科研产出
炭基肥对麦-玉轮作农田土壤酶活性和真菌群落及作物产量的影响
《环境科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：研究生物炭基肥在华北冬小麦夏玉米轮作农田施用土壤养分、酶、真菌群落及作物产量变化，为炭基肥的田间应用提供评价依据.在河南北部冬小麦夏玉米轮作种植区，通过田间定位试验设置不施肥（CK）、高量施氮（N1）、优化施氮（N2）和生物炭基肥（TF）这4个处理，采用高通量测序技术，研究炭基肥长期施用土壤真菌群落组成的变化及其与土壤理化性质、酶活性和作物产量的关系.结果表明，生物炭基肥连续施用比优化施氮显著提高土壤有机碳含量10.9%，提高土壤全氮含量8%.炭基肥施用比优化施氮分别提高土壤脲酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性31.5%、13.9%和12.6%. TF处理较N1和N2处理提高了子囊菌门相对丰度6.78%和0.6%，降低担子菌门相对丰度30.0%和8.88%. TF处理较N2处理提高了被孢霉门和壶菌门相对丰度16.3%和7.0%.在属水平上，施用炭基肥比优化施氮降低了瓶毛壳属相对丰度，提高了小孢拟棘壳孢属相对丰度. N2处理和TF处理镰刀菌属相对丰度分别比N1处理降低35.7%和14.5%.子囊菌门与土壤蔗糖酶存在显著正相关；被孢霉门与土壤脲酶和β-葡萄糖苷酶存在显著正相关.冗余分析表明，土壤有机碳、全氮和硝态氮是影响土壤真菌群落的主要环境因子.随机森林结果表明，土壤真菌Simpson指数和土壤脲酶活性对作物产量的重要性高.综上所述，炭基肥施用提高了华北冬小麦和夏玉米轮作农田土壤有机碳和全氮含量，提高了土壤酶活性和多数优势真菌门类相对丰度，对作物产量的提高有积极作用.
关键词： 生物炭基肥 冬小麦夏玉米轮作 土壤养分 土壤酶 真菌群落
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冻融处理对香椿品质和风味的影响
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：探究不同冻结温度（-20、-40、-80℃）与冻融循环（freeze-thaw cycle,FTC）(1、2、3次)处理对香椿营养成分、风味物质、酶活性等品质指标的影响，以期寻找提升香椿品质和风味的方法。结果表明，经不同FTC处理后香椿样品的T2弛豫时间变短，M21峰面积减小，结合水向弱结合水、自由水转移。可溶性蛋白质和VC含量均显著下降（P<0.05），而还原糖含量显著升高，且-40℃冻结经2次FTC处理组的含量最高。多酚氧化酶、过氧化物酶和脂氧合酶（lipoxygenase,LOX）活性均显著升高，γ-谷氨酰转肽酶（γ-glutamyl-transpeptidase,GGT）活性在不同冻结温度下随FTC次数增加呈现先上升后下降趋势，在-80℃经2次FTC处理组乙醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase,ADH）活性最高，鲜味氨基酸含量提高了42.5%，总氨基酸含量提高了38.4%。气味属性的感官评分显示，在整体强度、熟洋葱/香椿类似风味以及熟肉味属性上均高于未处理组。采用气相色谱-离子迁移谱鉴定出54种挥发性化合物，占比最多的为醛类化合物，其次为萜烯类化合物，经FTC处理后新出现了多种化合物且总挥发性化合物的含量提高了22.2%，基于偏最小二乘判别分析筛选出11种（变量投影重要性>1）标志挥发性化合物。酶活性与挥发性化合物相关性分析显示，GGT、LOX及ADH活性与醇、酯类均呈高度负相关，而与醛类、酸类、萜烯类、酮类及其他类呈正相关。综合分析，-40℃经2次FTC能够较好地保持香椿营养品质和提升风味品质。
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UPLC-Q-TOF-MS/MS整合生物信息学与分子模拟研究山药豆活性成分及其作用机制
