低温弱光对辣椒叶片光合作用、叶绿素荧光猝灭及光能分配的影响

以不同耐性的辣椒幼苗为材料,研究了低温弱光(15℃/6℃,100μmol.m-2.s-1)对辣椒冷害指数、色素含量、光合作用、叶绿素荧光参数和光能分配的影响。低温弱光处理后,辣椒冷害指数明显上升,杭椒1号冷害指数较低,表明其耐低温弱光性高于杭椒6号。随着低温处理时间的延长,叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、光化学猝灭系数(qP)、天线色素捕光效率(Fv’/Fm’),半饱和光强(Ik)均逐渐降低,其中杭椒1号降低幅度明显小于杭椒6号。低温弱光处理6 d时,杭椒6号最大光化学效率(Fv/Fm)出现可逆性降低,杭椒1号未见明显变化。低温弱光处理后,杭椒1号用于光化学反应的量子效率(ΦPSII)降低幅度低于杭椒6号,与此同时,调节性能量耗散量子产量(Y(NPQ))与非调节性能量耗散量子产量(Y(NO))均明显提高,杭椒6号上升幅度较大。低温弱光处理后杭椒1号光合色素含量较高,分配于光化学反应量子产量较高,非调节性能量耗散量子产量较低,光合速率较高,因而表现出较强的耐低温弱光性。     

激光诱导击穿光谱技术检测土壤中的铅和镉含量

为了满足土壤重金属快速准确检测的需求,同时为土壤的重金属污染防治和农业的可持续发展提供理论指导,该研究利用激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术结合定标曲线法和化学计量学方法对土壤中重金属铅(Pb)和镉(Cd)元素进行定量分析。在获取LIBS数据之后,结合土壤LIBS发射谱线中Pb和Cd谱峰信息以及美国国家标准与技术研究院(national institute of standards and technology,NIST)的标准原子光谱数据库,选取了Pb和Cd的特征谱线分别为Pb I 405.78和Cd I 361.05 nm。首先对谱线信息进行预处理后,根据谱峰信息和元素的含量,分别建立了基于谱线峰强度、归一化后洛伦兹拟合强度、谱峰积分强度与对应元素浓度之间的关系模型和定标曲线。对于Pb元素的3种定标方法得到的线性关系的决定系数(R2)分别为0.983 85、0.970 97、0.993 21,且模型反演的结果与实际值的相对误差较小;而Cd元素的3种定标方法没有得到明显线性关系。然后运用偏最小二乘回归(partial least-squares regression,PLSR)建立了土壤Pb和Cd元素的定量分析模型,Pb元素PLSR模型的结果与定标曲线法的结果类似,其预测的相关系数(RP)为0.948 5,预测均方根误差(RMSEP)为2.044 mg/g;而Cd元素的PLSR模型的结果比起定标曲线法有较大提升,其预测的相关系数(RP)为0.994 9,预测均方根误差(RMSEP)为97.05μg/g,结果说明PLSR方法在光谱化学分析领域中比定标曲线法进行定量分析有更好的适用性。研究表明,LIBS技术能够实现对土壤重金属Pb和Cd含量的定量检测,为开发实时便携式LIBS土壤重金属检测仪提供了理论基础。     

基于近红外高光谱成像技术鉴别杂交稻品系

种子的筛选和鉴别是农业育种过程中的关键环节。该文基于近红外高光谱成像技术(874~1 734 nm)结合化学计量学方法以及图像处理技术实现杂交稻种的品系鉴别及可视化预测。采集了3类不同品系共2 700粒杂交水稻的高光谱图像,用SPXY算法,按照2∶1的比例划分建模集和预测集。基于水稻样本的光谱特征,采用主成分分析(PCA)方法初步探究3类样本的可分性。采用连续投影算法(SPA),提取出7个特征波长:985.08、1 106、1 203.55、1 399.04、1 463.19、1 601.81、1 645.82 nm。基于特征波长和全波段光谱,建立了偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和支持向量机(SVM)模型。试验结果表明,所建模型判别效果较好,识别正确率均达到了90%以上,其中,SVM模型的判别效果优于PLS-DA模型,基于全谱的判别分析模型结果优于基于特征波长的判别模型。结合SPA-SVM校正模型和图像处理技术,生成样本预测伪彩图,可以直观的鉴别不同品系的水稻种子。结果表明,近红外高光谱成像技术可以实现杂交稻的品系识别及可视化预测,为农业育种过程中种子的快速筛选及鉴定提供了新思路。     

应用可见/近红外高光谱成像测定鲑鱼片脂肪含量分布(英文)

脂肪作为一种重要的品质参数,在大西洋鲑鱼片中的分布很不均匀。为寻找一种能替代脂肪化学检测的快速无损的方法,该研究应用可见/近红外高光谱成像测定大西洋鲑鱼片的脂肪含量分布。分别采用可见/短波近红外(400-1100 nm)和近红外(900-1700 nm)系统获取大西洋鲑鱼片样本的高光谱图像。提取样本图像的平均光谱并与其相应的脂肪含量化学值采用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和最小二乘支持向量机(least-squares support vector machines,LS-SVM)建立相关性模型。为降低高光谱图像的共线性和冗余度,基于竞争性自适应重加权算法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)分别在可见/短波近红外和近红外光谱区间提取16个(468,479,728,734,785,822,863,890,895,899,920,978,1005,1033,1040,1051 nm)和15个(975,995,1023,1047,1095,1124,1167,1210,1273,1316,1354,1368,1575,1632,1661 nm)特征波长,并分别建立PLSR和LS-SVM模型。特征波长模型的性能优于全波段模型,且近红外区间的特征波长PLSR模型为最优,预测决定系数(R2p)为0.92,预测均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)为0.92%,剩余预测偏差(residual predictive deviation,RPD)为3.50。最后,将最优模型用于预测高光谱图像上所有像素点的脂肪含量以展示样本上脂肪的分布。此外,还基于该技术对大西洋鲑整鱼片实现了脂肪分布可视化。结果表明高光谱成像技术结合化学计量学方法在大西洋鲑鱼片脂肪的定量和分布可视化上有一定的研究和应用前景。     

