科研产出
基于全生命周期评估稻虾综合种养系统的生态经济效应
《科学通报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为优化稻虾综合种养管理模式,从投资成本、经济效益、生态效益、土壤健康效益及粮食安全生产效益等角度,获取稻虾综合种养和水稻单作系统中水、土及温室气体排放等实测数据,采用黑箱模型构建全生命周期评估（LCA）模型,系统分析和量化不同农田系统的生态经济效应.结果表明,与水稻单作相比,稻虾共作显著提升了土壤质量,有助于土壤团聚体的形成,>0.25 mm的团聚体比例增加了16.1%（P<0.05）,土壤平均质量直径和几何平均直径分别提升了26.1%（P<0.05）和44.3%（P<0.05）.根据LCA结果,与水稻单作系统相比,综合种养系统中土壤肥力得到了提高,产生经济正效益(1132元hm–2);尾水排放量的增加导致农业面源污染加剧,导致生态负效益(–8393元hm–2).当地综合种养系统具有碳汇功能,产生正向生态效益(1575.6元hm–2).由于环形沟占据水稻种植面积,稻虾共作导致水稻减产,产生负效益(–4249元hm–2).综合种养系统的净生态经济效益(44572.6元hm–2)是水稻单作系统(11091.5元hm–2)的4.0倍.基于LCA模型全面评估综合种养系统为稻田土壤培育、养分高效利用、温室气体减排及农业经济可持续发展提供全新视角.
关键词： 稻虾综合种养系统 全生命周期评估 土壤培育 温室气体减排 生态经济效益
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微酸性电解水对鲜切苦菊中腐败菌的抑制效果
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为控制鲜切苦菊因切口处受到微生物污染而导致的腐败变质，本研究通过16S rRNA基因测序技术分离鉴定鲜切苦菊中的腐败菌，并评估微酸性电解水（slightly acidic electrolyzed water,SAEW）的抑菌机制及保鲜效果。经过筛选，得到5株腐败菌，分别为不动杆菌、假单胞菌、沙雷氏菌、果胶杆菌及泛菌。使用175 mg/L的SAEW进行处理，确定了SAEW对这5种腐败菌的最低抑菌浓度范围为43.75～175 mg/L，最低杀菌浓度范围为87.5～175 mg/L，半数有效抑菌浓度范围为28.52～99.54 mg/L。结果表明，175 mg/L SAEW可同时对这5种腐败菌产生抑菌效果，并显著延缓抗坏血酸的下降及丙二醛的积累。在此质量浓度下，菌落总数和抑菌活性均表现出显著的抑菌作用。进一步的分析发现，175 mg/L SAEW处理后腐败菌的细胞形态和细胞膜完整性被破坏，菌体表面出现凹陷、褶皱和破损，胞内核酸及蛋白质出现泄漏。这表明，SAEW可能通过破坏细胞膜结构，导致细胞内容物外泄，从而实现对腐败菌的杀灭作用。
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基于多时相GF-1影像和机器学习的冬小麦估产研究
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了准确地估算区域冬小麦产量，本研究尝试利用多时相的GF-1 WFV影像，采用多种光谱植被指数表征冬小麦的生长特征，对多个时相的不同植被指数与冬小麦产量之间进行相关性分析，基于定量分析结果优选特征，然后利用反向传播神经网络、支持向量回归和随机森林回归3种机器学习算法构建冬小麦产量估测模型，并与传统线性回归估产模型进行了比较。结果显示，植被指数与产量的相关性随着生育期的推进逐渐增强，其中3月26日孕穗期的植被指数与产量相关性最高，达到0.7。