基于随机森林模型的苹果叶片磷素含量高光谱估测

【目的】针对传统化学方法测定苹果叶片磷素含量的不足,使用高光谱技术快速、准确和无损地估测苹果叶片磷素含量。【方法】以烟台栖霞市25个果园100株新梢旺长期苹果树叶片高光谱反射率和叶片磷素(phosphorus,P)含量为数据源,在分析其磷素含量与原始光谱反射率、原始光谱反射率的一阶微分、植被指数和高光谱特征参量相关性的基础上,筛选敏感波长,建立了基于高光谱数据的磷素含量随机森林模型。【结果】新梢旺长期苹果叶片磷素含量在绿光波段(507~590 nm)、红光波段(694~743 nm)和近红外短波波段(1 324~1 364 nm)呈显著负相关;基于植被指数RVI(542,1 094)、RVI(705,937)、DVI(556,712)、DVI(677,1 728)、NDVI(737,549)、DVI(FDR567,FDR1980)和DVI(FDR523,FDR1883)建立的随机森林回归模型有较好的估测效果,决定系数R2=0.923 6,均方根误差RMSE=0.015 8,相对误差RE=6.915%。【结论】光谱植被指数比较适合苹果磷素营养状况估测。     

近红外光谱在线检测板栗内腐病技术的研究

为了建立快速、无损、精确的在线近红外光谱检测迁西板栗内腐病的技术模型及分检设备,通过光源设置（强度、入射角、光程等）等手段,设计了板栗内腐病在线近红外光谱检测设备;以正常品和内腐品为分类,采用偏最小二乘-支持向量机判别法建立定性检测模型;通过光谱采集实验和验证集实验确定设备与模型的准确度和稳定性。结果表明：在1 450 nm和1 900 nm处的C-H键和O-H键组合频吸收峰分离度较好;随后通过验证集测试了模型在1 450 nm的迁西板栗内腐识别率达到98.3%,检测速度最高可达300 t/月,确定的近红外光谱检测模型稳定、精确度高。因此,板栗内腐病在线近红外光谱检测设备能够实现迁西板栗内腐的快速、无损的定性检测和分拣。     

基于RGB模型的苹果叶片叶绿素含量估测

为了快速、无损地获得苹果叶片叶绿素含量与其表面颜色特征之间的关系,为诊断苹果树生理状况提供科学依据。以新梢旺长期的红富士苹果树为研究对象,应用数码相机采集叶片图像,利用图像处理技术,采集叶片图像的红(R)、绿(G)和蓝(B)值,通过运算组合构造颜色特征参数,建立基于苹果叶片颜色特征参数的叶绿素含量估算模型,并对其精度进行评价和验证。结果表明,叶绿素含量敏感的颜色参数分别为B、B/R、B/G、G/(R+G+B)、B/(R+G+B)、(R–B)/(R+B)、(G–B)/(G+B)、(R–B)/(R+G+B)和(G–B)/(R+G+B)值;基于以上9个敏感颜色参数分别建立单变量回归模型和支持向量机回归模型(SVM),估测叶片Chl.a、Chl.b、Chl.(a+b)和SPAD值,其中单变量回归模型决定系数(R~2)均在0.6左右;SVM回归模型的决定系数(R~2)分别为0.8754、0.8374、0.8671和0.8129,均方根误差(RMSE)分别为0.0194、0.0350、0.0497和0.9281,相对误差(RE)分别为0.8059%、1.7540%、1.1224%和1.1894%,尤以对Chl.a的估测效果最佳,SVM的估测精度高于单变量回归模型。模型验证取自1/4同样本数据,验证结果表明基于SVM的Chl.a稳定性更佳,R~2=0.8275,RMSE=0.0293,RE=1.8529%。应用数码相机并基于RGB颜色模型可快速估测苹果叶片叶绿素含量,可对果园水肥的精确管理提供技术支持。     

梨小食心虫初孵幼虫药效测定方法研究

【目的】建立梨小食心虫初孵幼虫的药效测定方法。【方法】采用浸果法和显微观察法,分析不同发育状态苹果、害虫及调查时间等对蛀果率和药效的影响。【结果】采用将孵化卵和苹果幼果试验,梨小食心虫蛀果率较高,为76.81%~77.18%。用浸泡幼果、成熟半果和成熟整果法测定高效氯氰菊酯药效时,药液质量浓度为3.33 mg·L-1和4.00mg·L-1时,3种果实、同一药液浓度间药效无显著差异;当药液质量浓度增加至5.00 mg·L-1及更高时,使用成熟半果的药效为48.98%~98.96%,均显著高于使用幼果和成熟整果的40.63%~94.79%和38.80%~97.01%。观察害虫危害特征,接种卵30 h时,蛀果孔上附有虫粪的幼虫为活虫;54 h和78 h时蛀果孔下附有虫道数的幼虫为活虫。高效氯氰菊酯药液浓度较低时,接卵54 h前药效随试验时间增加而增加,54 h时趋于稳定。用氯虫苯甲酰胺验证上述试验,结果合理。【结论】可采用农药浸泡苹果幼果法及接种将孵化卵测定农药对初孵幼虫的药效,试验过程、调查方法与梨小食心虫田间接触农药和危害情况相似,试验结果合理,操作过程简便,可作为测定农药对梨小食心虫初孵幼虫效果的新方法。     

