Selection for high quality pepper seeds by machine vision and classifiers

This research aimed to improve selection of pepper seeds for separating high-quality seeds from low-quality seeds. Past research has shown that seed vigor is significantly related to the seed color and size, thus several physical features were identified as candidate predictors of high seed quality. Image recognition software was used to automate recognition of seed feature quality using 400 kernels of pepper cultivar 101. In addition, binary logistic regression and a neural network were applied to determine models with high predictive value of seed germination. Single-kernel germination tests were conducted to validate the predictive value of the identified features. The best predictors of seed vigor were determined by the highest correlation observed between the physical features and the subsequent fresh weight of seedlings that germinated from the 400 seeds. Correlation analysis showed that fresh weight was significantly positively correlated with eight physical features： three color features （R, a＊, brightness）, width, length, projected area, and single-kernel density, and weight. In contrast, fresh weight significantly negatively correlated with the feature of hue. In analyses of two of the highest correlating single features,＇ germination percentage increased from 59.3 to 71.8% when a＊〉3, and selection rate peaked at 57.8%. Germination percentage increased from 59.3 to 79.4%, and the selection rate reached 76.8%, when single-kernel weight 〉0.0064 g. The most effective model was based on a multilayer perceptron （MLP） neural network, consisting of 15 physical traits as variables, and a stability calculated as 99.4%. Germination percentage in a calibration set of seeds was 79.1% and the selection rate was 90.0%. These results indicated that the model was effective in predicting seed germination based on physical features and could be used as a guide for quality control in seed selection. Automated systems based on machine vision and model classifiers can contribute to reducing the costs and labor required in the selection of pepper seeds.

Kinetic Study on Extraction of Red Pepper Seed Oil with Supercritical CO_2

A mathematical model for extraction of red pepper seed oil with supercritical CO2was proposed.Some factors influencing the process were investigated,including operation pressure,temperature and extraction yield Xe(%).The model was solved by the method of weighted residuals and used to simulate the process numerically.The kinetic equation is expressed as Xe16.8606exp(t/9.98177)16.95457 and the simulation results are in excellent agreement with the experimental data.The optimal operating parameters are 30 MPa,318 K and 60 min.

Classification of pepper seeds using machine vision based on neural network

Pepper is widely planted and used all over the world as fresh vegetable and spice.Genetic and morphological information of pepper are stored through seeds.Determination of seed variety is crucial for correctly identifying genetic materials.Pepper varieties cannot be easily classified even by an expert eye due to the very small size of seeds and visual similarities.Hence,more advanced technologies are required to determine the variety of a pepper seed.A classification method was proposed to discriminate pepper seed based on neural networks and computer vision.Image acquisition was conducted using an office scanner at a resolution of 1200 dpi.Image features representing color,shape,and texture were extracted and used to classify pepper seeds.By calculating features from different color components,a feature database was constructed.Effective features were selected using sequential feature selection with different criterion functions.As a result of the feature selection procedure,the number of the features was significantly reduced from 257 to 10.Cross validation rules were applied to obtain a reliable classification model by preventing overfitting.Different numbers of neurons in the hidden layer and various training algorithms were investigated to determine the best multilayer perceptron model.The best classification performance was obtained using 30 neurons in the hidden layer of the network.With this network,an accuracy rate of 84.94%was achieved using the sequential feature selection and the training algorithm of resilient back propagation in classifying eight pepper seed varieties.

Screening of Low Temperature Resistance Germplasm Resources of Pigment Pepper

Objective The aim of this study was to explore the method and standard for rapidly screening low temperature-resistant pepper germplasm resources and provide a theoretical basis for the breeding of low temperature-resistant pepper. [ Method ] With 110 pigment pepper seeds as the materials, their germination vigor under optimum temperature and suboptimal temperature were determined by means of roll rapid germination, and seeds with different genetic types were evaluated from aspects of germination vigor and its interval division. [ Result ] 37 pepper seeds with stronger low temperature resistance were screened. [ Conclusion]This study provides an important basis for screening low temperature-resistant pepper germplasm resources.

