科研产出
香蕉单宁的提取、结构及功能研究进展
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：单宁作为植物多酚家族的一员，具有抗氧化、抗肿瘤和抗炎症等生理活性，被广泛应用于食品、医药和制革等行业中。香蕉是“世界四大水果”之一，被证明含有丰富的单宁，但鲜有关于香蕉单宁近年来研究进展的总结。因此，本文对香蕉单宁的提取、结构及功能研究进展进行系统性综述。目前，关于香蕉单宁提取工艺的研究主要围绕溶剂提取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法和酶辅助提取法展开，化学结构研究包括对其分子质量分布、聚合度范围、主要化学组成、结构单元及其连接方式的阐明，而功能活性研究则集中在评价香蕉单宁的抗氧化、抗菌、降血脂、降血糖、降低农药对机体毒性、结合金属离子和吸收紫外线等方面的作用。最后，对香蕉单宁今后的研究方向趋势提出展望，以期为扩大其在食品行业中的应用提供一定的理论指导。
关键词： 香蕉单宁 提取工艺 化学结构 功能活性 水解单宁 缩合单宁
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生菜生产到消费全程金黄色葡萄球菌的定量风险评估
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：目的:评估即食生菜金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)引起食物中毒的风险,为风险管理措施的选择提供理论支持.方法:排查生菜在大棚和露地两种种植方式下各环境样本的污染率及污染水平,结合居民消费习惯和生菜中金黄色葡萄球菌的生长模型,描述生菜从农田到餐桌过程中金黄色葡萄球菌的变化,从危害识别、危害特征描述、暴露评估和风险特征描述4方面评估我国即食生菜导致金黄色葡萄球菌中毒的风险.结果:大棚生菜的土壤中有金黄色葡萄球菌检出,检出率为0.04%,污染水平为-8.72~3.01(lg(CFU/g)),经过灌溉、采收、运输、销售、购买、贮藏及清洗等过程,生菜中金黄色葡萄球菌在食用前的污染平均值为-1.95(lg(CFU/g)),90%置信区间为-8.98~4.40(lg(CFU/g)).评估结果表明,我国因即食生菜导致金黄色葡萄球菌中毒的概率为2.72×10-4,每年因此引发的食物中毒病例约为77万人.敏感性分析结果显示,土壤中金黄色葡萄球菌的初始污染水平对生菜中金黄色葡萄球菌的污染水平影响最大,其次为家庭贮藏温度及食用前清洗过程;控制生菜种植卫生环境、合理使用冰箱及清洗生菜可有效降低即食生菜引起金黄色葡萄球菌中毒的风险.
关键词： 金黄色葡萄球菌 生菜 种植 市场 消费 定量风险评估
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考虑喷雾高度的大田蔬菜对靶喷雾系统设计与试验
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对喷雾高度影响大田对靶喷雾准确性问题,该研究设计了融合喷雾高度的大田蔬菜对靶喷雾系统,适用于株间距大、冠层尺寸小的作物.介绍了大田蔬菜对靶喷雾系统的结构组成及工作原理,根据对靶喷雾作业环节的滞后特性,建立对靶喷雾滞后模型,提出融合靶标位置、靶标大小、喷雾机作业速度和喷雾高度的对靶喷雾控制方法,基于C37控制器设计了稳压喷雾系统和对靶喷雾控制系统,并进行试验验证.不同喷雾高度对靶试验结果表明,在作业速度为0.52 m/s的情况下,融合喷雾高度的对靶喷雾平均绝对误差和均方根误差分别不高于3.63和4.26 cm,比未融合喷雾高度的平均绝对误差平均减小4.30 cm,均方根误差平均减小4.57 cm,有效喷施率不低于92.6%,验证了融合喷雾高度对靶喷雾的可行性.田间试验结果表明,随着作业速度的增加,对靶喷雾有效喷施率和平均有效覆盖率下降.在作业速度不大于0.49 m/s时,对靶喷雾有效喷施率为93.5%,平均有效覆盖率为80.2%.较于连续喷雾方式,对靶喷雾节药率可达33.8%,可满足大田株间距大、冠层尺寸小的作物对靶植保作业需求.
