科研产出
喷雾机喷杆避障控制系统设计与试验
《农机化研究 》 2025 北大核心
摘要：喷雾机田间作业时,存在喷杆避障困难和操作繁琐、时间长、效率低等实际问题,为提高喷杆自主避障和智能化水平,以永佳 3WSH-500 型喷雾机为试验平台,以拉线传感器、超声波传感器作为侧喷杆展开折叠位置和喷杆高度的监测传感器,建立了喷杆避障控制系统.系统采用滞环控制原理,解决了喷杆到达目标位置、高度后的振荡问题,提高了喷杆运动稳定性.通过在田间动态条件下展开试验,确定了喷杆位置与高度的最佳控制滞环值分别为 20、100 mm.试验结果表明,喷杆避障控制系统能够快速调节喷杆到达目标位置和高度.其中,喷杆进行高度避障时,到达目标高度后振荡区间内平均差值最大为 15.45 mm;两侧喷杆进行独立避障时,到达目标位置后振荡区间内平均差值最大分别为 49.10、51.65 mm.相关研究提高了喷杆操作的便利性和自动化程度,为大田喷雾机田间障碍物避障提供了技术参考.
关键词： 喷雾机 喷杆避障控制系统 地面起伏 超声探测 位置监测
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低空无人机植被定量遥感:进展、挑战与展望
《遥感学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：精细时空尺度的植被监测日趋成为农、林、生态、环境等领域的重要技术手段。低空无人机植被定量遥感是精细尺度植被监测的最有效手段之一。相对于卫星遥感，无人机遥感凭借其特有的数据采集机制和数据属性，逐步形成了相对独立的技术方法体系。自2010年起，低空无人机植被定量遥感相关研究呈现爆发式增长态势，然而，现有研究对其知识体系的系统梳理仍显不足，在理论框架、技术体系、关键科学与技术问题等方面仍存在明显的碎片化特征。为此，本研究从低空无人机植被定量遥感的核心目标出发，系统梳理了其技术链条与知识体系，重点分析了其在主被动遥感数据获取、数据预处理、遥感建模、植被要素监测4个关键环节的研究现状、最新进展与现存问题，并着重从数据预处理与植被要素监测两个方面，探讨了未来研究的前沿挑战及潜在的解决路径。随着“低空经济”被纳入国家战略布局，低空无人机植被定量遥感技术凭借其独特优势，正在农、林、生态、环境、应急等领域展现出日益重要的应用价值与技术不可替代性。
关键词： 无人机定量遥感 辐射与几何预处理 统计与物理建模 超高分辨率植被参数反演 植被目标识别与量测
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苗期作物的高地隙喷雾机对行施药系统设计与试验
《中国农机化学报 》 2025 北大核心
摘要：为提高大田苗期作物施药过程中的农药利用率，减少作物行间的农药残留，减轻驾驶者的疲劳程度，通过系统设计，搭建高地隙喷雾机的导航系统、供药系统，设计对行控制系统。根据作物种植要求，对行系统关键部件进行参数分析与选型设计，面向系统性能进行试验研究。试验结果表明，供药系统可对喷雾压力、流量进行监测，调节，在场地得到实际流量与目标流量的平均相对误差在±5.4%以内，导航系统可对作物进行初步对行，并且导航作业速度在0.5 m/s的平均偏移为2.46 cm，田间对行控制系统的总体对行偏差均值为5.78 cm，喷雾性能试验得到对行施药系统总体节药为10.14%。
关键词： 大田作物 高地隙喷雾机 自动导航 轨迹跟踪 精准施药
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美国NSF生物科学领域探索性项目研究布局及对我国科研资助的启示
《中国生物工程杂志 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：国家前瞻探索性项目布局对于科技战略导向和重大科技创新突破具有重要意义。基于美国国家科学基金会(National Science Foundation, NSF)资助的早期概念探索性项目(early-concept grants for exploratory research, EAGER),从多维度对生物科学领域的研究布局和探索性研究方向进行分析，旨在为我国科研项目布局和科研方向提供借鉴。