科研产出
苹果四臂采摘机器人系统设计与试验
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对鲜食苹果智能化高效采收需要,该研究设计了四臂并行采摘的"采-收-运"一体式机器人系统,以代替人工采收作业.以中国矮砧密植高纺锤果树为对象,根据树冠内果实空间分布特征,提出了四臂并行采摘执行部件的作业方式;建立了基于多任务深度卷积网络的果实可见区域识别模型,实现受遮挡果实离散区域语义分割及其归属关系的端到端判别;在此基础上,根据果实表面局部点云信息对其质心进行空间定位;提出了基于时间最优的四臂协同采摘任务规划方法,以实现机械臂对树冠内不同区域的高效遍历.最后在采摘机器人关键部件集成的基础上,在矮砧密植标准果园进行生产试验.试验结果表明,机器人对树冠内可见果实的识别率为 92.94%,被识别果实中定位精度满足机器人采摘操作要求的比例为 90.27%;机器人平均采摘效率为 7.12 s/果,其中四臂协同采摘效率约为单臂采摘效率的 1.96倍;对可见果实采摘成功率为 82.00%,对树冠内全部果实的采收率为 74.56%,枝叶遮挡干涉是造成采摘失败的主要原因.该研究可为鲜果智能化采摘模式的探索应用提供技术支撑.
关键词： 采摘 机器人 苹果 多任务网络 多臂协同 应用试验
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取食Cry3Aa蛋白后黄曲条跳甲成虫中肠组织的病理变化
《植物保护 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为明确Cry3Aa蛋白对黄曲条跳甲成虫的致死效果及作用机理，采用浸叶法测定了黄曲条跳甲成虫取食Cry3Aa蛋白后的死亡情况，并利用透射电镜观察了Cry3Aa蛋白处理后成虫中肠组织的病理学变化。结果显示，取食浓度为2 mg/mL的Cry3Aa蛋白6 d和12 d后黄曲条跳甲成虫的死亡率分别为33.33%和77.78%;透射电镜观察发现，蛋白处理后成虫中肠发生了明显的病理变化，并且随着时间的延长，病理变化更加明显，主要表现为：柱状细胞变形、细胞间隙增大、微绒毛缩短并肿胀、线粒体变形、内质网肿胀。本研究表明黄曲条跳甲成虫中肠是Cry3Aa蛋白的重要作用部位，研究结果为揭示Cry3Aa蛋白对黄曲条跳甲成虫的作用机理奠定了基础。
关键词： 黄曲条跳甲 Cry3Aa蛋白 致死效果 中肠组织 病理变化
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NO处理对黄金勾豆角采后贮藏品质的影响
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：黄金勾豆角在采后极易转紫衰老，影响贮藏品质，为明确一氧化氮（NO）对采后黄金勾豆角品质的影响，本研究采用0.2 mmol/L的外源NO供体硝普钠（sodium nitroprusside,SNP）溶液浸泡黄金勾豆角10 min,（8±1）℃贮藏条件下，测定贮藏过程中黄金勾豆角转紫率、锈斑率、外观品质、色泽、可溶性固形物质量分数、质量损失率、硬度及相关抗氧化物质含量和抗氧化酶活力。与对照组（去离子水浸泡）相比，SNP处理可有效延缓转紫和锈斑的发生，降低黄金勾豆角的质量损失率，维持可溶性固形物质量分数，抑制贮藏后期花青素含量的降低，减少丙二醛生成，提高总酚、类黄酮、类胡萝卜素等抗氧化物质的含量，整体上显著或极显著增加过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活力（P＜0.05、P＜0.01），抑制多酚氧化酶、过氧化物酶活力（P＜0.05、P＜0.01）。结果表明，SNP处理可通过调节抗氧化酶活性和抗氧化物质含量变化延缓贮藏期间黄金勾豆角的转紫衰老，维持贮藏期间的品质，延长贮藏期。
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两种樱桃番茄冷藏后风味品质分析
