便携式猪肉营养组分无损实时检测装置研究

为了实现猪肉营养组分(脂肪和蛋白质)的快速、无损、实时检测,基于近红外反射光谱设计了便携式猪肉营养组分无损检测装置。硬件部分包括光谱采集单元、光源单元和控制单元,并开发了相应的检测软件,实现样品光谱信息的有效获取和实时分析。为了建立稳定可靠的预测模型,考察了波段选择、样本分组方式和筛选变量方法对模型的影响。分别基于可见/短波近红外(Vis/SWNIR)、长波近红外(LWNIR)及Vis/SWNIR-LWNIR,利用随机选择法(RS)、Kennard-Stone法(KS)和基于联合X-Y距离的样本划分法(SPXY)对样本进行划分,建立了脂肪和蛋白质质量分数的偏最小二乘预测模型。结果发现,基于Vis/SWNIR-LWNIR波段,利用SPXY算法进行样本分组,取得了最佳的预测模型。在此基础上,比较分析竞争性自适应加权算法、随机蛙跳算法和蒙特卡罗无信息变量消除-连续投影算法3种算法筛选变量建立的模型效果。基于竞争性自适应加权算法筛选变量的模型结果最佳,对脂肪和蛋白质建立的模型验证集相关系数分别为0.950 5和0.951 0。结果表明:基于近红外反射光谱设计的便携式猪肉组分检测装置可以对脂肪和蛋白质含量进行快速、无损、实时检测。     

CCD光谱仪性能对苹果可溶性固形物在线检测的影响研究

选择合适的光谱仪是提高农产品品质在线检测精度的重要措施。3款配置了不同探测器和光栅的微型短波CCD光谱仪被用于在线检测苹果的可溶性固形物含量。分别考察了信噪比和不同光谱范围对可溶性固形物在线检测精度的影响。经比较,在550.52～1100.35nm光谱范围内,QE65000光谱仪的信噪比最高,偏最小二乘模型交叉验证结果最优。最优模型的相关系数为0.82,交叉验证均方根误差为0.75oBrix。结果表明:QE65000光谱仪可提高苹果可溶性固形物在线检测的精度。     

基于小波技术的冬小麦植株组分含水率估测模型

为研究光谱对冬小麦植株组分含水率的估测能力,分析小波技术对光谱信息的分离规律,以冬小麦冠层光谱数据与相应的冬小麦植株叶片、茎秆、麦穗含水率的测定值为数据源,先采用小波技术分离冬小麦冠层光谱信息,再将分离的光谱信息与冬小麦各植株组分的含水率进行相关性分析,并提取敏感波段;最后利用偏最小二乘算法构建冬小麦植株组分含水率的估测模型,并进行了验证与评价。研究表明:经小波技术分解后,冬小麦冠层光谱内的吸收特征逐分解水平分离至高频信息内,且各分解水平所代表的吸收特征按强度依次分布于高频信息的分解水平H1～H10内;冬小麦麦穗含水率估测模型的精度与稳定性较强,茎秆次之,叶片稳定性最差,说明扬花期后的冬小麦水分供给已不再适合只采用叶片含水率进行评定,应增加或替换检测指标。     

土壤水分胁迫下冬小麦籽粒灌浆特性的研究

利用2008--2009年度田间小区冬小麦灌溉试验资料,研究了不同水分胁迫程度、不同水分胁迫时期对冬小麦籽粒灌浆进程以及籽粒产量的影响.研究结果表明:在不同水分调控条件下,冬小麦籽粒灌浆规律符合"慢一快一慢"的"S"型生长曲线,可以用Logistic曲线拟合;且水分调控对籽粒灌浆参数有不同程度地影响,进而对粒重有重大影响.随着水分胁迫的加剧,冬小麦灌浆起步时间愈早,达到峰值的时间愈快.而在孕穗、抽穗和灌浆期任一期内缺水处理都会缩短小麦灌浆持续时间,减少穗粒数,也降低粒重,最终影响产量.因此在冬小麦拔节期可允许轻度的水分胁迫,而灌浆期则应尽量避免任何程度的水分胁迫.     

