期,同时发酵渗滤液中的VFA浓度也较高;干物质浓度增加时,产气量波动增大,渗滤液中碱度和 NH4＋-N 浓度升高,发酵装置的有机负荷率也较高;10％的干物质浓度产气效果最好,发酵前30d的累积产气量为4710mL,相应的容积产气率可以达到0．313m3/m3· d。实验得到的结果对牛粪秸秆混合发酵的实际应用具有一定的指导意义。     

不同灌溉方式下旱直播水稻光合特性与干物质积累动态

为探究东北黑土区不同灌溉方式对旱直播水稻生长生理特征的影响,按照不同的灌溉方式设置了滴灌旱直播(DH)、漫灌旱直播(MH)和淹灌旱直播(HS)3个试验处理,以当地常规的插秧淹灌（CK）为对照。通过拟合曲线定量分析了不同处理的干物质积累过程动态变化特征以及水稻各生育阶段光合特性指标的变化。结果表明,不同处理水稻干物质积累量均随着生育时间推进呈现慢-快-慢的“S”形曲线变化规律,但干物质积累量、快速增长起止时间、生长速率以及生长周期则表现出随灌溉方式的不同而不同,干物质积累量由大到小依次为HS、MH、DH、CK,其中CK处理干物质理论最大积累量为3190.65g/m2,而DH、MH和HS处理干物质理论最大积累量较CK增加17.74%~52.57%,为3756.81~4867.88g/m2;CK处理水稻快速积累期开始于分蘖中期,其他处理水稻快速积累期开始于分蘖中期向分蘖末期过渡阶段,不同处理的水稻干物质快速积累期均结束于乳熟期。不同灌溉方式的光合特性指标也有所不同,抽穗开花期后,旱直播处理叶绿素SPAD较CK处理下降快;除分蘖末期外,旱直播处理净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均低于CK处理,气孔限制值(Ls)均高于CK处理。相关分析表明,旱直播水稻干物质积累量与叶绿素SPAD、Pn、Tr、Gs呈极显著正相关（P<0.01）。通过对光合特性参数和干物质积累量分析表明,旱直播DH、MH和HS处理光合特性劣于CK处理,而干物质积累量优于CK处理;HS处理光合特性及干物质积累量优于DH与MH处理。研究结果可为东北黑土区水稻种植模式选取提供理论依据。     

节水灌溉的水稻干物质积累C-R模型研究

介绍了水稻干物质模型的研究进展和Chapman-Richards模型的数学结构以及该模型在描述林木生长和不同生物种群生长过程中的应用,并根据国家“863”节水农业专项子课题现场试验资料,用Chapman-Richards模型模拟了水稻干物质积累过程。结果表明。用Chapman-Richards生长方程来模拟控灌水稻干物质积累过程中,Logistic模型拟合效果最好。并根据模型参数对水稻生长过程进行了分析。     

西北旱地春小麦耗水与干物质分配的基因型差异分析

在西北半干旱雨养条件下,研究了15个现代春小麦品种间的降水利用效率、耗水量以及干物质积累与分配。结果表明,品种间的水分利用效率平均为7.8kg/(hm2.mm),品种间最高相差1.09倍;平均耗水量一般在240.5～308.5mm之间,最高相差28.3%。品种间开花前和开花后光合积累对籽粒贡献差异很大,花前储备对籽粒贡献平均为25%,但品种间差异较大(10%～49%);成熟期各器官干物质质量分数为:籽粒(42%)>茎秆+叶鞘+叶片(40%)>穗轴+颖壳(18%),但品种间差异较大,最大分别相差112%、63%和27%;品种间对土壤水分消耗差异较大,其中在生育时期上以分蘖期和180～200cm土层土壤含水率差异最大。     

地膜覆盖对玉米产量及干物质特性的影响

以良玉99、利民33和农华101为试验材料,在松嫩平原典型半干旱地区滴灌条件下,比较分析了覆盖地膜与不覆盖地膜的玉米产量及干物质积累特性,结果表明,滴灌玉米覆膜与不覆膜相比较,其籽粒产量显著增加,穗部性状穗长、行粒数和百粒质量显著增加,秃尖长度显著降低。植株干物质积累量覆膜比不覆膜显著增加;吐丝以后,地上部干物质积累比例和单株光合生产量覆膜比不覆膜的显著增加。     

旱作区土壤有机碳密度空间分布特征与其驱动力分析

为直观显示0～40 cm深度不同层次的土壤有机碳密度空间分布特征,并深入分析不同空间位置上有机碳密度的主要影响因素,根据2017年分层采样点的测试数据计算了旱作区土壤有机碳密度,采用反距离加权法模拟了有机碳密度空间三维分布特征,用地理加权回归分析了有机碳密度的影响因素。结果表明:旱作区土壤有机碳密度呈东北高、西南低的趋势;不同类型土壤的有机碳密度差别较大。气候(温度、降水)是旱作区有机碳密度的主要影响因素。随着土层深度的增加,气候和黏粒含量对土壤有机碳密度的解释度呈增大的趋势。年平均气温与土壤有机碳密度呈负相关性,在不同区域不同深度土层中,年降水量与土壤有机碳密度的回归系数都低于0. 01,相关性很小,黏粒含量与土壤有机碳密度呈正相关性。研究成果可为探究有机碳储量估算和科学制定固碳减排政策提供数据和理论支撑。