基于多时相植被指数组合的建模方式能够有效提高冬小麦产量的估测精度，采用拔节期和孕穗期的植被指数组合比单个生育期的植被指数的估产精度要高，反向传播神经网络估测模型的决定系数R2提高约0.104,支持向量回归模型R2提高约0.141,随机森林回归模型R2提高约0.107。针对孕穗期的多时相植被指数，3种模型均有较高的估测精度，反向传播神经网络模型最高估测精度为91.47%,R2为0.859,RMSE为472.873 kg/hm2,支持向量回归模型估测精度最高为91.03%,R2为0.826,RMSE为492.917 kg/hm2,随机森林回归模型最高估测精度达到92.25%,R2为0.908,RMSE为445.874 kg/hm2,3种机器学习算法的最优精度模型对比多元回归估测模型，精度分别提升7.53、7.09、8.31个百分点。该研究为基于国产高分辨率卫星数据进行冬小麦产量估算研究提供了参考。
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β-葡聚糖-嗜黏蛋白阿克曼氏菌微胶囊的制备及性能研究
《中国食品学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：目的：制备1种新型的BG-AKK合生元微胶囊。方法：测定嗜黏蛋白阿克曼氏菌在以3种β-葡聚糖为唯一碳源的培养基中的光密度值(OD600nm)，筛选出益生作用较好的β-葡聚糖种类和浓度，并将其与嗜黏蛋白阿克曼氏菌一起作为芯材进行包埋，优化合生元微胶囊的制备工艺。对合生元微胶囊的形态特征、胃肠耐受性和贮藏稳定性进行评价。结果：元麦β-葡聚糖对嗜黏蛋白阿克曼氏菌具有较好的益生作用，较好的作用质量浓度为20 mg/mL。合生元微胶囊的优化配方为：羧甲基纤维素钠和乳清蛋白的质量分数分别为2.5%和0.7%，芯材与壁材的体积比1∶6，包埋效率为（93.2±5.1）%。与未包埋、未添加元麦β-葡聚糖的处理组相比，芯材中加入元麦β-葡聚糖和包埋处理使活菌在体外模拟胃肠液中或4,25℃下贮藏时的存活率显著提高，如：模拟胃液和肠液消化后，活菌数分别为6.81,8.53 lg（CFU/g）；合生元微胶囊在4,25℃条件下分别贮藏63 d和35 d，活菌数分别为8.87,6.23 lg（CFU/g）。结论：合生元微胶囊对嗜黏蛋白阿克曼氏菌具有较好的包埋效果和保护作用，可显著提高活菌数量。
关键词： 嗜黏蛋白阿克曼氏菌 β-葡聚糖 微胶囊 胃肠耐受性 耐贮性
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葡萄籽提取物对冷藏期间小龙虾腥味物质与品质的影响
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：本研究利用不同质量浓度的（0.05、0.15 g/100 mL和0.25 g/100 mL）葡萄籽提取物（grape seed extract,GSE）处理冷藏期间小龙虾虾头和虾尾肉，通过感官腥味评价、电子鼻分析以及顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术，结合气味活性值综合评价脱腥效果，通过测定理化指标分析GSE处理对小龙虾品质的影响。结果表明：0.25 g/100 mL GSE脱腥处理并贮藏6 d，虾头、虾尾肉的腥味值和醛类、醇类物质下降最为显著。虾头主要腥味物质是壬醛、1-辛烯-3-醇、（E,E）-2,4-壬二烯醛、（E,E）-2,4-癸二烯醛，而虾尾肉腥味物质主要是壬醛、癸醛、（E,E）-2,4-癸二烯醛。进一步研究表明，0.25 g/100 mL浸泡处理能够显著抑制虾尾肉硫代巴比妥酸反应物值、总挥发性盐基氮值、菌落总数的增加（P<0.05），并延缓pH值先下降后上升的趋势。此外，GSE处理虾尾肉的色泽L*值略低于CK组，但与CK组相比可以更好地保持虾尾肉硬度、咀嚼性和弹性。因此，GSE在降低虾头、虾尾肉腥味和保持虾尾肉品质方面具有良好的应用前景，该研究可为小龙虾产品及其他水产品的开发提供一定的理论参考。