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基于智能合约的果蔬区块链溯源数据存储方法研究
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：随着区块链农产品溯源技术的发展，果蔬产品质量安全得到保障。由于我国果蔬产品溯源跨度大、追溯周期长、涉及面广，并且区块链网络数据账本由全网节点共同记账备份，海量溯源数据存储压力大，同时所有数据透明共享，造成供应链溯源数据无法全部上链，引起产品数据上下游溯源企业共享不及时、追溯数据安全性难以得到保障、监管部门无法实时监管全部溯源数据，出现农产品质量安全问题时，责任无法定位、产品难以找到问题源头。基于上述问题，设计基于区块链多链架构的果蔬产品溯源框架，设计溯源数据存储模型，并通过智能合约实现溯源数据分类链上加密存储、链间授权访问、基于授权凭证解密查询，保证果蔬全供应链溯源隐私数据密文上链，减缓区块链存储压力、实现上下游溯源企业隐私数据无孤岛授权共享。基于联盟链Hyperledger Fabric通道技术实现多链溯源系统，经过扩散性测试，由对称加密与椭圆曲线混合加密的“链上加密存证、链间基于授权凭证共享、链上解密查询”智能合约方案，隐私数据密文变化率达95%以上，密钥密文变化率达94%以上，具备较高的安全性和混淆性；经过性能测试，所设计并实现的多链架构溯源系统公开溯源数据查询平均时延为56.9 ms,基于授权凭证的隐私溯源数据平均解密查询时延为62.87 ms,处理企业节点发起数据上链请求的平均时延为2.16s,能够满足果蔬产品追溯实际的应用需求。
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2000～2018年我国大气重金属沉降通量时空变化特征
《环境科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：大气沉降物中的重金属对土壤环境的影响不容忽视.为研究我国大气重金属(As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb和Zn)沉降通量现状及时空变化特征，基于中国知网和Web of Science数据库收集了2001～2021年公开发表的大气重金属沉降通量文献99篇，各重金属元素监测点718～1 672个.采用Meta-analysis方法计算中国大气重金属沉降通量加权均值，运用亚组分析法研究了2000～2018年不同时期大气沉降通量时空变化，对比分析了农业农村区、城市区和工业区等不同类型区的组间差异.结果表明，我国大气重金属年沉降通量[mg·(m~2·a)~(-1)]为：Zn(96.75)>Pb(23.37)>Cu(12.77)>Cr(11.04)>Ni(6.61)>As(2.97)>Cd(0.48)>Hg(0.05), 2000～2018年沉降通量总体估计值高于1995～1998年英国乡村地区；工业区和城市区的沉降通量显著高于农业农村区，工业区大气重金属污染较为严重；长株潭地区As和Cd的沉降通量较高，东北地区、珠三角和华北平原大气重金属沉降通量较其它区域严重；近20年来Cd的年沉降通量均值在总体均值附近波动，无明显下降趋势；其中，城市区和农业农村区的Cd沉降通量呈增加趋势.本文建议结合区域产业结构特征建立分级分类分区的大气排放精准治理和风险管控措施，针对当前大气Cd沉降通量较大的问题实行更加严格的限制性措施.
关键词： 重金属 大气沉降 Meta-analysis方法 时空变化 沉降通量
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改进YOLOv5测量田间小麦单位面积穗数
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：单位面积穗数是决定小麦产量的主要因素之一。针对人工清点小麦穗数的方法容易受主观因素影响、效率低和图像处理方法鲜有进行系统部署等问题，提出一种注意力模块（Convolutional Block Attention Module,CBAM）与YOLOv5相结合的CBAM-YOLOv5网络结构，通过对特征图进行自适应特征细化，实现更准确的单位面积穗数测量。该研究以本地采集小麦图像数据和网络公开小麦图像数据为数据集，设置输入图像分辨率为1 280，得到CBAM-YOLOv5模型，可以达到0.904的F1分数和0.902的平均精度，测试集计数的平均相对误差为2.56%，平均每幅图像耗时0.045 s，综合对比，CBAM-YOLOv5模型具有显著优势。模型放置于服务器，结合手机端软件和辅助装置，形成单位面积穗数测量系统，实现育种小区麦穗图像实时采集、处理和计数，计数的平均相对误差为2.80%，抗环境干扰性强。该研究方法与装置可以实现田间小麦单位面积穗数的实时在线检测，降低主观误差，具有较高的准确率及较强的鲁棒性，为小麦单位面积穗数快速、准确估测提供一种新的技术和装备支撑。
关键词： 模型 小麦 单位面积麦穗数 深度学习 YOLOv5 CBAM
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TLBO-ELM模型的番茄灰霉病高光谱潜育期诊断
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：番茄叶片在感染病害后首先发生的是内在生理反应,肉眼无法观察到.叶片从被感染到出现肉眼可见病斑期间,称为叶片病害潜育期.为了实现番茄叶片表面未见明显病斑的灰霉病潜育期诊断,对接种样本进行叶片编码、跟踪、采集所有编码叶片样本1~8d连续高光谱图像数据,建立番茄叶片样本时序高光谱数据集.采用跟踪的叶片样本出现肉眼可见病斑前几天同一位置区域的高光谱数据作为潜育期感兴趣区域进行检测分析.为了建立番茄叶片灰霉病潜育期诊断和不同病斑等级分类模型,采用基于教学优化算法(TLBO)优化极限学习机(ELM)的分类模型进行建模.通过TLBO算法优化ELM的输入权值和隐藏层的偏差,提高模型分类性能.利用高光谱成像系统在近红外高光谱波段388~1006 nm波段获取五个等级的感兴趣区域进行数据建模,共采样213个高光谱数据,其中,健康类(56个)、潜育期类(42个)、小病斑类(43个)、大病斑类(39个)和严重类(33个).通过对比不同的光谱预处理方法,采用效果最好的小波滤波变换(DWT)对样本数据中每类数据分别滤波.DWT滤波后,在610~840 nm波段间五个等级光谱曲线能区分明显,共包含91个波长,波长数量较多.因此,采用竞争性自适应重加权抽样法(CARS)对采用DWT预处理后的光谱数据在610~840 nm波段重复3次优选特征波长,合并去除重复项后得到9个特征波段:694,696,765,767,769,772,778,838和840 nm.最后分别选取全波段FC、610~840 nm波段、C A RS提取的9个特征波段建立3个分类模型FC-TLBO-ELM,DWT-TLBO-ELM,DWT-CARS-TLBO-ELM进行对比,其中DWT-CARS-TLBO-ELM检测精确度最高达100%,潜育期召回率100%,利用时间最短为0.0689 s,表明该模型可以实现番茄灰霉病潜育期高精度诊断和灰霉病病害程度高精度分类,为番茄灰霉病早期防治、精准施药提供理论依据.
