烟叶总氮的近红外光谱检测模型研究

探索建立一种有效的烟叶总氮含量近红外光谱检测模型,并寻找1100~2500 nm波段中预测烟叶总氮含量的有效波长。采用多种不同的光谱处理方法,并选择较优的一阶导数光谱处理原始光谱,再用偏最小二乘回归建立模型和Martens不确定性检验方法选择有效波长。基于全部波长建立的模型,训练集r=0.9930,RMSE=0.0490;交叉验证r=0.9708,RMSE=0.0996;预测集r=0.9747,RMSE=0.0884。基于有效波长建立的模型,训练集r=0.9937,RMSE=0.0464;交叉验证r=0.9744,RMSE=0.0938;预测集r=0.9610,RMSE=0.1116,预测值与化学值的绝对误差小于0.227%,相对误差未超过0.1%。表明使用近红外光谱分析技术检测烟叶总氮含量较好,采用Martens不确定性检验方法选择有效波长,并利用有效波长预测烟叶总氮含量是可行的。     

大米蛋白质含量近红外光谱检测模型研究

探索建立一种有效的大米蛋白质含量近红外光谱检测模型,并寻找1100~2500nm波段中预测大米蛋白质含量的有效波长。采用面积归一化（Area Normalization）方法进行光谱预处理。用主成分回归方法建立回归模型,用Martens不确定性检验方法选择有效波长。发现利用主成分分析可以较好地区分出不同种类的米粉,样品在主成分上的得分可以作为鉴别米粉种类及品质的依据。基于全部波长建立的回归模型,训练集r=0.9923,RMSE=0.0747。交叉验证的结果r=0.9399,RMSE=0.2103。预测集r=0.9364,RMSE=0.1607。基于有效波长建立的回归模型,训练集r=0.9899,RMSE=0.0854。交叉验证结果r=0.9437,RMSE=0.2004。预测集r=0.9079,RMSE=0.1796。使用近红外光谱分析技术检测大米蛋白质含量是可行的,采用Martens不确定性检验方法选择有效波长,并利用有效波长预测大米蛋白质含量也是可行的。     

烤烟叶片含水量的光谱检测模型研究

为研究烤烟叶片中含水量随烘烤时间变化的问题,通过烘烤实验探索烤烟叶片含水量的可见-近红外光谱监测模型。针对光谱原始数据和预处理数据,利用交叉验证法采用偏最小二乘法建立回归模型,发现经过平滑处理的数据利用偏最小二乘法(PLS)可以较好地检测烤烟叶片含水量。基于全部波长建立回归模型,训练集r=0.9771,RMSEC=0.0742;交叉验证结果r=0.9573,RMSEC=0.1009;预测集r=0.9683,RMSEC=0.0862。结果表明,基于全部波长原始数据平滑处理的PLS模型预测烤烟叶片含水量是可行的。     

不同烘烤条件下烤烟纤维素的近红外光谱检测模型研究

为探索不同烘烤条件下烤烟纤维素含量近红外光谱检测模型,采用偏最小二乘回归法(PLS)对不同烘烤条件下的共85个样品,分别基于全部波长建立模型。常规烘烤时,定标集r=0.9949,RMSE=0.1122;交叉验证集r=0.9234,RMSE=0.4636;预测集r=0.8982,RMSE=0.6963。低温烘烤时,定标集r=0.9811,RMSE=0.3279;交叉验证集r=0.9456,RMSE=0.5290;预测集r=0.9938,RMSE=0.1608。高温烘烤时,定标集r=0.9128,RMSE=0.4381;交叉验证集r=0.8215,RMSE=0.6162;预测集r=0.9743,RMSE=0.1986。结果表明,采用偏最小二乘法预测不同烘烤条件下烤烟纤维素含量是可行的。     

烟叶成熟度区分及烟碱含量检测模型研究

为探索一种有效的近红外光谱应用于烟叶成熟度区分以及烟碱含量检测模型建立的方法,对56组烟叶样品近红外光谱数据进行系统聚类,分类结果与原始结果基本一致,客观反映了成熟与未成熟烟叶的差异。识别率达到92.86%。采用多种不同的光谱预处理方法,并选择较优的多元散射校正处理原始光谱,再用偏最小二乘回归建立模型。结果表明：所建模型训练集r=0.9852,RMSE=0.0676;交叉验证r=0.9145,RMSE=0.1645。预测值能够较为均匀紧密地分布于拟合线的两侧,预测结果较好。     

不同基因类型烤烟内在品质与香气质和香气量灰色关联度分析

采用灰色关联度法对烟叶内在品质与香气质和香气量进行分析。研究结果表明：与烟叶香气质关系最密切的因素是总氮、烟碱、蛋白质、总糖、还原糖,其次是钾、施木克值、氯、糖碱比和钾氯比;与香气量关系最密切的因素是总氮、蛋白质、烟碱、总糖、钾,其次是施木克值、还原糖、氯、糖碱比和钾氯比。     