《中国食品学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：目的：明确山药豆的潜在活性成分、关键靶点和作用机制。方法：采用超高效液相色谱-串联四极杆-飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS/MS）技术对山药豆的化学成分进行鉴别，通过中药系统药理学数据库与分析平台筛选出山药豆的活性成分和对应靶蛋白；利用Universal Protein蛋白质数据库、STRING数据库和Cytoscope软件构建山药豆-活性成分-靶蛋白网络，获得重要靶蛋白，并进行GO和KEGG通路富集分析。利用Autodock Vina软件进行活性成分与核心靶点的分子对接，对分子对接后结合亲和力最低的配体-蛋白质复合物通过Schr?dinger软件进行分子动力学模拟。结果：从山药豆中鉴定出氨基酸类、黄酮类、有机酸类和酚酸类等135个化合物，筛选出槲皮素、豆甾醇、隐丹参酮等22个潜在活性化合物，确定了IL-6、ESR1、TP53等10个关键靶蛋白和神经活性配体受体相互作用通路、化学致癌-受体激活通路、脂质与动脉粥样硬化等山药豆发挥功效的重要通路。分子对接显示22个化合物与核心靶蛋白的结合能均小于0，分子动力学进一步验证了结合能最低的薯蓣皂苷元与IL-6复合物的稳定性。结论：基于UPLC-Q-TOF-MS/MS结合生物信息学和分子模拟技术明确了山药豆的营养和药用特性，为山药豆资源的有效利用提供了科学依据。
关键词： 山药豆 超高效液相色谱-串联四极杆-飞行时间质谱 活性成分 生物信息学 分子模拟 作用机制
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不同干燥方式对羊肚菌品质特性的影响
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为确定羊肚菌适宜的干燥方式，研究了不同温度（45、50、55℃）条件下的热风干燥（hot air drying,HAD）、以及50℃条件下的碳纤维远红外干燥（carbon fiber far-infrared drying,CFFD）、热泵干燥（heat pump drying,HPD）、碳纤维远红外联合热泵干燥（carbon fiber far-infrared combined heat pump drying,CFFD-HPD）与真空脉动干燥技术（vacuum pulsed drying,VPD）对羊肚菌干燥时间、干燥能耗、色泽、品质（复水比、质构特性、电子舌、感官评价）以及营养指标（氨基酸、蛋白质、粗多糖、脂肪含量）的影响，并对上述指标做出综合评分。结果表明：CFFD-HPD组的干燥时间最短，与HAD（55℃）组无显著性差异（P＞0.05），与其他组差异性显著（P＜0.05）。VPD组的干燥时间最长、能耗最高，显著高于其他组（P＜0.05）。在外观品质方面，HAD（50℃）的L*值显著高于其他组（P＜0.05）,VPD组的L*、b*值显著低于其他组（P＜0.05）,a*值显著高于其他组（P＜0.05）。在感官品质方面，CFFD组的羊肚菌最终复水比最大，VPD组的最终复水比最小，复水20 min时，CFFD-HPD组的羊肚菌复水速率最高。复水后的羊肚菌HAD（55℃）组的弹性和咀嚼性最大，VPD组的硬度最小。对干燥后的羊肚菌进行感官评价，HAD与CFFD-HPD组的得分较高，VPD的感官评价得分最低。在营养品质方面，VPD组的总氨基酸和蛋白质含量高于其他组，但是CFFD-HPD的综合评价得分最高，其次是HAD（55℃），VPD的综合评价得分最低，说明CFFD-HPD与HAD（55℃）适合用于羊肚菌干燥。研究结果为羊肚菌干燥技术提供了数据支持。
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铲齿-双滚筒组合式花生捡拾装置研制
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：两段收获是国内花生机械化收获主要方式。大中型花生捡拾收获机所配置的弹齿滚筒式捡拾装置结构复杂且易损坏，捡拾过程中不仅存在植株抛起、壅堆、漏捡和掉果等问题，弹齿弹出地面时也会造成扬尘，严重制约了花生收获作业效率、增加花生损失，加剧环境污染。针对上述问题，该研究在分析弹齿滚筒捡拾花生过程基础上，提出了由铲齿、拨秧滚和捡拾滚（简称双滚筒）构成的花生捡拾机构，研制出相应的捡拾装置样机并进行田间性能试验；基于Box-Behnken中心组合设计原理，以植株捡拾率和荚果落果率为试验指标以机组前进速度，捡拾速比和铲齿半径为试验因素进行了正交试验，并对试验因素进行优化。试验结果表明，铲齿-双滚筒组合式花生捡拾装置作业中不存在植株抛起、壅堆和弹齿扬尘等问题；在田间试验条件下，作业速度为1.2 m/s、捡拾速比为1.2、铲齿半径为498 mm时，花生植株捡拾率均值为99.22%，落果率均值为1.84%，均优于花生捡拾作业标准要求。铲齿-双滚筒研究结果对解决国内花生捡拾收获机存在的捡拾问题具有重要意义。