《食品工业科技 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为探究'千禧'和'吉甜一号'樱桃番茄冷藏中挥发性风味物质种类及相对含量差异,采用电子鼻和顶空固相微萃取-气质联用法分析 4℃冷藏 16d后樱桃番茄('千禧'和'吉甜一号')风味品质的变化.结果表明:电子鼻分析结果显示两种樱桃番茄冷藏前后发生明显变化的挥发性物质是无机硫化物、氮氧化合物和芳香物质,采用HS-SPME-GC-MS技术共检测出 93种挥发性物质,包括 27种醛类物质、23种醇类物质、4种酯类物质、11种酮类物质、3种呋喃类物质、9种烷烃类物质、12种烯烃类物质和 4种其他物质.与 0d相比,'千禧'和'吉甜一号'冷藏后总挥发性物质相对含量分别降低了 7.08%和 3.68%.两种樱桃番茄的主要挥发性物质己醛和反-2-己烯醛相对含量在冷藏后下降,反式-2-戊烯醛、庚醛、1-戊醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮和 1-戊烯-3-酮等经冷藏后相对含量均增加.与'千禧'相比,'吉甜一号'经冷藏后可以保留较高的醛类、酯类和酮类等樱桃番茄主要挥发性物质含量,故'吉甜一号'更利于采后储运和低温冷藏,可为高品质樱桃番茄采后储运技术提供理论依据.
关键词： 樱桃番茄 电子鼻 顶空固相微萃取-气质联用法 风味品质
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外保温连栋温室光热环境及保温性能分析
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决中国北方地区连栋温室冬季加温能耗大、盈利性和可持续性差等问题，该研究以降低屋面热损失为出发点，设计了大屋面外保温连栋温室，将外保温系统创新应用于连栋温室，并在山东寿光地区，以文洛型连栋温室为参照，对该温室光热环境及保温性能进行试验测试与分析。结果表明：1)连续40d白天（10:00—16:00），外保温连栋温室作物冠层上方平均太阳辐射为152 W/m~2，总透光率（含天沟下方）为40%，比文洛型连栋温室高7个百分点。外保温连栋温室跨中采光最佳，跨东、跨西及天沟下方太阳辐射强度与跨中相比分别减少17%、29%及46%。2)太阳升起后，外保温连栋温室东、西屋面外保温被依次收拢，09:30—12:00室内气温升速为1.9℃/h，较文洛型连栋温室低0.3℃/h，收拢保温后10min内室内气温骤降幅度比文洛型连栋温室低0.3℃。温室采用空气内循环加温，地面出风，再由设备间风机组内侧窗回风；加温期间（20:00—07:00）室内空气水平方向平均温差不超过1.2℃，垂直方向不超过1.0℃。外保温连栋温室水平方向气温分布均匀，垂直方向温差小于文洛型连栋温室。3)夜间，外保温连栋温室平均气温为13.1～16.1℃，室内外平均温差为12.8～21.0℃，覆盖外保温被的屋面平均热通量为50.0～97.7W/m~2，单层玻璃屋面为217.6～367.9 W/m~2，覆盖外保温可减少75%的玻璃屋面热损失。同期，采用双层内保温的文洛型连栋温室屋面平均热通量为141.1～232.2 W/m~2，外保温连栋温室与之相比屋面热损失降低36%，具有更佳的保温性能。加温期间外保温连栋温室平均热量投入实测为74.5W/m~2，并维持17.4℃的室内外平均温差，能耗较低。最后拟合了室内外温差对不同温室屋面热通量的影响，外保温连栋温室具有更高的拟合优度。该研究为连栋温室低碳节能发展提供了新型温室结构，也为外保温连栋温室的优化设计和工程应用提供了数据基础。
关键词： 温室 温度 环境 保温 太阳辐射 空气温度 热通量
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典型土壤中微塑料的测定方法研究
