科研产出
基于结构光反射成像和YOLO v7-CA的柑橘早期腐烂检测方法
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：由于早腐区域在水果表面难以用肉眼直接观测,检测由真菌感染引起的柑橘早期腐烂成为柑橘产业面临的主要难题.为此开发一种基于可见LED结构光源的结构光反射成像系统,并提出结合螺旋相位变换(SPT)的解调方法.在解调原始图像过程中,使用3种不同的解调方法(三步相移法、二相SPT和一相SPT).通过解调相移模式图像,可以得到直流分量(DC)和交流分量(AC)图像.与DC图像相比,AC图像和比值(RT)图像(AC/DC)可以清晰地显示早腐区域.在实际检测中,果梗会被误判为腐烂区域.针对柑橘早腐区域和果梗之间存在易误判的问题,提出一种基于YOLO v7的改进模型(YOLO v7-CA),即在YOLO v7模型骨干网络中引入坐标注意力机制(Coordinate attention,CA),从而提高模型对早腐区域的关注度.YOLO v7-CA模型结合二相螺旋相位变换(SPT)下的RT图像对柑橘早腐区域和果梗取得较好的检测结果.采用不同年份的早腐柑橘进行试验,检测精度达到98.5%.该研究为柑橘早期腐果检测提供了参考.
关键词： 柑橘 早期腐烂 结构光反射成像 YOLO v7 CA
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小麦籽粒类胡萝卜素含量近红外快速检测
《麦类作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：小麦籽粒类胡萝卜素含量关系到小麦制品的颜色外观和商品价值,是小麦育种过程中的重要指标之一.目前检测小麦籽粒类胡萝卜素含量的方法主要有紫外分光光度法、薄层色谱法、高效液相色谱法等化学方法,成本高且耗时耗力.为实现小麦籽粒类胡萝卜素含量的快速无损预测,将近红外光谱技术与化学计量技术相结合,利用留出法(hold-out method,HOM)、K折交叉验证(K-fold cross-validation,KFCV)和时间序列划分(time series split,TSS)3 种样本集划分方法,Savitzky-Golay 平滑(Savitzky-Golay smoothing,SG)、多元散射校正(multivariate scatter correction,MSC)、标准正态变量变换(standard normal variable trans-formation,SNV)和趋势校正(trend correction,TC)4种光谱预处理方法,方差阈值特征选择(variance thresh-old feature selection,VTFS)、SelectKBest 特征选择(SelectKBest feature selection,SKB)、递归特征消除(re-cursive feature elimination,RFE)分别与主成分分析(PCA)算法融合的3种特征选择方法,建立偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)、支持向量机回归(support vector machine regression,SVR)、梯度提升回归(gradient boosting regression,GBR)三种模型,比较分析了不同模型预测精度.结果表明,样本集最佳划分方法为留出法,光谱最佳预处理方法为SG预处理,最佳特征选择方法为PCA-SKB,最优模型为PCA-SKB-GBR,校正集和预测集决定系数R2分别为0.99和0.89,均方根误差RMSE分别为0.03和0.34μg·g-1,剩余预测偏差RPD为3.01.因此,基于留出法划分样本集、SG光谱预处理和PCA-SKB特征选择方法,建立PCA-SKB-GBR模型,可实现小麦籽粒类胡萝卜素含量快速高效预测.