结果显示，NSF在2014-2023年期间共资助了507项生物科学领域早期概念探索性项目，并且呈现逐年减少趋势，受资助项目的主要特点为：资助时长多为2～3年，占总资助项目的42.2%,其中将近3/4的项目获得了延续资助；累计资助总额约1.2亿美元，平均每项投入约23.5万美元；资助学科来自生物基础设施、环境生物学、新兴前沿、整合与系统生物学以及分子和细胞生物学，其中环境生物学资助数量最多，占比33.9%,整合与系统生物学资助金额最高，约4 424.8万美元；资助方向包括交叉生物学行为、种群与群落生态学、植物基因组研究、遗传机制以及系统和合成生物学，其中以植物基因组研究资助密度最高，资助方向重点集中在种群与群落生态学、遗传机制和分子生物物理学；2021-2023年新增项目方向包括全球风险投资基金、创新-生物信息学、生命系统物理学，其中神经科学教育、量子生物学、遗传模型的资助金额超过30万美元。从早期概念探索性项目的管理机制、资助领域和研究布局、学科交叉合作方式等方面，提出我国在科研资助方面可借鉴的经验。
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基于ROS的蔬菜移栽机器人控制系统设计
《农机化研究 》 2025 北大核心
摘要：为实现温室蔬菜移栽无人智能化作业，设计了基于ROS架构的蔬菜移栽机器人控制系统，实现了蔬菜移栽机器人自主取苗部件、秧苗栽植部件和自主移动平台的自动控制。控制系统主要分为总线单元和导航单元，并基于EtherCAT总线和Realsense深度相机搭建硬件系统，利用分层模块化理念开发基于ROS架构的软件控制系统，搭建并实现了移栽作业中取苗、投苗、栽苗及移动平台协同一体化控制。实验结果表明：在大于2s/株的取栽苗周期运动条件下，可实现较高成功率的移栽作业。所设计控制系统保证了移栽作业成功率，提高了当前蔬菜移栽机的智能化水平。
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温室条件下长芒苋和反枝苋对5种除草剂的敏感性差异
《植物检疫 》 2025 北大核心
摘要：近年来，恶性入侵杂草长芒苋逐渐侵入农田，存在取代反枝苋成为优势杂草的风险，探究二者对常见除草剂的敏感性差异对提高防控的针对性具有重要意义。温室条件下采用剂量-反应试验的方法，研究了砜吡草唑和精异丙甲草胺2种苗前土壤处理除草剂，硝磺草酮、苯唑草酮和草甘膦3种苗后茎叶处理除草剂对长芒苋和反枝苋的药效差异。结果显示砜吡草唑和精异丙甲草胺对长芒苋ED50值分别是反枝苋的0.96倍和2.33倍；硝磺草酮、苯唑草酮和草甘膦对长芒苋ED50值分别是反枝苋的1.75倍、0.30倍和1.04倍。表明长芒苋和反枝苋对砜吡草唑的敏感性相当，反枝苋对精异丙甲草胺的敏感性更高，二者对草甘膦的敏感性相当，对硝磺草酮的敏感性反枝苋更高，对苯唑草酮的敏感性长芒苋更高。因此，在非耕地或玉米田等生境长芒苋的防除中，苗前土壤处理建议优先选择砜吡草唑，苗后茎叶处理应优先选择苯唑草酮，但均建议不同药剂轮换使用。
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竹醋在猪、鸡生产中的应用研究进展
《中国畜牧兽医 》 2025 北大核心
摘要：竹醋是竹材热解的副产物，含有多种有机化合物，具有明显的抑菌效果。由于竹醋中含有多种抗菌成分，有害微生物同时对这些物质产生抗性机制的可能性微乎其微，故竹醋作为抗生素的替代品应用在畜禽养殖领域的潜力较大。但国内外关于竹醋类产品在动物生产中应用的研究报道较少，已有的报道大多以猪和鸡为研究对象。笔者总结了竹醋在猪、鸡养殖上的应用效果及其作用机制，其可通过调控肠道微生物区系减少仔猪腹泻，且表现出类似于酸化剂的选择性抗菌特性，如减少肠道大肠杆菌数量、增加乳酸菌数量。竹醋还具有改善鸡肠道形态和提高蛋壳质量等作用。虽然竹醋与抗生素在促生长方面的效果相似，但竹醋在改善肉品质和提高其营养价值方面的效果优于抗生素。竹醋对动物健康的积极影响归因于其含有的有机酸、酚类、醛类、酮类、醇类等成分的综合作用，所以目前仍有许多问题需进一步研究，如竹醋中关键活性物质的鉴别、建立竹醋的营养成分数据库等。未来竹醋在畜牧生产中的应用研究应侧重于以下几方面：一是开展安全性评估，确保竹醋作为饲料添加剂的安全性；二是开展加工工艺研究，提高竹醋产品的活性成分含量；三是加强应用技术研究与应用效果评估，扩大产品在畜牧业中的应用范围。
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鸭瘟病毒TaqMan荧光定量PCR检测方法的建立及应用