辣椒机械式自动精量排种器设计与试验

辣椒漂浮育苗具有占地面积小、育苗周期短和椒苗品质好的优点,播种环节要求一穴一粒精量播种,通常采用人工点播,存在劳动强度大和播种效率低的问题。针对以上问题,该研究以磁力回位型排种器为基础,设计了一种适于辣椒漂浮育苗的机械式自动精量排种器,并对关键机构进行设计,通过单因素试验获得曲柄直径、曲柄电机工作转速和种量的较优区间,以单粒合格指数、重播指数和漏播指数为指标进行三因素三水平正交试验,建立回归模型,并进行参数优化。试验结果表明,在排种器旋转倾角30°、旋转电机角速度0.07 rad/s(即生产率240盘/h),曲柄直径为30 mm、曲柄电机转速为230 r/min、种量为4千粒时,排种器的播种效果较好,单粒合格指数为91.04%,重播指数为5.21%,漏播指数为3.75%,相比于人工操作磁力回位型排种器,单粒合格指数提升了5.81个百分点,重播指数降低了6.45个百分点,满足辣椒漂浮育苗的播种要求,可为辣椒育苗轻简化生产和小籽粒种子的机械式精量排种器研究提供参考。

基于EDEM仿真的机械式辣椒精量排种装置设计与试验

针对辣椒漂浮育苗中,人工点播存在的劳动强度大、播种效率低和劳动成本高等问题,在磁力回位型排种器的基础上,提出一种适配辣椒漂浮育苗的机械式辣椒精量排种装置,使用SOLIDWORKS等软件对关键结构进行设计和运动分析,并利用EDEM仿真软件对排种装置进行仿真。选取曲柄电机转速、种量和曲柄直径为影响因子,单粒率、重播率和漏播率为评价指标,进行基于Box-Behnken设计的响应曲面法试验,并对试验结果进行分析,采用权重结合隶属度计算综合得分对排种装置的参数组合进行评价,得到排种装置的最优的参数组合为:曲柄电机工作转速260 r·min^(-1),种量4 000粒,曲柄直径28 mm。样机试验播种单粒率、重播率和漏播率分别为91.46%、7.29%和1.25%,满足辣椒漂浮育苗生产技术要求。

单针振动气力式辣椒精量排种器设计与试验

【目的】育苗移栽是辣椒种植普遍采用的方式,针对辣椒穴盘育苗播种环节存在的漏播现象,设计了一种用于漏播补种的单针振动气力式辣椒精量排种器,用于对穴盘中的空穴进行补种,从而提高生产效率。【方法】以“兴蔬皱辣2号”辣椒种子为研究对象,结合种子物理特性测定,对排种器振动供种机构、直线携种机构和控制系统进行分析和设计,并搭建了试验台。以种箱振动频率、气吸针真空度和气吸针直径为试验因素,以排种单粒率为试验评价指标,进行排种器单因素试验,确定种箱振动频率、气吸针真空度和气吸针直径具体取值范围分别为77~89 Hz、15~35 kPa和0.6~0.8 mm。在此基础上进行响应面试验,运用Design-Expert软件对试验数据进行方差分析、响应曲面分析和试验因素优化求解。【结果】确定了排种单粒率影响因素由大到小为气吸针真空度、气吸针直径和种箱振动频率,得出排种器最优作业参数为气吸针真空度27 kPa、气吸嘴直径0.7 mm、种箱振动频率85 Hz,样机试验排种单粒率为98.25%。【结论】该单针振动气力式辣椒精量排种器工作稳定,排种单粒率高,满足辣椒精量播种作业要求。

