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油菜品质分析与信息优化管理的应用

中国油料作物学报 2004年第2期26卷 72-74页

作者：刘瀛弢丁小霞杨湄谢立华张文赵永国中国农业科学院计划财务局北京100081 中国农业科学院油料作物研究所湖北武汉430062 农业部油料及制品质量监督检验测试中心湖北武汉430062

为了充分利用油菜品质分析数据信息,利用信息优化处理原理,研究对近红外光谱技术测定油菜籽芥酸硫甙品质数据进行信息优化处理和管理的应用,促进优质油菜新品种的选育。

关键词：油菜芥酸硫甙近红外分析信息优化管理

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玉米自交系品质性状的近红外光谱测定

黑龙江农业科学 2009年第2期 27-29页

作者：潘丽艳孙德全李绥艳马延华林红张瑞博黑龙江省农业科学院草业研究所黑龙江哈尔滨150086

利用近红外透射光谱分析仪,对黑龙江省农业科学院草业所玉米室选育的71份玉米自交系进行了品质成份测定,其中2005年的14份和2006年的57份。结果表明:玉米籽粒的3种成份在不同材料中差异显著,粗脂肪的变异系数较大,2005和2006年分别为7.0... 详细信息

利用近红外透射光谱分析仪,对黑龙江省农业科学院草业所玉米室选育的71份玉米自交系进行了品质成份测定,其中2005年的14份和2006年的57份。结果表明:玉米籽粒的3种成份在不同材料中差异显著,粗脂肪的变异系数较大,2005和2006年分别为7.09和7.46;粗淀粉的变异系数较小,为0.51和0.68;蛋白质的变异系数分别为4.03和4.51。自交系的粗脂肪平均含量分别为3.81%和3.62%,粗淀粉平均含量为72.44%和71.96%,蛋白质平均含量为12.15%和11.54%。同时针对近红外技术进行了讨论。

关键词：玉米自交系近红外分析品质性状

物联网模式下的农业土壤养分监测及施肥系统研究

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农机化研究 2017年第7期39卷 189-191,195页

作者：宋艳黄留锁河南教育学院信息技术系郑州450046

针对目前国内传统施肥方式中,存在基肥施用量大,盲目施肥,氮、磷、钾单一品种化肥用量过多,导致土壤肥力退化、土壤养分不均衡,影响到农作物增收等现状,借助物联网技术、近红外分析技术、现代通信技术和无线网络技术,选用近红外分析技... 详细信息

针对目前国内传统施肥方式中,存在基肥施用量大,盲目施肥,氮、磷、钾单一品种化肥用量过多,导致土壤肥力退化、土壤养分不均衡,影响到农作物增收等现状,借助物联网技术、近红外分析技术、现代通信技术和无线网络技术,选用近红外分析技术和基于FFT算法及小波变换的光谱微弱信号处理方法,实现实时监测土壤养分的变化,全面而准确地掌握农业土壤养分情况,并智能控制自动施肥执行端施肥。为此,进行了样机试制,并运用于不同的农业土壤,包括褐土、红土、黑土等进行养分监测和施肥试验。结果表明:农业土壤养分监测及施肥系统可稳定运行,精准施肥,能满足不同农业土壤的精确施肥。本系统可指导科学施肥,提高农业生产的施肥水平,减少农业污染。

关键词：物联网土壤养分施肥近红外分析

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油菜籽低温除湿干燥特性研究

广东农业科学 2014年第8期41卷 145-148,153页

作者：徐俊赵纯清周广生丁淑芳华中农业大学工学院湖北武汉430070 华中农业大学植物科技学院湖北武汉430070

我国是油菜大国,产量和种植面积均居世界首位。为了保证油菜籽干燥品质,提高干燥效率,同时降低干燥能耗,提出了利用低温除湿干燥方法对油菜籽进行干燥。设计了低温除湿干燥系统,并进行了低温干燥(45、55、65℃)和高温干燥(80、105、120... 详细信息