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基于WMAIP集成模型的华北冬小麦适宜播期与冬前积温下限研究
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为明确气候变暖和“双晚技术”背景下华北地区冬小麦的适宜播期，基于WMAIP集成模型，对华北地区冬小麦适宜播期、冬前积温下限及最迟播期进行了分析。研究结果表明，华北地区晚播减产幅度由南向北增大，南部晚播减产幅度最小（＜19.5%）,中部晚播减产幅度在26.4%以内，北部晚播减产幅度最大，最高可达32.0%。华北地区北部、中部和南部的适宜播期分别在9月25日—10月5日之间、9月30日—10月20日之间和10月10日—11月5日之间。华北地区冬小麦基于高产和高水分利用效率的适宜冬前积温下限分别在497～629℃·d和344～581℃·d之间，并由南部向北部递增。在高产和高水分利用效率条件下，河北、山东、河南大部分地区的最迟播期分别为10月1—13日、10月10—16日、10月22—28日和10月7—19日、10月16—22日、10月31日—11月12日。研究结果可为气候变暖背景下华北地区“双晚技术”的推广和应用提供参考。
关键词： 冬小麦 冬前积温下限 最迟播期 产量 水分利用效率 WMAIP
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气体射流冲击干燥对脱盐海参理化特性和微观结构的影响
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为改善脱盐海参干燥时间长、干制品品质差的问题，该研究将气体射流冲击干燥（air impingement drying, AID）技术应用于脱盐海参干燥，研究了干燥温度（50、60和70℃）和气流速度（4、6和8 m/s）对脱盐海参干燥速率及干制品水分分布及状态、微观结构、硬度和皂苷含量的影响，并与热风干燥（hot air drying, HAD）进行对比。结果表明，随着干燥温度的增加，脱盐海参的干燥速率增加。AID不同干燥温度下脱盐海参的干燥时间比HAD 60℃的海参干燥时间缩短了6.67%～33.33%。温度为60℃时，风速对脱盐海参的干燥时间影响不显著（P＞0.05）。微观结构分析表明，温度升高有利于增加物料表面的多孔结构，相同条件下AID海参样品的表面比HAD海参具有更多更大的多孔结构，使得AID海参干燥速率快于HAD。但随着风速的增加，脱盐海参表面因发生结壳现象阻止了形变，使得干海参孔洞结构变小，干燥速率降低。与HAD相比，AID海参的不易流动水弛豫时间向短弛豫时间移动更快，且峰幅度显著降低；干燥相同时间时（6 h）,AID海参的质子密度信号比HAD减少更多，表明AID海参的水分迁移速率快于HAD的海参。随着AID温度和风速的升高，干海参的硬度呈先增加后减小的趋势。AID海参皂苷含量随着温度的升高而升高。AID海参的多孔结构不仅加速了水分迁移，而且利于营养成分渗出，提高了营养成分含量，相同条件下，AID海参的皂苷含量比HAD的海参增加了50.00%。综合考虑干燥效率和品质，温度为70℃，风速为6 m/s为脱盐海参AID的较好条件。研究结果有助于阐明AID提高脱盐海参干燥速率和营养成分保留率的机理，为生产高品质干海参提供理论依据和技术参考。
关键词： 气体射流冲击干燥 脱盐海参 水分迁移 微观结构 硬度 皂苷
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气相色谱-离子迁移谱结合多元统计学分析不同包装对香椿粉品质的影响