关键词： 时序高光谱数据 灰霉病程度分类 潜育期诊断 极限学习机 教学优化算法
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基于Mask R-CNN的番茄植株整枝操作点定位方法
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对工厂化番茄智能化整枝打叶作业需要,研究了基于Mask R-CNN模型的整枝操作点识别定位方法,以期为整枝机器人的精准操作提供依据.鉴于丛生植株中主茎和侧枝茎秆目标随机生长、形态各异,结合植株在不同生长阶段、远近视场尺度和观测视角等条件下的成像特征,构建了温室番茄植株图像样本数据集.采用学习率微调训练方法,对Mask R-CNN预训练模型进行迁移训练,建立了主茎和侧枝像素区域的识别分割模型.在对视场内同株相邻主茎和侧枝目标进行判别基础上,提出基于图像矩特征的茎秆中心线拟合方法.以中心线交点为参考,沿侧枝进行定向偏移,实现对整枝操作点图像坐标的定位.最后,通过测试试验评估该方法对目标识别和定位的效果.试验结果表明,模型对番茄主茎和侧枝目标识别的错误率、精确率和召回率分别为0.12、0.93和0.94,对整枝操作点平均定位偏差与对应主茎像素宽度的比值为0.34,模型对于近景仰视图像中目标的识别和定位效果优于其他视场的图像.该研究可为整枝机器人视觉系统的研发提供技术依据.
关键词： 农业;机器人;番茄整枝;植株茎秆;Mask R-CNN
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生态安全格局视角下村庄用地减量地块识别与分区
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：村庄用地减量地块的科学识别和类型分区是编制村庄规划和建设用地减量规划的基础.该研究以北京市密云区为例,基于土地利用、兴趣点和社会经济统计等多源数据,在构建区域生态安全格局的基础上,从生态安全性、空间稳定性、发展适宜性3个维度,构建村庄用地减量地块识别评价指标体系并对其进行评价,根据评价结果确定减量地块,借助三维魔方图解法对减量地块进行类型划分与分区,并提出减量策略.结果表明:1)密云区生境质量的分布具有明显的区域性聚集分布特征,筛选出生态源地781.65 km2和15条生态廊道,综合构建密云区生态安全格局;2)密云区村庄用地减量地块识别评价分值内部差异较大,空间上呈现出东北高、西南低的特点.通过综合评价法确定密云区减量地块面积789.84 hm2;3)采用三维魔方图解法将村庄用地减量地块划分为近期减量区(生态-空间减量型、生态-发展减量型、空间-发展减量型)、中期减量区(生态安全减量型、空间稳定减量型、发展适宜减量型)、远期减量区(综合减量型)共3区7类减量类型,并对不同类型减量地块提出对应的减量措施.研究结果可以为生态涵养区村庄用地减量地块的识别提供科学依据,并为生态涵养区减量、生态保护和区域可持续发展服务.
关键词： 土地利用 村庄用地 减量 生态安全格局 三维魔方图解法 密云区
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二系杂交小麦混播制种技术研究与利用
《科学通报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：二系杂交小麦技术体系是我国原创的利用不育系实现杂交小麦产业化应用的重要成果,其高效制种技术是杂交小麦产业化发展的核心关键技术,选育高配合力和异交性状优良的不育系与恢复系能够有效提高制种异交结实率和产量.本研究通过2016~2020年间二系杂交小麦相关制种试验,对制种过程中的影响因素和效果进行研究,发现恢复系花粉传播距离、花药大小、花药外露率、花粉量和不育系的开颖角度、柱头外露率等异交生物学性状与异交结实性能有显著相关性;父本花期比母本晚2~3 d能够实现时空协同和生理协同的有效配制.按照父本比例5%对父母本进行混播制种比行比制种产量显著提高28.2%.2019-2021年度,在南阳地区进行规模化混播制种生产效果突出,BS1453/JS1规模化制种产量达到5273.4 kg/hm2,为二系杂交小麦推广应用和产业化提供了理论与技术支撑.
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