科研产出
无人机多光谱影像的小麦倒伏信息多特征融合检测研究
《光谱学与光谱分析 》 2024 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：为探究多特征融合方法在作物倒伏领域快速精准识别中的适用性，利用无人机获取多田块冠层尺度的不同倒伏率麦田多光谱数据，对原始倒伏图像进行图像拼接、辐射校正、几何校正等预处理，并利用重归一化差值植被指数和阴影指数分别剔除土壤和阴影背景，提取小麦倒伏DSM模型和植被指数分别与多光谱图像进行多特征图像主成分变换融合，筛选差异性较大的纹理特征，采用支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）和最大似然法（MLC）监督分类模型对多光谱和DSM融合图像、多光谱和归一化植被指数（NDVI）融合图像、多光谱图像和纹理特征图像进行监督分类，并采用总体精度（OA）、 Kappa系数和提取误差综合评价各监督模型的分类性能和倒伏提取精度。分类结果表明：各监督分类方法在不同倒伏区域提取结果建模效果趋势一致，SVM和ANN整体提取精度高于MLC,在高倒伏区域，多光谱与NDVI融合图像的SVM监督模型（OA:92.63%, Kappa系数：0.85,提取误差：1.11%）提取效果最好；在中倒伏区域，多光谱与DSM融合图像的SVM监督模型（OA:90.35%, Kappa系数：0.79,提取误差：9.34%）提取效果最好；在低倒伏区域，均值纹理特征图像的ANN监督模型（OA:91.05%, Kappa系数：0.82,提取误差：8.20%）提取结果较好。本研究将DSM模型、植被指数、纹理特征与多光谱图像进行融合对比，并对多特征融合方法能否高精度有效提取小麦倒伏信息进行了探究，结果表明无人机多光谱遥感结合特征融合技术能有效提取小麦倒伏面积，提取效果优于单特征小麦倒伏图像。本研究结果可为助力小麦倒伏灾情调查数据的精确获取方法提供参考。
关键词： 无人机遥感 图像处理 多光谱 特征融合 倒伏 小麦
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基于根区温度和肥料浓度耦合的草莓生长调控
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索草莓根区加热的最适温度及施肥浓度，该研究设置3个根区温度水平（不加温（8℃）、16、22℃）和3个肥料浓度水平（0.5、1.5、2.5 g/L），共计9个处理。分析了根区温度和肥料浓度协同作用对草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的影响。结合层次分析法和CRITIC客观赋权法，运用优劣解距离法对各处理进行基于草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的综合评价。结果表明：1）采用根区加温对设施草莓生长有促进作用。在采摘第3茬果实时，加温到16℃和22℃的处理下可以采摘的草莓植株数量相较于不加温处理明显增加。2）肥料浓度对草莓生长综合评分的影响大于根区温度。高肥料浓度（2.5 g/L）会降低草莓产量，中肥料浓度（1.5 g/L）不仅能增加单果质量，还能提高肥料偏生产力和水分利用率，具有更好的经济效益。3）基于TOPSIS综合评价建立了设施草莓生长综合评价体系，得出评分最高的处理为T5处理（16℃，1.5 g/L）。通过寻找最优区间，结果发现根区温度在13.10～18.47℃，肥料浓度在1.43～1.87g/L时，设施草莓生长效果较好。该研究结果可为设施草莓冬季及早春的温度和肥水管理提供理论依据。
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基于气相色谱-离子迁移谱分析不同产地秋月梨品质差异
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究不同产地秋月梨品质特征,对6 个产地秋月梨果实品质指标进行测定,并利用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)测定其挥发性香气成分.结果显示,河南宁陵县秋月梨可滴定酸含量显著高于其他产地,部分产地秋月梨之间可溶性固形物含量、总黄酮与总酚存在显著差异(P<0.05).6 个产地秋月梨梨皮和梨肉中共鉴定出76 种挥发性香气成分,其中酯类23 种、醛类20 种、醇类11种、酮类4种、烯烃类1种、酸类3种、其他类14种,梨皮中挥发性香气成分比梨肉中多24种.河北魏县检出特有挥发性香气成分乙酸异丁酯、丁酸甲酯和异戊醛.通过指纹图谱和相似度分析较好实现了不同产地秋月梨区分.该研究提供了不同产地秋月梨品质和挥发性香气信息,GC-IMS技术具有实现秋月梨产地区分和产地溯源的潜在应用前景.
