科研产出
基于数据-物理混合模型的菇房空调节能控制方法
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对模型预测控制在菇房节能控制中存在纯数据驱动温度预测模型可解释性差、优化求解速度慢等问题，该研究提出了一种基于数据-物理混合模型的菇房空调节能控制方法。首先，使用门控循环单元神经网络（gated recurrent unit neural network, GRU）与注意力机制（attention）作为预测模型，将菇房内部热平衡方程纳入损失函数中，实现基于数据-物理混合模型的菇房温度预测方法。然后，基于模型输出与参考轨迹的偏离程度和设备控制量建立目标函数。最后，利用改进型Adam算法快速地求解出空调在控制时域内的最优控制序列，实现菇房空调能耗最优控制。试验结果表明：与纯数据驱动的GRU模型相比，本文所提出的菇房温度预测模型，预测精度提高18%，均方根误差可控制在0.10℃内。与自适应矩估计（adaptive moment estimation,Adam）优化算法相比，改进型Adam算法适应度值降低6%，与带精英策略的快速非支配排序遗传算法相比（non-dominated sorting genetic algorithmⅡ, NSGA-Ⅱ）运算时长减少81%。与传统的阈值控制方法相比，本文所提出的模型预测控制方法跟踪精度提高63%，控制精度的均方根误差平均降低了73%，空调能耗平均降低了12%。该研究为菇房空调的节能控制提供了有效的控制方法。
关键词： 节能 模型预测控制 深度学习 数据-物理混合驱动模型 菇房
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基于SNP芯片的二系杂交小麦亲本遗传多样性分析
《麦类作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：二系杂交小麦是中国目前杂交小麦的主要类型。为解析二系杂交小麦亲本之间的遗传多样性和亲缘关系，本研究利用小麦90K SNP(single nucleotide polymorphism)芯片对123份二系杂交小麦亲本进行全基因组扫描，分析品种间的遗传距离及多样性。结果表明，小麦21条染色体上SNP位点的多态性比率达到82.40%。每条染色体分布895～6 165个多态性位点，这些多态性位点在亚基因组间分布呈现B>A>D,在7个同源群间的分布呈现5>3>1>2>7>6>4。123个杂交小麦亲本间的遗传距离为0.001～0.513,平均为0.369。其中60个不育系的遗传距离在0.001～0.499之间，平均为0.324; 63个恢复系的遗传距离在0.002～0.513之间，平均为0.372;60个不育系与63个恢复系之间的遗传距离在0.225～0.511之间，平均为0.387。聚类分析可将所有材料分为4个不同类群。综合SNP和供试材料类型分析，不育系与恢复系之间的遗传距离最大，其次是恢复系之间，不育系之间遗传距离最小。基于遗传距离和亲缘关系分析发现，供试二系杂交小麦亲本遗传差异整体偏小，部分亲本有近交趋势，需要拓宽遗传基础和增加亲本的遗传多样性，以提高杂交小麦育种水平。
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不同营养液温度对植物工厂生菜品质及干烧心的影响
《中国农业大学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为促进人工光植物工厂中生菜（Lactuca sativa L.）的生长，降低生菜干烧心的发生率，以‘意大利’‘绿雅’生菜为试材，采用营养液培养法，设置3个不同营养液的温度：T1(16℃)、T2(21℃)、T3(26℃)，分析不同的营养液温度对生菜品质以及干烧心情况的影响。结果表明：随着液温的升高，生菜的各项品质逐渐升高，在26℃时达到最大。与16℃相比，营养液温度在26℃时，‘意大利’‘绿雅’生菜可溶性糖含量增加66.79%和66.98%，根系活力增加105.83%和107.15%，总酚含量增加21.86%和18.75%，类黄酮含量增加33.17%和35.35%。2种生菜在液温26℃时，叶绿素含量和净光合速率均达到最大值，与其它处理差异显著（P<0.05）。液温的升高降低了干烧心的发生率以及烧心的严重程度。综上，当营养液温度为26℃时生菜的品质提升最大，本研究对设施蔬菜高品质生产具有重要意义。
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不同砧木嫁接对品质番茄植株生长和果实风味的影响
《北方园艺 》 2025 北大核心
摘要：以品质番茄“京采8号”为接穗，采用“果砧1号”和“砧爱1号”2个番茄砧木对其进行嫁接，测定了生长期植株株高、生物量和叶绿素含量，以及果实营养和风味品质，明确嫁接对高品质番茄植株生长和果实品质的影响，以期为高品质番茄的优质安全生产提供参考依据。结果表明：相比不嫁接处理，砧木嫁接，尤其是“砧爱1号”,显著促进叶片叶绿素b合成和植株生长(单株生物量提高了73.88%)、提高了果实产量(132.14%)和可溶性固形物含量(30.00%),但是降低了果实中挥发性物质的种类和含量。这说明砧木和接穗之间的信息交流和信号传导不仅影响植株生长和生理变化，也影响了果实营养和风味品质。
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大葱SVP基因的克隆及其对温度与干旱胁迫的响应