冬小麦节水耐旱系数研究

抗旱系数在品种的抗旱筛选中有较为广泛的应用。在抗旱系数的基础上加入水分利用效率因子,得到了作物节水耐旱系数(WSDT)。由于考虑了作物耗水量和水分利用效率,WSDT能够表征作物的受旱程度,体现作物对土壤水分的利用能力。利用2007~2008年桓台863计划项目区冬小麦试验资料,对4个小麦品种的抗旱性能进行了评价,并与抗旱系数评价结果进行了比较,WSDT结果更合理,可以在作物抗旱品种筛选中应用。     

微咸水灌溉下冬小麦光合作用与光响应曲线模拟

为揭示微咸水灌溉下冬小麦的光合生理响应机理,在黄河三角洲地区的典型引黄灌区开展了冬小麦微咸水灌溉大田试验,研究了两种灌溉处理（淡水处理（矿化度0g/L）和微咸水处理（矿化度3g/L））条件下,冬小麦抽穗期（2016年5月1日和2017年5月1日）和开花期（2016年5月10日和2017年5月12日）蒸腾速率、净光合速率、气孔限制值及光响应曲线模拟特征参数等指标变化规律。结果表明,与淡水处理相比,2016、2017年微咸水灌溉导致浅层（0~40cm）土壤含盐量显著增加了37.8%、64.3%;抑制了抽穗开花期冬小麦的蒸腾作用,2016、2017年微咸水灌溉处理冬小麦抽穗期蒸腾速率降低了19.1%、31.4%,开花期降低了11.6%、11.0%;午前净光合速率的下降主要受到气孔因素和非气孔因素共同影响,午后由于非气孔因素的改善,微咸水处理冬小麦净光合速率超过淡水处理,却伴随着较高的气孔限制值。引入直角双曲线修正模型进行光合特征参数拟合发现,微咸水灌溉有利于增强抽穗开花期冬小麦对于强光和高温的适应能力并且可以提升冬小麦利用弱光的能力,暗呼吸速率的下降可以保证较快的干物质累积。因此,微咸水灌溉并未对冬小麦抽穗开花期叶片光合作用产生负面影响,反而一定程度上促进了冬小麦利用光能的潜力。     

不同水肥调控措施对冬小麦产量影响的研究

水分不足和养分缺乏是制约广大旱作农业地区生产发展的两个关键因素.以冬小麦为供试作物,采用田间试验的研究方法,探讨了不同水肥调控技术措施(施肥和补充灌溉)对冬小麦产量和水分利用效率等之间的关系,获得了主要结论:中水中肥冬小麦产量最高,其水分的利用效率也最高.     

灌水延迟对冬小麦产量及水分利用效率的影响研究

通过田间试验,研究了冬小麦关键生育期灌水延迟对其产量和水分利用效率的影响,结果表明:冬小麦冬浇水延迟20 d灌溉,与优化灌水处理相比,产量与水分利用率均无显著差异;拔节水延迟20 d灌溉,枯水年会显著降低水分利用率,丰水年会显著提高水分利用效率;灌浆水延迟20 d灌溉,枯水年会显著提高产量。冬小麦全生育期内不灌水会极显著的降低其产量和水分利用效率。通过综合分析冬小麦全生育期耗水量、产量与水分利用效率之间的关系,提出半干旱地区冬小麦最佳灌水模式:枯水年份,冬小麦灌浆水延迟20 d灌溉,丰水年份,冬小麦拔节水延迟20 d灌溉,可获得适宜的产量和较高的水分利用效率。     

底墒对旱地冬小麦产量和水分利用效率的影响研究

针对甘肃陇东旱作雨养农业区的冬小麦产量低而不稳,水分利用效率低下,冬小麦夏季休闲期正值该区的降雨高峰期,降雨和无效蒸发同步且土壤保持水分不足的问题开展试验研究。通过夏季休闲期的地膜覆盖、集雨抑蒸,提高播前底墒,并对模拟底墒试验的产量、水分利用效率进行了研究分析得出:播前底墒对该区冬小麦产量和水分利用效率有显著的影响,通过提高底墒,对于稳定产量有较大贡献,提高生育期降水利用率,对提高产量有较大贡献。在分析多年研究资料的基础上,提出了该区冬小麦产量和播前土壤水分含量之间的模拟关系式以及冬小麦产量和生育期降雨量之间的模拟关系式。     

