基于高光谱成像估测冬小麦不同生育时期水分状况

【目的】研究实时、快速估测冬小麦不同生育时期水分状况并构建模型,为冬小麦水分精准管理提供科学依据。【方法】以新疆典型滴灌冬小麦为研究对象,应用高光谱成像技术获取冬小麦冠层光谱信息,并对原始光谱反射率进行平滑和数据变换,利用一元线性回归(Simple linear regression,SLR)、主成分回归(Principal components regression,PCR)和偏最小二乘回归(Partial least squares regression,PLSR)3种建模方法,对冬小麦冠层原始光谱及变换光谱分别构建植株水分含量估测模型。【结果】冬小麦冠层原始光谱反射率与植株水分含量相关性不高,对原始光谱反射率进行数据变换可以显著增强与水分含量的相关性和相关波段数,其中倒数一阶微分变换与冬小麦植株水分含量的相关系数最大,为-0.893 0,但不同变换最优相关系数所对应的波段位置并不固定。PLSR方法的模型精度最高,对数变换的PLSR模型估测精度最高,模型$R_{p}^{2}$、RMSE_p、RPD值分别为0.880 8、3.251 2%、2.934 3;冬小麦不同生育时期估测模型精度存在差异,拔节期、抽穗期估测模型精度较低,灌浆中期最高,其估测模型$R_{p}^{2}$、RMSE_p、RPD值分别为0.904 8、1.381 1%、3.454 7。【结论】利用高光谱成像技术对估测冬小麦植株水分含量是可行的,在灌浆中期的估测效果最佳。     

外源增钾缓解铵胁迫下小麦根系受抑

分别对硝态氮($\text{NO}_{3}^{-}-\text{N}$)和铵态氮($\text{NH}_{4}^{+}-\text{N}$)培养下的小麦幼苗进行不同水平的钾处理(低钾,1 mmol·L^-1;正常,3 mmol·L^-1;高钾,6 mmol·L^-1),探究外源供钾对缓解铵胁迫下小麦根系生长受抑的效果与作用机理。结果表明,$\text{NH}_{4}^{+}-\text{N}$条件下,小麦叶片和根系中的$\text{NH}_{4}^{+}$含量较$\text{NO}_{3}^{-}-\text{N}$条件下显著(P<0.05)增加,根系生长受到抑制,与$\text{NO}_{3}^{-}-\text{N}$条件下的植株相比,$\text{NH}_{4}^{+}-\text{N}$条件下相同钾水平的小麦幼苗总根长、根表面积、根体积均显著(P<0.05)减少。随着施钾水平的升高,根系受抑制的情况得到缓解。$\text{NH}_{4}^{+}-\text{N}$条件下,随着施钾水平的升高,小麦幼苗的叶面积、气孔导度、净光合速率显著(P<0.05)升高,叶和根中的可溶性糖含量显著(P<0.05)升高,叶中蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性亦显著(P<0.05)增强,根中生长素(IAA)含量及其与细胞分裂素(CTK)的比值升高。据此推断,在铵胁迫下,增钾处理增强了小麦的光合作用,提高了碳水化合物的合成能力,可为$\text{NH}_{4}^{+}$的同化提供更多的碳架,从而降低体内$\text{NH}_{4}^{+}$的积累;同时,促进了根中植物激素的平衡,最终得以缓解铵胁迫下小麦根系生长受到的抑制。     

