科研产出
倒伏胁迫下玉米抽雄期叶面积密度光谱诊断
《中国农业科学 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】叶面积密度(leaf area density,LAD)反映作物在垂直方向上体积内叶面积总量的差异,体现作物冠层内叶面积随着高度变化的分布状况。本文旨在探索玉米叶面积密度对于倒伏胁迫强度的表征能力及其光谱响应规律。【方法】以抽雄期倒伏夏玉米为研究对象,获取倒伏后玉米多期LAD及冠层光谱数据,对倒伏玉米冠层光谱进行一阶微分和小波变换处理,根据LAD与冠层光谱一阶微分及小波分解系数的相关性分析,筛选LAD敏感波段和最佳小波分解尺度,采用偏最小二乘法构建倒伏玉米LAD光谱诊断模型,并利用实测样本验证模型精度。【结果】玉米LAD随着倒伏胁迫程度的增强而增大,LAD可有效表征玉米倒伏胁迫强度及其自身恢复能力;玉米倒伏后冠层结构发生较大变化,倒伏玉米冠层光谱反射率较正常玉米整体增高,近红外波段的增幅相比可见光波段更高,倒伏强度越强则光谱反射率越高;LAD敏感波段主要分布在蓝光波段354—442、472—495 nm和红光波段649—829 nm以及近红外波段903—1 195 nm和1 564—1 581 nm;同一阶微分处理相比,基于连续小波变换的玉米倒伏LAD诊断模型的验证R~2提高6.08%—9.11%,RMSE降低23.08%—31.63%;小波分解尺度对LAD诊断精度有一定的影响,中低尺度模型精度优于高尺度模型,其中第5尺度构建的模型对LAD的拟合效果最优(R~2=0.898,RMSE=1.016)。【结论】利用连续小波变换技术对玉米冠层高光谱解析,可有效诊断倒伏胁迫下的玉米叶面积密度,可以为玉米倒伏胁迫灾情遥感监测提供必要的先验知识。
关键词： 抽雄期 倒伏胁迫 连续小波变换 LAD 玉米 高光谱
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基于角色和数据可视域的农业科研协同办公平台设计
《西南师范大学学报(自然科学版) 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：农业科研单位信息类型和用户组成复杂,业务流程繁琐,给农业科研单位的协同办公、信息共享利用和信息安全管理等带来许多问题和困难.为了适应科技管理工作发展和科技信息共享服务的需要,系统研究和构建了基于角色和数据可视域,针对多源、复杂和多层级用户的高效管理流程与信息安全主动管理系统;将平台用户横向按部门、纵向按管理等级等进行划分,并对数据资源进行可视域限定,形成用户和数据双向控制的用户权限管理及数据安全控制体系.构建了既可以实现高效信息加载和共享,又可保持信息安全的农业科研协同办公平台.
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臭氧处理对交链孢菌生长及其毒素积累的抑制作用
《食品科学 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：交链孢菌(Alternaria spp.)易侵染农作物,引起农产品病害,而且能够代谢产生交链孢毒素,包括细交链孢酮酸(tenuazonic acid,TeA)、交链孢酚(alternariol,AOH)、交链孢酚单甲醚(alternariol monomethyl ether,AME)等,严重影响人体健康.因此,亟需高效、安全的方法用以防控交链孢菌及其毒素积累.本实验研究了臭氧处理对体外互隔交链孢(A.alternata)生长及其产毒能力的影响.结果表明,臭氧处理组的菌落直径显著低于对照组(P<0.05),且臭氧处理可显著抑制互隔交链孢产生TeA、AOH、AME这3种交链孢毒素;利用扫描电子显微镜观察臭氧处理后互隔交链孢的微观形态,发现孢子和菌丝发生了凹陷、褶皱、断裂等异常现象;臭氧处理后的交链孢菌对番茄果实的致病力明显减弱,同时交链孢菌的产毒能力明显降低,20 mg/L臭氧处理条件下TeA、AOH、AME含量比对照组分别减少了36.1%、89.9%、93.2%.此外,臭氧对TeA、AOH、AME具有降解作用,降解率随着臭氧质量浓度的增加和处理时间的延长而显著提高,TeA经过20 mg/L臭氧处理30 min即可被完全降解,AOH及AME经20 mg/L臭氧处理120 min后降解率可达90%以上.综上,臭氧处理可以作为农产品及其制品中互隔交链孢及其毒素污染的防治手段.