关键词： 秋月梨 气相色谱-离子迁移谱 挥发性香气成分 产地 指纹图谱
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酶解与发酵联合处理对牛蒡根风味的影响
《中国食品学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：用酶解和发酵联合处理新鲜牛蒡根，在活性多糖充分溶出的基础上，通过乳酸菌发酵改善牛蒡根的不良风味。以牛蒡酶解液中多糖含量和风味评分为指标，通过正交试验确定酶解最佳条件为：纤维素酶添加量4%，料液比1∶6，温度55℃，酶解时间1.5 h，超声功率200 W。气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析显示，醛类及萜烯类化合物例如苯乙醛、Β-瑟林烯、A-姜黄烯是引起牛蒡不良风味的主要来源，在酶解、发酵过程中会转化为具有愉悦风味的酮类和醇类。主成分分析和聚类分析结果表明，经不同方式处理的牛蒡液中挥发性风味物质苯乙醛、Β-瑟林烯、A-姜黄烯存在较大差异，酶解与发酵联合处理可有效改善牛蒡根不良风味。
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基于YOLO v7-RA的火龙果品质与成熟度双指标检测方法
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：已有火龙果检测方法仅针对单一性能指标，难以满足农业真实场景的需要，为此提出了一种精准高效的火龙果品质与成熟度双指标检测方法。首先，利用自适应鉴别器增强的样式生成对抗网络扩充火龙果图像，建立复杂环境火龙果数据集。采用伽马变换进行图像增强，凸显火龙果特征，降低光照环境的影响。其次，提出了YOLO v7-RA模型。通过设计ELAN＿R3替代ELAN（Efficient layer aggregation network）模块，减少主干网络对重复特征的提取，增强模型对细粒度特征关注度，提高双指标检测准确率。融入混合注意力机制（Mixture of self-attention and convolution, ACmix）,增强模型对特征的提取和整合能力，降低杂乱背景信息干扰。最后，通过实验验证了YOLO v7-RA模型的检测性能。实验结果表明，该方法精准率为97.4%,召回率为97.7%,mAP0.5为96.2%,FSP为74 f/s,实现了检测精度与检测速度的均衡。即使在遮挡情况下，YOLO v7-RA模型检测精准率仍达到91.4%,具有较好泛化能力，能够为火龙果智能化采摘的发展提供技术支持。
关键词： 火龙果 深度学习 品质 成熟度 StyleGAN2-ADA YOLO v7
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水稻根内生菌Bacillus sp.RE35耐受及累积吸附Cd的机制
《科学通报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：水稻对镉(Cd)的高富集能力会引发人体健康风险.利用内生菌降低水稻根系Cd移动性的研究已被广泛关注,但具有高Cd耐受性的水稻内生菌资源尚待发掘,其对不同浓度Cd的耐受和累积吸附机制也有待深入研究.本研究基于前期筛选出的高Cd耐受性水稻根内生菌Bacillus sp.RE35,通过液体培养实验研究其对Cd的耐受和累积吸附机制.结果表明,菌株RE35对Cd的最大耐受浓度可达600 mg/L,最大吸附容量为28.49 mg/g,对1和5mg/L Cd2+的去除率可达88.4%和80.4%.当Cd浓度低于20mg/L时,菌株RE35对Cd2+的去除以胞内累积为主,随着Cd浓度升高,菌株三磷酸腺苷酶活性显著增强,透射电子显微镜和X射线能谱结果显示Cd均匀地分布于菌株细胞内.当Cd浓度高于20mg/L时,胞外吸附对Cd2+的去除具有重要作用,其分泌的胞外聚合物中蛋白质组分增加.X射线光电子能谱和傅里叶变换红外吸收光谱结果显示,菌株胞外蛋白质的氨基和酰胺等基团与Cd的吸附密切相关.本研究阐明了高Cd耐受性内生菌RE35对不同浓度Cd的累积吸附机制,为内生菌菌剂开发提供了宝贵的菌种资源信息.
关键词： 水稻内生菌 镉耐受性 胞内累积 胞外吸附 芽孢杆菌
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不同干燥方式对羊肚菌品质特性及复水性能的影响
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究羊肚菌在不同干燥方式及复水后的品质变化与成因，以六妹羊肚菌为试材，采用自然干燥（natural drying,ND），恒温干燥（constant temperature drying,CTD），真空冷冻干燥方式（vacuum freeze-drying,VFD）对羊肚菌进行干制，探讨3种干燥方式对微观结构、滋味、营养品质及复水性能的影响，并研究羊肚菌复水前后质地、色泽、风味的差异分析，分析判断不同方式的干燥特性。结果表明：VFD羊肚菌氨基酸、粗多糖与甜味值分别为944 mg/100 g、6.26 g/100 g、19.73，显著（P<0.05）高于其他2种方式，其菌柄与菌盖的明亮度（L*值）显著（P<0.05）提升，菌盖色差（△E）最小，△E值为5.83。