γ-氨基丁酸引发对盐胁迫下辣椒种子萌发和幼苗生长的影响

【目的】为研究γ-氨基丁酸(GABA)种子引发处理对盐胁迫下辣椒种子萌发和幼苗生长的效果及其可能机制。【方法】以茂蔬360朝天椒为材料,通过不同浓度γ-氨基丁酸(0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0μmol/L)种子引发处理,分析了100 mM NaCl模拟盐胁迫下的辣椒种子萌发及幼苗生长的形态、生理和生化指标,【结果】浓度为6.0μmol/L的GABA引发处理显著增加了辣椒种子的可溶性糖、可溶性蛋白含量,降低了O_(2)-·和MDA的积累,提高了CAT酶活性、ASA及DHA含量;GABA引发处理提高了辣椒种子盐胁迫下发芽率22.6%、发芽势9.91倍、发芽指数56.3%及活力指数70.6%;GABA引发处理增加了盐胁迫下辣椒幼苗的地上部鲜质量、根系鲜质量、干质量及株高,降低了幼苗MDA含量、可溶性糖和脯氨酸含量,增加了SOD、CAT和APX活性。【结论】GABA通过提前启动种子贮藏物质的代谢及调控抗氧化防御能力增强辣椒种子萌发能力及耐盐性,并且在幼苗阶段再遇盐碱胁迫下,调控渗透调节物质含量和增强抗氧化酶活性,增加幼苗对盐胁迫的耐受性。

不同浓度6-BA浸种对PEG模拟干旱胁迫下辣椒种子萌发的影响

为研究6-苄氨基嘌呤(6-benzylaminopurine,6-BA)对辣椒干旱的缓解作用,选择4份辣椒种子进行不同浓度(0、1、3、5 mg/L)的6-BA浸种处理,浸种24 h后将种子置于15%的聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)溶液中进行发芽试验,在第6 d测定发芽势,第14 d测定发芽率和发芽指数。结果表明:一定浓度的细胞分裂素6-BA可以缓解辣椒种子的干旱胁迫,提高辣椒种子的发芽率、发芽势和发芽指数;不同品种辣椒种子对细胞分裂素6-BA浸种的最适浓度均为1 mg/L。1 mg/L的6-BA浸种处理能缓解干旱胁迫造成的影响,其中‘兴蔬曲美’对6-BA最敏感,能够最大程度缓解干旱造成的影响。

不同浓度IAA浸种对PEG模拟干旱胁迫下辣椒种子萌发的影响

为探究不同浓度IAA浸种后,干旱胁迫下辣椒种子萌发特性和早期幼苗的生长情况,对4个辣椒品种(6421、博辣9号、兴蔬曲美和兴蔬215)用浓度为0 mg/L、0.1 mg/L、1.0 mg/L和2.0 mg/L的IAA浸种处理,后用15%PEG-6000模拟干旱胁迫进行发芽试验,测定辣椒种子的发芽率、发芽势、发芽指数、根长、芽长和根冠比。结果表明,不同浓度IAA浸种及不同品种对干旱胁迫下辣椒种子萌发的性状指标存在显著差异。1 mg/L浓度处理对6421辣椒种子萌发和幼苗生长促进作用明显;0.1 mg/L浓度处理和1.0 mg/L浓度处理分别对博辣9号辣椒种子萌发和幼苗生长促进作用明显;2.0 mg/L浓度处理对兴蔬曲美辣椒种子萌发和幼苗生长促进作用明显,2.0 mg/L浓度处理和1.0 mg/L浓度处理分别对兴蔬215辣椒种子萌发和幼苗生长促进作用明显。

辣椒种绳播种技术及其排种机构研究

针对传统辣椒移栽种植法存在的劳动密集、种植密度难以控制等问题,设计了一种新型辣椒绳编播种机构。该机械装置致力于提高辣椒种植效率,按照预定的种距将种子排放在纸带上,并捻制成统一规格的种绳结构,优化了植株的种植密度和生长均匀性。确定了辣椒种绳编织机的主要机构及排种器等关键部件的工作参数,确保机械装置在不同环境条件下稳定高效运行,为辣椒种植业提供了一种高效可行的解决方案。