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主要抗生素的太赫兹光谱检测与分析研究进展
《光谱学与光谱分析 》 2019 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：抗生素具有治疗各种细菌感染或致病微生物感染类疾病的作用,获得主要抗生素的吸收特性可对抗生素添加进行有效的定性定量监测和控制,在医药、畜牧和水产业等领域都有重要意义和使用价值。太赫兹光谱技术作为一种无损、高效、便捷的新型光谱探测技术,在国防安全、信息通信、材料、环境生物医学、农业和食品安全等领域有良好的应用前景。文章介绍了太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)检测系统的组成结构和工作原理,综述了现阶段太赫兹时域光谱技术在常用抗生素方面检测与分析的主要研究进展,重点归纳了β-内酞胺类、氨基糖苷类、四环素类、喹诺酮类、大环内脂类和磺胺类等主要抗生素的太赫兹定性识别与定量分析研究,给出了太赫兹时域光谱技术在主要抗生素检测方面的研究潜力和存在问题,为太赫兹技术未来用于主要抗生素定性定量快速检测仪器设备研发提供参考。
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生菜细菌性软腐病抗性鉴定方法及其资源评价
《华北农学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为了建立一套快捷、方便、可靠的生菜细菌性软腐病抗性评价方法,通过比较不同软腐致病菌、接种方法、苗龄、接种后调查时间对软腐病发病的影响,对华北地区主栽的50个生菜品种,通过春、秋2茬试验对其软腐病抗病性进行了综合鉴定,为生菜抗病品种的选育和应用提供依据。结果显示,采用针刺法,接种胡萝卜果胶杆菌巴西亚种菌株Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliensis BC1于7-8真叶期的生菜幼苗,并在接种48 h后调查病情,可有效地对生菜品种进行抗病性评价。对50份生菜种质资源的综合抗病性评价结果表明:裕生4号、橡生二号、意大利生菜等10个品种抗性级别为高抗;北生2号、汉堡、雷达等31个品种表现为中抗;其他9个品种表现为感病;无高感和免疫品种。不同类型的生菜种质对软腐病的抗性不同:相对于散叶生菜,结球生菜和直立型生菜抗性资源较为丰富;大部分紫色生菜品种比绿色生菜更具软腐病抗性。
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倒伏胁迫下的玉米冠层结构特征变化与光谱响应解析
《光谱学与光谱分析 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：倒伏胁迫是玉米生产中的主要灾害之一,严重影响玉米的产量、品质和机械收获能力.解析不同倒伏胁迫强度下玉米冠层结构变化规律及其光谱响应机理,是玉米倒伏灾情大范围遥感监测的基础.分别在玉米抽雄期、灌浆中期设置茎倒、茎折、根倒3种强度的倒伏处理,基于田间多频次持续观测实验,分析生育期、倒伏类型对玉米冠层结构动态变化及其自我恢复能力的影响;采用传统光谱变换与连续小波变换方法对倒伏玉米冠层高光谱进行处理,选取叶面积密度(LAD)为玉米倒伏冠层结构特征指标,筛选叶面积密度最佳敏感波段和小波系数,基于随机森林法构建叶面积密度高光谱响应模型,利用未参与建模的实测样本验证模型精度,重点探讨小波分解尺度和光谱分辨率对LAD光谱响应能力的影响规律.研究结果表明:叶面积密度作为单位体积内叶面积总量的冠层结构表征指标,与倒伏胁迫强度具有较好的响应关系,灌浆期的倒伏玉米LAD普遍高于抽雄期,抽雄期LAD整体表现为茎折>根倒>茎倒>未倒伏,灌浆期LAD整体表现为根倒>茎折>茎倒>未倒伏;经连续小波变换后,玉米倒伏冠层光谱对玉米倒伏LAD的响应能力普遍优于传统光谱变换,随着小波分解尺度的增加, LAD与敏感波段的相关性越强,其中10尺度相关系数最高,达0.74;连续小波变换所构建的模型精度普遍优于传统光谱变换,其中由原始光谱小波变换后构建的LAD响应模型精度最高,检验样本的R~2为0.811, RMSE为1.763,表明连续小波变换技术可凸显和利用冠层光谱中的细微信息.因此,叶面积密度可有效定量表征不同倒伏胁迫程度的玉米冠层结构变化特征,连续小波变换能有效提升冠层光谱对倒伏玉米结构变化的响应能力,基于随机森林法构建的倒伏玉米叶面积密度诊断模型具有较高的精度和稳定性,可为区域尺度的夏玉米倒伏灾情遥感监测提供先验知识.