52%甲基硫菌灵·中生菌素可湿性粉剂防治苹果轮纹病田间药效试验

<正>苹果轮纹病又称粗皮病,水烂病,轮纹褐腐病等。主要危害枝干和果实,叶片受害较少。是我国苹果、梨产区的一种主要病害,尤其是高温高湿和沿海果产区更为严重。有的年份田间病果率在70%～80%,山东,河北等主要苹果产区常因该病造成重大损失。     

基于近红外光谱法建立核桃仁可溶性蛋白质含量检测模型

【目的】核桃仁中的可溶性蛋白质含量是影响核桃品质的重要指标，比较核桃仁可溶性蛋白质含量不同模型之间的预测性能。【方法】以180份核桃仁样品作为研究对象，采集样品的近红外漫反射光谱。使用6种不同预处理方法对光谱信息进行处理，比较BP神经网络法和支持向量回归(SVR)建立核桃仁蛋白质的预测模型。【结果】2种方法对不同组合的预处理方法所建立模型的决定系数均大于0.81，相比于SVR模型的预测模型性能，MSC+FD+BP神经网络所建的预测模型性能更优，建模集的决定系数R²为0.871，均方根误差为0.089 5,RPD为2.875；验证集的R²为0.825，均方根误差为0.105 9,RPD值为2.233。【结论】BP神经网络算法在特征波段的核桃仁可溶性蛋白质含量预测建模中，模型质量优于SVR算法。MSC+FD+CARS+BP神经网络建模方式更适用核桃仁可溶性蛋白质含量的预测，为使用近红外光谱分析核桃仁质量提供了参考依据。     

基于高光谱参数的柑桔园土壤水分动态监测

土壤水分管理是提高柑桔产量和品质的关键因素。为了高效、无损、精准地获取柑桔园土壤水分动态变化，在宜昌市夷陵区采用梯度控水种植模式的一个棕壤土柑桔园中，采集不同含水量土壤样本，利用ASD光谱仪采集土壤样本适宜响应波段(350～1 075 nm)的光谱反射率数据，采用多元线性逐步回归分析(SMLR)法对提取的光谱反射率数据(R)及其9种变换数据与土壤含水量进行建模，并利用实测含水量的土壤样本进行验证，建立了预测柑桔园土壤含水量的高光谱模型。结果表明，0～20 cm土层土壤含水量变化最为明显，其有助于提高模型的预测精度；原始光谱数据经过微分变换处理后，相较于非微分变换处理，其与波长的关系曲线波动更大且反演精度明显上升；柑桔园土壤试验样本水分的特征波段在700～760 nm以及950 nm左右，是进行建模优先考虑的特征波段；基于原始光谱对数的一阶导数(lgR)′和倒数的对数的一阶导数(lgR^-1)′建模，对土壤水分的拟合精度较高，两种拟合方式的决定系数(R²)均为0.876,均方根误差(RMSE)均为2.19%,相对分析误差(RPD)均为7.107;...     

蔬菜病害识别诊断与预警物联网技术研究与应用

为提高设施蔬菜病害诊断的准确率,研究了设施蔬菜病害识别诊断与预警物联网技术。基于温室环境信息,采用案例检索与模糊推理结合的方法,设计了监测视频采集方法;集合病害产生的环境机理,采用径向基核函数支持向量机,构建了病害预警方法;采用融合视觉显著性与在线聚类的算法对监控视频进行分析处理,针对蔬菜监测视频的特点,修改了传统的IG显著性计算方法生成帧图像视觉显著图,并利用在线聚类和像素帧平均的方法,实现监控视频的关键帧病症图像特征提取;选择图像的颜色与纹理特征作为叶面病害识别的病症图像信息特征,计算出对应的特征值,通过核FISHER判别完成病害识别诊断过程。从理论上,探究设施蔬菜病害发生机理及识别诊断、预警算法,为病害诊断、预警提供新的方法;从实践上,构建设施蔬菜病害识别、预警模型,提高诊断和预警的时效性和准确性,有效降低蔬菜病害带来的经济损失,为提高蔬菜产量、质量提供保障。     

光谱技术结合化学计量学识别苹果品种

以“冰糖心”“嘎啦”和“山东富士”苹果为试材,采用紫外/可见光谱技术结合化学计量学,分别建立了判别3种苹果品种的K最近邻(KNN)识别模型和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)识别模型,分析了不同的光谱预处理方法(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,并采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%的前6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;二阶微分预处理方法对光谱的预处理效果最好。综上所述,建立的识别模型均能基本满足实际要求,且SD+KNN模型的建模效果最好,MSC+KNN模型的预测性能最好,SD+PLS-DA模型的总识别效果最好。     

果树缺钙的原因及补钙措施

钙是植物生长发育必需的6种大量营养元素之一.通常植物体内钙的含量比氮、钾少,而比磷、镁、硫高.多少年来在果树生产中,不少果园由于只重视化肥(氮、磷、钾)的投入而忽视了钙等其他微量元素的施用,加上果树根系吸收钙的能力差,钙元素在树体内移动性差等特性,使果树的缺钙现象越来越突出,由此而引发的生理病害也越来越重,如苹果的苦痘病、痘斑病、水心病、套袋果丛裂纹病、裂果病、梨黑斑病和黑心病,桃梢端枯死,果顶软化,猕猴桃早熟易软,板栗贮藏期果肉变黑等,严重影响了果实的品质和贮藏性,给果树生产造成了较大的经济损失.因此,对果树增补钙类营养是一项非常重要的措施.