基于无人机多光谱的烤烟冠层叶绿素含量反演

叶绿素含量对作物的光合作用有直接影响,同时影响作物有机质的积累,成为监测作物生长的重要指标,烟草作为一种特殊的经济作物,快速监测其叶绿素含量具有重要意义。无人机遥感技术的发展为实现快速、无损监测提供了有利条件。为了探索一种快速便捷的估算烤烟冠层叶绿素含量的方法,实现方便高效的作物监测,利用SPAD-502型叶绿素仪测定烟草不同生育期叶绿素含量的实际值,并利用搭载多光谱相机的无人机采集对应时期烟草的光谱图像,研究不同施氮水平下烟草冠层叶绿素含量的变化规律,另外选取58种常用植被指数与冠层实测叶绿素含量进行相关性分析,选择与实测叶绿素含量极显著相关的11种植被指数,构建烟草冠层叶绿素含量逐步回归的随机森林模型。结果表明,不同施氮浓度下,旺长期叶绿素含量最高,同一生育期,叶绿素含量随施氮浓度的增加而上升;采用随机森林建立的烟草旺长期模型r^(2)为0.790,RMSE为2.140。本研究证明,叶绿素含量随施氮浓度增加而变化明显,2种建模方法中随机森林模型的精度优于逐步回归模型,研究为烟草叶绿素含量的快速估算提供了一种新的方法,为利用无人机平台进行作物监测提供了可行的参考。

大理典型烟区土壤有机质与全氮时空演变特征

为揭示大理烟区土壤有机质和全氮的时空变异特征,为土壤持续利用和管理提供科学依据,运用地统计学方法对巍山县和永平县烟田1982、2012和2022年3个采样时期土壤有机质(soil organic matter,SOM)、全氮(total nitrogen,TN)及碳氮比(carbon nitrogen ratio,C/N)的空间变异特征进行系统分析。结果表明,1982、2012和2022年3个时期的烟田土壤有机质平均含量分别为30.95、31.40和28.03 g·kg^(-1),总体呈先持平后下降趋势;全氮含量分别为1.52、1.76和1.65 g·kg^(-1),呈先增加后降低的趋势;碳氮比平均值分别为11.54、10.59和9.88,呈下降趋势。空间上,1982—2022年SOM和TN含量呈现东高西低,C/N呈现四周高、中间低的空间分布格局。40年间SOM和C/N空间变异受人为管理因素影响增加,TN的块金效应均在25%~75%,其空间变异受成土母质、地形、气候等自然因素和施肥、耕作等人为管理因素共同影响。植烟土壤有机质和全氮含量表现出显著的线性正相关关系。总体上,目前土壤有机质和全氮的空间分布受自然因素和施肥等人为管理因素共同影响,其含量均处于较高水平,该区域应适当减少氮肥用量,有机肥无机肥配合施用,进一步提高烤烟对肥料的养分利用率。

烟叶质量均质性指标构建与应用

烟叶质量均质性问题越来越受到烟草业界的关注。为了对烟叶质量均质性进行科学计量,本文利用变异系数和倒S型函数模型,提出了均质性指数(homogeneity,H)的概念,建立了计算模型,比较了逐步回归、支持向量机、高斯过程回归3种算法的预测精度,并用实例分析了空间维度和时间维度H值的变化特征。结果表明,高斯过程回归建立的模型最好,其均方根误差为0.18,决定系数为0.999 9,当CV值为0.5%~80.0%时,相对误差最高的仅为3.3%,绝大部分情况下低于0.3%。在空间维度上,烟叶化学成分H值在自治州、县、烟站尺度分别为73.3、71.8、89.5。一般情况下,空间范围越广,H值越小、均质性越差。在时间维度上,烟叶化学成分年度间稳定。