关键词： 玉米 倒伏 叶面积密度 高光谱 连续小波变换 随机森林
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番茄灰霉病生防链霉菌筛选及鉴定
《微生物学通报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：[背景]由灰葡萄孢侵染所致的番茄灰霉病是一类重要的真菌病害,生物防治具有环境友好、病原菌不易产生抗药性等特点,是果蔬灰霉病绿色防控的有效措施.[目的]筛选对番茄灰霉病具有防病作用且能促进番茄种子发芽的广谱拮抗性链霉菌,并明确该菌株种级分类地位.[方法]采用琼脂块法筛选拮抗番茄灰霉病菌的链霉菌菌株,采用对峙培养法和生长速率法检测菌株T22抑菌谱,通过产胞外酶活性检测、离体叶片防效和种子发芽试验明确该菌株的防病促生相关特性,根据形态学特征、生理生化特性和分子生物学方法对该菌株进行种类鉴定.[结果]从分离的56株放线菌中筛选到14株对番茄灰霉病菌具有拮抗效果的放线菌菌株,其中链霉菌T22对番茄灰霉病菌抑制作用最强,且具有较广抑菌谱,同时菌株T22具有产生纤维素酶和几丁质酶的能力.菌株T22无菌发酵滤液对番茄灰霉病菌、桃褐腐病菌、黄瓜枯萎病菌抑菌率分别为84.6%、81.5%和79.1%;其无菌发酵滤液原液对番茄灰霉病离体防效为55.1%;100倍稀释液处理番茄种子,胚轴、胚根和种子活力指数分别增加15.1%、29.7%和43.9%.根据形态学特征、生理生化特性和多基因聚类分析将链霉菌T22鉴定为白黑链霉菌(Streptomycesalboniger).[结论]白黑链霉菌T22具有较强的抗真菌、产胞外酶、防病和促生活性,在番茄灰霉病生物防治中具有较好的开发应用潜力.
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小麦种子规模化DNA提取及检测体系的优化
《中国农业科技导报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：以小麦种子分子检测农业行业标准(NY/T 2859-2015)为基础,开发小麦种子快速、规模化提取DNA方法,优化反应体系中各组分含量,为小麦真实性快速执法提供技术支撑。通过对SDS、CTAB、高盐低p H、快速提取和试剂盒5种方法提取的DNA质量、浓度和PCR扩增效果进行比较,发现改进的高盐低p H方法提取种子的DNA质量、浓度能够满足小麦真实性鉴定中42对SSR引物重复鉴定的需求,是利用96孔深孔板和自动化移液工作站规模化、高通量提取DNA的较优方法。进一步优化结果显示该方法在65℃温浴条件下比室温的浓度高出25%,但两种温度条件下提取的DNA质量及浓度均能够满足品种鉴定的需求;沉淀时用0.5倍提取液体积的预冷异丙醇沉淀浓度最高,用室温的异丙醇沉淀的最佳体积是提取液体积的0.6倍。对标准中42对引物的最佳引物浓度和模板浓度均进行了优化,综合所有42对引物的优化结果发现,反应体系为20μL时,引物终浓度为0.437 5μmol/L,模板终浓度为10 ng/μL时扩增效率相对较高,扩增产物稳定,能够满足多重电泳的需求。
关键词： 小麦 种子 DNA提取 高盐低pH PCR反应体系 优化
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太赫兹技术在农产品品质检测中的研究进展
