基于可见近红外和中红外近地面光谱数据融合的土壤有机碳含量反演

  目的  以传统的实验室分析方法进行大规模土壤有机碳（SOC）含量调查耗时、费力、成本高昂,以土壤可见近红外（VNIR）、中红外（MIR）光谱或两光谱数据融合手段能够快速预测SOC含量,但预测精度不一、特别是光谱数据融合技术应用于土柱样本的效果尚待考察。  方法  从全球土壤光谱库筛选出同时具有VNIR光谱、MIR光谱和SOC含量的677个土柱共计3755个土样。光谱数据经Savitzky–Golay平滑和一阶微分预处理后,用Kennard–Stone算法进行建模和验证的集合划分,使用偏最小二乘回归与随机森林方法分别建立以VNIR、MIR以及两者融合的VNMIR光谱为自变量的SOC含量预测模型,并对模型精度进行评估。  结果  MIR光谱模型的SOC预测精度优于VNIR光谱模型,VNMIR光谱模型预测精度低于MIR光谱模型但优于VNIR光谱模型。  结论  使用光谱数据融合技术预测SOC含量并非一定比使用单一光谱数据的精度高,就本例而言使用MIR光谱数据构建预测模型的方法是快速、准确预测大尺度时空范围SOC含量的最 佳手段。     

不同来源风化煤腐植酸化学特征与生物活性研究

【目的】探究不同来源风化煤所含腐植酸的生物活性差异及其与风化煤性质特征的关系,为寻找高活性腐植酸风化煤提供依据。【方法】选用山西左权、五台、静乐三地的风化煤,以不同方法处理、进行植物培养试验,采用紫外光谱、红外光谱、根系扫描的方法,比较分析不同风化煤的加工化学特征、产出腐植酸的生物活性。【结果】左权、五台、静乐三地风化煤总腐植酸含量在37.1%～40.9%,但游离腐植酸含量差异较大,分别为1.92%、10.09%和30.62%;总酸性官能团酚羟基含量差异明显,其含量比为1.00∶1.22∶1.83,静乐风化煤的羟基含量和羧基含量最高;钙镁含量比为2.65∶1.25∶1.00;不同风化煤的E4/E6差异较小,但提取出的腐植酸E4/E6差异较大,分别为7.5、6.2和4.39。生物活性研究表明,3地风化煤腐植酸对绿豆再生根均有促进作用,呈现与IAA具有的相同功效的典型激素反应;其腐植酸促生活性依次为静乐>五台>左权,左权和五台腐植酸浓度在0.01%、静乐腐植酸浓度在0.05%时最高。【结论】左权、五台、静乐三地风化煤提出的腐植酸以静乐生物活性最高,五台次之,左权最低;风化煤中的...     

铅胁迫对向日葵幼苗矿质元素吸收和积累的影响

以不同浓度铅胁迫的向日葵整株幼苗为试验材料,用火焰原子吸收光谱法测定3个不同基因型向日葵中大量元素(K、Ca、Na、Mg)和微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn)的含量。结果表明:不同浓度铅胁迫下3个基因型植株中的矿质元素累积量有明显的不同。首先,相同浓度铅胁迫下不同基因型向日葵幼苗对矿质元素吸收和积累的表现不同;其次,不同浓度铅胁迫下相同基因型向日葵幼苗对矿质元素的吸收和积累存在显著的差异(Cu、Zn元素除外)。     

玉米主要品质便携式检测装置设计与试验

我国玉米产量高,高效、便携、低成本的玉米成分检测技术及其装置对于玉米品质的检测至关重要,基于可见/近红外光谱技术,设计了一款玉米主要品质便携式检测装置。为探究所设计方案的可行性,自行搭建了可见/近红外光谱采集系统,对不同品种共72份玉米样本进行光谱采集,分别建立了玉米籽粒蛋白质、脂肪和淀粉含量的偏最小二乘（PLS）预测模型以及结合竞争性自适应重加权算法（CARS）的CARS-PLS预测模型。结果表明,CARS方法可以有效筛选出各组分的相关变量,提升模型效果,各组分质量分数的预测集均方根误差（RMSEP）均有所下降, 蛋白质质量分数的RMSEP由0.4866%降至0.4068%;脂肪质量分数的RMSEP由0.1549%降至0.0989%;淀粉质量分数的RMSEP由0.4714%降至0.4675%。预测集相关系数Rp均有所提高,蛋白质质量分数的Rp由0.9309提升至0.9603;脂肪质量分数的Rp由0.9497提升至0.9770;淀粉质量分数的Rp由0.9520提升至0.9605。基于CARS方法所筛选的各组分特征变量,选择了合适的近红外光谱传感器,在此基础上设计了检测装置的光谱采集单元、控制单元、显示单元、电源单元以及散热单元,并基于NodeMCU开发板和Arduino IDE开发工具,采用Arduino语言对装置控制程序进行开发,实现“一键式”快速检测。试验验证了该装置的检测精度和稳定性,结果表明,预测玉米籽粒蛋白质、脂肪和淀粉质量分数的相关系数分别为0.8431、0.8243、0.8154,预测均方根误差分别为0.3576%、0.2318%、0.2333%,相对分析误差分别为1.8577、1.7761、1.5735。对同一样本多次重复预测,各组分预测值的变异系数分别为0.235%、0.241%和0.028%。     