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碳碳双键调控植物油基控释肥膜材性能的机制
《植物营养与肥料学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：[目的]植物油碳碳双键是形成羟基的前体,探究不同植物油中的碳碳双键对多元醇理化性质的影响,并通过表征测试以其合成的多元醇制备的聚氨酯包膜的结构和性能,来表征碳碳双键、多元醇理化性质和聚氨酯包膜性能之间的关联性,从而揭示碳碳双键对于包膜性能的调控机制.[方法]供试原始材料为亚麻籽油(LO)、大豆油(SO)、橄榄油(OO)和棕榈油(PO),采用环氧开环法合成了 4 种植物油多元醇,依次标记为LOP、SOP、OOP、POP;在包衣机内将上述多元醇与异氰酸酯在尿素颗粒表面进行原位固化成膜(分别记为LPU、SPU、OPU和PPU),制备了 4 种植物油基包膜尿素,分别标记为LPCU、SPCU、OPCU、PPCU.分析了植物油多元醇的羟值、酸值、黏度等指标,借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法,表征了多元醇及膜材微观结构.采用水泡法和土培法测试了包膜尿素的氮素累积释放率.最后,采用LPCU进行了快菜盆栽试验.[结果]LO、SO、OO和PO的C=C数量分别为5.71、4.26、4.29 和 1.97,改性后,4 个产物的FTIR均显示出 3500 cm-1 附近的羟基伸缩振动峰和1H NMR在3.60 ppm处与羟基相邻的亚甲基质子峰,表明成功合成了 4 种植物油多元醇.LOP、SOP、OOP、POP的羟值依次为 194、137、141、132 KOH mg/g,官能度分别为 4.4、3.6、3.8、2.6,黏度分别为 1431、2016、2858、746 mPa·s.植物油多元醇与异氰酸酯反应生成的聚氨酯膜在 1250~1000 cm-1 的C―O伸缩振动峰表现出明显的差异,LPU、SPU、OPU、PPU 4 个膜中C―O拟合峰面积百分比分别为 18.15%、15.43%、11.03%和10.70%,而C=O拟合峰面积百分比分别为 4.20%、4.15%、3.53%和 3.46%.以上 4 个膜材制备的包膜尿素LPCU、SPCU、OPCU和PPCU的初始释放率分别为 1.7%、1.9%、1.0%和 2.4%,均低于 2.5%,表明包膜均匀完整,养分释放期依次为 56、35、35、14 天,只有PPCU控释性能未达到要求.盆栽试验结果表明,相较于施 3g尿素,施植物油基包膜尿素LPCU 2.17 g(减氮 30%)不减产.[结论]植物油中的碳碳双键含量和位置,影响着改性后植物油多元醇的理化性质以及形成的聚氨酯膜的结构和功能,共轭三烯烃、双烯烃碳碳双键含量高的植物油改性后的羟值高,接枝羟基后制备的控释膜材交联密度高,包膜尿素控释效果好.但是能够形成优质膜材的植物油碳碳双键数量的低限,以及不同位置碳碳双键的数量低限还需要研究.同时,提高改性植物油羟值的工艺也还需进一步探索.
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UV胶包覆固定切口式瓜类嫁接装置设计与试验
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对嫁接机使用塑料夹固定易伤苗和塑料夹回收难、污染种植环境的问题，本文设计一种以UV胶包覆固定切口的嫁接装置，可自动完成上苗夹持、同步切削、对接喷胶、拢苗固化和柔性下苗等作业。首先，阐述了嫁接装置的结构组成和工作原理，设计了夹持、切削、搬运、喷胶、固化和下苗等关键机构及作业参数；其次，为确定最优胶嫁接参数、提高嫁接成功率，以白籽南瓜(砧木)和西瓜(接穗)种苗为对象，选取雾化压力、供胶压力和喷胶距离为影响因素，嫁接成功率为试验指标，开展三因素三水平响应面试验，得出影响嫁接成功率的显著性由大到小为雾化压力、供胶压力、喷胶距离；最后，利用Design-Expert 13软件对试验结果进行方差分析、响应曲面分析和参数优化及试验验证，获得最佳参数组合条件。试验结果表明，在雾化压力为0.22 MPa、供胶压力为0.35 MPa和喷胶距离为4.33 mm条件下，平均嫁接成功率为97.34%,与理论值相差1.15个百分点，平均生产效率576株/h,满足机械嫁接作业质量要求。研究结果为胶嫁接机器人的设计开发提供理论基础和技术支撑。
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鱼菜共生系统中种养密度和投喂频率对大口黑鲈生长及水质的影响
《中国农业科技导报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为研究不同种植密度、养殖密度和投喂频率对鱼菜共生系统中大口黑鲈生长、肌肉营养成分及水质的影响,设置生菜种植密度分别为32(a1)、46(a2)、60株·m-2(a3),大口黑鲈养殖密度分别为8(b1)、13(b2)、18kg·m-3(b3),投喂频率为1(c1)、2(c2)、3次·d-1(c3),通过3因素3水平的组合处理筛选种养密度及投喂频率的最优组合.结果表明,种植密度对增重量、增重率、特定生长率和饲料系数均影响显著;投喂频率对增重量影响显著;投喂频率对肌肉中粗蛋白、粗脂肪含量影响显著.各处理的氨氮、亚硝酸盐氮、总氮和总磷含量均显著升高,第7天时达到高峰;氨氮、亚硝酸盐氮、总氮在第37天以后呈稳定状态,总磷在第25天以后呈稳定状态,a2b1c2和a2b2c3处理的水质指标较优.在此鱼菜共生系统中,生菜的种植密度为46株·m-2、大口黑鲈养殖密度为13 kg·m-3、投喂频率为3 次·d-1时,大口黑鲈生长和肌肉品质较好,且具有较好的水质调控作用.研究结果为鱼菜共生系统的种养管理提供理论参考.