利用高光谱成像技术预测牛肉pH值及其空间分布

利用可见/近红外高光谱(400～1 000 nm)成像技术对黄牛肉pH值进行预测。对229个黄牛肉样本的原始光谱信息利用Kennard-Stone(KS)算法进行样本集划分及光谱预处理,分别采用竞争性自适应加权算法(competitive adaptive reweighed sampling, CARS)、无信息消除变量法(uninformative variable elimination, UVE)、β权重系数法及变量组合集群分析法(variable combination population analysis, VCPA)对特征波长进行提取,最后结合偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)、多元线性回归(multiple linearity Regression, MLR)和主成分回归(principal component regression, PCR)方法对全波段及特征波段进行建模分析,进而优选出最佳模型。结果表明,利用KS算法划分后的样本集,结合最大归一化法预处理后的光谱数据所建立的预测模型的R_C~2和R_P~2分别为0.842 3和0.783 7,效果较好;利用CARS、UVE、β权重系数法和VCPA分别选出19、16、14和11个特征波长;基于CARS提取特征波长建立的PLSR模型效果最优,其决定系数R_C~2和R_P~2分别为0.845 3和0.740 6,均方根误差为0.069 0。利用CARS-PLSR模型计算牛肉样本中像素点的pH值,并通过选取742 nm处的伪色彩图像直观表示牛肉样本的pH值的空间分布情况。     

基于可见-近红外光谱预处理建模的土壤速效氮含量预测

以皖南地区采集的188份黄红壤样本为研究对象,利用地物非成像光谱仪获取原始光谱数据。首先,分析样本在350~1 657 nm波段经过预处理变换的平均光谱反射率曲线特征,再基于原始光谱,以及经29种预处理变换后的光谱,分别结合偏最小二乘回归(PLSR)和径向基核函数(RBF)-PLSR算法,建立60个针对土壤速效氮含量的预测模型,并进行模型优化;然后,以模型的决定系数(R²)和相对分析误差(RPD)来评价模型性能。结果显示,基于Savitaky-Golay卷积平滑和对数变换预处理的光谱,用PLSR建立的模型最适用于土壤速效氮含量的校正预测,其在建模集中R²=0.94、RPD=3.88,预测集中R²=0.91、RPD=3.38。该模型达到A类预测精度,可实现对土壤速效氮含量的定量估测。     

不同解冻方式对猪肉食用品质的影响

以色泽、嫩度、保水性等品质特性和蛋白质含量、脂肪含量等营养特性为指标,研究3种解冻方式,低温(空气)解冻、常温(空气)解冻、流水解冻对猪肉食用品质的影响。结果表明,低温解冻工艺可显著改善猪肉的L^*值、a^*值和b^*值,有效改善解冻后猪肉的色泽。针对不同解冻方式,低温解冻条件下猪肉的保水性和嫩度明显优于其他两组(P<0.05),解冻后猪肉品质最佳;且低温解冻后的猪肉中蛋白质和脂肪含量最高,解冻后猪肉营养最好。     

基于NIR高光谱成像技术的番茄叶片叶绿素含量检测

利用近红外高光谱成像技术对番茄叶片叶绿素含量的无损检测进行初步探讨。通过高光谱成像系统(900～1 700 nm)采集了192个番茄叶片图像,基于偏最小二乘回归模型(PLSR)对光谱进行样本集划分,对原始光谱与Kubelka-Munk函数曲线及多种光谱预处理的偏最小二乘回归模型进行对比分析,优选出多元散射校正(MSC)为预处理方法。采用5种方法提取特征波长,并根据特征波长建立偏最小二乘回归、多元线性回归(MLR)、主成分回归(PCR)3种模型的叶片叶绿素含量预测模型。结果表明,建立无信息变量消除法(UVE)挑选特征波长的偏最小二乘回归模型最优,其预测集的相关系数(R_P)为0.8495,均方根误差(RMSEP)为4.3375。因此,利用近红外高光谱成像技术提取特征波长进行叶绿素含量检测是可行的,同时也为今后番茄品质在线检测提供了理论依据。     