紫外吸收法、电导率法检验大白菜种子活力的研究

通过人工老化种子和不同年代种子具有的活力不同,以发芽指数为活力参考标准来探索种子浸泡液电导率测定法和紫外吸收测定法是否适合大白菜种子活力的快速检测.结果表明:大白菜种子紫外区随着波长的缩短吸收值增大,但经玻璃比色杯滤过后会在286 nm下显示吸收峰,随着种子活力的降低286 nm下的OD值呈上升趋势,对发芽率高于85％的种子适用,而对于活力过低的种子检验不可靠;随着种子活力的降低电导率呈上升趋势,但对活力差异较小的种子间检验不可靠.因此,对发芽率合格范围内的种子可以根据286 nm(玻璃比色皿)紫外吸收值评价大白菜种子活力的高低,其他的种子可参考电导率值比较种子活力.     

鸡排泄物中金霉素残留的测定方法研究

为研究建立抗生素药物残留的环境生态风险性评估提供方法,建立了鸡排泄物中金霉素残留高效液相色谱分析方法。鸡排泄物经复合提取液均质提取后,调节溶液pH后,离心过滤,以ZORBAX SB-C18色谱柱作为固定相,用0.01 mol/L乙二酸、甲醇、乙腈按77∶11.5∶11.5体积比混合溶液为流动相,在375 nm波长状态下进行HPLC检测。金霉素浓度在0.1~10.0μg/mL之间,其标准曲线呈线性相关,相关系数r2=0.999 8,在0.5~10.0 mg/kg浓度添加范围内,回收率71.46%~98.01%,日内变异系数0.89%~4.72%,日间变异系数1.94%~7.94%,检出限0.05 mg/kg。     

产类黄酮链霉菌的紫外线诱变选育

诱变选育高产类黄酮链霉菌菌株,采用不同强度的紫外线对出发菌株链霉菌HNS2-2单孢子悬液诱变处理。以出发菌株作为对照,分光光度法测定诱变菌株发酵产物黄酮类物质含量为评价指标,进行反复筛选。在20 W紫外灯、辐射距离30 cm、照射20 s条件下,获得高产菌株251,其黄酮类物质产量达41.87μg/mL,比出发菌株提高15.52%,且连续7次传代稳定性能稳定。通过紫外诱变选育的方法,能提高出发菌株黄酮类物质产量。     

基于梨枣轻微损伤的可见/近红外光谱判别研究

利用可见/近红外光谱技术对梨枣轻微损伤的分类判别建模方法进行研究。分别采用PLS-LDA(线性)和LS-SVM(非线性)建立判别模型,分析比较不同预处理方式和建模波段对模型精度的影响。结果表明:经9点平滑预处理后的短波近红外(780~1100nm)PLS-LDA模型判别效果最佳,校正集和预测集的正确识别率分别达到97.8%和96.7%。     

绿茶杀青叶料含水率可见-近红外光谱检测

为实现绿茶杀青叶料含水率的快速无损检测,基于可见-近红外光谱分析建立含水率的预测模型。使用FieldSpec 3型便携式地物光谱仪,采集192个杀青叶料样品的漫反射光谱信息,基于X-Y共生距离的样本划分算法SPXY,确定144个样本的校正集和48个样本的预测集。进行一阶微分和移动平滑滤波预处理后,采用相关系数法优选出11个特征波段,建立了含水率检测的偏最小二乘回归、主成分回归、人工神经网络及其组合的模型。结果表明,选用5个主成分的偏最小二乘回归模型最佳,其校正和预测模型的相关系数分别为0.990和0.819,均方根误差分别为0.011和0.037,预测含水率的平均相对误差为3.30%。     

电解与紫外协同去除工厂化养殖循环水中氨氮效果研究

为探究电化学氧化法在工厂化循环水养殖系统中处理水质的效果及影响因素,在前期试验得到最佳条件(温度25℃、电流密度40 A/m2、水流速度300 m L/min)下,以不同初始氨氮质量浓度和固体悬浮颗粒物的模拟养殖水以及实际养殖水为研究对象,探讨了加入低压紫外汞灯后电解与紫外协同去除氨氮的效果。结果表明:电解紫外协同处理氨氮效果明显优于单独电解法,运用本系统处理氨氮初始质量浓度分别为4、7、10 mg/L的模拟养殖水时,氨氮去除效率相对于单独电解时分别提高45.0%(p0.05)、36.0%(p0.05)和20.0%(p0.05);电解紫外协同去除氨氮效率受氨氮初始质量浓度、水体中的固体颗粒悬浮物、实际养殖水等因素影响,随着氨氮初始质量浓度及水体中固体悬浮颗粒物的升高,氨氮的去除效率降低,达到同种去除效率所需的时间延长,当处理固体悬浮颗粒(SS)分别为100、150、200 mg/L的模拟养殖水时,氨氮的去除效率随着SS的升高而降低,相对于仅含氨氮的模拟养殖水,氨氮的去除效率分别降低51.7%(p0.05)、65.5%(p0.05)和72.4%(p0.05);在处理实际养殖水时,氨氮的去除速率明显降低,去除完全所需的时间延长,在本系统中电解紫外对氨氮、亚硝氮、固体悬浮颗粒物的去除具有较好效果,去除率分别为97.8%、96.9%和92.1%。