大理烟田土壤有效锌、钼和硼含量的时空变异及其影响因素

【目的】研究大理州烟田土壤有效锌、钼和硼含量时空分布及影响因素,旨在为科学的施肥策略及优质烟叶生产提供理论指导。【方法】2012和2022年,在云南大理州平原地区选取连片烟田,分别采集了1131和4512个烟田耕层(0—20 cm)土壤样品。调查采样点经纬度和海拔、地形、土壤质地和前茬作物等信息,分析土壤理化性质。结合1982第二次土壤普查数据,运用地统计学方法分析1982、2012和2022年土壤有效锌、钼和硼含量的时空分布,利用回归分析和随机森林模型量化土壤有效锌、钼和硼含量变化的主要影响因素。【结果】1982、2012和2022年土壤有效锌含量平均分别为2.35、3.50、4.35 mg/kg,呈上升趋势;有效钼含量分别为0.18、0.14、0.11 mg/kg,呈下降趋势;有效硼含量分别为0.26、0.63、0.58 mg/kg,呈先升后降趋势。空间上,1982、2012、2022年有效锌和硼块金效应分别为50.8%、45.5%、31.8%和41.3%、39.4%、33.8%,均呈中等空间自相关性,总体呈现四周高、中部低的地理分布格局,而有效钼的块金效应均小于25%,呈东南高、西北低的分布趋势。平原地貌土壤有效锌和硼含量显著高于山地;黏土中有效钼含量显著高于砂土和壤土,壤土中有效硼含量最高。土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和海拔对3种元素的时空变异影响较强。土壤有效磷含量和海拔(解释率20.5%和16.8%)是有效锌含量变化的主要影响因子,海拔和碱解氮(解释率13.7%和12.8%)是有效钼含量变化的主要影响因子,碱解氮和速效钾(解释率分别为17.6%和15.6%)是有效硼含量变化的主要影响因子。【结论】大理州植烟土壤有效锌、钼和硼含量与40年前相比,均有不同程度的提高,目前分别处于丰富(Ⅴ级)、缺乏(Ⅱ级)和中等(Ⅲ级)水平。锌、钼和硼3种微量元素含量均同时受到地理环境、土壤质地和肥力的共同影响,也受到前茬作物的影响。为保证优质烟叶生产,总的原则是减锌保硼增钼,前茬作物为粮食和油菜时应注意施锌、施硼,前茬作物为豆科作物时应注意施钼。

云南大理烟区土壤有效磷时空变化及分区施磷策略

【目的】研究云南大理烟区土壤有效磷的时空变异特征及分区,为优质烟草生产中磷素管理和面源污染控制提供科学依据。【方法】试验在云南大理开展,该区年均烤烟种植面积3.23万hm^(2)左右,分别于1999、2012、2018和2022年选取5个典型植烟片区的代表性烟田256、633、1244和2332块,测定土壤有效磷含量,利用地统计学及GIS技术分析近40年5个时间段(1982、1999、2012、2018和2022年)大理5个植烟县域土壤有效磷时空变异特征,依据土壤有效磷含量现状进行合理施磷分区。【结果】烟区土壤有效磷含量呈逐渐升高趋势,1982—2022年有效磷含量由8.09 mg/kg升高到43.92 mg/kg,升高了4.42倍。1982年有效磷含量均处“低”等级(<20 mg/kg),1999—2022年以“中等”为主(20~40 mg/kg),面积占比50%以上。近40年土壤有效磷块金效应由<25%上升至41.45%,表明地形等自然因素影响减弱,施肥等人为因素影响增强。根据当前有效磷含量,高磷区和极高磷区面积占比34.21%,主要分布于弥渡北部、祥云西部及宾川西南和东北。【结论】近40年大理烟区土壤有效磷提升明显,人为因素作用增强,总体有效磷含量较高,大部分烟田可减施或不施磷肥,应分区施磷。

云南省典型县域烟田土壤肥力演变及综合评价

通过数据收集和野外采样,分析了宾川县1982年、2012年、2018年、2022年4个时期烟田耕层土壤pH和养分含量变化,并运用土壤综合评价法和克里格插值定量评价了土壤综合肥力指数(IFI)及其时空变异特征。结果表明:近40年(1982—2022年)来,宾川县烟田土壤pH(7.13~6.23)和有机质含量(35.30~27.71 g/kg)呈下降趋势,有效磷(12.11~50.71 mg/kg)和速效钾含量(158.66~321.03 mg/kg)呈上升趋势,碱解氮含量(119.03~117.00 mg/kg)无显著变化。IFI(0.49~0.62)呈上升趋势,均值由1982年的0.49()Ⅲ增加至2022年的0.62()Ⅱ,其中平川镇、拉乌乡、州城镇及宾居镇IFI增加幅度最大,当前高肥力区域主要分布于县东北部和南部,低肥力区域分布于西北部。此外,主成分分析表明影响烟田土壤肥力的主要内在因素由有机质变为速效钾。经过40年耕种管理,宾川县烟田肥力自西向东、自北向南逐渐增加,但养分指标非均衡性和肥力空间不均匀性增加,应稳定氮肥钾肥,减少磷肥施用。