《农业生物技术学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：SVP (short vegetative phase)是调控植物开花的重要基因之一。本研究克隆了大葱(Allium fistulosum)的AfSVP基因(GenBank No. AfisC4G02946)，其CDS长744 bp，编码247个氨基酸；生物信息学分析表明，AfSVP蛋白分子量为60.35 kD，属疏水性蛋白，在多个物种中具有保守性；将AfSVP基因转入本氏烟草(Nicotiana benthamiana)原生质体后，激光共聚焦显微镜观察表明，AfSVP定位于细胞质和细胞核中；其组织表达分析显示，AfSVP在花中表达量显著高于其他组织(P<0.05)。在高、低温胁迫、干旱胁迫响应分析显示，AfSVP表达量在高温胁迫12 h达到最高(P<0.05)；在低温胁迫72 h达到最高(P<0.05)；在干旱胁迫在12 h达到最高(P<0.05)。本研究为大葱非生物因素诱导抽薹开花调控机制的深入研究提供参考。
关键词： 大葱 SVP (short vegetative phase) 环境胁迫 表达分析 生物信息学分析
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食物源微塑料研究方法和风险评估综述
《环境科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：微塑料逐渐成为备受人们关注的新兴环境污染物，环境中大量存在的微塑料会在人类食物系统中积累，进而威胁人体健康.明确微塑料在食物中的污染特征，对于科学评估人体的摄入风险具有重要意义.基于当前已发表文献，从食物原料、加工和包装过程这3个方面分析了人体通过饮食接触微塑料的暴露途径.进一步总结食物中微塑料研究方法，主要包括密度浮选、膜技术和电动分离技术系列检测方法及视觉分析、光谱法、色谱法和激光红外成像系列鉴定方法 .最后计算了人体通过食物接触微塑料的估计日摄入量（EDI），论述了微塑料对人体的潜在危害.提出今后需要在分析检测、来源追溯和毒理研究方向进行系统研究，可为微塑料综合防控和人类健康风险评估提供理论参考.
关键词： 微塑料(MPs) 食物 来源 赋存 检测 风险评估
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基于EA-BiLSTM-SCSO的多步逐小时参考作物蒸腾量预测方法
《节水灌溉 》 2025 北大核心
摘要：在农业水资源管理领域，参考作物蒸腾量的精确预测对灌溉水高效利用至关重要。当前逐日预测方法未能充分利用日内动态变化信息，限制了预测准确性。为解决该问题，研究提出了一种基于外部注意力机制（EA）的双向长短时记忆网络（BiLSTM）模型，使用沙猫群算法（SCSO）优化模型超参数，实现逐小时参考作物蒸腾量预测。首先利用SCSO方法对EA-BiLSTM模型进行优化，优化后的算法在70个epoch后收敛，平均R2升至0.750；进而通过特征相关性分析，将模型输入的特征数据由10个减少为历史ET0、太阳辐射、空气温度、空气湿度和最大风速5个。以北京市昌平区的国家精准农业研究示范基地大田种植区ET0预测为例进行了方法验证，在对未来第7小时的预测中，R2从0.619提高到0.644，获得了更好的预测效果；最后通过对模型可解释性分析证实，历史ET0对预测的贡献最高，贡献率达到了0.043，其次是空气湿度和总辐射。与DT （决策树）、Lasso （最小绝对收缩和选择算法）、LMP （多层感知机）、CNN （卷积神经网络）等预测方法的对比结果表明，采用EA-BiLSTM-SCSO的预测结果在MAE和MSE指标上均获得了最低的误差值，在R2指标上，EA-BiLSTM-SCSO模型平均达到0.722较CNN模型提升了12.6%。研究验证了深度学习与特征工程在提高作物参考蒸腾量逐小时预测精度方面的优势。该方法在智慧灌溉中用于估算作物的水分需求，能够实现对未来灌溉的精准预测，从而制定合理的灌溉计划，提高灌溉水利用效率，进行有效的灌溉用水调度。
关键词： BiLSTM 外部注意力机制 沙猫群优化算法 逐小时参考作物蒸腾量预测 模型可解释性
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AcCdr4对炭黑曲霉生长和赭曲霉毒素A合成的调控功能
《核农学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：AcCdr4是一种氨基酸序列具有多处跨膜域的ABC转运蛋白，该蛋白可能影响炭黑曲霉（Aspergillus carbonarius）的生长及赭曲霉毒素A(OTA)的产生。为了明确ABC转运蛋白AcCdr4的调控功能，本研究构建了炭黑曲霉AcCdr4基因敲除突变株，对该基因参与调控炭黑曲霉生长和OTA合成的功能进行了初步探索。结果表明，AcCdr4基因敲除后，炭黑曲霉在体外培养基和葡萄果实上生长发育缓慢，OTA产量显著下降。进一步对ΔAcCdr4突变株中OTA合成基因簇基因的表达量进行分析，发现Acpks、Acnrps、AcbZIP的相对表达量显著下调，菌体对OTA的分泌能力下降，说明该基因参与调控炭黑曲霉中OTA毒素的合成。此外，以丁香酚作为抗真菌剂处理AcCdr4敲除突变株，发现AcCdr4基因敲除后菌体对丁香酚的敏感性增强，说明该基因有助于菌体抵抗外源活性物质的刺激。本研究为探明炭黑曲霉生长发育及产毒的分子机制提供了理论数据，为研制新型抗真菌药物提供了潜在靶标。
关键词： 炭黑曲霉 OTA ABC转运蛋白 AcCdr4 调控功能
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