科研产出
纳米增强激光诱导击穿光谱的苹果表面农药残留检测
《光谱学与光谱分析 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：水果表面的农药残留严重危害身体健康,而常规检测方法需要采样处理,耗时、费力.激光诱导击穿光谱技术具有多元素分析和原位测量的能力,在水果表面农药残留检测方面潜力巨大.但是较差的检测灵敏度,限制了此技术在水果表面微量有害元素检测方面的应用.提高激光诱导击穿光谱系统的检测能力是目前的研究热点领域,研究了纳米粒子表面增强技术对苹果表面残留的毒死蜱农药的激光诱导击穿光谱信号的增强效果.通过在被测样品表面涂抹币族金属纳米粒子,然后利用激光诱导击穿光谱激发样品表面,对诱导出的原子发射光谱信号进行测量,实验结果表明,苹果表面涂抹金属纳米粒子后毒死蜱农药中磷元素的特征峰有4倍的增强.此方法的应用对提高果蔬表面微量有害元素的检测能力具有重要意义.然后我们对币族金属纳米粒子的增强效果进行了优化.研究了金纳米粒子和银纳米粒子的增强能力,同时对纳米粒子的粒径的增强效果进行了比较,通过对20 nm的金纳米粒子、20 nm的银纳米粒子和80 nm的银纳米粒子的增强效果比较,发现80 nm的银纳米粒子对苹果表面毒死蜱农药光谱的增强效果最好.研究了信号采集延时时间对光谱信噪比的影响,确定了0.2μs的延时时间可以获得较为理想的信噪比.在以上研究的基础上,采用最优的实验参数(80 nm银粒子增强、0.2μs的延时时间),以毒死蜱中磷元素在213.62,214.91,253.56和255.33 nm处的特征峰峰强作为依据,对苹果表面残留的毒死蜱农药进行了定量化分析.分别采集了毒死蜱残留浓度分别为30,20,15,12,10和6μg·cm-2的苹果表面的L IBS光谱,然后分别利用磷元素的四个特征峰峰强进行了定量化曲线拟合,结果发现LIBS对残留的毒死蜱具有很好的定量化预测能力,R2在0.89以上.根据定量化拟合曲线,探讨了纳米增强LIBS的检测限,计算得到,利用纳米增强LIBS技术测量苹果表面的毒死蜱农药最低可以做到1.61μg·cm-2的检测限.研究证明了金属纳米粒显著提高了LIBS对苹果表面农药残留的检测灵敏度.
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基于ITS序列的百合属野生资源与栽培品种亲缘关系评价
《分子植物育种 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：以野生百合资源和不同系列栽培品种为研究对象,利用ITS序列,构建最大简约法(maximum parsimony, MP)和最大似然法(maximum likelihood, ML)系统发育树,对其亲缘关系进行评价,为资源保护和可持续利用及育种亲本选配提供指导.系统发育树结果表明:轮叶组L. tsingtauense、L. martagon album (ML=67,MP=59)和L. distichum (ML=99, MP=96)单独聚在Group1.L. formosanum、L. longiflorum、L. brownii与LA(Longiflorum-Asiatic hybrids)系列的Bright Diamond聚在一起(ML=65, MP=50),可能是L (Longiflorum hybrids)系列的原生亲本.A (Asiatic hybrids)系列、LA系列和AZ.T (Asiatic-Trumpet Hybrid)系列的栽培品种亲缘关系很近,在Group 3中聚在同一个分支上.L. leichtlinii、L. lancifolium可能参与了A系列的品种育成.L.rubellum、L. speciosum var. gloriosoides和L. auratum与O (Oriental hybrids)系列的栽培品种的亲缘关系比较近,可能是O系列的原始亲本.TR (Trumpet hybrid)系列的栽培品种与喇叭组(Section leucolirion) L. leucanthum var. centifolium、L. regale和L. sulphureum (ML=98, MP=98)亲缘关系比较近,推测可能参与了栽培品种的育成.O系列与OT (Oriental-Trumpet hybrid)系列的栽培品种亲缘关系比较近,聚在同一个分支上.基于ITS序列的测定和系统发育树构建的分子生物学方法,能有效区分百合属野生种和不同系列栽培品种之间的亲缘关系,以及野生种之间、不同系列栽培品种之间的亲缘关系.利用中国丰富的百合属野生资源,构建系统发育树,提供可靠地亲缘关系图谱,为百合属资源品种的育成、分类以及野生资源的保护提供分子生物学根据.