基于高光谱成像技术的番茄叶片叶绿素含量检测

叶绿素是植物生长发育必不可少的色素，可用来衡量植物生长状况，为实现番茄叶片叶绿素含量快速、无损检测，以番茄为试验材料，通过高光谱无损检测方法，对番茄叶片叶绿素含量进行监测。提取出82个叶片样本的平均光谱反射率数据(400～1 000 nm),对原始光谱数据分别进行7种预处理(平均平滑、高斯滤波、中值滤波、卷积平滑、归一化、基线校准(baseline)、标准正态化(standard normal variation, SNV),建立PLSR模型，建模结果显示：SNV预处理光谱的建模效果最优。用β权重系数、无信息变量消除变换法(uninformation variable elimination, UVE)、竞争自适应重加权法(compet-itive adaptive weighted sampling, CARS)及连续投影算法(successive project-ion algorithm, SPA)等提取特征波长，并建立了PLSR模型，建模结果表明：CARS法提取特征波长所建立的模型最优，CARS法提取了8个特征波长(732、796、946、953、957、968、983、994...     

多圆盘上sub-Hardy Hilbert空间

Hilbert空间$H$是$\mathbb{D}^{n}$的子Hardy-Hilbert空间的充要条件是: $H$是具有形如 $K_{H}(w;z)=A\frac{I_{H_{2}}-S(z_{m})S(w_{m})^{*}}{1-z_{m}\bar{w}_{m}}A^{*}$ 的再生核的再生Hilbert空间.     

基于可见/近红外光谱西葫芦硬度的无损检测模型的建立

利用近红外光谱(350～2 500 nm)系统采集180个西葫芦样本的光谱数据,运用多种预处理方法对原始光谱数据进行处理,建立西葫芦果肉硬度的PCR、SMLR和PLSR预测模型;并通过对不同的建模模型进行分析,对西葫芦硬度进行快速检测,实现可见/近红外光谱技术对西葫芦的硬度品质在线无损检测。结果表明,经过卷积平滑法和标准正态变换(S-G+SNV)处理建立的PLSR硬度预测模型效果最好,校正集相关系数为0.979,预测集相关系数为0.976;验证模型结果预测相关系数为0.886,预测均方根误差为0.126。运用可见/近红外光谱技术对西葫芦硬度指标的预测研究具有可行性,研究结果可为今后在线快速无损检测果蔬硬度提供理论依据。     

硫代腺苷甲硫氨酸促进番茄百菌清降解的生理机制

【目的】 探讨硫代腺苷甲硫氨酸（SAM）对番茄农药代谢调控的生理机制,为蔬菜安全生产奠定理论基础。【方法】 本研究选取鲜食樱桃番茄‘千禧’为供试植物,以生产上广泛应用的广谱性杀菌剂‘百菌清’为供试农药,研究外源SAM对番茄果实喷施百菌清后的农药残留量、活性氧含量和谷胱甘肽代谢系统的影响。【结果】外源喷施0.5—2 μmol·L ^-1的SAM均能显著降低番茄果实的百菌清残留量;但当外源SAM处理浓度达到0.5 μmol·L ^-1后,番茄果实中的百菌清残留量并未随着处理浓度的增加而下降。与对照相比,喷施百菌清后番茄果实的谷胱甘肽S-转移酶（GST）、谷胱甘肽还原酶（GR）和脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）活性显著上升;还原型谷胱甘肽（GSH）、氧化型谷胱甘肽（GSSG）和总谷胱甘肽含量（GSH+GSSG）变化也呈现上升趋势,谷胱甘肽的还原氧化比（GSH/GSSG）呈先上升后下降趋势;超氧阴离子（$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ ·}^{-}}}$）和过氧化氢（H₂O₂）含量显著上升,而丙二醛（MDA）含量与对照相比差异不显著。外源喷施0.5 μmol·L ^-1的SAM可显著提高百菌清处理下GST、GR和DHAR的活性,增加GSH和GSH+GSSG含量,降低处理10 d后的植株GSSG含量,提高GSH/GSSG;提高处理2—5 d的植株$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ ·}^{-}}}$和H₂O₂含量,但对MDA含量无显著影响。【结论】外源添加0.5 μmol·L ^-1的SAM可激活谷胱甘肽循环系统关键酶GR和DHAR活性,促进GSH再生,依赖GST并协同$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ ·}^{-}}}$和H₂O₂的氧化作用,促进番茄果实中的百菌清降解。     

