科研产出
基于全透射可见-近红外光谱的西瓜糖度在线检测研究
《光谱学与光谱分析 》 2024 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：糖度是评价西瓜品质的重要指标之一，影响着西瓜的受欢迎程度和销售价格。但体积大、皮厚的自然生物特征为西瓜糖度的快速、无损评估带来了挑战。为探索西瓜糖度快速无损检测，选择230个西瓜作为试验样本，使用自行研制的全透射可见-近红外光谱系统在线采集西瓜光谱数据，在线检测过程中保持光谱连续检测点在西瓜的赤道部位，并分别测量西瓜整果糖度和中心糖度作为理化糖度参考值。首先对样本在线检测过程中产生的多条光谱数据进行均值化处理，并选取波长范围690～1 100 nm的光谱数据，使用蒙特卡洛方法剔除其中的异常样本，使用多种预处理方法（SNV、 SG平滑等）对光谱数据优化，并采用SPXY算法划分样本校正集和预测集以减小因西瓜内部糖度分布差异造成的影响；基于优化的光谱数据构建了线性PLSR模型和非线性LS-SVM模型预测西瓜中心糖度和整果糖度。结果表明，基于SNV和SG组合法预处理光谱构建的LS-SVM模型预测西瓜整果糖度效果最好，其校正集相关系数RC=0.92,建模均方根误差RMSEC=0.37°Brix;预测集相关系数RP=0.88,预测均方根误差RMSEP=0.40°Brix。进一步使用特征波段挑选算法（CARS、 UVE、 SPA等）对光谱数据优化，结果显示构建的模型效果更好，其中使用CARS和UVE组合算法选取的特征波长构建LS-SVM模型预测西瓜整果糖度时效果最好，其校正集相关系数RC=0.94,校正均方根误差RMSEC=0.31°Brix;预测集相关系数RP=0.91,预测均方根误差RMSEP=0.37°Brix,且建模变量从1524个特征变量缩减到39个特征变量。该研究为实际生产中西瓜糖度快速无损检测应用提供了参考。
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不同干旱处理刺槐、侧柏光合特性与内源脱落酸含量的相关关系
《生态学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为揭示干旱介导植物光合同化能力的内源脱落酸(ABA)调控机制,以北京地区典型树种刺槐和侧柏为研究对象,探讨土壤快速干旱-复水(T1)和慢速干旱-复水(T2)处理下,树木碳同化与ABA器官分配模式间相关关系.结果表明:(1)刺槐与侧柏在T1 和T2 干旱处理阶段的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均随土壤体积含水量(SWC)下降显著降低(P<0.05).T1 两树种Pn降幅(99.18%和 57.30%)大于T2(91.97%和 36.69%),且T1、T2 刺槐Pn、Gs降幅均大于侧柏.T1 和T2 旱后复水阶段,T1 两树种Pn、Gs恢复程度大于T2,刺槐光合能力恢复至胁迫处理前水平,而侧柏仅部分恢复.(2)T1 和T2 两树种叶片、小枝、粗根、细根ABA均随SWC下降显著上升(P<0.05),且T2 两树种全株ABA上升幅度(21.21%和 26.01%)均大于T1(13.71%和 8.91%).T1 和T2 两树种粗根在旱后复水阶段ABA显著低于干旱阶段,其它器官ABA均维持干旱阶段水平.(3)探究两树种光合特性与ABA相关关系随土壤水分变化的规律发现,T1 和T2 处理下两树种光合参数与ABA含量呈显著负相关(P<0.05).SWC下降速度越慢,两树种光合参数与器官ABA协同变化程度越高,且刺槐光合、ABA两者相关系数高于侧柏.综上所述,光合参数、器官ABA含量变幅及其二者相互关系程度均显著受到土壤干旱节律的影响作用,且存在种间特异性.研究旨在揭示植物应对不同干旱胁迫的碳同化与内源激素调控响应机制,为区域城市园林耐旱林木的选培与管理提供理论参考.