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基于多时相影像植被指数变化特征的作物遥感分类
《中国农业科技导报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：高分一号GF1/WFV遥感影像具有较高的时间和空间分辨率,利用多时相影像开展农作物分类调查具有明显优势。以安徽省颍上县为研究区域,利用2017年5月至9月共6景多时相GF-1/WFV卫星遥感影像数据对主要农作物的分类识别提取。首先,通过分析研究区主要农作物的典型植被指数NDVI、EVI和WDRVI时序变化特征,明析了不同作物在各时相对不同VI的响应特征;其次,基于作物在不同时相的敏感VI变化响应,构建了决策树分层分类模型,成功提取了研究区玉米、水稻、大豆和甘薯四种主要作物种植空间分布情况。结果表明:总体精度达到90.9%,Kappa系数为0.895。同时,采用最大似然法、支持向量机对研究区作物进行分类,通过分类效果对比发现,最大似然法最差,支持向量机次之,决策树分类方法最佳。研究表明:利用多时相时间序列的遥感影像数据,结合作物植被指数特征,采用决策树分类方法可以有效提高作物分类的精度。
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脉宽调制变量控制喷头雾化性能及风洞环境雾滴沉积特性
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：脉宽调制(pulse width modulation, PWM)技术是实现变量喷雾的重要手段,其工作参数与环境条件决定着施药的精准性。为探究PWM变量喷头雾化及风洞环境沉积特性,该文研制了脉宽调制变量喷雾系统,以农业施药常用空心圆锥雾化喷头喷雾的雾化、沉积特性为研究对象,在IEA-II型常规风速风洞内,通过点阵式放置电容式雾滴沉积传感器测定计算雾滴沉积与沉积评价指数(deposition evaluation index,DEIX),并利用Spraytec雾滴粒径仪测试其雾滴体积中径(volume median diameter,VMD)和雾滴相对分布跨度(relative span,RS)。试验结果表明:占空比在10%～40%间,随占空比增大,雾滴体积中径呈减小趋势,与占空比10%时相比,占空比40%时的雾滴体积中径下降了7.9%;PWM占空比60%时分布跨度最小,较占空比20%时雾滴分布跨度下降9.52%,雾滴谱最窄,获得的雾滴粒径分布最集中。雾滴沉积方面,风速1 m/s条件下,雾滴主要沉积在距喷头3.3 m内,此范围内沉积量占总沉积量的95.7%,当风速超过3 m/s时,在气流作用下,雾滴沉降距离增大,导致雾滴运动偏离施药靶标区域。PWM占空比增加,雾滴沉积评价指数DEIX值降低,雾滴的飘移率增大;相同工况下,风速及喷头高度越大,DEIX越小,施药雾滴越易飘移。该研究可为农业田间实际生产中脉宽调制变量施药技术应用及其工况参数的选择提供依据,为PWM变量调节装置的进一步优化提供研究基础。
关键词： 脉宽调制 喷雾 试验 体积中径 雾滴沉积评价指数 风洞
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植物GRAS家族蛋白结构和功能的研究进展
《分子植物育种 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：GRAS家族蛋白是一类植物所特有的转录调控因子,在多种植物中都有报道.该家族基因含特有的保守结构域,拟南芥、水稻GRAS家族进化分析结果表明该家族可分为8个亚家族:SCL、LISCL、SHR、PAT1、DELLA、SCR、LS、HAM.GRAS家族成员众多,在植物的信号转导、根和腋芽的发育、根瘤和菌根的形成、胁迫应答、生物解毒等过程中发挥重要作用.本研究回顾了近几年研究成果,从GRAS蛋白的结构、分布、分类以及在逆境胁迫响应、信号转导、生长发育等方面的生物学功能进行综述,以期对GRAS蛋白家族进一步的研究与利用提供理论基础.