基于光谱技术的畜禽污水化学需氧量快速测定方法的研究

化学需氧量(COD)是评价水体污染程度的一项重要综合性指标。随着环境污染问题的日益严重，传统的测量方法由于存在分析成本高、时间长，并且还会造成二次污染等问题，已经不能够满足污水检测的需求，提出了采用光谱技术进行畜禽污水COD快速测定的方法。采用ASD公司的便携式光谱仪，选用容积分别为1000 mL和2000 mL的烧杯作为盛样容器，对18个不同COD浓度水平的污水样本进行了测量。通过吸光度与水样COD值的相关性分析表明，水样的光谱特性与COD值之间存在较好的相关性，以此建立偏最小二乘回归模型。结果表明，两种不同盛样容器(1000 mL、2000 mL)下的预测决定系数达到0.9895和0.9985，校正样本标准偏差为14.2和11.5，预测样本标准偏差为22和32，预测相对偏差均在10％以下，能够满足农业工程应用的要求。说明可以利用光谱技术对畜禽污水的COD含量进行定量分析，COD预测模型的建立也将为开发水质在线检测仪器提供技术基础。     

改进纯追踪模型的插秧机导航路径跟踪算法

关于纯追踪模型跟踪算法的研究很多,但大都集中在直线路径跟踪方面。由于插秧机田间行驶路径包括直线作业段和地头曲线转弯段,因此需要对传统的纯追踪算法进行改进,使其满足曲线路径跟踪。本研究以约翰迪尔Starfire3000型接收机、GS2630型显示器和ATU200型电动方向盘为主要硬件设备,针对给定的曲线路径,提出了一种路径跟踪控制算法,并通过模型仿真和田间试验相结合的方法,对该导航控制算法进行了验证分析。该导航控制算法的具体步骤如下:首先根据车辆速度和路径弯曲程度来动态调整前视距离,其次在利用预见控制求得车辆目标点的基础上,利用改进的纯追踪算法设计控制器,最后按照插秧机作业时的路径进行仿真和试验。试验结果为:车辆以1m/s的速度行驶且在转弯半径为0.9m时,最大误差可控制在16cm以内。     

单栋塑料温室内多因子综合CFD稳态模拟分析

为分析单栋塑料温室内的综合环境:气流场、温度场、湿度场、CO2浓度场,建立了包括温室内外空间、室内作物和土壤层等的温室环境几何模型。将温室内的湿空气看作水蒸气、CO2和干空气的混合气体,在分析温室中太阳辐射、作物与环境的质热交换,动量及质能传递过程的基础上,对单栋塑料温室内的环境因子进行了稳态模拟。温室内热辐射传递过程采用蒙特卡罗法模拟方法;将室内作物简化为连续固体换热模型,采用剪应力输运模型(SST)表述温室内的空气紊流。结果显示:温室通风对温度、湿度和CO2分布的影响很大,温室内部上风向温度低,湿度小,同时CO2浓度也不高;温室下风向作物冠层的环境未达到优化状态;模型的预测值低于实测值,但变化规律相似,温度、湿度、CO2含量的预测相对误差分别低于8%、6%和7%。     

香榧青果的物理特性和其坚果力学特性研究

通过测定的香榧假种皮青果、坚果和内仁的物理特性,包括其三轴尺寸、类球度、表面积等,对各种基本物理参数进行了分析总结;测定了不同含水率香榧坚果和内仁的破坏力、变形量,计算了香榧坚果和内仁的破坏能、刚性量。同时,分析了各压缩指标随含水率的变化规律,为香榧的采收、去皮加工、品质评价以及有关去假种皮机和破壳机械设备的设计、开发提供了有价值的参考依据。     

基于掌上电脑的农田信息快速采集与处理系统的研究

为了解决精细农业中空间信息及属性信息的快速获取与分析处理问题，提出并实现了基于掌上电脑的农田信息快速采集与实时处理系统。分析了具体实现系统功能的若干关键技术，如地理信息系统(GIS)、空间索引、Windows CE数据库技术、采样控制等因硬件环境的不同而产生的问题及相应的解决方案，又针对农场环境下的特殊性，提出并实现了一个面向对象的农场模型，以便于更好的描述农场环境及更方便的确定采样方案。作为一种实时系统，该系统可结合全球定位系统(GPS)和各种传感器，快速地测量和分析农田信息。应用该系统对两种GPS(Ag132与MAP330)进行了精度比较试验，快速而方便地证实了Ag132有更好的精确性与稳定性，更适于农业生产要求。试验的过程与结果也间接表明了该系统具有较好的实用性，为精细农业田间信息快速采集和处理设备的研制与开发奠定了基础。     

改进层次分析法用于农用运输车综合性能的评价

该文在分析传统层次分析法标度不足的基础上,提出了一种基于转化函数和调和系数的新标度,建立了利用新标度的层次分析法,该方法体现了奖罚原则和合理性原则,且新的标度与传统标度的判断矩阵的一致性相当,因此,改进的层次分析法更加合理、有效。用改进的层次分析法对农用运输车综合性能评价可知,影响农用运输车综合性能评价的主要因素有发动机配套性能、价格、服务网点及服务质量。该研究为农用运输车管理部门、制造企业和用户正确评价农用运输车综合性能提供了一种有效的方法