我国是油菜大国,产量和种植面积均居世界首位。为了保证油菜籽干燥品质,提高干燥效率,同时降低干燥能耗,提出了利用低温除湿干燥方法对油菜籽进行干燥。设计了低温除湿干燥系统,并进行了低温干燥(45、55、65℃)和高温干燥(80、105、120、150℃)对比试验,建立了油菜籽低温除湿干燥的数学模型并对其进行了可靠性检验。结果表明:油菜籽的低温除湿干燥模型符合Page模型,在风速一定时,热风温度和相对湿度是影响干燥效率的两个主要因素。利用近红外对油菜籽品质分析的结果表明,油菜籽经过低温除湿干燥后,其蛋白质和油酸含量略高于高温干燥的含量。发芽率试验表明,低温除湿干燥后油菜籽的发芽率显著高于高温干燥后的发芽率。

关键词：油菜籽温除湿干燥干燥模型含水率近红外分析

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中国奶牛常用饲料原料数据库的建立

中国奶牛常用饲料原料数据库的建立

作者：刘婵娟西北农林科技大学

学位级别：硕士

CNCPS/CPM-Dairy可准确预测或评估奶牛的采食量,饲料蛋白质、碳水化合物的瘤胃降解率和外流速率、小肠消化率,饲料代谢能,饲料养分用于维持、生长、泌乳、繁殖的效率。美国奶牛饲养实践证明,利用CPM-Dairy配方软件设计饲料配方,可显著... 详细信息

CNCPS/CPM-Dairy可准确预测或评估奶牛的采食量,饲料蛋白质、碳水化合物的瘤胃降解率和外流速率、小肠消化率,饲料代谢能,饲料养分用于维持、生长、泌乳、繁殖的效率。美国奶牛饲养实践证明,利用CPM-Dairy配方软件设计饲料配方,可显著提高生产效率。但是,我国饲料原料的种类及品质与美国差异较大,限制了CPM-Dairy奶牛配方软件在我国的应用。本研究旨在CNCPS的基础上,精确评价我国常用奶牛20种饲料原料(苜蓿干草、玉米青贮、羊草、玉米秸秆、麦芽根、燕麦草、王草、玉米粉、玉米粒、麦麸、小麦、蒸汽压片玉米、DDGS、玉米胚芽粕、玉米蛋白粉、豆粕、菜粕、膨化大豆、豆腐渣、豆皮),共1505个样品的营养价值,并对每种饲料样品的多个样本进行科学分类,建立适合中国奶牛配方的CPM-Dairy数据库,为CNCPS/CPM-Dairy配方软件在我国奶牛饲养业中的应用奠定基础。试验采用近红外技术及实验室分析,分别测定了饲料原料的DM、OM、EE、CP、NFC、NDF、ADF、ADL、NDIP、ADIP、SP、NPN、可溶性糖、Starch、FA、常量元素以及微量元素等指标,使用聚类分析方法对样品进行分类。结果将粗饲料中玉米青贮分成6类,羊草分为5类,玉米秸秆分为2类,豆皮分为2类,王草、燕麦草、麦芽根等各归为1类;能量饲料中玉米粉分成5类,玉米粒分为2类,麦麸分为4类,小麦分为3类,蒸汽压片玉米为1类;蛋白类饲料的分类中,将豆粕分为3类,菜粕分为3类,玉米胚芽粕分为2类,膨化大豆、玉米蛋白粉、豆腐渣等各归为1类。本研究最终得到符合CPM-Dairy数据库要求的中国奶牛常用饲料原料数据库,为中国奶牛精准营养管理体系的建立奠定基础。

关键词： CNCPS CPM-Dairy 奶牛聚类分析近红外分析

基于系统科学的中药NIR定量建模方法及其稳健性研究

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基于系统科学的中药NIR定量建模方法及其稳健性研究

作者：赵娜北京中医药大学

学位级别：硕士

近红外光谱法(near infrared spectroscopy,NIRS)是一种快速无损的分析技术,建立稳健可靠的模型是近红外(near infrared,NIR)应用的前提。近红外定量模型的建立包括样本集的划分、光谱预处理、变量筛选、校正等过程,各建模过程中包含多... 详细信息

