添加不同比例玉米秸秆对猪粪高温堆肥过程中胡敏酸的结构组成及红外光谱特性影响分析

以猪粪和玉米秸秆为原料高温堆肥,试验设置三个不同处理：C/N 15,C/N 25,C/N 35。堆肥周期为120天,其中通风周期为30天,采用强制连续式通风。在第0,22,30,60,90,120天取样,利用元素分析和红外光谱法研究不同木质素添加量对堆肥胡敏酸(HA)的组分及分子结构的影响。研究表明堆肥胡敏酸C的变化主要集中在堆肥前30 d,堆肥结束后,堆肥HA中O/C增大,H/C减小,N含量增加。不同处理之间低碳氮比(15)和高碳氮比(35)堆肥HA氧化程度要高于中碳氮比(25)。红外光谱吸收峰分析表明,不同木质素添加量处理堆肥过程中胡敏酸的红外光谱基本相似,但各峰吸收强度不同。研究表明堆肥腐熟化阶段更有利于堆肥HA中芳香性的增强。堆肥结束后,碳氮比15堆肥HA中多糖、脂肪类成分减少,芳香结构成分增加,相比较碳氮比25和35,碳氮比15堆肥HA腐殖化程度更高,结构更稳定。     

基于函数拟合的玉米叶片反射光谱时间变化规律分析

为了探索玉米(Zea mays L.)叶片反射光谱时间变化规律,对21个叶位的玉米叶片进行了每天一次的反射光谱测量,获得了玉米活体叶片整个生命周期反射光谱数据1 261条。在此基础上采用光谱相关图方法,对400～960 nm的可见光、近红外波段的玉米叶片反射光谱进行分段拟合,获得了7个表征玉米叶片反射光谱时间变化规律的拟合参数,并对这7个参数的时间变化趋势采用二元二次多项式进行拟合。结果表明该方法对单片叶片反射光谱的拟合效果非常理想,其中98.7%的叶片反射光谱拟合复相关系数r大于0.99,80.9%的叶片反射光谱拟合均方根误差RMSE小于0.001 5。将所有数据的拟合结果与原始数据进行比较,复相关系数r为0.9978,均方根误差RMSE为0.010 5,拟合结果表明该方法较好地保持了反射光谱时间变化的趋势,能够充分利用叶片反射光谱的相关性,有效地表征玉米叶片反射光谱随时间变化的规律。     

五种杂交玉米籽粒品质的FTIR光谱研究

为了研究傅里叶变换红外光谱在杂交玉米品质评定上的可行性,使用傅里叶变换红外光谱仪获得五种杂交玉米籽粒的光谱。1 776～952 cm-1范围内的光谱主要由蛋白质、淀粉和油脂的红外吸收带组成,淀粉的吸收带较为强烈,蛋白质和油脂的吸收带稍弱。该范围光谱中特征吸收带相互重叠,导致一些重要信息被掩盖。通过对1 776～952 cm-1范围内的红外光谱进行曲线拟合分析,发现1 051和1 548 cm-1吸收子峰的面积在1 776～952 cm-1范围内吸收带总面积中占的百分比与玉米籽粒中淀粉和蛋白质的含量存在着线性关系。研究结果显示傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合分析技术可用以分析杂交玉米籽粒中淀粉和蛋白质的含量,为玉米品质的快速评定提供一种方法。     