灌水处理对冬小麦生理生长特性等的影响研究

通过对冬小麦不同生育期进行有限灌溉的大田试验,研究不同水分处理对冬小麦的土壤水分变化、株高、叶面积指数、光合特性、产量以及水分利用效率的影响。结果表明:①灌水量越大,含水量变化的土层深度越大;并且土层深度越大,含水量的变化越小。②开花期灌水对缺水处理叶面积指数和株高的补偿效应明显。③各处理的光合特性日变化趋势一致,蒸腾速率和气孔导度日变化趋势均是双峰曲线,光合速率日变化趋势均是单峰曲线,均有"午休"现象。④开花水有利于籽粒的形成,只灌开花水也可获得较高产量。但产量与总灌水量之间呈抛物线关系。⑤单叶和产量水平的水分利用效率均随灌水量的不同而不同。总灌水量越大,叶片水分利用效率越大,灌溉水利用效率越低,水分利用效率越低。⑥综合考虑,全生育期只灌1次75 mm开花水的处理最合理。     

水分胁迫对盆栽冬小麦叶片生理生化的影响研究

采用盆栽方式种植,研究冬小麦关键生育期不同程度水分胁迫对冬小麦叶片生理生化的影响。结果表明：水分胁迫使小麦光合性能下降,拔节初期土壤相对含水量在45%以下,拔节中期在55%以下时,光合速率随生育进程呈明显下降趋势,拔节期保持土壤相对含水量在65%～75%之间可使蒸腾速率适当降低,减少水分损耗。游离氨基酸含量随拔节期胁迫程度的加剧呈先上升后下降趋势,随生育进程的推进而下降,花后7、14、21d时,处理间差异较大,28d时,处理间差异较小且氨基酸含量较低。灌浆期水分胁迫可使叶片中游离氨基酸含量增加,但胁迫过甚,叶片中氨基酸含量在短暂上升后将快速下降。花后28d时,拔节期水分胁迫使花后叶片可溶性蛋白含量增加,灌浆期水分胁迫使叶片可溶性蛋白含量下降。     

不同供水条件对冬小麦光合特性及水分利用效率的影响

研究了不同土壤水分状况下植物叶片光合速率和水分利用特性对环境变化的响应,分别在固定CO2浓度和光强下,测定了2种供水强度条件下灌浆期冬小麦旗叶光合速率对光强和CO2浓度的响应。结果表明,高水分处理(CK)与低水分处理(WS)的光响应曲线差异较小,而CO2响应曲线差异显著;气孔导度和蒸腾速率均随CO2浓度升高而降低,WS处理反应较CK处理敏感;CK的水分利用效率略高于WS,但差别不大,低度水分胁迫不会对冬小麦水分利用的生理机制产生严重影响。     

秸秆覆盖对冬小麦产量及水分生产效率的影响研究

为实现豫西半旱地区冬小麦节水高产栽培,提高水分利用效率,利用农田秸秆覆盖试验技术,研究了3种灌水模式下不同秸秆覆盖量对冬小麦生育期耗水量、作物产量以及水分利用效率（WUE）的影响。研究结果表明：秸秆覆盖对千粒重、穗粒数和产量的增长具有明显的促进作用,对公顷穗数的增长具有抑制作用。灌3水处理与灌4水处理相比较,产量与水分利用效率随覆盖量增加明显提高,产量和水分利用效率提高1.0%和1.6%,耗水量减少4%,实现了节水与高产的统一。灌2水处理下不同覆盖量的耗水量和水分利用效率都有所提高,但对产量影响不显著。试验最佳分配方案为灌3水处理与4 500 kg/hm2覆盖量。     

水分亏缺对冬小麦生长发育及产量影响的试验研究

研究了不同水分亏缺处理条件下冬小麦的生长发育及产量.结果表明,苗期水分亏缺不利于绿叶面积的生长;拔节期水分亏缺不利于株高和叶面积的增长,抽穗和灌浆期的水分亏缺加速后期叶面积指数的下降;拔节-抽穗期和抽穗-灌浆期冬小麦的日耗水量较大;冬小麦各生育阶段水分亏缺均降低产量,但轻度的水分亏缺有利于提高冬小麦的水分利用效率.适宜的水分亏缺既可以获得较高产量,又可以降低耗水量.     