近红外光谱法(near infrared spectroscopy,NIRS)是一种快速无损的分析技术,建立稳健可靠的模型是近红外(near infrared,NIR)应用的前提。近红外定量模型的建立包括样本集的划分、光谱预处理、变量筛选、校正等过程,各建模过程中包含多个建模参数,选择最佳的建模参数有助于提高模型的准确性和稳健性。现有文献中多以模型的预测结果为评价指标优选建模参数,缺少对参数稳健性的评价,且涉及多个建模参数的优选时,常用分步优化方法优选建模参数组合。因此,基于以上问题,本文以开放玉米NIR数据及中药银黄颗粒NIR数据为研究载体,建立关键建模参数光谱预处理和变量筛选的稳健性评价方法,并利用系统科学思想基于系统要素与要素的关联性提出参数轨迹全局化方法优选建模参数组合,在此基础上,将参数轨迹全局化方法引入校正子模型的建立中,基于系统要素与要素的层次性提出串联和并联两种模型融合方法,以期提高模型的稳健性和准确性。主要研究内容包括以下四个部分:一、基于统计分析和共线值的中药NIR数据结构分析研究本文以开放玉米NIR数据及中药银黄颗粒NIR数据为研究载体,采用统计分析和共线值初步分析两套数据的数据结构,对玉米和银黄颗粒数据的指标成分水分和黄芩苷含量进行统计分析,水分及黄芩的含量范围分别为9.38-10.99(%,w/w)和1.61-6.66(%,w/w),其平均含量分别为10.23%和3.83%,且水分和黄芩苷均为正态分布。对玉米和银黄颗粒光谱数据进行共线值分析,玉米和银黄颗粒数据第一主成分和第二主成分的累积贡献率分别为99.84%和99.04%,且第一潜变量光谱矩阵得分与指标成分含测值得分的结果表明玉米和银黄颗粒数据均为少样本弱数据结构。二、基于四种噪音的中药NIR定量建模关键参数稳健性研究本文以开放玉米NIR数据及中药银黄颗粒NIR数据为研究载体,通过添加模拟的高斯噪音、光程噪音、光散射噪音及其组合噪音至验证集、校正集和验证集中,以模型的预测能力和模型的多变量检测限为评价指标比较不同预处理方法的稳健性,并以模型的预测能力和筛选变量的重现性比较不同变量筛选方法的稳健性。两套数据的结果显示:标准正则变换(standardized normal variate,SNV)和多元散射校正(multiple scattering correction,MSC)预处理方法比一阶导数(first derivative spectrum,1D)、二阶导数(second derivative spectrum,2D)和 SG 平滑(Savitzky-Golay filter smoothing,SG(9))预处理方法较稳健,变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)变量筛选方法比竞争自适应重采样方法(competitive adaptive reweighted sampling method,CARS)、无信息变量消除法(uninformative variable elimination,UVE)和组合间隔偏最小二乘(synergy interval partial least square,SiPLS)变量筛选方法较稳健。上述内容建立了光谱预处理和变量筛选方法稳健性评价方法,通过噪音同时添加至验证集和校正集,并选用两个评价指标系统地比较不同方法的稳健性,为光谱预处理方法及变量筛选方法的优选提供一定的指导。三、基于中药NIR定量建模参数关系建模方法及其稳健性研究本文以开放玉米NIR数据及中药银黄颗粒NIR数据为研究载体,分别采用分步优化及本文利用系统科学思想基于系统要素与要素的关联性提出的参数轨迹全局化方法优选建模参数组合,建立玉米及银黄颗粒指标成分水分及黄芩苷定量模型,并通过向验证集、校正集和验证集中添加模拟噪音方法比较各方法所得模型的稳健性,结果表明参数轨迹可得多个较优建模参数组合,且最佳建模参数组合所得模型稳健性和准确性均优于分步优化所得模型。以上结果说明过程轨迹用于优选建立定量模型的可行性及优势,基于过程轨迹系统优选建模参数可用于建立稳健准确的模型。四、基于串并联结构的中药NIR定量模型融合方法及其稳健性研究本文以开放玉米NIR数据及中药银黄颗粒NIR数据为研究载体,将参数轨迹全局化方法引入校正子模型的建立中,基于系统要素与要素的层次性提出串联和并联两种模型融合方法,以预测均方差(the rootmean square error ofprediction,RMSEP)、验证集相关系数(the correlation coefficient of validation,Rpre)和预测残差偏差(the ratio of standard error of prediction

关键词：近红外分析模型稳健性参数轨迹模型融合

甘蓝型油菜不同诱变方式诱变后代的遗传变异评价

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甘蓝型油菜不同诱变方式诱变后代的遗传变异评价

作者：王园珍华中农业大学

学位级别：硕士

油菜在我国是继稻、麦、玉米、大豆之后的第五大作物，在农业经济中占有重要地位。多年实践证明采用常规育种技术，能够育成满足一般生产需求的优良油菜品种，在生产上可以起到一定的丰产增收作用。但用这些育种方法存在着周期长、操作... 详细信息

