利用近红外漫反射光谱(NIRS)技术建立甘薯茎叶重金属预测模型

植物样品中的无机离子以一定形式与具有近红外吸收的有机基团结合,因而可以借助近红外光谱技术测测其含量.探讨研究了近红外光谱法快速预测甘薯叶和茎镉、铜、锌含量的可行性,以不同肥料种植的甘薯叶和茎样品各67份,利用偏最小二乘回归法(PLS)对甘薯叶和茎中水分、蛋白质、镉、铜、锌含量进行预测分析.结果表明:所建模型可用于快速预...     

利用弹性网对PLS佐证分析城市水生态足迹及驱动因素——以贵阳市为例

[目的]在分析贵阳市水生态足迹时间序列的基础上,探讨影响贵阳市水生态足迹的驱动因素,评估其水资源可持续利用程度,为水资源的合理利用提供决策参考。[方法]利用水生态足迹理论,计算出2002—2016年贵阳市水生态足迹,水资源承载力和水资源可持续利用指数。再根据环境压力模型STIRPAT建模,并运用偏最小二乘法(PLS)回归对模型进行分析,再利用弹性网回归对PLS进行佐证,分析出影响城市水生态足迹的几个驱动因素。[结果](1)2002—2016年贵阳市水生态足迹呈波动式上升趋势,水生态承载力总体上呈波动下降趋势。水资源可持续利用指数在研究时段内都低于1,表明整个城市用水处于不安全状态。(2)STIRPAT模型进行最小二乘法(LS)回归分析,结果表明模型中4个驱动因素存在多重共线性。(3)采用PLS回归对STIRPAT模型进行修正,消除驱动因素之间的共线性,但VIP只筛选出人均GDP的二次项、人口两个有意义的驱动因素。(4)根据弹性网回归对STIRPAT进行分析,人口,人均GDP,第一二产业占总产业比值,城市化率都对贵阳市水生态足迹产生影响。第一二产业占总产业比值和城市化率都与贵阳市的水生态足迹间存在环境EKC假说。[结论]贵阳市在发展经济与推动快速城市化的过程中,必须降低水生态足迹,才是实现水资源可持续利用的关键。     

基于近红外光谱的大豆叶片可溶性蛋白含量快速检测

可溶性蛋白是植物生化及抗性生理研究的重要指标之一。快速、准确、无损测定可溶性蛋白含量对作物生长状况的动态监测及抗性作物品种的筛选具有重要意义。近红外光谱具有快速、简单方便、非破坏性的特点,已在农业、食品、化工等领域广泛应用,尤其是近年来基于光谱技术快速无损的获取作物生理生化信息的研究已成为当前农业领域研究的热点。本文采用近红外光谱技术结合化学计量学方法以实现大豆叶片可溶性蛋白含量的快速无损检测。首先,采用Savitzky-Golay平滑(SG)、一阶导数(1-Der)、二阶导数(2-Der)等7种光谱预处理方法分别建立大豆叶片可溶性蛋白含量的偏最小二乘(PLS)预测模型,经对比发现SG预处理方法为大豆叶片可溶性蛋白含量预测的最优光谱预处理方法。其次,分别采用连续投影算法(SPA)、随机蛙跳(RF)和遗传算法(GA)对SG预处理后的光谱数据进行特征波长提取。最后,基于提取的特征波长分别建立了大豆叶片可溶性蛋白含量的SPA-PLS、RF-PLS和GA-PLS预测模型,发现基于SPA提取的11个特征波长建立的大豆叶片可溶性蛋白含量SPA-PLS模型具有最佳的预测效果,其预测集相关系数(R2p)为0.864,预测均方根误差(RMSEP)为1.894 mg/g,预测偏差为2.061(RPD)。上述结果表明,应用近红外光谱技术检测大豆叶片中可溶性蛋白含量是可行的,可为大豆生长状况动态监测及抗性大豆品种的筛选提供新的方法。     

‘富士’苹果品质与果实矿质元素含量的关联性分析

[目的]探讨我国‘富士’苹果品质与果实矿质元素含量的关系,筛选影响果实品质特性的主要矿质元素,建立‘富士’苹果优质的果实矿质元素含量优化方案,为提高‘富士’果实品质、减少生理病害的果园合理土壤和叶面施肥等提供理论依据.[方法]2010～2011年对我国苹果产区51个县(市)153个乔砧‘富士’苹果园的果实矿质元素和品质指标进行调查分析,应用偏最小二乘回归变量投影重要性筛选影响果实品质因子的主要果实矿质元素和建立回归方程,线性规划方法求解‘富士’苹果优质的果实矿质元素含量优化方案.[结果]我国‘富士’苹果果实中不同矿质元素含量和品质差异较大,氮、铁、锌和硼的含量分别相差12.06、6.17、7.7和10.08倍,果实可滴定酸含量和固酸比分别相差2.33和2.16倍;果实品质与果实矿质元素含量的相关分析表明,果实氮含量与果实可溶性固形物含量、固酸比和着色面积呈极显著的负相关,果实中钙、铁含量与果实可溶性固形物含量和固酸比呈极显著的正相关;偏最小二乘回归的模型效应载荷和权重分析表明,果实氮和铁对果实综合品质性状影响较大,其次是果实中的磷、钾和钙;果实单果质量主要受果实中氮、磷、钾的影响,并与磷、钾含量有较大的正效应系数,而与氮含量有负的效应系数;变量投影重要性获得了果实可溶性固形物含量主要受果实中氮、钙和铁的影响,并与果实氮含量有最大的负效应系数,而与果实铁和钙有正效应系数.[结论]降低果实氮含量,提高果实铁、磷、钾和钙含量是提高‘富士’果实品质的重要技术措施.     