柑橘罐头贮藏中色泽变化及其动力学研究

将柑橘罐头置于不同温度下保藏,对维生素C、类胡萝卜素、氨基酸态氮、还原糖、5羟甲基糠醛(5-HMF)含量进行分析,研究5-HMF和褐变指数的相关性,并对引起褐变的主要物质,以及总色差、褐变指数进行动力学分析。结果表明,贮藏温度对柑橘罐头色泽具有显著(P<0.05)影响。随着贮藏时间延长,褐变指数、总色差和5-HMF含量呈上升趋势,维生素C、类胡萝卜素、氨基酸态氮含量,以及L^*、a^*值随时间逐渐降低。还原糖和氨基酸态氮在贮藏期间的含量变化符合零级动力学模型,而色差和褐变指数的变化符合复合动力学模型。     

6个紫薇品种叶片色彩变化及其与色素含量的相关性

探究6个紫薇品种不同试验阶段的叶片色素变化规律,以“紫精灵、红火箭、紫莹、赤红、丹红、玲珑红”6个紫薇品种为实验材料,比较不同时期紫薇叶片的色彩参数L^*、a^*、b^*值以及叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素质量分数和花色素苷含量。结果表明,紫薇叶片明度（L^* ）值变化不大,而红度（a^* ）、黄度（b^* ）值变化明显。‘紫莹’‘丹红’‘赤红’3个紫叶紫薇品种的a^*显著降低（P＜0.05）,‘玲珑红’a^*值呈升高趋势。b^*值在绿叶紫薇品种中呈显著性升高（P＜0.05）,在紫叶紫薇品种中无显著性变化。随着试验阶段的变化,‘紫精灵’‘红火箭’‘玲珑红’绿叶紫薇品种叶片叶绿素含量（质量分数,下同）逐渐升高,花色素苷含量逐渐降低,并且叶绿素含量始终高于其他色素含量,‘紫莹’‘丹红’‘赤红’则相反。在叶片色彩参数与色素含量的相关性分析中结果表明:‘紫莹’‘丹红’‘赤红’的花色素苷含量与叶片a^*呈显著或极显著正相关,类胡萝卜素含量与叶片b^*呈显著正相关。     

火力楠心材与边材颜色和物理力学性质

研究火力楠心材与边材的颜色和物理力学性质,为该树种木材的合理开发和利用提供参考。采用CIE Lab颜色系统表征木材的颜色参数（明度指数L^*、红绿轴色品指数a^*、黄蓝轴色品指数b^*）;按照国家标准测量木材的物理性质（密度、干缩性、湿胀性）和力学性质（顺纹抗压强度、横纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗剪强度、硬度、冲击韧性、顺纹抗拉强度、抗劈力、握钉力）。结果表明,火力楠心材的L^*、a^*和b^*均小于边材,表明心材的颜色偏向黑色的程度更大,而偏向红色和黄色的程度更小,整体颜色更加暗深;火力楠心材与边材的总色差属人视觉感觉差异“可察觉”。火力楠心材的密度小于边材,二者密度均属中等;心材的差异干缩大于边材,二者气干干缩的不均匀性均属小;心材的体积干缩系数小于边材,二者干缩性均属很小。火力楠边材的吸水增重率大于心材,表明边材的渗透性优于心材。火力楠边材的硬度、冲击韧性、抗劈力和握钉力大于心材,而其余力学指标小于心材。火力楠心材和边材的顺纹抗压强度、抗弯强度、顺纹抗剪强度、端面硬度和冲击韧性,均属木材各项力学指标品质分级的中等及以上水平。火力楠心材的综合强度和综合品质系数均大于边材,二者均分别属高强度和强重比很高。     