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玉米双行交错种植播种机电机驱动控制系统设计与试验
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：双行交错种植具有显著增产潜力，但现有装备普遍需依赖专用排种器，通用性和推广性不足；同时，当前电驱排种方式主要聚焦行内粒距控制，尚未有效适应双行交错农艺需求，限制了播种质量的提升。为此，本文基于现有排种器提出了一种基于主从电机固定转角差同步的双行交错种植控制方法，设计了一种玉米双行交错种植播种机控制系统。该系统采用GNSS测速，结合播种参数实时计算电机目标转速，并通过CAN总线下发至电机控制器，电机控制器采用磁场定向控制方法驱动永磁同步电机，从而实现行内粒距均匀性。同时，该系统基于电机主从跟踪控制方法实现主、从电机固定转角差的同步运动，保证行间交错排种。田间试验结果表明：系统在3～12 km/h作业速度和20 cm粒距条件下，行内粒距合格指数大于等于92.48%,重播指数小于等于0.78%,漏播指数小于等于6.74%,变异系数小于等于21.06%,各指标均优于JB/T 10293—2013《单粒(精密)播种机技术条件》播种质量要求；系统在3～9 km/h作业速度和10 cm交错粒距条件下，行间交错粒距合格指数大于等于75.87%,重播指数小于等于12.51%,漏播指数小于等于11.62%,变异系数小于等于25.14%。受高速下种子在导种管内的剧烈弹跳影响，12 km/h作业速度下的交错播种质量显著下降，未能满足JB/T 10293—2013要求。该研究为玉米高效生产和播种装备智能化升级提供了坚实的技术支撑。
关键词： 玉米 双行交错种植播种机 电驱控制系统 主从跟踪控制
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中国盐碱耕地小麦种业科技创新研究进展
《中国农学通报 》 2025 CSCD
摘要：本研究系统梳理了中国盐碱耕地小麦种业科技创新进展，分析了当前技术瓶颈，旨在为提升盐碱地小麦产能提供理论支撑。采用文献综述与实证分析方法，整合了耐盐碱种质创制、基因挖掘、品种选育及示范推广等研究成果，并结合区域盐碱地特征与政策导向进行了综合分析。结果表明，中国在耐盐碱小麦种业科技创新方面取得显著进展：创制了一批耐盐碱新种质，挖掘了Ta SRO1、TaHKT1;5-D等关键基因；培育出‘京麦189’等10个国审耐盐碱小麦品种，区域试验平均产量达7410 kg/hm2，增产7.3%；建立了环渤海与南疆两大耐盐碱试验体系，示范推广面积超1.87万hm2。然而，当前仍存在育种水平有待提高、技术体系不够完善、推广力度不足等问题。因此，未来需加强基因挖掘与分子设计育种，构建高效技术体系，推动耐盐碱品种规模化应用，为盐碱地粮食安全战略提供有力的科技支撑。
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连作及间作黄芩对核桃苗生长及土壤化学性质的影响
《果树学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探究核桃苗在连作土壤中的生长表现及矿质营养特性，以及间作黄芩对核桃苗生长和土壤性质的影响。【方法】通过盆栽试验，以种植17 a（年）核桃的土壤“核桃土”和未种植核桃的“普通土”为基质，设置4个处理：核桃土-核桃单作、普通土-核桃单作、核桃土-核桃-黄芩间作、普通土-核桃-黄芩间作。【结果】（1）栽培前的核桃土壤钙、有效磷、速效钾含量及电导率显著低于普通土，锰、有机质含量显著高于普通土。（2）核桃土中核桃苗生长指标包括株高、地径、生物量、叶面积、分枝数低于普通土，对磷、钾的富集量降低，叶片钾含量显著低于普通土，锰含量较高。（3）间作提升了土壤有效磷、有机质含量及磷酸酶活性，提高核桃对氮、磷、钙的富集量和根部氮、磷的含量。【结论】连作导致核桃土壤有效态养分失衡、锰含量增加，使连作土壤中核桃叶片的钾含量降低、锰含量增加，植株生长受到抑制。间作均可改善土壤化学性质，促进核桃苗对养分的吸收，具有重要的农业生产意义。