应用数码相机进行绿肥翻压后春玉米氮素营养诊断和产量预测

在绿肥翻压条件下,常规的玉米氮素营养诊断技术存在耗时、费力和可靠性差的缺点。基于数码相机的可见光光谱技术已被广泛应用于大田作物的氮素营养诊断,但尚未见应用于绿肥翻压后的玉米氮素营养诊断。为评价利用图像处理技术进行绿肥翻压后玉米氮素营养诊断和玉米产量预测的可行性,设置了不同施氮水平下的绿肥翻压试验,利用数码相机获取不同生育期玉米冠层数字图像,分析了玉米冠层图像色彩参数与氮素营养诊断指标和成熟期籽粒产量之间的关系。结果表明,绿肥翻压显著改善了玉米的氮素营养,不同生育期的玉米叶绿素含量(SPAD值)、地上部生物量和吸氮量均高于单施化肥处理;绿肥翻压处理下,玉米冠层光谱指数与氮素营养指标间的相关性较单施化肥处理低,且其相关性在不同的生育期有较大变异,其中,12叶期(V12)的蓝光标准化值(B/(R+G+B))与灌浆期(R4)的红光标准化值(R/(R+G+B))与植株氮营养指标相关性较好,二者均与玉米产量间呈显著直线回归关系,回归系数分别为45%和46%。因此,数字图像技术在进行绿肥翻压后玉米氮素营养的诊断和产量预测方面具有应用潜力,但应注意诊断时期和关键指标的选择。     

近红外反射光谱法分析玉米秸秆纤维素含量的研究

利用近红外反射光谱分析技术和偏最小二乘回归法（PLS）,通过比较不同光谱范围和光谱预处理方法,采用二阶导数光谱预处理,在7540．3-5361．1cm^-1和4882.9—4504．9cm^-1谱区内建立了近红外光谱测定玉米秸秆纤维素含量的校正模型。利用15个玉米秸秆样品对所建模型的实际预测效果进行了验证,预测值与化学值的相关系数（r）可达0．9953,最大相对误差仅为5．20。结果表明,近红外光谱技术可以快速、准确地测定玉米秸秆纤维素,该结果对玉米秸秆材料的快速鉴定和筛选利用具有重要的意义。     

高效液相色谱/质谱法测定4个玉米品种幼苗中丁布含量

丁布是植物中一种重要的组成型抗菌、抗虫活性物质。采用HPLC和HPLCMS方法对我国主栽的农大80、农大108、农大115和农大368等4个玉米品种幼苗中的丁布进行了定性和定量研究。结果证实,供试的4个玉米品种培育7d的正常幼苗和黄化幼苗中均含有丁布;不同品种之间丁布含量具有显著差异,由高到低依次为农大368>农大80>农大108>农大115,其中农大368整株正常幼苗和黄化幼苗中丁布含量分别达到0.441和1.220mg/fwg,而农大115整株正常幼苗和黄化幼苗中丁布含量仅分别为0.111和0.314mg/fwg;供试玉米品种的黄化幼苗整株和地上部中的丁布含量分别显著高于对应品种的正常幼苗整株和地上部中丁布的含量,提高幅度分别为74.0%～182.9%和19.7%～40.7%;正常幼苗和黄化幼苗地上部中丁布的含量明显高于其根部。综合分析认为,供试的4个玉米品种中农大368的黄化幼苗地上部器官是提取丁布的优选材料。     

玉米秸秆/羧甲基纤维素复配水凝胶水分释放行为

以粉碎的玉米秸秆(RCS)和羧甲基纤维素(CMC)为原料,制备了含水质量分数可达97.47%的玉米秸秆/羧甲基纤维素复配水凝胶(RCS/CMC)。考察了交联剂、CMC和RCS用量对RCS/CMC凝胶模量的影响,凝胶在缓冲溶液中的降解行为和土壤中的失重行为,以及凝胶对土壤持水量、玉米种子萌发的影响。结果表明,与对照实验比较,RCS/CMC凝胶可以提高土壤持水率1.00%~1.61%,在37 ℃缓冲溶液中用纤维素酶处理4 d后降解率约80%,土壤中25 d后失重约94%;用CMC/RCS凝胶处理玉米种子,虽然平均延长了种子萌发时间,但种子的萌发率较高。其中相对湿度18%、20%、23%、26%、28%和30%的萌发试验,由于水分胁迫对照实验种子不能萌发,而CMC/RCS凝胶处理的种子发芽率仍可达到97%。     