《生态与农村环境学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：土壤微塑料污染问题引起广泛关注，由于土壤基质的复杂性，目前尚没有提取土壤中微塑料的标准方法。为探究土壤微塑料提取标准方法，评估前消解、后消解和前后消解3种不同处理方法对红壤、褐土和黑土3种土壤中聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚酰胺树脂（PA）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）和聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）9种类型微塑料的提取效果。结果表明，3种土壤中不同消解处理微塑料总回收率范围在96%～102%之间。综合考虑去除基质效应及对目标物微塑料的破坏程度，最优消解方案为对土壤进行后消解处理；最优土壤微塑料提取方法为基于微塑料分离装置用饱和ZnCl2溶液进行3次密度浮选，再用5μm孔径硝酸纤维素滤膜真空抽滤后，用w为30%的H2O2在70℃条件下消解去除土壤有机质，在消解完成后再次进行真空抽滤，这样可在有效去除土壤有机质的同时提取微塑料。
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利用光谱空间特征估算马铃薯植株氮含量
《光谱学与光谱分析 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：植株氮含量（PNC）是评价作物长势和营养状况的重要指标，快速准确获取作物的PNC信息可为农田管理策略的制定与实施提供重要依据。已有研究表明，仅采用影像的光谱信息估算作物的PNC存在饱和现象，该研究尝试采用植被指数（VIs）结合二维离散小波分解技术（DWT）提取的多个尺度的高频信息（HFI）构建一种光谱空间特征（VIs+HFI）,探究VIs、 HFI和VIs+HFI估算PNC的能力。首先，以无人机为遥感平台获取马铃薯现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期和成熟期5个氮营养关键生育期的数码影像并实测各生育期的PNC数据。其次，基于预处理的无人机影像，提取各生育期冠层的光谱信息构建VIs,并采用DWT提取各生育期1～5尺度的HFI。然后，将各生育期提取的VIs和HFI与马铃薯PNC进行相关性分析，分别筛选出相关系数绝对值较大的前7个VIs和前10个HFI。为降低共线性对实验结果的影响，根据KMO检验结果对筛选的HFI进行主成分分析（PCA）降维处理。最后，采用岭回归和极限学习机（ELM） 2种方法分别以VIs、 HFI主成分和VIs+HFI主成分为模型变量构建马铃薯各生育期的PNC估算模型，并进行评估。结果表明：（1）马铃薯各生育期，1～5尺度的HFI对估算PNC均有贡献。（2）以VIs+HFI为模型变量构建的马铃薯PNC估算模型的精度和稳定性高于单一VIs和HFI。（3）马铃薯各生育期，以岭回归方法构建的PNC估算模型优于ELM方法。其中，以VIs+HFI为模型变量构建的PNC估算模型效果最优，5个生育期的建模R~2分别为0.833、 0.764、 0.791、 0.664和0.435, RMSE分别为0.332%、 0.297%、 0.275%、 0.286%和0.396%; NRMSE分别为9.113%、 9.425%、 10.336%、 9.547%和15.166%,该研究可为马铃薯氮营养状况的实时高效监测提供一种新的技术支撑。
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无花果叶提取物对不同品种青皮核桃保鲜效果的影响
《食品工业科技 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：以温185、新丰和新2青皮核桃为实验材料，探究无花果叶提取物对青皮核桃的保鲜效果，将不同品种青皮核桃在4℃下贮藏60 d，探究无花果叶提取物对贮藏期青皮核桃的颜色、失重率、硬度以及核桃仁的酸价、可溶性蛋白等评价指标的影响。