EcoChem種質(zhì)資源元素分布與鑒定系統(tǒng)采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)技術(shù),檢測(cè)限可達(dá)ppm級(jí)。測(cè)量的元素可覆蓋元素周期表中的大部分元素,高達(dá)100多種。系統(tǒng)的固體激光器產(chǎn)生激光作用于樣品表面。當(dāng)激光能量大于樣品擊穿門檻能量時(shí),在樣品表面形成等離子體。這些等離子體中受激光能量激發(fā)到達(dá)高能態(tài)的樣品物質(zhì)在迅速回遷至低能態(tài)的過程中,發(fā)射出帶有樣品元素種類、含量信息的發(fā)射光譜,這些發(fā)射光譜信號(hào)被智能信號(hào)收集系統(tǒng)收集并傳輸至光譜儀中進(jìn)行分光,再由CCD檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè),得到元素信息。該系統(tǒng)目前已應(yīng)用于土壤植物樣品的檢測(cè),重金屬污染檢測(cè),中藥材元素測(cè)量與鑒定,種質(zhì)資源檢測(cè)與鑒定,寶石分析鑒定,礦物分析等諸多領(lǐng)域。
取不同類型的玉米種子,利用系統(tǒng)內(nèi)置的PCA主成分分析模型進(jìn)行分類鑒定,分類效果明顯。
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玉米種子的分類 不同玉米種子分類特征明顯,區(qū)分度可達(dá)99%
隨機(jī)選取魯冰花,牽?;ǎ蛉湛妥宪岳虻姆N子進(jìn)行分類測(cè)定,系統(tǒng)可以很好的區(qū)分近似的花卉種子。還可以建立種子特征庫(kù),對(duì)未知種子,不同品種、不同產(chǎn)地的種子進(jìn)行識(shí)別和鑒定分析。
休眠的種子需要進(jìn)行活力測(cè)定,以能夠預(yù)測(cè)種子發(fā)芽的能力,種子活力對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要性不言而喻。傳統(tǒng)方法時(shí)間長(zhǎng),需要前處理。有的方法對(duì)操作溫度和光照也有一定的要求,有的需要人工進(jìn)行判斷,也會(huì)存在一定的誤差。種子的活力在種子生理成熟時(shí)最旺盛,隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)發(fā)生自然不可逆的種子老化,相應(yīng)的種子的活力也會(huì)逐漸降低。因此在種植前及時(shí)對(duì)種子的活力進(jìn)行分級(jí)檢測(cè)和篩選意義重大。
以牽牛花種子為例,進(jìn)行高溫高濕等老化處理,針對(duì)不同條件下的種子分別進(jìn)行測(cè)量。建立激光誘導(dǎo)擊穿光譜與種子活力之間的預(yù)測(cè)模型,可在播種前及時(shí)對(duì)種子活力進(jìn)行分級(jí)檢測(cè)和篩選。
牽?;ǚN子活力分級(jí)檢測(cè),不同處理過的種子特征明顯
取籽粒飽滿的水稻種子,對(duì)其進(jìn)行元素分布分析。一次實(shí)驗(yàn)可以同時(shí)得到多種元素的元素分布情況。下圖展示的是水稻種子Ca、Si、Al元素的分布情況。從圖中可以看出籽粒的邊緣處Ca和Al元素含量較高,而Si元素含量較低。
種質(zhì)鑒定和種子活力的檢測(cè)一方面能夠保證種子的優(yōu)質(zhì)特性和來源的可靠性。另外,還可以有效的提高種子田間出苗率,抵御不良環(huán)境條件的影響,提高病害抵抗能力,增加作物產(chǎn)量等。EcoChem種質(zhì)資源元素分布與鑒定系統(tǒng)因具有無需前處理,無污染,全元素快速測(cè)量,樣品消耗量小,可在線分析,準(zhǔn)確度高等特點(diǎn),必將在此領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。