基于无人机高光谱融合连续投影算法估算棉花地上部生物量

【目的】地上部生物量是表征植物生命活动的重要参数。探索不同的光谱预处理方法和建模方法,实现对棉花地上部生物量快速、无损、准确的估算,对棉花长势监测和大田精准管理具有重要意义。【方法】以新陆早53号、新陆早45号为研究对象,设置不同施氮处理,于出苗后不同阶段获取棉花地上部生物量和无人机高光谱数据,通过连续投影算法(Successive projections algorithm,SPA)筛选不同预处理[一阶导数、二阶导数、Savitzky-Golay(SG平滑)、多元散射校正]后的特征波长,基于筛选出的不同波长组合使用偏最小二乘法回归(Partial least square regression,PLSR)和随机森林回归(Random forest regression,RFR)分别构建棉花地上部生物量估算模型,比较不同预处理后建立模型的精度,确定最优估算模型。【结果】(1)利用SPA算法对不同预处理后的光谱信息筛选出特征波长9～26个,可实现光谱信息降维。(2)基于SG平滑-SPA处理及PLSR方法建立的模型最佳,R~2达到了0.63,均方根误差(Root mean square error,RMSE)为0.42,验证集的R~2为0.67,RMSE为0.44。(3)一阶导数-SPA处理后,采用RFR构建的模型最佳,R~2达到0.87,RMSE为0.45,验证集R~2为0.81,RMSE为0.37。【结论】采用一阶导数预处理结合SPA筛选特征波长,经RFR构建的估算模型结果和验证效果均最佳,可用于棉花地上部生物量定量估算。     

利用VIS/NIR反射光谱快速检测柿饼加工中水分含量

水分是柿饼的重要组成成分,也是影响柿饼制作过程的重要因素。利用可见/近红外反射光谱对柿饼制作过程中的水分含量进行检测。首先,获取柿饼在不同加工阶段的可见/近红外反射光谱(400～1 000 nm),采用烘干法测定柿饼水分含量。然后,对光谱进行Mean smoothing (MS)平滑、多元散射校正(MSC)和一阶导数(1-D)预处理。最后,对不同预处理光谱,结合样本水分含量,使用Samples set partitioning based on joint x-y distance (SPXY)方法划分校正集和验证集,基于SPA方法选择特征波长,建立多元线性回归(MLR)预测模型。结果表明,反射光谱经过MS处理后,确定的9个最优波长组合建立水分检测模型的预测结果最好:预测相关系数(Rp)为0.969 0,预测标准残差(SEP)为3.472 9%,可见/近红外反射光谱技术可以较好地预测柿饼制作过程中的的水分含量。研究可为柿饼加工过程中的品质快速检测提供一定的技术支撑。     

寒富苹果可溶性固形物可见/近红外光谱无损检测模型的优化

为提高可见/近红外光谱无损检测寒富苹果可溶性固形物的检测精度,应用近红外漫反射光谱仪对寒富苹果进行扫描,对主成分回归(principal component regression,PCR)、偏最小二乘法(partial least squares,PLS)和改进偏最小二乘法(modified partial least squares,MPLS)三种建模方法进行比较,通过改变波长的范围、导数处理、去散射处理、标准化处理、加权多元离散校正及间隔平滑处理等光谱预处理,研究不同建模和光谱预处理方法对寒富苹果可溶性固形物可见/近红外光谱无损检测模型准确性的影响。结果表明,在780~1 100 nm范围内,采用MPLS,间隔点为2,平滑点为2,结合去散射处理和一阶求导处理所建立的寒富苹果可溶性固形物定标模型最好,其定标模型的校正交互验证标准误差(standard error of cross validation,SECV)为0.306,交互验证决定系数(determination coefficient of cross validation,R2cv)为0.961;预测标准偏差(square error of prediction,SEP)、预测决定系数(determination coefficient of prediction,R2P)、预测相对分析误差(residual predictive deviation,RPD)分别为0.357、0.944、4.967,表明模型具有良好的预测效果,适用范围广。建模方法、波长范围、导数处理、间隔平滑处理、去散射处理使模型误差分别降低了14.688%~53.407%、20.787%~33.146%、1.918%~13.123%、1.813%~7.553%、0~2.647%,建模方法和光谱预处理对模型优化的次序依次为:建模方法波长范围导数处理间隔平滑处理去散射处理。     

可见-近红外光谱对花椰菜色泽的检测研究

花椰菜色泽变化和品质密切相关,利用可见-近红外光谱技术对花椰菜的色泽L*值进行研究。结果表明,归一化为最佳预处理方法,使用连续投影算法提取光谱数据特征波长并建立偏最小二乘回归模型。预测模型的相关系数达到了0.908 9,预测均方根误差为0.541 1。说明可见-近红外光谱技术检测花椰菜的色泽L*值变化是可行的。     

