近紅外光譜快速判定玉米種子品質(zhì)與種類方法研究.pdf

1、玉米在我國(guó)農(nóng)作物中占有重要地位，發(fā)展玉米種子品性評(píng)價(jià)（如玉米種子純度、活力）及優(yōu)良品種培育技術(shù)（如單倍體育種技術(shù)）是保證玉米產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)和發(fā)展的關(guān)鍵。目前，傳統(tǒng)種子純度與活力評(píng)價(jià)方法存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，部分具有破壞性，準(zhǔn)確性差等問(wèn)題，而單倍體玉米種子依靠人工分選效率低、錯(cuò)誤率高，不能滿足玉米種子產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需求。近紅外光譜技術(shù)因其快速、無(wú)損等特點(diǎn)具有解決上述問(wèn)題的潛力，但種子外形變化大、成分分布不均及高速采譜曝光時(shí)間短等因素是限制其發(fā)展的

2、技術(shù)瓶頸。
　　本論文利用近紅外光譜分別對(duì)玉米雜交種純度、單倍體玉米種子及玉米種子活力進(jìn)行研究。從玉米育種企業(yè)收集990粒和432粒種子分別用于玉米雜交種純度和單倍體研究，并分別使用臺(tái)式FT-NIR光譜儀和自行設(shè)計(jì)制造的動(dòng)態(tài)光譜采集裝置采集種子的靜態(tài)（手動(dòng)）和動(dòng)態(tài)光譜（自動(dòng)）;另收集1300粒干種子和170粒吸脹種子，使用FT-NIR光譜儀分別逐粒采集靜態(tài)光譜，用于研究玉米種子活力。研究結(jié)果:①對(duì)手動(dòng)和多次平均采集的靜態(tài)光譜，采用

3、常規(guī)光譜預(yù)處理方法（包括MSC、SNV及Savitzky-Golay導(dǎo)數(shù)）和SIMCA建模方法，建立的籽粒雜交種純度及單倍體玉米籽粒模型的正確識(shí)別率均在90％以上;②對(duì)自動(dòng)采集的高速(約20粒/s)運(yùn)動(dòng)種子的動(dòng)態(tài)光譜，使用與①相同的方法建模，其正確識(shí)別率下降至85％。③分別利用CARS及小波變換處理各自（純度和單倍體）的動(dòng)態(tài)光譜，建立的玉米雜交種純度及單倍體玉米籽粒的SIMCA模型的正確識(shí)別率分別在90％及93％以上;④對(duì)于玉米種子活力

4、，利用CARS、小波變換及常規(guī)預(yù)處理方法處理其靜態(tài)光譜，采用SIMCA方法建立的干種子和吸脹種子活力識(shí)別模型的正確識(shí)別率在55％和75％以上。結(jié)論:與靜態(tài)光譜相比，動(dòng)態(tài)光譜噪聲增大1個(gè)數(shù)量級(jí)，常用處理方法難以消除其影響。本文研究的方法可有效消除其影響，實(shí)現(xiàn)了近紅外光譜對(duì)玉米種子純度和單倍體玉米籽粒的準(zhǔn)確、快速識(shí)別，是該領(lǐng)域中的重大技術(shù)突破，對(duì)玉米種業(yè)發(fā)展具有重要意義;吸脹可明顯提高玉米種子活力模型的正確識(shí)別率，尚需進(jìn)一步研究提高其識(shí)別率