结果表明：无花果叶提取物显著提高了青皮核桃的保鲜效果，以青皮核桃果皮颜色和形状可知，新丰核桃贮藏到60 d时果皮绿色保留较好，新2核桃仅贮藏到15 d和温185核桃可贮藏到45 d的果皮颜色保留较好；贮藏到60 d时，新丰核桃青皮的a*值为-1.21，而新丰-CK的a*值为23.87，青皮核桃新丰、温185和新2相比对照组的失重率依次降低了85.28%、80.39%和79.41%，可见无花果叶提取物处理延缓了青皮核桃水分蒸发的速度，保持了青皮核桃的水分含量，其中，新丰核桃仁丙二醛含量最低，其含量为5.84μmoL/g，比新丰-CK降低了53.91%，无花果叶提取物处理显著延缓了核桃仁丙二醛的积累，新丰核桃仁可溶性蛋白含量最高为11.38 mg/g，且比新丰-CK高了55.01%，可见无花果叶取液处理保留了青皮核桃鲜食品质，延缓核桃仁脂类的过氧化，提高了青皮核桃的保鲜效果；本研究可为青皮核桃采后保鲜技术研究提供理论依据。
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农业害虫检测的深度学习算法综述
《计算机工程与应用 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：害虫检测是害虫测报的关键步骤，对于害虫防治具有重要意义，也是保证农作物产量和品质的前提。近年来，随着卷积神经网络的迅速发展，害虫检测技术进入智能化时代，使用深度学习相关技术实现精确的害虫检测已成为研究人员重点关注的课题。为了促进深度学习害虫检测技术的发展，对检测算法和现有数据集进行综述。总结了当前面临的数据匮乏、小目标检测、多尺度检测和密集与遮挡检测等四大难点问题，并分析了其主要成因。重点针对以上难点问题，总结归纳了近年来提出的深度学习害虫检测算法的改进策略和技术细节，以及面向实际场景的应用算法，对比分析了各类算法的性能表现、改进策略的适用场景及其优缺点。从面向复杂检测场景、解决数据匮乏问题、模型增量更新和应用落地等方面分析并展望了未来的研究趋势。
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2-甲氧基肉桂醛缓解猪IPEC-J2细胞氧化损伤的效果研究
《中国畜牧杂志 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：本试验旨在研究2-甲氧基肉桂醛（2-MCA）对猪肠上皮细胞IPEC-J2氧化损伤的保护效果。利用过氧化氢（H2O2）建立IPEC-J2细胞氧化损伤模型；通过CCK8法确定2-MCA缓解H2O2处理后IPEC-J2细胞适宜的浓度与处理时间；随后通过试剂盒法测定细胞上清乳酸脱氢酶（LDH）、应激产物丙二醛（MDA）、氧自由基（ROS）、抗氧化指标总抗氧化能力（T-AOC）、过氧化氢酶（CAT）、总超氧化物歧化酶（T-SOD）和谷胱甘肽（GSH）活性；通过荧光定量PCR检测IPEC-J2细胞内CAT、GPx-1、HO-1、NQO-1、SOD和Nrf2基因表达量。结果显示：（1） 1 000μmol/L H2O2处理4 h时，细胞存活率为50%左右，细胞上清LDH活性增加（P＜0.01），表明氧化应激模型建立成功；（2） 12、24、48 h时2.5～40μmol/L 2-MCA处理细胞均可缓解H2O2引起的存活率降低，其中10μmol/L浓度24 h保护效果最佳，此时细胞上清LDH活性降低（P＜0.01）；（3）与H2O2处理组相比，2-MCA预处理可缓解H2O2引起的MDA和ROS增高（P＜0.01）；（4）与H2O2组相比，2-MCA预处理可降低T-AOC和CAT含量（P＜0.01或P＜0.05），增加GSH含量（P＜0.01）；（5） 2-MCA预处理可降低H2O2处理IPEC-J2细胞Gpx-1和HO-1基因表达量（P＜0.01或P＜0.05），增高SOD、CAT、NQO-1和Nrf2基因相对表达量（P＜0.01或P＜0.05）。由上述结果可知，2-MCA能够通过调节Nrf2信号通路及其下游抗氧化酶基因的表达从而降低细胞内应激产物的生成，缓解H2O2诱导引起的IPEC-J2细胞氧化损伤。
关键词： 2-甲氧基肉桂醛 IPEC-J2细胞 氧化应激 抗氧化
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