关键词： 小龙虾 葡萄籽提取物 腥味物质 质构分析 感官评价 电子鼻
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不同附着材料对旋转式微藻生物膜系统处理餐厨垃圾沼液的影响
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：微藻生物膜系统在废水处理中具有较好的应用前景，微藻生物膜的形成主要依赖于附着材料的附着性能，选择合适的附着材料可以改善微藻生物膜系统的废水处理效果。该研究以模拟餐厨垃圾沼液为对象，首先对6种常见附着材料的附着性、耐用性和经济性进行评估。经过评估发现，纯棉帆布、涤纶和涂层尼龙纺在耐久性和附着性方面表现较好，纯棉帆布可以达到最高5.19 g/（m2·d）的生物量附着，且三者的经济性较好。随后，将这3种附着材料应用于旋转式微藻生物膜反应器，发现纯棉帆布可以实现最高的生物量附着，其微藻平均生产力为1.60 g/（m2·d），其次是涤纶、涂层尼龙纺。并且纯棉帆布相对于涂层尼龙纺成本低且更容易挂膜，具有较好的经济性。微藻的色素含量与生物量呈正相关，随着培养时间的延长呈下降趋势。纯棉帆布处理组中载体附着式微藻叶绿素含量最高，为40.24～43.46 mg/g。利用旋转生物膜系统处理餐厨垃圾沼液试验中，涂层尼龙纺和纯棉帆布处理组对污染物去除效果相对较好，其中纯棉帆布处理组中总氮、氨氮、硝态氮、总磷和化学需氧量的去除效率分别达到50.6%、99.5%、28.5%、98.7%和97.0%。经过对胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）分析发现，随着培养时间的延长，3个处理组中悬浮微藻和载体附着式微藻的EPS的含量先增加后减少，荧光强度与EPS的含量趋势一致，主要有机物为芳香族蛋白和溶解性微生物副产物。因此，纯棉帆布作为附着材料能够实现较好的生物量附着和污染物去除。
关键词： 旋转式微藻生物膜 附着材料 生物量 污染物去除 胞外聚合物 餐厨垃圾沼液
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不同来源水热炭DOM特征及其与四环素的络合作用
《中国环境科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：采用紫外光谱、红外光谱、荧光光谱及平行因子分析方法,探讨了四环素TC与3种不同来源(污泥、鸡粪、秸秆)水热炭溶解性有机质(DOM)之间的络合异质性及其作用机制.结果表明, 3种水热炭DOM均表现出较高的亲水性和较低的芳香性特征,其中秸秆水热炭DOM尽管具有较高的芳香性和较大的分子量,但其溶解性有机碳(DOC)含量较低且表面含氧官能团较为丰富;相反,污泥水热炭DOM拥有最高的DOC含量,但其芳香性和分子量均最低.3种水热炭DOM与TC之间的荧光猝灭均属于静态猝灭类型,其中污泥水热炭DOM和鸡粪水热炭DOM表现出显著的荧光猝灭效应,其络合常数lgK范围分别为4.48～5.81与5.94～6.33,络合容量f值范围分别为0.21～0.40与0.14～0.46.进一步分析显示,TC更倾向于与水热炭DOM中富含的类蛋白组分发生猝灭反应,其中鸡粪水热炭DOM与类蛋白组分C4络合常数lgK与络合容量值f分别为6.33与0.46为最高.不同来源的水热炭DOM与污染物TC之间存在差异化的络合效应,这将影响环境中TC的存在形态、迁移行为及其生物有效性.