氧化铈纳米颗粒引发处理对盐胁迫下辣椒植株生长、生理特性及相关耐盐基因表达的影响

辣椒是一种对盐胁迫敏感的经济作物。已有研究发现,用氧化铈纳米颗粒(CeO_(2)NPs)对植物种子进行引发处理可以提高植物的耐盐能力。本研究旨在分析用不同浓度(0 mmol/L、0.05 mmol/L、0.10 mmol/L、0.20 mmol/L、0.30 mmol/L、0.40 mmol/L和0.50 mmol/L)CeO_(2)NPs对辣椒种子进行引发处理后,辣椒植株在盐胁迫下的生长、抗逆生理及叶绿素荧光参数、矿质元素含量及相关耐盐基因的表达情况。结果表明,用CeO_(2)NPs对辣椒种子进行引发处理可以减轻盐胁迫造成的辣椒植株生长受阻,提高盐胁迫下辣椒植株的总鲜重、总干重,CeO_(2)NPs的最佳使用浓度为0.05 mmol/L。用适宜浓度的CeO_(2)NPs对辣椒种子进行引发处理提高了盐胁迫下辣椒叶片中相关抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化氢酶(APX)]的活性、渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸)含量,降低了丙二醛含量。此外,用适宜浓度的CeO_(2)NPs对辣椒种子进行引发处理上调了辣椒叶片中5个耐盐相关基因(CaAnn9、CaNCED3、CabZIP25、CaSBP12和CaOSM1)的相对表达量。综上,用适宜浓度的CeO_(2)NPs对辣椒种子进行引发处理通过促进辣椒叶片抗氧化酶系统的建立与渗透调节物质的积累来维持盐胁迫下辣椒叶片的氧化还原稳态与渗透平衡,同时通过上调辣椒叶片中相关耐盐基因的相对表达量来增强辣椒植株对盐胁迫的耐受性。

褪黑素浸种对辣椒种子萌发及幼苗抗旱性的影响

为提高辣椒种子及幼苗的耐旱性,设置0(CK)、50μmol·L^(-1)( T1)、100μmol·L^(-1)( T2)、200μmol·L^(-1)( T3)褪黑素浸种和15%聚乙二醇(PEG 6000)模拟干旱,以贵农长线王辣椒为试验材料,研究褪黑素(melatonin)对辣椒种子萌发特性和干旱胁迫下幼苗抗旱性的影响。结果表明,褪黑素处理较CK处理能有效提高辣椒种子的发芽率9.06~9.96个百分点和存苗率4.69~5.78个百分点,促进辣椒幼苗生长;在干旱胁迫下,褪黑素处理较CK处理可以有效提高叶片相对含水量14.06~22.74个百分点、羟自由基清除能力3.95%~57.89%、总抗氧化能力23.73%~38.98%,降低细胞膜透性12.96%~22.24%、丙二醛含量9.12%~30.76%、过氧化氢含量5.90%~20.85%;但褪黑素处理较CK处理显著降低叶片可溶性糖含量63.05%~77.61%,降低脯氨酸含量4.43%~62.14%。灰色关联分析表明,褪黑素主要通过增加植株地下生物量、总抗氧化能力以及叶片相对含水量等来提高辣椒幼苗的抗旱性。通过抗旱系数分析表明,T1、T2和T3各处理平均抗旱系数为1.09、1.22和1.05,T2处理抗旱能力最强。抗旱性综合评价获得CK、T1、T2和T3处理的评价值为0.3380、0.6067、0.7700、0.5456。综上所述,褪黑素浸种能改善辣椒种子萌发生长特性,干旱胁迫下,褪黑素(100μmol·L^(-1))处理对辣椒抗旱能力提升最佳。

自动化辣椒穴盘育苗装置

本研究设计了一种自动化辣椒穴盘育苗装置,旨在提高辣椒育苗的效率和精准度。装置通过自动化的填土、压土、播种等操作,并配备多重检测装置和视觉检测装置,实现对育苗全过程的智能化管理。通过智能控制系统,用户可以方便地操作和监测育苗环境参数,提高育苗的效率和质量。本论文详细介绍了装置的结构、工作原理、关键技术,并展示了实验结果和性能评估,讨论了该装置在农业现代化生产中的应用前景。