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基于模型预测控制的菇房空调节能控制方法
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：当前工厂化食用菌生产菇房空调控制方法存在节能效率低、室内温度波动大等问题，提出了一种基于卷积神经网络（Convolutional neural network, CNN）、门控循环单元神经网络（Gated recurrent unit neural network, GRU）与注意力机制（Attention）的菇房空调节能控制方法。该方法以CNN-GRU-Attention组合神经网络为预测模型，结合预测误差补偿和预测模型数据集动态更新机制，实现对菇房室内温度精准预测；建立以空调控制量为状态量的目标函数，分别利用熵权法、主观法明确目标函数权重系数，运用带精英策略的快速非支配排序遗传算法（Non-dominated sorting genetic algorithmⅡ, NSGA-Ⅱ）求解出空调在控制时域内最优控制序列，集成滚动优化和反馈机制，实现菇房环境的精准及节能控制。试验结果表明，提出的CNN-GRU-Attention菇房室内温度预测模型，以历史30 min数据预测未来10 min室内温度效果最好，选取的典型日内预测最大均方根误差为0.122℃、最小决定系数为0.807、最大平均绝对百分比误差为0.611%;菇房空调模型预测控制方法对天气波动具有较好的抗干扰能力。与阈值开关法和PID法相比，在空调节能方面，能耗分别减少21%和14%;在控制温度精度方面，RMSE可分别降低72%、46%。
关键词： 菇房 预测模型 模型预测控制 多目标优化 神经网络
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糯玉米子粒硬度与淀粉合成相关酶动态变化及相互关系
《玉米科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：以鲜食糯玉米品种京科糯2000和苏玉糯2号为试验材料，比较授粉后不同时期淀粉合成相关酶活性、淀粉含量、含水量和子粒硬度的差异及各指标间的相互关系，利用Logistic方程比较两个品种子粒淀粉积累速率。结果表明，糯玉米子粒淀粉合成相关酶AGPase活性和SSS活性对淀粉的合成具有重要的促进作用，且在品种间有差异。利用Logistic方程比较两个品种糯玉米子粒淀粉积累过程，分析表明，与苏玉糯2号相比，京科糯2000达到最大淀粉积累速率的天数(Tmax)延长1.62 d，淀粉活跃积累天数增加8.85 d，子粒淀粉积累速率最大时的生长量(Wmax)提高3.97%，最大淀粉积累速率(Gmax)降低12.60%。糯玉米子粒淀粉含量与子粒含水量呈极显著负相关，与子粒硬度呈极显著正相关。
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国家农业高新技术产业示范区"四链"融合机理分析-以吉林长春国家农高区为例
《科技管理研究 》 2024 北大核心
摘要：首先，在界定“四链”融合本质内涵的基础上，以吉林长春国家农业高新技术产业示范区（以下简称“农高区”）为例，对农高区“四链”融合的内在机理进行剖析。研究表明，“四链”深度融合的本质是以产业链、创新链、资金链、人才链四链有机融合方式促进创新要素与资源汇聚，不断提升区域产业创新力与竞争力，形成持续高效运行的区域创新生态。研究认为，创新链是产业链发展的动力之源、是产业链各环节实现价值增值的基础，产业链是创新链落地生根的载体，创新链产业链协同是“四链”融合的核心，资金链和人才链是支撑，围绕产业链创新链精准配置资金链和人才链是根本保障，通过打造“四链”融通的现代产业体系有助于实现农高区产业链供应链的现代化。
关键词： “四链”融合 国家农业高新技术产业示范区 创新驱动 乡村振兴
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远缘杂交仁用杏新品种京仁5号的选育
《果树学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：京仁5号通过仁用杏品种龙王帽与扁桃品种意大利2号远缘杂交育成.果实卵圆形,果顶圆凸,在北京地区7月中下旬成熟;成熟时果皮底色黄色,阳面着片状红色,平均单果质量30.5 g;果核卵圆形,壳面较平滑,平均单核质量2.54 g,纵横侧径分别为3.28 cm、2.12 cm、1.23 cm;核仁饱满,离核,甜仁,平均单仁鲜质量1.05 g、干质量0.90 g,出仁率37.02%;杏仁脂肪含量(w,后同)435.63 g·kg-1,蛋白质含量269.84 g·kg-1,钙含量1.26 g·kg-1,铁含量24.08 mg·kg-1.丰产稳产,适应性强,综合性状优良.