大理典型植烟县烟田土壤速效养分时空变异特征

探明烟田土壤速效养分时空变异特征,为烤烟高产优质的施肥管理提供科学依据。应用地统计学等方法,分析了大理州祥云和弥渡两个典型植烟县1982、2012和2022年烟田土壤碱解氮、有效磷和速效钾的时空演变特征。1982-2022年祥云土壤碱解氮含量呈先增后降趋势,弥渡土壤碱解氮含量3个年度间无显著差异且以Ⅲ级为主(100~150 mg/kg),空间分布均匀。烟区土壤有效磷和速效钾含量均呈不同程度上升趋势,弥渡北部和祥云中西部高,其他区域低。近40年土壤速效养分块金效应由<25%上升至50%,表明养分空间变异的影响因素中地形等自然因素影响减弱,施肥等人为因素影响增强。土壤碱解氮含量一直处于中等水平(100~150mg/kg),磷钾肥施用导致有效磷和速效钾含量持续升高。根据土壤速效养分丰缺状况,祥云中北部、西部及弥渡北部区域烟田应“稳氮减磷钾”,其余区域需注意“稳氮控磷钾”。

云南省南涧县植烟土壤pH和有效磷的时空变化特征

运用地统计学方法系统分析了1982、2012、2018和2022年4个时期云南省大理州典型县域南涧县植烟土壤pH和有效磷时空变异特征及空间分布格局,为该区烟田养分管理及平衡施肥提供科学依据。结果表明,1982—2022年40年间,南涧县植烟土壤p H呈下降趋势,年均下降速率为0.014个单位,4个时期土壤pH均属强空间自相关性;pH处于Ⅲ级烟田面积占比减少,其中东北部和西南部下降明显,Ⅰ和Ⅱ级面积占比增加,但仍以Ⅲ级面积占比最高。40年间土壤有效磷含量先上升再下降,其中1982—2012年为上升期,年均增加速率为0.34 mg/kg;2012—2022年为下降期,年均下降速率为0.76 mg/kg。1982、2018和2022年有效磷属强空间自相关性,结构因素占主导作用,2012年有效磷为中等空间自相关性(44.1%),受结构因素和人为因素的共同影响。1982—2022年有效磷等级面积占比最高由Ⅲ级降至Ⅱ级,含量偏低区域集中在乐秋乡、宝华镇东北部及小湾东镇部分区域。总体而言,40年间南涧县植烟土壤p H呈下降趋势,西部烟田土壤pH整体偏低。有效磷呈先上升后下降的趋势,西部含量偏低,东北部含量偏高。整体上,南涧县应防控植烟土壤酸化,适当提高磷肥施用量,推广有机无机配施的管理措施,提升烟田土壤肥力。

烟草绿原酸、芸香苷、烟碱和茄尼醇的提取技术研究

为实现烟草中绿原酸、芸香苷、茄尼醇和烟碱的高效利用,探索了利用有机溶剂从烟草中同时提取绿原酸、芸香苷、茄尼醇和烟碱的实验条件。结果表明,以超声波为辅助手段,烟末样品在料液比1:10,提取温度40℃,依次以80%、95%、80%的乙醇溶液或80%、80%、95%乙醇溶液组合为提取溶剂提取3次,提取时间依次为20、10、10 min的条件下,烟草绿原酸、芸香苷、烟碱、茄尼醇的提取率均达99.75%以上,该方法适用于烟草中绿原酸、芸香苷、茄尼醇和烟碱的综合提取。

我国烤烟茄尼醇含量及其与烟草和烟气主要化学成分的相关性

为明确我国烤烟茄尼醇含量状况及其与烟叶品质的关系,选取2010-2011 年代表产区烟叶266 份,分析了总茄尼醇、游离茄尼醇、游离茄尼醇/总茄尼醇的比值数据特征以及产区、部位、品种间的差异,研究了茄尼醇与烟草和烟气主要化学成分的相关性.结果表明,我国烤烟总茄尼醇、游离茄尼醇含量分别为0.21%～3.48%、0.10%～2.19%;北方烟区烤烟总茄尼醇含量显著低于其他烟区,但游离茄尼醇比例较高;上部叶茄尼醇含量显著大于中、下部叶;红花大金元相对云烟97、云烟87、K326 具有较低的总茄尼醇含量;烤烟茄尼醇含量与烟叶质量评价指标（石油醚提取物、环己烷提取物、总生物碱、丙二酸、还原糖等）及烟气安全性指标（焦油、-氧化碳、苯并芘、苯酚、氨气、氰化氢、NNK）呈极显著相关,茄尼醇含量高的烟叶,其主流烟气有害成分释放量显著较高.