豆薯籽磨浆液对辣椒茶黄螨、蚜虫、蓟马的防治效果

为有效防控辣椒虫害,设置了不同浓度的豆薯籽磨浆液(豆薯籽磨浆液50倍液、100倍液、150倍液、200倍液),探究其对辣椒茶黄螨、蚜虫、蓟马的防治效果。结果表明:各处理施用豆薯籽磨浆液后1、3、7 d,辣椒上没有药害发生,说明在辣椒上施用安全,且辣椒生长势强,生长、成熟一致性好。随着豆薯籽磨浆液浓度的降低,其对辣椒茶黄螨、蚜虫、蓟马的防治效果随之降低,均以豆薯籽磨浆液50倍液防治效果最优,药后7 d的防治效果分别达到98.14%、99.46%、92.81%,分别比药剂对照(70%吡虫啉水分散粒剂2000倍液)高1.80、0.27、12.30百分点,但均未达到显著差异水平,且产量最高,667 m^(2)产量为1035.6 kg。在生产上,为了减少化学农药用量,减少农药残留,保障产品安全,建议根据茶黄螨、蚜虫、蓟马虫害主要发生时节,于08:00或17:00左右施用豆薯籽磨浆液50倍液进行防治。

辣椒种子老化过程中的生理生化分析

研究了辣椒种子人工老化过程中所发生的一系列生理生化变化。结果表明 :随着老化程度的加深 ,种子各项发芽指标逐渐降低 ,电导率逐渐升高 ,并且电导率的变化与发芽率有较好的一致性。另外 ,老化种子内过氧化氢酶活性明显降低 ,而脱氢酶活性在不同老化程度种子内无明显差异。

辣椒种子的超干研究

辣椒种子含水量 MC 降至5%以下,能显著提高抗老化劣变的能力.在同等老化处理 50℃15d 后,对照种子 MC=7.5% 发芽势已大幅度下降,而超干种子 MC=4.1%～1.4% 的发芽势与未老化种子相同.超干种子脱氢酶活性明显高于同等老化条件下的对照种子,而丙二醛的含量则显著低于对照种子.电导率测定结果表明,超干种子细胞膜系统的完整性良好.

盐胁迫对不同品种辣椒种子萌发特性的影响

研究了NaCl胁迫对10个辣椒品种种子发芽的影响。结果表明,低盐浓度对辣椒种子萌发有促进作用,随着NaCl胁迫浓度的增大,对种子萌发的抑制作用明显增强,在供试的10个辣椒品种中,不同品种辣椒种子萌发受盐胁迫抑制的程度不同,“美国超大牛角王”、“特大牛角椒”和“大牛角椒”为耐盐品种,“保椒耐寒二号”不耐盐,其他品种耐盐性中等。

不同干制方法对辣椒种子活力的影响

为探索不同干制方法对辣椒种子质量的影响,以遵义朝天辣椒为材料,设置了8种不同干制方法的试验。结果表明,不同干制方法处理对辣椒种子活力的影响有显著的差异,以椒果直接挂串置于通风处自然风干后在用种时采种的种子发芽整齐度、发芽势、发芽率和发芽指数最好;如采用烘制辣椒种的干制方法,辣椒种果烘制温度以40℃左右为宜。

辣椒籽脂肪的快速提取与脂肪酸分析

采用超声波辅助索氏提取法对辣椒籽脂肪的快速提取进行探索,研究辣椒籽粒度、超声功率、时间及温度对辣椒籽脂肪提取率的影响。结果表明:通过单因素和正交试验优化后获得最佳提取方法为辣椒籽粒度80目、功率70W、时间30min、室温(25℃左右);在此条件下对19个辣椒品种的辣椒籽脂肪进行提取,脂肪提取率为13.37%～28.81%,平均值为18.92%;利用气相色谱法对上述材料的脂肪酸组成及含量进行分析,结果供试辣椒材料辣椒籽脂肪酸组成主要为亚油酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、亚麻酸、山嵛酸、花生酸、肉豆蔻酸,且19个辣椒品种间脂肪酸组成及含量存在一定差异。