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基于CAN总线的播种深度监测评价系统研究
《农业机械学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对已有播种深度检测技术测量精度有待提高、缺乏有效实时播种深度评价系统且通信方式不易扩展等问题,设计了一种基于CAN总线的播种深度监测评价系统。系统主要由车载平板计算机、数据采集评价单元(ECU)和播深测量装置等组成,阐述了播种深度测量原理,设计了基于限深轮摆动角度的播深测量装置并建立相应测量模型,基于ISO 11783标准制订了智能化总线通信协议,开发了基于Lab VIEW的实时监测评价上位机界面。为研究播种深度变化特性,以耕作方式和作业速度为试验因素,开展了二因素裂区试验。对数据进行了频谱分析,结果表明,播种深度变化主频幅值随车速增加呈减小趋势,且免耕地变化大于旋耕地,而振荡频率受耕作方式和车速变化影响较小,主要集中在0. 4 Hz以下。田间监测评价试验结果表明,所得播种深度监测图可在一定程度上表征地块土壤信息,相比人工测量方式,系统监测的稳定一致性较好,在6～10 km/h车速下,其对平均播深、合格率、标准差和变异系数最大值分别为50. 01 mm、78. 95%、8. 95 mm和17. 90%,相对误差分别处于4. 20%～9. 74%、6. 11%～17. 92%、10. 93%～16. 32%和18. 83%～19. 79%之间,满足实际播种深度监测评价需求。
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信息化引领现代农业园区发展现状与对策研究
《中国农业科技导报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：现代农业园区是推动我国农业现代化发展的重要抓手。以物联网、大数据、移动互联为代表的信息技术在农业园区中广泛应用,已成为引领农业转型和高质量发展的重要力量。梳理了信息技术和产品在现代农业园区中设施农业、大田生产、畜禽养殖、水产养殖、农产品质量安全追溯和现代农业管理服务等领域的应用现状,指出园区信息化发展存在区域发展不均衡、关键技术研发不成熟、技术标准体系不完善和产品推广难度大等问题,提出了未来的发展方向以及加快技术研发创新、加强标准体系建设、加大资金投入、发挥政府引导作用和培育专业人才队伍等政策建议,以期为提升现代农业园区的数字化、自动化、智能化水平提供参考。
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京郊荒滩地短期植被恢复对土壤理化性质及微生物群落结构的影响
《水土保持学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为了揭示京郊荒滩地植被恢复初期土壤理化性质与微生物群落结构的变化特征,以补播苜蓿(Medicago sativa L.)、补播无芒雀麦(Bromus inermis Leyss)为研究对象,自然撂荒地为对照,采用高通量测序方法研究不同植被恢复模式土壤细菌与真菌的群落结构.结果表明:(1)2种植被恢复方式下土壤全氮含量显著高于对照,补播无芒雀麦土壤全磷含量最高;(2)2种植被恢复方式短期内显著改善了土壤物理性质,土壤容重显著低于对照,补播无芒雀麦土壤田间持水量、毛管持水量与最大持水量最高,补播苜蓿土壤饱和导水率最高;(3)2种植被恢复方式短期内对土壤微生物群落结构产生影响,真菌中的子囊菌门、细菌中的蓝细菌门相对丰度增加,真菌与细菌的生物多样性降低;(4)相关性分析表明,土壤有机质含量与真菌中的子囊菌门、细菌中的变形菌门、蓝细菌门数量存在显著正相关关系.2种植被恢复方式短期内均不同程度的改善了土壤理化性质,增加了固氮及降解有机质的微生物的数量及活性.