一种基于块模糊增强的玉米田遥感图像边缘检测方法

针对高分一号卫星(GF-1)玉米田遥感图像中玉米田光谱复杂和地块边缘模糊导致的面积统计误差大的问题,本文提出一种块模糊增强和最小值边缘提取相结合的边缘检测方法进行玉米田地块分割处理,以减小面积统计误差。首先将彩色遥感图像从RGB变换到I¹I²I³彩色空间,提取出含丰富特征的单色图I¹;然后利用模糊理论对I¹进行基于块的增强处理;再对增强后的图像进行最小值边缘提取;最后利用Full Lambda-Schedule算法对区域边缘进行优化。通过与Canny和Sobel等边缘提取方法比较,证明本文的边缘检测结果能有效地分割出玉米田地块目标,减少了玉米田光谱复杂和边缘模糊带来的影响,检测出的边缘更符合玉米田实际分布,玉米田面积统计结果更符合实际。     

应用近红外反射和透射光谱法鉴定玉米杂交种的纯度

探索使用近红外反射和透射光谱法(波长范围908.1~1 677.2 nm)鉴定玉米杂交种纯度,并对两种方法进行比较。对光谱进行一阶导数、矢量归一化的预处理后,使用主成分分析(PCA)和正交线性判别分析(OLDA)提取光谱特征,使用支持向量机(SVM)分别建立两个玉米品种(农华101和京玉16)的种子纯度鉴定模型。反射近红外光谱建立的农华101和京玉16的正确鉴定率分别为100%和90%。但反射光谱法受种子摆放位置的影响很大,胚面和非胚面光谱有较大差异。透射光谱法建立的京玉16和农华101纯度鉴定模型的正确鉴定率均为98%,胚面和非胚面的光谱相似度很高。结果表明,利用近红外反射和透射光谱法鉴定玉米杂交种纯度是可行的;透射光谱法更适于分析单籽粒玉米种子。     

常压下玉米秸秆多元醇液化的研究及其产物分析

利用合适的溶剂液化生物质不仅可以把木质纤维资源转化成液体燃料,还可以将得到的低分子降解产物制备成所需的化学品和化工原料。选用价格低廉的多羟基醇类液化剂进行液化,研究了二甘醇(diethylene glycol, DEG)混合1,2-丙二醇(1,2-propanediol, PG)、传统的乙二醇(ethylene glycol, EG)混合PG (均6∶1 ω/ω)分别作为液化剂对玉米秸杆液化得率和所得生物油产品性能的影响。并采用气质联用技术（GC-MS）、傅里叶红外光谱技术（FTIR）、热裂解气相色谱-质谱联用技术（Py-GC/MS）和X-射线衍射技术（XRD）对玉米秸秆、生物油及液化残渣的纤维特性进行了分析。结果表明,当DEG与PG混合液化时,玉米秸秆生物油的得率为98.57%;而EG混合PG时的液化得率为96.08%。GC-MS分析表明,玉米秸秆生物油的主要组成成分为醇类和有机酸类,总含量高达97%以上,而EG混合PG液化所得的生物油中含有有机酸将近60%,这是造成生物油具有酸性和腐蚀性的主要原因,不利于液化反应的进行;利用FTIR检测生物油中一些分子量较大的低聚物的相应官能团,以弥补GC-MS检测的局限性,结果表明了液化体系中生成了很多活泼化学键,提高了反应体系的活性,并且生物油中包含了大量的C-O和C=O官能团,有力地佐证了GC-MS的检测分析结果。对两种液化残渣进行表征,Py-GC/MS结果表明,液化残渣的成分比较复杂,含有一定量非常难降解的大分子物质。这些物质可能是反应后期裂解的小分子重新聚合生成的大分子物质;可能是玉米秸秆本身存在一些不能被液化降解的成分;还有可能是降解的小分子物质与液化剂之间相互反应生成的新的高分子化合物。通过FTIR表明,在液化过程中,液化残渣中纤维素、半纤维素和木质素的特征吸收峰都消失了,表明三大组分的基本结构单元都被破坏,三大组分都发生了液化,并且木质素降解程度最大。利用XRD对液化残渣进行表征,液化破坏了碳水化合物所构成的聚合物晶体结构,导致纤维素大分子被裂解,表明纤维素在液化作用下遭到降解,液化程度高。最终,该实验选取液化效果较好的DEG复配PG作为玉米秸秆液化时的溶剂,这也为玉米秸秆液化生产低成本、高品质的生物油提供了一种高效、环保的工艺流程。