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不同光伏阵列结构遮阴对光环境及小麦产量的影响
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：光伏农业作为一种清洁能源生产与农业空间高效利用的复合土地利用模式，其光伏组件引发的光热环境异质性会显著影响作物光合作用与产量形成。然而，针对不同支架形式对光伏农业系统内部光环境及作物产量的影响尚不明确，这已成为制约该模式推广的关键科学问题。该研究以内部种植冬小麦的光伏农业系统为试验对象，重点探究不同光伏方阵结构对系统内光环境特征及作物生理响应的影响机制。通过设置固定式支架与追踪式支架两种光伏结构的田间对比试验，采用太阳辐射强度传感器连续监测全生育期内不同种植区域（光伏板下与板间区域）的太阳辐射强度变化，同步测定小麦叶片光合参数及产量构成因子。试验数据显示，光伏系统内部光环境存在显著的空间异质性特征。固定式支架区域板间采光率达到84.5%，显著高于板下区域的37.1%（P<0.05）；而追踪式支架区域板间区域（56.8%）与板下区域（53.4%）太阳辐射强度差异未达显著水平。遮阴效应导致各处理组平均产量较对照组下降20.8%～24.5%,其中固定式支架区（4138.1 kg/hm2）与追踪式支架区（3946.9 kg/hm2）产量水平存在显著差异（P<0.05）。值得关注的是，追踪式支架较固定式支架的光伏组件铺设密度低6.8%，然而前者的单位面积发电量可提升5.4%。研究表明，追踪式支架技术能够在维持作物生产力的同时显著提高能源产出效益，展现出更强的农光协同发展潜力。该研究为农业光伏系统的光环境调控提供了理论支撑，相关成果可为地方政府制定农光互补项目政策、以及新能源企业优化系统设计方案提供科学依据。
关键词： 光伏农业 光伏阵列 光环境 小麦产量 固定支架 追踪式支架 太阳辐射强度
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超声预处理对荠菜微波干燥品质的影响
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高荠菜的微波干燥品质，采用不同超声功率（4、6、8和10 W/g）对荠菜进行预处理，研究荠菜的传质特性、微观结构、水分分布、酶活性、微波干燥特性、色泽、复水性、营养成分和风味特性。结果表明：1)相较于未超声对照组，超声预处理显著降低了荠菜中过氧化物酶（peroxidase,POD）和多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）活性（P＜0.05），提高了干物质损失率；2)超声预处理后，荠菜内部细胞间隙及直径增大，荠菜的水分自由度增大，当超声预处理功率为6 W/g时，细胞结构较为完整；3)超声预处理促使荠菜微波干燥速率提高，超声预处理功率为6 W/g时，荠菜干燥速率较高，有效水分扩散系数为2.153 1×10-6 m~2/s;4)荠菜微波干燥动力学模型拟合结果显示，Page模型决定系数R~2（0.989 1～0.995 0）较高，均方根误差RMSE（0.024 2～0.035 1）及卡方值χ~2（0.000 6～0.001 2）较低，拟合效果最佳；5)超声预处理功率为6 w/g时，微波干制荠菜的复水比较高，叶绿素、总黄酮和总酚含量分别为39.29、24.66、7.70 mg/g，这3种营养成分含量均显著高于未超声对照组（P＜0.05）;6)相较于新鲜荠菜，超声预处理提高了微波荠菜干制品中的氮氧化合物、含硫化合物和芳香成分响应值及丰富度、咸味和酸味强度。综合分析，以6 W/g超声功率对荠菜进行预处理，荠菜微波干制品品质最佳。该研究可为荠菜精深加工提供一定的理论依据和技术参考。
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基于改进Mask R-CNN的笼养死鸭识别方法
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对规模化笼养肉鸭舍内死鸭识别采用人工作业方式时，存在作业效率低、劳动强度大、养殖成本高等问题，以层叠式笼养肉鸭为研究对象，提出了一种基于深度学习的笼养死鸭识别方法。为了采集数据，首先面向立体层叠式养殖环境设计了一款适用于肉鸭舍的自主巡检装备。针对笼养肉鸭舍铁丝网遮挡严重的问题，基于机器视觉对笼网进行修复，基于OpenCV对图像进行增强处理。构建了一种基于Mask R-CNN的死鸭识别模型，采用Swin Transformer对模型进行优化，解决了Mask R-CNN网络缺乏整合全局信息能力的问题。对比分析了SOLO v2、Mask R-CNN和Mask R-CNN+Swin Transformer模型识别笼内死鸭准确率。实验结果表明，在平均精度均值为90%的条件下，Mask R-CNN+Swin Transformer模型对笼内死鸭总体识别准确率可达95.8%,在自主巡检装备上的检测效果优于其他主流的目标检测算法。
关键词： 机器视觉 笼养肉鸭 死鸭识别 Mask R-CNN
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