《光谱学与光谱分析 》 2019 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：农产品质量安全日益受到关注。由于传统检测方法存在耗时长、操作复杂、消耗大量溶剂、成本高等问题,因而迫切需要开发快速无损检测技术。在电磁波谱中位于微波和红外辐射之间的太赫兹波,因其所处波段的特殊性,使其具有了瞬态性、高穿透性、宽带性、相干性和低能性等一系列特性,太赫兹技术可以有效反映有机生物分子的结构和性质,作为物质"指纹"谱,该技术逐渐应用于有机生物分子的定性、定量分析,在近红外光谱、拉曼光谱、X射线等众多光谱类快速无损检测技术中成为一种极具竞争力的新兴检测技术。首先介绍了太赫兹波特点,太赫兹光谱及其成像技术原理;其次,在其基础上总结了太赫兹数据处理一般流程及其主要步骤中的常用分析方法,着重对定量、定性分析步骤中模型搭建方法、评估方法、评估指标进行了阐述;再次,讨论了近几年来太赫兹技术在农产品品质检测中的几个关键领域应用和研究进展,具体包括农药残留、抗生素、毒素等微量有害物质检测,掺假、转基因和外源异物的鉴别以及农产品内部营养成分含量预测等;最后,系统探讨了太赫兹技术在农产品品质检测领域尚需解决的问题,以此为导向总结需要进一步加强的研究方向,并对太赫兹技术在农产品品质领域未来发展作出展望。已有研究文献表明太赫兹技术在农产品品质检测领域的有效性。尤其,对非极性物质不敏感的特性,使其对已包装农产品的品质检测与评估具有得天独厚的优势。随着机器学习、强化学习等信息科学技术发展,一方面进一步加强太赫兹数据分析技术研究,通过数据自主学习,从数据角度揭示科学规律,构建精度更高、运算开销更小、实时性更强、泛化能力更好的分析模型;另一方面从分子振动理论出发,结合化学、物理学知识,研究太赫兹光谱特性的形成机理,并将获取的先验知识应用于分析模型的构建,通过数据与机理二者有机结合,提高太赫兹光谱分析软实力。未来硬件系统开发上以便携、低成本、灵敏度高为目标,最终实现太赫兹技术应用从实验室研究阶段逐渐走向商用工程化应用。
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精准农业对华北平原冬小麦温室气体排放和产量的短期影响
《农业环境科学学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：本试验以京郊冬小麦田为研究对象,采用大田试验设置4个处理:CTF(常规整地+常规施肥)、PF(精准施肥)、LL(激光平地)、PF+LL(精准施肥+激光平地),采用静态箱-气相色谱法分析了不同农业措施下的土壤温室气体(CO_2、N_2O、CH_4)排放特征。结果表明:和CTF相比,LL冬小麦产量显著提高7.10%;降雨、灌溉后表层土壤含水率显著提高,冬小麦季土壤CH_4吸收量显著增加22%,土壤CO_2、N_2O累计排放量分别显著增加27.20%、8.81%。PF产量与CTF无显著差异;土壤N_2O排放峰出现在追肥后,PF排放峰值显著较CTF低15.41%,精准施肥至收获期间PF土壤N_2O显著减排15.05%,但整个冬小麦生长季PF土壤CO_2、N_2O累计排放量和CH_4累计吸收量与CTF均无显著差异。和CTF相比,PF+LL小麦产量显著提高8.2%,同时PF+LL土壤具备较好的持水性,雨季及灌溉后表层土壤含水率分别显著提高8.81%、7.63%,冬小麦生长季土壤CO_2累计排放量显著增加33.53%,CH_4吸收量显著增加31.5%,N_2O累计排放量无显著差异,但在精准施肥至收获期间土壤N_2O显著减排10.22%。综上,激光平地技术可显著增产但综合增温潜势较强,精准施肥技术对产量无显著影响,但降低了N_2O排放峰值,减少了精准施肥后的N_2O累计排放量,表现出一定的N_2O减排潜力。
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