起垄覆膜沟播冬小麦的水分效应研究

在陕西半湿润偏旱地区研究不同灌溉水平下,冬小麦膜垄(垄面覆膜,沟内播种)和常规平作种植方式下的土壤水分变化特点及水分利用效率。目的是研究半湿润地区如何通过"充分利用降水,高效利用灌溉水"来降低灌溉定额,提高小麦的产量。结果表明,与传统平作相比,起垄覆膜沟播具有较好的聚水保墒效果,一定程度上延缓了小麦的衰老进程,具有明显的增产增收效果;而且水分利用效率明显高于传统平作小麦。     

灌浆期干旱胁迫对不同冬小麦品种水分利用率的影响

以衡观35、开麦21、郑麦366这3个河南省种植面积较大的小麦品种为试验材料,通过室内培养箱与田间试验,研究3种不同冬小麦品种的水分利用率差异。结果表明:灌浆期相同干旱胁迫条件下,衡观35与开麦21抗旱性要比郑麦366高,只有在重度干旱胁迫下产量才有显著降低;不同品种冬小麦水分利用率皆于中度干旱胁迫下增加,在重度胁迫下降低,而衡观35、开麦21水分利用率在重度胁迫下降幅均较郑麦366小;不同水分处理措施对不同品种小麦旗叶水分利用率影响有所差异,影响时间从长到短依次是郑麦366、衡观35、开麦21;整体来看,衡观35、开麦21属于抗旱性较强的小麦品种;郑麦366虽是抗旱性较弱的品种,但在正常灌水条件下其产量最高。      

利用偏振信息进行作物营养水平检测的初步研究

利用Duncan MS3100 3CCD多光谱成像系统配肯高圆偏振镜片构成偏振信息采集系统,以大棚黄瓜叶为对象,初步研究反射光偏振信息中的偏振度与入射光角度、光的波长特性及叶片叶绿素含量之间的关系。实验表明,在RGB颜色系统中偏振现象对红光更加敏感,同时偏振度随叶绿素含量的增大而减小,当入射角为45°时偏振度最大。     

华北冬小麦拔节期和灌浆期水分胁迫的WUE效应研究

选用2个华北冬小麦代表品种石家庄8号和YM20,采用盆栽试验,研究了拔节期和灌浆期水分胁迫对冬小麦产量和水分利用率的影响。结果表明,华北冬小麦WUE对拔节期和灌浆期的水分亏缺均很敏感,胁迫程度越大其对产量和WUE的负效应越大;轻度亏缺复水后WUE恢复较快,重度时则恢复慢而有限;拔节期水分胁迫主要减少粒数,灌浆期则主要降低粒质量;田间持水率为60%的轻度胁迫对产量和WUE影响最小,拔节期的适宜胁迫历时为5d,灌浆期可为10d。     

山东省冬小麦单产监测与预报方法研究

针对传统农业估产方法效率低、成本高的现状,以山东省为研究区,基于山东省10年表面反射率8 d合成产品MOD09A1、全球陆地蒸发蒸腾8 d合成产品MOD16A2数据和历史产量数据,以增强型植被指数(EVI)、作物水分胁迫指数(CWSI)和经过历史产量分解得到的技术产量为输入,利用最小二乘法构建了山东省级和市级尺度的冬小麦单产估算模型,并在监测和预报两种模式下进行了模型的应用和精度验证。结果表明,在监测模式下,省级估产精度为96.91%,各市监测精度均不小于89.41%,其中菏泽市监测精度最高,为99.31%,济宁市监测精度最低,为89.64%;在预报模式下,返青期结束(第89天)、拔节期结束(第121天)和乳熟期结束(第145天)时的省级小麦预报精度均不低于96.44%,各市预报精度均不小于89.41%,其中青岛市预报精度最高,3次预报的平均精度为99.07%,济宁市预报精度最低,3次预报的平均精度为89.81%。本文建立的估产模型对市级和省级作物单产估算均有较高的适用性,可以实现动态产量预报。本研究对及时了解冬小麦的生长状况、制定科学有效的农业生产决策具有参考价值。     

不同灌水处理对冬小麦产量及水分利用效率的影响研究

利用2001~2002年度冬小麦测坑试验资料,研究了冬小麦不同生育期灌水处理对冬小麦产量和水分利用效率的影响。在试验结果分析的基础上,提出冬小麦生育期适宜灌水时间和土壤水分控制指标,这对干旱缺水的华北地区,实现冬小麦节水与高产的统一有重要意义。