烤烟主流烟气中氢氰酸释放量的差异性及主要影响因素分析

为研究我国烤烟主产区烟叶卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的差异及主要的影响因素,选取了我国5个主产区,上中下三部位的烤烟烟叶作为试验材料,测定了烟叶化学成分含量和卷烟主流烟气中氢氰酸释放量,并进行方差分析、相关性分析、多元线性回归与通径分析。结果表明,产区间氢氰酸释放量差异达显著性水平,其中黄淮烟区极显著高于其他4个产区;部位间氢氰酸释放量差异达极显著水平,表现为:上部叶>中部叶>下部叶。主流烟气中氢氰酸释放量与烟叶中总植物碱、挥发碱、氨、总氮以及氨基酸等含氮类物质以及丙二酸和氯呈显著性正相关;与总糖、还原糖以及钾氯比呈显著性负相关。回归分析和通径分析结果表明,影响主流烟气中氢氰酸释放量的主要因素为:总氮>总植物碱>脯氨酸>氨>氯。多元逐步回归分析建立了主流烟气中氢氰酸释放量的回归模型,该模型能够解释61.3%因变量的变化,准确预测仍需综合其他因素进一步优化模型。

烤烟烟叶主流烟气中苯酚释放量的差异及其影响因素研究

为了解国内烤烟烟叶卷烟主流烟气中苯酚释放量的差异及其影响因素,选取5个主产烟区的上、中、下3个部位烤烟烟叶作为试验材料,测定烟叶化学成分含量和卷烟主流烟气中苯酚释放量,进行方差分析、相关性分析、多元线性回归分析,并在相关性分析基础上,选择与主流烟气中苯酚释放量相关性高的化学成分通过添加试验进行验证。结果表明:不同产区间,黄淮烟区烟叶卷烟苯酚释放量最高,其次为东南烟区,这两者显著高于其余3个烟区;不同部位烟叶卷烟主流烟气中苯酚释放量为上部叶>中部叶>下部叶。主流烟气中苯酚释放量与烟叶中总糖、还原糖、非挥发性有机酸、环己烷提取物、K/Cl、p H值等呈极显著负相关,与烟碱、总生物碱、挥发碱、总氮、氨、游离氨基酸、绿原酸、高级脂肪酸、总茄尼醇呈极显著正相关,与纤维素、莨菪亭、芸香苷显著正相关,与烟叶果胶、醚提物关系不明显。多元逐步回归分析建立了主流烟气中苯酚释放量的回归模型,该模型能够解释80.4%因变量的变化,能较准确地预测主流烟气中的苯酚释放量。添加试验的结果与相关性分析结果表现一致的有蔗糖、葡萄糖、苹果酸、柠檬酸、绿原酸、烟碱和茄尼醇;表现相反的是脯氨酸。

大理州烤烟套种豆科作物优势品种筛选

针对大理州不同气候类型区域筛选适宜烟后套种的优势豆科作物品种,引进不同品种进行筛选试验。结果表明,烤烟套种豆科作物适宜选择祥云县或相似气候区域,剑川县或相似气候区域不适宜。在优势作物和品种选择上,南非豆、珍宝豆和长寿仁甜豌豆适宜推广种植,鹰嘴豆(云鹰1号品种)不适宜种植。

超临界CO_2萃取烟花中西柏三烯二醇工艺研究

为了建立超临界CO_2萃取烟花中的西柏三烯二醇的最佳工艺条件,以烟花为原料,通过单因素试验,考察了萃取时间、萃取温度、萃取压力和夹带剂流速对西柏三烯二醇提取量的影响,在此基础上以上述4个因素为变量,以西柏三烯二醇提取量为响应值进行中心复合设计(central composite design),对其提取工艺条件进行优化。结果表明,萃取时间120 min、萃取温度42℃、萃取压力13.9 MPa、夹带剂乙醇流速0.67 g/min为最优提取工艺条件。在该条件下,由响应面模型预测的西柏三烯二醇提取量为6.065 mg/g。本试验西柏三烯二醇的实际提取量为5.978 mg/g,提取率为97.1%。说明central composite design结合响应面分析法能够实现对烟草中西柏三烯二醇的低污染高效提取。