油菜在我国是继稻、麦、玉米、大豆之后的第五大作物，在农业经济中占有重要地位。多年实践证明采用常规育种技术，能够育成满足一般生产需求的优良油菜品种，在生产上可以起到一定的丰产增收作用。但用这些育种方法存在着周期长、操作繁琐等缺点，为此，需寻求一种效果好、周期短的育种新途径。组织培养、诱变技术和生物技术相结合进行种质创新，以拓宽育种的种质基础、加快育种进程是解决这一问题的重要方法。本研究以甘蓝型油菜温度敏感型细胞质雄性不育(TCMS)系195-14A和恢复系5148DH为实验材料，通过小孢子培养技术、理化诱变、菌核病抗性鉴定、AFLP技术和近红外分析等技术，初步探索再生体系、诱变体系，并对诱变后代作遗传变异评价。主要结果如下： 1．用UV和γ分别辐射195-14A的单倍体愈伤组织，找到了γ射线辐射的半致死剂量，为4000R。 2．对UV和γ诱变195-14A单倍体愈伤组织而得的77个单倍体再生苗作AFLP检测，找到27个具有多态性条带的单株，占群体的7.0％，而各单株间的相似系数为0.98-1.0，在相似系数0.98处，将这个群体分成两类。 3．随着UV照射愈伤组织时间的延长或γ辐射剂量的增加，再生苗加倍率是不断提高的。 4．5148DH比195-14A愈伤组织诱导率高，下胚轴作外植体诱导率比子叶的高，三种激素含量不等的培养基中以MS培养基诱导率最高。 5．γ射线在两个材料中的半致死剂量分别为3000R和4000R，EMS诱变在195-14A中的半致死浓度为2.0％，两种诱变处理均表明195-14A对诱变比较敏感。 6．对两个材料的愈伤组织诱变再生苗作AFLP分析，分别检测出了11个和53个有多态性条带的单株，分别占群体的34.4％和100％。 7．对两个材料的愈伤组织M自交种子作NIRs分析，结果表明诱变处理降低了种子中总硫甙、含油量和油酸的含量，尤其总硫甙含量的变异是最大的。只找到两株低硫甙(0.62和7.95umol／g)株系。 8．通过两次菌核病抗性鉴定只找到5个抗性较好的单株。 9．诱变后发芽率都有不同程度的下降，只是EMS的致死作用比γ强。 10．四个M群体田间观察找到了花色变异、育性、主茎弯曲、紫茎、叶绿素缺失、茎枝无蜡粉、短粗角果、高秆等单株。 11．四个M群体的AFLP分析分别检测出了30、32、35和46个有多态性条带的单株，分别占群体的31.6％、33.7％、36.8％和48.9％，说明EMS对195-14A的诱变作用最明显。 12．在四个群体中通过两次菌核病的抗性鉴定共找到了20株抗性稍好的单株。 13．对四个群体中的M自交种子作NIRs分析，结果表明诱变处理降低了M代种子中总硫甙、含油量和油酸的含量，尤其总硫甙含量的变异是最大的，且γ射线比EMS更容易引起M种子总硫甙含量的变异。在四个群体中共找到31株硫甙含量小于10umol／g的株系。

关键词：甘蓝型油菜小孢子培养紫外线 γ射线 EMS SA 愈伤组织菌核病品质 AFLP 近红外分析

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基于多维光谱的浑浊溶液浓度检测方法的研究

基于多维光谱的浑浊溶液浓度检测方法的研究

作者：王慧天津工业大学

学位级别：硕士

浑浊溶液是食品、医药、环境、农业等众多领域常见的一种物质形态,对其浓度准确、快速的在线检测不仅关系到工农业产品的生产效率,还关系到“国计民生”等环境和食品安全问题。近红外光谱分析技术可通过非接触方式分析溶液的定量信息,... 详细信息