关键词： 核桃 连作障碍 黄芩 间作 矿质营养 土壤化学性质
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连栋温室内置喷雾正压通风系统设计与应用
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对装备化连栋温室正压通风降温系统由于湿帘面积受限导致的冷量不足等问题,该研究设计了一套内置喷雾正压通风系统,采用高压喷雾代替湿帘进行蒸发降温,以在有限空间内增加热质交换量。系统由风机组和送风管组成,室外热空气进入机组经内置高压喷雾加湿降温,再由地埋风管送入温室并从天沟下方向跨中水平送风,室内热空气由顶窗排出。为检验内置喷雾正压通风系统的性能,在宁夏吴忠一栋连栋温室内进行系统性能测试,并以内置湿帘正压通风系统及其管控区域为对照进行比较分析。结果表明:1)开启遮阳网配合内置喷雾正压通风系统降温,试验区夏季白天（08:00—18:00）平均气温维持在31.6℃以内,比室外低3.5℃,比对照区低1.5℃;平均空气相对湿度为68%,比室外高40个百分点;平均空气水蒸气饱和压差维持在0.42～1.07 kPa,适宜于作物生长发育。试验区东西方向末端出风口风速分布均匀(标准差:±（0.7～1.0） m/s),南北两端风速相差4.1～6.0 m/s,平均温差达0.5℃。2)高温时段（11:00—15:00）内置喷雾正压通风系统与温室内高压喷雾联合降温,试验区日平均气温比室外低2.7～6.8℃,与仅运行内置喷雾正压通风系统相比,降温幅度提升0.7～4.2℃;联合降温使温室垂直方向环境分布更加均匀,与正压通风系统单独运行相比,温度标准差降低0.2℃,湿度标准差降低1.7个百分点。3)内置喷雾正压通风系统处理后的空气与进风口处相比降温10.5℃、增湿54个百分点,系统降温效率达98.2%,比对照系统高3个百分点;系统耗电量为5.4～14.6 W/m2,耗水量为0.046～0.076 g/（m2·s）。该研究将为装备化连栋温室正压通风降温系统的性能提升与工程应用提供技术支撑。
关键词： 连栋温室 空气温度 空气湿度 正压通风 高压喷雾 湿帘 降温效率
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组学时代下农林昆虫遗传多样性与演化研究进展
《植物保护 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：昆虫是农林生态系统的重要组成部分，气候变化和人类活动造成的选择压力使农林昆虫面临前所未有的环境剧变。近年来，测序与组学分析技术的迅速发展，极大拓展了我们对农林昆虫遗传多样性产生与维持机制及其适应性演化过程的理解。本文系统梳理了近年来在技术革新驱动下农林昆虫遗传多样性与演化研究领域取得的主要进展以及面临的问题与挑战。未来研究亟须实现多组学数据的有机整合，构建跨学科研究体系，推动遗传资源共享与动态监测体系建设，为实现农林害虫的绿色精准防控以及传粉和天敌昆虫的保护与利用提供理论基础与技术支撑。
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