不同土壤pH对银红槭叶色变化的影响

该试验以6年生秋火焰银红槭（Acer×freemanii‘Sienna Glen’）容器苗为对象,从叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷、叶色参数（L^*,a^*,b^*）、可溶性糖、可溶性蛋白含量对其在pH 8.36、8.04和7.62不同水平下叶色变化和生理表现进行比较研究,旨在探究不同土壤pH对银红槭叶色变化的影响,以期为人工调控银红槭叶色表达提供理论依据。结果表明,1）随着时间推移,3个处理银红槭的光合色素与花色素苷含量变化趋势不同。土壤pH 8.36下银红槭的叶绿素含量较高,叶片呈现绿色时间较长;pH 7.62下银红槭的花色素苷含量较高,叶色更加红艳。2）各个pH处理银红槭叶片a^*均与叶绿素和类胡萝卜素含量呈极显著负相关,与可溶性糖、可溶性蛋白和花色素苷含量呈极显著或显著正相关（P<0.05）。3）在一定范围内,银红槭叶片呈色随着土壤pH降低而愈发红艳,pH 7.62土壤利于银红槭的叶色表达。     

柑橘黄龙病菌PCR阳性病株空间分布格局与参数特征应用研究

为了揭示浙江柑橘黄龙病菌PCR阳性病株空间分布信息和染病特征,2017—2018年对7个柑橘黄龙病发生样地2 900株橘树进行黄龙病菌PCR检测,按10株1样方取得290组样本资料,应用聚集度指标法对其空间分布型进行数据测定,结果达到C>1、I>0、K>0、C_A>0、M^*/$\bar{x}为了揭示浙江柑橘黄龙病菌PCR阳性病株空间分布信息和染病特征,2017—2018年对7个柑橘黄龙病发生样地2 900株橘树进行黄龙病菌PCR检测,按10株1样方取得290组样本资料,应用聚集度指标法对其空间分布型进行数据测定,结果达到C1、I0、K0、C_A0、■,均为聚集分布格局,表明柑橘黄龙病菌PCR阳性病株田间分布趋向聚集分布。经Iwao的M~*-线性模型回归检验表明,柑橘黄龙病菌PCR阳性病株空间分布的基本成分是个体群,病株间相互吸引,表现有明显的发病中心;经Taylor的■幂法则模型检验分析表明,黄龙病菌阳性病株的空间分布具有密度依赖性,阳性病株密度越高越趋向聚集分布,即聚集强度随阳性率上升而增强。其理论抽样数模型为■及序贯抽样公式为T_n=1.6976/[D■+0.9296/n]。应用这些参数特征对提高田间柑橘黄龙病早期预警效率和决策防控具有良好的指导意义。     

氮气介质环境中热处理樟子松木材主要性能的变化

以氮气为介质,采用160℃、180℃、200℃ 3种不同温度,2、4、6 h 3种不同时间分别对樟子松木材进行热处理改性,分析热处理前后樟子松材色、尺寸稳定性及力学性能的变化规律,并采用FTIR及XRD手段分析了其变化机理。结果表明,樟子松木材色差随热处理温度和时间增大而增大,而明度随热处理温度和时间增大逐渐降低,处理材红绿色品指数a^*值和黄蓝色品指数b^*值均大于未处理材。樟子松木材平衡含水率随热处理温度和时间的增大逐渐减小,ASE和吸湿滞后现象随温度的增大逐渐增大。樟子松木材的顺纹抗压强度、抗弯弹性模量及抗弯强度随热处理强度的增加呈现先增大后降低的趋势,但在200℃下对这3个力学性能指标影响均不显著。热处理温度对樟子松材色及尺寸稳定性影响均极显著,热处理时间对樟子松木材明度、黄蓝色品指数b^*、色差、平衡含水率和体积湿胀率影响均极显著。研究结果为高品质樟子松热处理木材的生产提供科学依据。