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基于农田运载平台的烟叶辅助采收机设计与试验
《农机化研究 》 2024 北大核心
摘要：为解决根据成熟度分不同生长时段进行人工采收劳动强度大、采收效率低的问题，设计了一种基于农田运载平台的烟叶辅助采收机。充分考虑烟叶种植农艺规范，将人员乘坐高度调整及烟包提升机构融合设计，满足采摘位置高度调整的要求；设计主从双控电力提升控制电路，保证烟包提升运行效率；开发烟叶采收量定位监测系统，满足田间烟叶采收量分布信息获取的需求。开展了烟包提升系统提升能力性能试验，结果表明：烟叶提升净质量最大为15kg,提升时间最长为13s。烟叶采收量田间试验结果表明：烟叶辅助采收机烟包平均质量为6395g,标准差为1588g;相邻烟包定位点平均距离为5.64m,标准差为4.38m,并获得了烟草田间收获量分布图。烟叶收获效率对比田间试验结果表明：烟叶辅助采收车单人烟叶收获效率平均为30.46g/s,标准差为4.73g/s,与纯人工单人烟叶收获效率相比，烟叶收获平均效率提高78%,采收效率标准差降低1.80g/s,具有较好的采收效率的稳定性。研究结果可为省力、高效、智能烟叶采收机的研发提供技术支撑。
关键词： 烟叶辅助采收机 烟包提升机构 收获量分布 电动提升系统
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国内外甘薯移栽技术装备研究现状及展望
《农机化研究 》 2024 北大核心
摘要：甘薯是重要的粮食作物，是工业原料和新能源作物，而我国是世界上最大的甘薯生产国。甘薯种植农艺以裸苗移栽为主，对移栽姿态要求较高，现阶段我国甘薯移栽机械化水平相对于主粮作物相对较低，生产中大多通过人工栽插完成移栽作业，人工生产成本高、劳动强度大，已成为阻碍我国甘薯高质高效发展的主要技术瓶颈。为此，对国外和国内在甘薯机械化移栽领域开展的技术研究和已有生产装备的作业原理进行了分析，对我国在甘薯机械化移栽相关技术研究和装备研发方面存在的问题进行了探讨，并就我国甘薯移栽技术装备的未来发展方向提出相关建议，旨在为我国甘薯移栽技术装备的研究和推广提供一定的参考，促进我国甘薯移栽机械化的发展。
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基于多层级特征筛选和无人机影像的冬小麦植株氮含量预测
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：氮素是冬小麦生长发育必不可少的大量元素，无人机超高分辨率影像丰富的光谱信息和纹理信息为冬小麦植株氮含量精准预测提供了重要的技术途径，但是过多变量造成了信息冗余和模型复杂的问题。针对此问题，该研究提出了一种“相关分析+共线性分析+LASSO(least absolute shrinkage and selection operator)特征筛选”的多层级植株氮含量敏感特征的筛选方法，引入约束系数向量的L1正则化实现特征的稀疏性，将某些特征的系数缩小为0，基于冬小麦关键生育期（拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期）无人机影像提取的65个光谱和纹理特征，采BP神经网络（back propagation,BP）、Adaboost、随机森林（random forest,RF）和线性回归（linear regression,LR）4种机器学习算法构建了冬小麦植株氮含量预测模型。结果表明：相关分析筛选出51个通过0.01显著性检验的变量；基于共线性分析，当LASSSO正则化参数λ取值为0.08时，17个敏感特征变量被筛选。基于筛选的敏感特征变量，BP、Adaboost、RF和LR 4种算法建立的植株氮含量预测模型均达到了0.01水平差异显著性，且BP、Adaboost和RF 3种预测模型的精度具有高度的一致性，模型R~2均为0.81,RMSE分别为0.36%、0.38%和0.37%，说明该研究提出的多层级特征筛选方法不仅使得模型变得简洁，而且稳健性高，可为智慧农业氮肥精准监测、智慧管理提供技术支撑。
关键词： 无人机 冬小麦 氮素 多层级特征筛选 LASSO回归 机器学习 最小二乘回归
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不同品种猕猴桃多酚和类胡萝卜素组成的主成分分析
《食品研究与开发 》 2024 北大核心
摘要：为研究不同品种猕猴桃果实的品质特征及多酚类和类胡萝卜素组成的区别，选取12种市售猕猴桃采用直接测量法对基本品质特征（硬度、可溶固形物、可滴定酸含量）进行测定，采用高效液相色谱法测定果实的多酚和类胡萝卜素组分含量，对不同品种猕猴桃中多酚和类胡萝卜组成进行主成分分析。结果表明，12种猕猴桃果实品质特征、多酚组分含量和类胡萝卜素组分含量差异明显。海沃德果实较硬，硬度为1.10 kg/cm2，翠香可溶性固形物含量较高，为18.78%，东红可滴定酸含量较高，为1.40%，翠玉维生素C含量较高，为207.90 mg/kg。猕猴桃果实中，单体酚以（-）-原儿茶酸含量最高，（-）-儿茶素含量最低；单体类胡萝卜素以β-胡萝卜素含量最高，α-胡萝卜素含量最低；猕猴桃果实中至少含有23种多酚，6种类胡萝卜素，其中奎宁酸、芦丁是含量最高的2种多酚，含量分别在74.09～304.16 mg/kg和3.58～31.63 mg/kg。金梅、翠香、海沃德、米良1号果实中的多酚组成最为复杂，至少有25种，其中β-胡萝卜素是含量最高的类胡萝卜素，含量在1.06～41.57 mg/kg。利用主成分分析法对12个猕猴桃品种进行全面的评价，得出4个主成分因子累计贡献率为68.609%，可以反映猕猴桃品质的大部分信息，不同品种猕猴桃多酚及类胡萝卜素含量差异明显。
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