《畜牧兽医学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为建立一种鸭瘟病毒（duck plague virus, DPV）TaqMan荧光定量PCR快速检测方法，基于DPV US6基因保守序列设计特异性引物和探针，构建重组质粒DPV-US6标准品，对方法敏感性、特异性和重复性进行评价，并应用于DPV在鸡胚成纤维细胞（CEF）上增殖及人工感染鸭器官组织上分布规律研究。结果显示，成功建立了DPV TaqMan荧光定量PCR检测方法，该方法最低检测限可以达到10 copies·μL-1,与番鸭细小病毒、鸭圆环病毒、鸭坦布苏病毒、鸭呼肠孤病毒、H9N2亚型禽流感病毒、鸭甲型肝炎病毒（I型和III型）和鸭衣原体均无交叉反应，批间和批内变异系数均小于2.0%。DPV-AX株感染CEF细胞后，病毒核酸拷贝数检测结果表明，4～8 h病毒增殖缓慢，12～60 h迅速上升，60 h达到最高峰，72～144 h逐渐下降，与TCID50法测定的病毒滴度相比，两种检测方法具有良好相关性，可实现拷贝数替代TCID50。DPV人工感染鸭组织脏器的病毒载量分布检测表明，肝脏中的病毒载量最高。本试验建立的检测方法为研究DPV-AX株在CEF上的增殖规律提供工具。
关键词： 鸭瘟病毒 US6基因 TaqMan探针 荧光定量PCR 增殖规律 人工感染
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基于区块链的食品供应链跨域追溯监管数据共享方法研究
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：食品安全追溯体系的广泛应用，一方面能够降低监管部门信息获取成本，提升监管效率，另一方面也能倒逼企业提高安全意识，主动进行风险控制。然而，由于不同食品监管部门技术和管理的原因，食品供应链中的监管数据分散、各监管域之间缺乏信任、数据难共享。针对上述问题，利用区块链技术在身份验证和权限管理方面的去中心化、不可篡改等优势，提出了一种面向食品供应链的跨信任域监管数据共享方法。首先通过引入Schnorr签名算法实现跨域身份认证，其次在基于属性的访问控制(Attribute-based access control, ABAC)基础上加入属性映射机制，实现食品供应链追溯监管数据的动态细粒度访问控制，最后基于Hyperledger Fabric开发食品供应链跨域安全传输原型系统，并进行了性能测试。结果表明，当交易负载数为300条时，跨域监管数据共享方法中的策略写入最小时延为0.56 s,最大吞吐量为113个/s;当交易负载数为600条时，策略决策最小时延为0.01 s,最大吞吐量为414个/s。本研究提出的食品供应链跨域监管数据共享方法性能良好，为实现食品供应链监管数据跨域共享提供新的方法和思路。
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Ⅱ类CRISPR/Cas系统及其在细菌合成生物学中的应用
《畜牧兽医学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：CRISPR/Cas系统是一种广泛存在于细菌和古细菌中的适应性免疫系统，通过RNA介导的核酸内切酶靶向识别并切割特定的核酸片段，以抵御外来核酸入侵。根据效应蛋白复合物的组成不同，CRISPR/Cas系统可分为两大类：Ⅰ类CRISPR/Cas系统利用多个Cas蛋白组成的效应复合物与crRNA共同作用来发挥靶链切割功能，而Ⅱ类CRISPR/Cas系统则由单个多结构域蛋白组成效应子模块。其中，单一组分效应蛋白介导的Ⅱ类CRISPR基因编辑技术相对简便，近年来已被广泛应用于细菌基因表达调控、遗传修饰、代谢途径优化以及病原微生物检测等合成生物学相关领域。根据Cas效应蛋白核酸酶结构域的差异，Ⅱ类系统又可进一步分为Ⅱ型、V型和VI型三个亚型，不同亚型的系统在细菌合成生物学中的应用也存在差异。本文综述了Ⅱ类CRISPR-Cas系统的免疫学机制、分类与特点，及其在工业细菌中的应用现状与最新进展，旨在为未来细菌合成生物学研究中选择、优化和探索更多的CRISPR/Cas系统提供参考。
关键词： CRISPR/Cas系统 细菌 基因编辑 合成生物学 效应蛋白
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