基于PLS算法的生物质秸秆元素分析NIRS快速检测

为探讨利用近红外光谱技术快速检测生物质秸秆中N、C、H、S和O元素的可行性,采集并制备水稻、小麦、油菜和玉米秸秆样本199个,采用近红外光谱(NIRS)分析技术,结合偏最小二乘(PLS)化学计量学算法,在7 400~5 550cm-1波段范围内,比较不同光谱预处理方法的定标效果,建立最优的生物质秸秆中N、C、H、S和O元素的定量分析模型,并用独立的验证集样本对模型进行验证。验证结果表明:所建立的N元素的定量分析模型可用于实际检测;O元素的定量分析模型可进行实际估测;采用近红外技术用于C元素定量分析是可行的,但模型需要进一步优化;H、S元素采用NIRS技术无法进行定量分析。     

基于PLS的气象因子对地下水动态影响研究-三江平原地下水动态规律其建模

地下水水位动态特征综合反映了气象囚子、水文因子、人为因子的干扰。应用偏最小二乘回归分析三江平原地下水动态变化，可有效地进行数据准备和输入因素的成分提取。提取出的成分具有线性无关的特点，对地下水动态变化有较好的解释能力，利于建模和预测。此方法另一特点是可以消除输入因素的多重共线性，不需要大量样本作为输入。算例表明，该方法用于地下水动态预测建模速度快、预测精度高，是一种行之有效的方法。     

基于便携式拉曼光谱仪的氧乐果含量定量分析

【目的】研究利用便携式拉曼光谱仪测定农药氧乐果含量(质量分数)的定量分析方法,为农药残留的快速检测提供参考。【方法】利用便携式拉曼光谱仪,采集不同含量氧乐果溶液的拉曼光谱,比较不同预处理方法 (卷积平滑、一阶导数、二阶导数、基线校正、基线校正+卷积平滑)对氧乐果溶液拉曼光谱数据的预处理结果,从中筛选出最优预处理方法;以最优预处理方法处理之后的数据作为输入,分别采用偏最小二乘法(PLS)、主成分回归(PCR)和多元线性回归(MLR)算法建立拉曼光谱与氧乐果含量之间的预测模型,并对模型的预测效果进行评价。【结果】5种预处理方法中,氧乐果溶液拉曼光谱数据经基线校正处理后,所建立模型的预测效果最好。分别采用PLS、PCR和MLR算法建立了拉曼光谱与氧乐果含量之间的预测模型,对3个模型的预测结果进行评价,结果显示,PLS预测模型的相关系数(RP)为0.984,预测均方根误差(RMSEP)为1.12;PCR预测模型的RP为0.977,RMSEP为1.39;MLR预测模型的RP为0.539,RMSEP为5.54,可知基线校正与PLS结合建立的模型预测效果最佳。【结论】建立了基于便携式拉曼光谱仪的氧乐果残留的定量分析方法,为农药残留检测提供了一种快速、简单、方便的方法。     

近红外光谱法测定毛竹综纤维素的含量研究

研究了用近红外光谱(NIR)结合多变量统计分析技术对毛竹综纤维素含量的快速测定。用常规实验室方法测定了54个竹材样品的综纤维素含量,用近红外光谱仪采集相应样品的光谱,对原始光谱进行二阶导数和25点平滑预处理后,从54个竹材样品中挑选41个代表性的样品建模,选择1011~1675nm和1930~2488nm波段区间,用偏最小二乘法(PLS1)和完全交互验证方式建立毛竹综纤维素含量的预测模型。结果表明,毛竹综纤维素含量和近红外光谱之间存在非常好的相关性,预测模型的相关系数(RP)为0.95,预测模型的标准偏差(SEP)为0.76%。     

鱼粉中氨基酸近红外光谱定量分析

收集了145个鱼粉样本,应用偏最小二乘（PLS）方法,建立了鱼粉中17种氨基酸和总氨基酸NIRS定标模型。天冬氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、脯氨酸和总氨基酸的化学分析值与NIRS预测值的决定系数R^2都达到0．87以上,相对标准差均小于10％,相对分析误差均大于3;酪氨酸的决定系数R^2为0．8678,相对标准差为8．65％,相对分析误差为2．77;组氨酸、丝氨酸和半胱氨酸的决定系数R。分别为0．9005、0．7436和0．3541,相对标准差分别为14．19％、17．85％和33．85％,相对分析误差分别为2．96、1．98和1．04。结果表明,利用近红外光谱分析技术能够较准确地检测鱼粉中14种氨基酸;酪氨酸只能进行粗略估测;组氨酸、丝氨酸和半胱氨酸难于进行实际检测。