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基于农作制分区的1985-2015年中国小麦生产时空变化
《作物学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：利用1985-2015年间7个节点年份的全国分县小麦种植面积、总产量和单产数据,运用集中度指数、变化率等指标和重心迁移、单产面积贡献率分解方法,基于农作制分区,对过去30年我国小麦生产的时空变化进行分析.东北、西北干旱和华南农作区小麦种植面积明显减少,而黄淮海平原、长江中下游沿海平原农作区北部迅速增加;黄淮海平原农作区的海河低平原、黄淮平原和汾渭谷地亚区2015年集中度指数分别达到20.64%、25.77%和21.65%.各农作区的小麦平均单产持续提高,黄淮海平原和西北干旱农作区提升幅度最大,每年分别达到103.5 kg hm–2和92.9 kg hm–2.相较于1985年,2015年黄淮海平原农作区小麦总产量增加4.8×107 t,长江中下游沿海平原农作区增加8.0×106 t,东北农作区减少2.6×106 t.在小麦总产增加区域,黄淮海平原农作区以单产主导型及单产与面积共同作用型为主;长江中下游沿海平原农作区以面积主导型及单产与面积共同作用型为主;小麦总产减少地区主要因为种植面积减少.从总产量贡献率变化趋势看,单产主导型地区减少,面积主导型地区增加,单产与面积共同作用型地区较稳定.中国小麦生产越来越向高产地区黄淮海平原农作区集中,海河低平原、黄淮平原和汾渭谷地亚区为小麦生产集中区域;小麦单产和种植面积增加共同增加了该区域小麦总产量增加,而长江中下游沿海平原农作区和新疆地区的小麦总产增加主要靠种植面积扩大.
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基于物种敏感性分布(SSD)的耐盐与Pb低吸收小麦筛选研究及应用
《应用基础与工程科学学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：盐胁迫与重金属污染是导致污灌区土壤退化的主要因子,耐盐与重金属低吸收特征的小麦品种的筛选对污灌区农田安全利用具有重要意义.本文采集了河北某典型污灌区农田表层(0~20cm)土壤,通过外源添加0.4%NaCl盐化处理后进行盆栽试验,基于不同小麦耐盐指数(STi)与Pb富集系数(1/BCF)的物种敏感性分布(SSD)特征,对具有耐盐、Pb低吸收小麦品种进行筛选.结果表明:盐分胁迫对不同小麦的植株生长产生显著的抑制效应,基于地上部生物量的不同小麦耐盐指数范围为0.49~1.04,其中最小耐盐指数为中麦415,最大的为轮选987.不同小麦基于耐盐指数大小的SSD顺序为:轮选987>中优9507>中麦1062>中麦996>轮选1690>中麦816>中麦175>中麦14>中优206>中麦415.不同小麦茎叶与根对Pb的富集系数间存在显著(p<0.05)差异,其中,小麦茎叶对Pb富集系数从0.013(中麦1062)~0.073(中优206),最大相差5.80倍,小麦根对Pb富集系数从0.129(中优206)~0.223(中麦14),最大相差1.72倍.基于茎叶Pb富集系数(1/BCF)的SSD顺序为:中麦1062>轮选987>中麦996>中麦816>轮选1690>中麦415>中优9507>中麦14>中麦175>中优206;据此筛选出了具有耐盐与Pb低吸收的小麦品种为中麦1062与轮选987.基于SSD模型中保护95%物种安全的风险阈值(HC5)判断,中优206的1/BCF测定值为13.7,小于HC5值(14.4),为该污灌区土壤不宜种植的Pb敏感性品种.研究结果可为盐分胁迫下污灌区Pb污染农田的安全利用提供参考.
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