浏阳烟区不同年份烤烟主要化学成分的变异分析

对不同年份浏阳烟叶的主要化学成分进行了分析。结果表明:(1)浏阳烟叶主要化学成分均存在较大的变异。烟碱的变异系数最大为41.47%,较不稳定;蛋白质的变异系数最小为6.06%,比较稳定。(2)浏阳烟叶的总糖、还原糖、烟碱、蛋白质、钾、氯、糖碱比和钾氯比的年度间差异均不显著,说明浏阳烟叶内在化学成分年度间较稳定。浏阳烟叶的总氮和氮碱比年度间的差异显著,年度间变化较大。(3)浏阳烟叶钾氯比适宜,总糖含量较高,但上部烟叶烟碱含量偏高、糖碱比和氮碱比较低。因此,控制上部叶烟碱含量,协调糖碱比和氮碱比是今后浏阳烟叶品质改良的主攻方向。     

永州烤烟糖碱含量的空间变异特征分析

为揭示永州烟区烤烟糖、碱空间变异性,为烟区规划和卷烟工业企业原料采购提供指导。针对湖南省永州烟区2007-2009年的C3F等级烤烟样品,采用地统计学方法分析其总糖、还原糖、烟碱含量和糖碱比值的区域特征及空间变异特性。结果表明,永州大部分烟区总糖含量在27.4%～29.2%之间,还原糖含量在25.8%～27.5%之间,烟碱含量在2.4%～2.6%之间,糖碱比在12.1～13.6之间,总糖、还原糖含量及糖碱比在空间分布上均呈从东向西递减的趋势,烟碱含量分布与之相反,呈从西向东递减的趋势。永州烟区植烟县烤烟烟碱含量普遍在湖南省优质烤烟适宜范围内,总糖、还原糖含量除道县西部、江永县北部区域外普遍偏高。     

不同栽培模式对恩施山地特色烤烟生长和干物质积累的影响

恩施山地是中国中间香型特色优质烟叶生产的适宜地区之一。探讨中间香型烟叶不同栽培因子的最佳组合模式对恩施山地烟农增产增收具有十分重要的意义。为此,比较分析了5种栽培模式下烟叶生长发育和干物质积累的动态变化规律。结果表明,5种栽培模式的根、茎秆和烟叶的干物质积累呈现“慢-快-慢”的模式。根、茎和叶器官干物质积累速率高峰期在移栽后60~75天左右, 干物质积累均符合二次多项式回归方程。干物质积累速率的大小为：叶片>茎>根。通径分析表明,最大叶面积对烟叶干物质积累的直接正作用最大,直接通径系数为2.152,茎杆干重对烟叶干物质积累起最大的负作用,其直接通径系数为-1.248。烤烟上等烟叶率与淀粉、还原糖与烟碱的直接通径系数分别为1.22、-0.369和0.145。还原糖通过淀粉和烟碱对烤烟上等烟叶率起的正作用为0.692。因此,通过改进栽培措施,增加茎秆和叶生长,降低根冠比,可以促进叶片干物质的积累。通过增加还原糖的含量,降低淀粉和烟碱的含量,可以提高烟叶的上中等烟率。烤烟经济性状和化学成分聚类分析表明,N4是适宜湖北恩施山地中间香型特色优质烟叶生产的最佳栽培模式,它在当地烤烟生长中具有广泛的应用前景。     

造纸法再造烟叶原料化学成分与感官质量间关系的研究

对云南地区30种烟末和烟碎片进行感官质量评价及总糖、还原糖、烟碱、总氮、氯、钾等化学成分的测定,运用描述统计、简单相关分析及典型相关分析进行分析研究。研究结果表明：（1）烟末、碎片的化学成分与常规烟叶的化学成分含量有较大的差异,主要表现在烟碱、总糖、还原糖含量较低,氮碱比较高。（2）从化学成分对感官质量的影响看,简单相关、典型相关分析的结果较为一致。简单相关分析结果：还原糖、总糖、两糖差、糖碱比对感官质量有较大影响。典型相关分析结果：总糖、还原糖、两糖差、糖碱比对感官质量有较大影响。典型相关按影响载荷大小排序为：总糖、还原糖、两糖差、糖碱比、氮碱比、总氮、烟碱、氯、钾、钾氯比。（3）综合以上研究,认为总糖、还原糖的含量及两糖差糖碱比在一定程度上基本能够反映烟末和烟碎片感官质量。     

云南省主产烟区烟叶化学成分的部位特征

在云南省多种生态条件下对不同主产烟区烟叶化学成分的部位特征进行了初步分析。结果表明：思茅烟区总糖含量部位间差异较大;大理烟区烟碱、总氮含量部位间差异较大;保山烟区钾、氯离子含量部位间差异较大;玉溪烟区糖/碱部位间差异较大;曲靖烟区氮/碱部位间差异较大。