烤烟填充值与主要理化指标的关系研究

为明确烤烟填充值与物理特性、化学成分之间的关系,对全国不同产地烤烟的物理特性、化学成分进行了简单相关分析、逐步回归分析和通径分析研究。结果表明:烟叶填充值与物理特性、化学成分之间存在不同程度的相关性。总糖、平衡含水率、氨、环己烷提取物、叶面密度、钾与烟叶填充值的多元逐步回归方程达极显著水平并且拟合度较好,方程为Y=9.007-0.052X总糖-0.168X平衡含水率+7.650X氨-0.048X环己烷提取物-0.158X叶面密度-0.373X钾,各指标对填充值直接作用排序为总糖>钾>叶面密度>平衡含水率>环己烷提取物>氨。

发育时期和植烟海拔对红花大金元烟花腺毛分泌成分的影响

烟草花序富含西柏三烯二醇(CBT-diols)、蔗糖酯(SE)等腺毛分泌成分。为明确发育时期和植烟海拔对烟花腺毛分泌成分的影响,本研究以云南大理红花大金元花序为研究材料,应用液相色谱仪、气质联用仪分别测定其烟花中的CBT-diols、SE,研究了CBT-diols、SE积累量随发育时期及植烟海拔的变化。结果表明:(1)随烟花发育时期推进,烟花花朵及烟草花序中CBT-diols、SE积累量均呈持续增加趋势,盛花期烟草花序CBT-diols、SE积累量最高。(2)随植烟海拔升高,烟草花序生物产量呈显著降低趋势,而烟花花朵CBT-diols、SE的积累量则均有显著升高的趋势;高海拔(2227 m)产地烟草花序SE积累量最高,而CBT-diols积累量却显著低于中高海拔产地(1938 m、1740 m)。(3)烟花发育时期及植烟海拔对CBT-diols、SE积累量的比值均有显著影响,烟花发育初期和高海拔条件下,二者比值较低。本研究为高附加值利用红花大金元烟花腺毛分泌成分提供了研究基础。

云南烤烟品种中部叶烘烤特性研究

为了解云南烤烟品种红花大金元、K326和云烟87的烘烤特性,以提高烟叶质量与经济效益,采用暗箱试验与生理生化测定试验,以中部适熟烟叶为材料,研究了3个烤烟品种烘烤时变黄与变褐时长、水分含量、叶绿素含量、PPO活性以及MDA变化情况。结果表明:云烟87变黄快,失水适中,易烤性好且褐变时间长,PPO活性小,耐烤性好;红花大金元变黄时间最长,失水快,易烤性最差,但褐变、PPO活性、耐烤性较好;K326的变黄时长居中,失水速度理想,易烤性较好,但褐变时间最短,PPO活性最大,耐烤性最差。这表明云烟87耐烤且易烤,红花大金元耐烤却不易烤,K326易烤而不耐烤。

Picosecond gain-switched polymer fiber random lasers

Random lasers are a type of lasers that lack typical resonator structures,offering benefits such as easy integration,low cost,and low spatial coherence.These features make them popular for speckle-free imaging and random number generation.However,due to their high threshold and phase instability,the production of picosecond random lasers has still been a challenge.In this work,we have developed three dyes incorporating polymer optical fibers doped with various scattering nanoparticles to produce short-pulsed random fiber lasers.Notably,stable picosecond random laser emission lasting600 ps is observed at a low pump energy of 50μJ,indicating the gain-switching mechanism.Population inversion and gain undergo an abrupt surge as the intensity of the continuously pumped light nears the threshold level.When the intensity of the continuously pumped light reaches a specific value,the number of inversion populations in the“scattering cavity”surpasses the threshold rapidly.Simulation results based on a model that considers power-dependent gain saturation confirmed the above phenomenon.This research helps expand the understanding of the dynamics behind random medium-stimulated emission in random lasers and opens up possibilities for mode locking in these systems.

烟草西柏烷二萜对三七根腐病原真菌的抑制活性及盆栽防效

[目的]探究烟草西柏烷二萜在三七根腐病防治中的应用价值。[方法]采用菌丝生长速率法和盆栽试验测定烟草西柏烷二萜对三七根腐病致病真菌(人参链格孢菌、毁灭柱孢菌、尖孢镰刀菌、腐皮镰刀菌)的抑制活性和防治效果。[结果]烟草西柏烷二萜对4种真菌均具有较好抑制活性,其EC_(50)值分别为34.6、36.2、26.2、33.3 mg/L;西柏烷二萜在150、300 mg/L处理下,对三七根腐病的防效均优于化学药剂(多菌灵与菌核净交替使用),其中150 mg/L处理时三七主根产量也显著优于化学药剂。[结论]烟草西柏烷二萜在三七根腐病绿色防控中具有应用潜力。