浑浊溶液是食品、医药、环境、农业等众多领域常见的一种物质形态,对其浓度准确、快速的在线检测不仅关系到工农业产品的生产效率,还关系到“国计民生”等环境和食品安全问题。近红外光谱分析技术可通过非接触方式分析溶液的定量信息,具有高效、经济、环保等特点。在浑浊溶液中光具有散射现象,光谱数据与待测成分的浓度之间的关联是非线性的,尽管现有的光谱检测技术己有多种方式消除非线性带来的影响,但在成分分析的精度和可靠性等方面仍然无法满足实际的需要,存在很大的提升空间。为了利用浑浊溶液中散射带来的非线性信息,进一步提高光谱分析浑浊溶液成分的浓度的精度,本文做了以下工作:(1)开展基于多维光谱的浑浊溶液浓度检测的仿真研究,采集同时包含了散射、吸收特性的多维光谱信息,提出了利用多维光谱信息可以提高预测模型精度的研究思路。利用有限元方法建立仿真模型,获取样本的透射和散射二维光强数据,采用PLS方法建立光谱数据和浓度之间的冋归模型。与仅利用透射光谱信息相比,利用多维光谱信息进行建模的预测集均方误差RMSEP由0.192mm-1降低到0.160mm-1,相对降低了21.4%;预测集相关系数RP由0.941提高到0.959,相对提高了2.4%,实验结果表明利用多维光谱信息可提高定量分析精度。(2)设计了可同时获得被测样本透射多维光强分布和散射多维光强分布的异形样品池,利用该异形样品池检测到的光强分布同时包含待测物质吸收和散射二维光强分布的多维光谱信息。搭建了基于异形样品池、光源、高光谱仪的多维光谱检测系统,并采集了34组不同散射系数的Intralipid-20%水溶液的多维光谱信息。利用PLS方法建立此多维光谱信息与待测浑浊溶液光学参数间的校正模型。与仅利用透射光谱信息建立校正模型的方法相比,基于异形样品池的多维光谱检测方法得到的预测集均方误差RMSEP由0.1556%降低到0.0898%,相对降低了42.3%;预测集相关系数Rp由0.9118提高到0.9706,相对提高了6.4%,即利用多维光谱信息有效提高了浑浊溶液浓度分析精度。本文从多维光谱理论研究、仿真分析和Intralipid-20%水溶液实验研究了浑浊溶液浓度的光谱分析方法,研究结果表明,通过多维光谱检测方法采集浑浊溶液的非线性光谱可同时获取到被测物质的多光程、多位置信息,与仅利用透射光谱信息等单一光学性质进行定量光谱分析的方法相比,本文提出的多维光谱检测方法同时利用了被测物质的吸收与散射特性,提高了浑浊溶液浓度光谱分析的精度和可靠性,显著增强对浑浊溶液浓度的定量分析能力。该研究方法可以使光谱技术更有效、准确、高效的应用于食品、农业、环境等领域浑浊溶液浓度分析。

关键词：多维光谱近红外分析浑浊溶液偏最小二乘法

金花茶叶中冲山茶苷的筛查、制备及抗肿瘤活性考察

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天津中医药 2020年第12期37卷 1425-1430页

作者：程传景丛龙飞李振强郝二伟侯小涛侯媛媛白钢邓家刚南开大学药物化学生物学国家重点实验室天津300353 广西中医药大学农作物废弃物功能成分研究协同创新中心南宁530200

[目的]通过近红外光谱技术对不同产地金花茶叶中冲山茶苷(okicamelliaside)的含量进行考察,并对其进行制备与抗肿瘤活性考察。[方法]采用高效液相色谱法(HPLC)测定金花茶中冲山茶苷的含量,获取其近红外光谱并建立其近红外定量模型。根... 详细信息

[目的]通过近红外光谱技术对不同产地金花茶叶中冲山茶苷(okicamelliaside)的含量进行考察,并对其进行制备与抗肿瘤活性考察。[方法]采用高效液相色谱法(HPLC)测定金花茶中冲山茶苷的含量,获取其近红外光谱并建立其近红外定量模型。根据所建立的模型对不同产地的金花茶品质进行评价,选择高含量的样品进行冲山茶苷的提取制备及活性评价。[结果]所建立的近红外检测方法快速方便,可直接采用金花茶叶进行含量测定,从而筛选出高含量样本。进一步通过大孔吸附树脂分离和高效液相制备得到高纯度的冲山茶苷。细胞毒性分析表明,所制备的冲山茶苷具有一定的抑制癌细胞生长的活性。[结论]为金花茶的质量评价提供了可借鉴的质量标志物,并且为金花茶的开发利用提供了科学依据。

关键词：金花茶冲山茶苷近红外分析质量标志物抗肿瘤