电子鼻数据结合主成分分析（principal component analysis,PCA）发现干燥与复水前后不同羊肚菌样品在气味轮廓上存在差异且对风味进行很好地区分。VFD由于其孔隙均匀分布的疏松状微观结构保持最佳的复水比，低场核磁共振结合核磁共振成像分析结果显示VFD羊肚菌在复水20 min内不易流动水显著增加，复水速率快速上升，复水均匀性最好。VFD复水后菌柄与菌盖色差（△E）分别为12.28和11.47，显著（P<0.05）小于其他2种干燥方式，菌柄和菌盖的脆度分别为35.87 N/mm和10.42 N/mm，与CTD相近。聚类分析与相关性分析结果直观地展示了感官变量与营养变量在不同干燥方式样品中的分布，进一步说明真空冷冻干燥在羊肚菌干燥应用的可行性。该研究结果为羊肚菌干制品加工方式优选提供参考。
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宰后肌肉成熟过程中铁死亡的发生及其与生鲜肉品质关系的研究进展
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：保水性、质构、色泽等是生鲜肉品质的重要指标。我国肉类加工贮藏以及流通过程中存在汁液流失、质构劣化等问题，由此造成的质量损耗远高于发达国家。近年来，研究人员发现了一系列与肉的保水性、嫩度等品质相关的潜在生物标志物，并研究了细胞凋亡对肉嫩度等品质的影响，但关于铁死亡与生鲜肉品质间关系的研究甚少。动物宰后肌肉内环境改变，细胞发生铁死亡，其特征包括铁离子积累、脂质氧化加剧、氧化还原平衡失调等，这些变化与肉的品质形成密切相关。本文综述铁死亡的特征、代谢途径、调控机制及铁死亡与不同细胞死亡方式间的交联，阐明铁死亡通过铁稳态失衡、氧化还原失衡及脂质过氧化影响生鲜肉品质的机制，完善了宰后成熟过程中肉品质形成的机理。
关键词： 铁死亡 宰后成熟 品质 铁稳态失衡 氧化还原失衡 脂质过氧化
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含益生菌的微胶囊制备及稳定性研究
《中国食品学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：植物乳杆菌具有许多功能特性，如改善营养、风味特性、抗氧化活性、抗菌活性等。当人体摄入足够量时，有益于身体健康。然而，益生菌在加工以及胃肠道消化过程中，受到不同恶劣环境条件的影响，有效定植存活率显著降低。为提高植物乳杆菌在人体胃肠道内和加工、贮藏期间的稳定性，以乳清分离蛋白纳米纤维（WPIF）和海藻酸钠（ALG）为壁材，采用挤出法制备植物乳杆菌（L. plantarum 90）核壳微胶囊。以包封率为指标，研究复合壁材的质量浓度、CaCl2质量浓度对植物乳杆菌包埋效果的影响。结果表明：植物乳杆菌微胶囊的最佳制备工艺是：WPIF质量分数为2%,ALG质量分数为2%,CaCl2质量分数为1%，此条件下，植物乳杆菌微胶囊的包埋率最高可达92.13%。对WPIF-ALG-L. plantarum 90核壳微胶囊连续5 h体外胃肠消化和4℃下的贮存稳定性进行研究，在模拟胃液中，植物乳杆菌的存活率为87.65%，肠液中释放率为89.18%，并且4℃贮存25 d，存活率为79.98%。核壳微胶囊具有较好的耐受性、肠溶性和贮存稳定性。
关键词： 乳清分离蛋白纳米纤维 植物乳杆菌 挤出法 微胶囊 稳定性
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光伏组件遮阴对光伏农业系统光环境及无花果产量影响分析
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为保证光伏农业项目中的光伏发电效益，通常在农业用地上铺设大量的光伏组件。日间，光伏组件会遮挡太阳光线并在农业用地上产生较大的遮阴面积。为探明光伏组件遮阴对光伏农业系统内部光环境、阴影宽度、作物叶片光合特性和产量的影响，以江苏南京地区光伏组件下沿边缘距离地面垂直高度（以下简称光伏组件铺设高度）为2.5、3.2、3.9 m的光伏农业系统为试验对象，测试了光伏农业系统内部光伏阵列板下和板间种植区域的太阳辐射强度，计算分析了光伏组件遮阴形成的阴影宽度在1 a中的变化规律，研究了光伏阵列板间种植区域无花果的产量和叶片光合特性差异。结果表明，试验期间光伏阵列板间种植区域的采光率保持在55.4%～68.9%，是光伏阵列板下种植区域的2.1～3.3倍。在3种光伏组件铺设高度下，光伏阵列板间种植区域的采光率随着光伏组件铺设高度的增加而降低，光伏阵列板下种植区域相反。无花果全生育期内，光伏组件遮阴宽度随纬度、光伏组件铺设高度增大而增大。光伏组件遮阴导致各处理的无花果平均产量较露天对照减少了19.9%～48.9%，且叶片的光合特性能较好地反映各处理间的产量差异。较低的光伏组件铺设高度能有效提高无花果叶片的净光合速率和气孔导度，从而减轻光伏组件遮阴导致的光合抑制。综上，与光伏组件铺设高度为3.2和3.9 m的光伏农业系统相比，光伏组件铺设高度为2.5 m的光伏农业系统内部光环境更好，遮阴宽度更窄，能较好地降低无花果产量的减产幅度，在各地的光伏农业项目中具有一定的实用价值。
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