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为延长真空冷冻干燥香椿粉的货架期，分别采用聚乙烯（polyethylene,PE）密封袋、铝箔密封袋、复合真空袋、铝箔真空袋对香椿粉进行包装，在（55±1）℃高温、（40±3）%相对湿度条件下进行加速实验，研究香椿粉贮藏期间感官、水分、色泽、风味成分及菌落总数的变化。结果表明：随着贮藏时间延长，采用PE密封包装贮藏的香椿粉吸潮、褐变严重，菌落总数显著上升；而铝箔真空包装贮藏的香椿粉中水分含量、色泽及菌落总数未发生明显变化；不同包装贮藏的香椿粉中共鉴定出56种挥发性化合物，包括醇类13种、醛类11种、酸类3种、萜烯类3种、酮类7种、酯类9种、醚类1种、含硫类2种、烷烃类3种、杂环类4种；挥发性化合物的主成分分析表明，不同包装贮藏的香椿粉样品可显著区分；通过正交偏最小二乘判别分析，结合变量投影重要性（variable importance in projection,VIP），共筛选出14种差异挥发性化合物（VIP＞1），其聚类热图也可对不同包装贮藏样品进行较好分类。以铝箔真空包装形式效果最佳，铝箔密封、复合真空包装次之，PE密封包装的香椿粉水分、色泽、风味及微生物品质变化最大。
关键词： 香椿粉 包装材料 贮藏品质 气相色谱-离子迁移谱
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基于多层级特征筛选和无人机影像的冬小麦植株氮含量预测
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：氮素是冬小麦生长发育必不可少的大量元素，无人机超高分辨率影像丰富的光谱信息和纹理信息为冬小麦植株氮含量精准预测提供了重要的技术途径，但是过多变量造成了信息冗余和模型复杂的问题。针对此问题，该研究提出了一种“相关分析+共线性分析+LASSO(least absolute shrinkage and selection operator)特征筛选”的多层级植株氮含量敏感特征的筛选方法，引入约束系数向量的L1正则化实现特征的稀疏性，将某些特征的系数缩小为0，基于冬小麦关键生育期（拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期）无人机影像提取的65个光谱和纹理特征，采BP神经网络（back propagation,BP）、Adaboost、随机森林（random forest,RF）和线性回归（linear regression,LR）4种机器学习算法构建了冬小麦植株氮含量预测模型。结果表明：相关分析筛选出51个通过0.01显著性检验的变量；基于共线性分析，当LASSSO正则化参数λ取值为0.08时，17个敏感特征变量被筛选。基于筛选的敏感特征变量，BP、Adaboost、RF和LR 4种算法建立的植株氮含量预测模型均达到了0.01水平差异显著性，且BP、Adaboost和RF 3种预测模型的精度具有高度的一致性，模型R~2均为0.81,RMSE分别为0.36%、0.38%和0.37%，说明该研究提出的多层级特征筛选方法不仅使得模型变得简洁，而且稳健性高，可为智慧农业氮肥精准监测、智慧管理提供技术支撑。
关键词： 无人机 冬小麦 氮素 多层级特征筛选 LASSO回归 机器学习 最小二乘回归
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基于改进YOLO v7-tiny的玉米种质资源雄穗检测方法
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对玉米种质资源遗传多样性丰富导致雄穗大小、形态结构及颜色呈现较大差异，无人机搭载可见光传感器相比地面采集图像分辨率低，以及图像中部分雄穗过小、与背景相似度高、被遮挡、相互交错等情况带来的雄穗检测精度低的问题，提出了一种改进YOLO v7-tiny模型的玉米种质资源雄穗检测方法。该方法通过在YOLO v7-tiny中引入SPD-Conv模块和VanillaBlock模块，以及添加ECA-Net模块的方式，增强模型对雄穗特征的提取能力。利用自建的玉米种质资源雄穗数据集，训练并测试改进模型。结果表明，改进YOLO v7-tiny的平均精度均值为94.6%,相比YOLO v7-tiny提升1.5个百分点，相比同等规模的轻量级模型YOLO v5s、YOLO v8s分别提升1.0、3.1个百分点，显著降低了图像中雄穗漏检及背景误检为雄穗的发生，有效减少了单穗误检为多穗和交错状态下雄穗个数误判的情况。改进YOLO v7-tiny模型内存占用量为17.8 MB,推理速度为231 f/s。本文方法在保证模型轻量化的前提下提升了雄穗检测精度，为玉米种质资源雄穗实时、精准检测提供了技术支撑。
关键词： 种质资源 玉米雄穗 目标检测 无人机 可见光影像 YOLO v7-tiny
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