科研产出
低场核磁共振分析聚乙二醇对萌发期水稻种子水分吸收的影响
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究聚乙二醇(PEG,polyethylene glycol)处理下水稻种子萌发过程中内部水分分布和变化规律,进而揭示水稻耐旱性在水分吸收规律上的重要特征。应用低场核磁共振的T2弛豫谱和质子密度加权成像分析了PEG处理下水稻种子萌发过程中的水分变化,研究了利用蒸馏水(对照)和质量分数分别为10%、20%PEG6000处理对两个水稻品种旱9710、辽星1发芽指标的影响,以及对两个水稻品种萌发0、6、22、48、72 h吸水量的影响,确定单位质量核磁信号幅值与水稻种子湿基含水率的回归函数关系。发芽指标检测结果显示:旱9710耐旱性高于辽星1。质子密度加权成像结果显示:在水分吸收初期,水分子直接通过种子表面裂缝进入种子体内,胚乳中的淀粉粒等物质开始吸水膨胀,种子体积增大。24 h后,种子内营养物质向种胚流动。PEG处理下,水稻种子吸水量明显减少,发芽速度明显降低,且PEG质量分数越高,发芽速度越慢。基于核磁共振理论及T2弛豫谱的多组分特征,当反演频率为10 000时,水稻种子萌发过程中的水分分为束缚水与自由水两部分。T2弛豫谱结果表明:在蒸馏水和质量分数分别为10%、20%PEG处理下,种子湿基含水率和核磁信号幅值均逐渐增长。PEG处理下,核磁信号幅值增长相比对照处理显著降低(P<0.05)。PEG处理抑制了两个水稻品种种子对水分的吸收,PEG质量分数越高,抑制作用越强。PEG处理24 h后,耐旱性强的水稻品种吸水率相比对照处理的降低幅度小于耐旱性弱的品种。回归分析表明,3种处理下,核磁信号幅值和湿基含水率具有一致的线性关系(R2=0.983),由回归方程可以求得水稻种子萌发过程中各状态水分的含量。试验为研究水稻种子萌发过程对干旱胁迫的反应机制,开发种子水分微观活体无损检测技术等方面的研究提供理论支持和数据参考。
关键词： 核磁共振 种子 水分 核磁共振成像 干旱胁迫 萌发过程
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悬挂式深松机耕整地耕深检测方法研究
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：耕深作为深松作业质量的重要指标,长期以来无法实现在线评估,目前以人工抽测为主,误差大,效率低。以提高农机深松耕整地作业质量为目标,提出一种基于深松机组姿态估测的耕深检测方法及系统。首先分析了牵引拖拉机以及悬挂式深松机在作业过程中的运动轨迹,建立了拖拉机与深松机作业耕深检测模型。该模型通过检测安装在拖拉机后悬挂杆和悬挂式深松机上的姿态传感器输出角度,实时计算深松机耕深。为验证该检测模型的精度,设计了基于嵌入式ARM内核的耕深检测传感器和深松作业检测系统,该系统集卫星定位系统(GPS)、移动网络传输(GPRS)、数据存储(SD卡)等于一体,能实时采集深松机作业耕深、作业位置、作业速度及航向信息,数据存储在检测系统的终端设备中,并通过移动网络传送至远程数据中心做进一步融合处理,以对深松作业质量进行综合评价。将耕深检测传感器进行静态标定,耕深检测标定误差小于0.88 cm,平均误差小于0.21 cm,均方根误差小于0.66 cm。利用标定后的传感器及深松作业检测系统在田间开展多组试验,试验结果显示该系统耕深检测最大误差为1.18 cm,多组试验数据的平均误差小于0.45 cm,均方根误差小于0.64 cm,表明该系统耕深检测精度和稳定性较高。
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基于叶绿素荧光光谱和反射光谱的甜瓜种子品种鉴别
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：甜瓜的品种多样,富含多种营养成分,甜瓜种子品种不纯将对甜瓜生产造成一定危害,研究采用种子的叶绿素荧光光谱结合反射光谱的分析方法鉴别甜瓜种子品种,以甜瓜品种"一特白"、"一特金"、"京蜜7号"、"京蜜11号"、"伊丽莎白"为研究对象。构建了甜瓜种子品种鉴别光谱系统,包括激发光源单元、光谱数据采集单元和数据处理单元,使用该系统获取不同品种甜瓜种子的光谱数据。对光谱数据分别进行一阶导数(first derivative,FD),Savitzky-Golay(SG)平滑,FD结合SG平滑预处理。采用主成分分析(principal component analysis,PCA)方法降低光谱数据的维数,提取主成分。使用两种不同分组方法将样品按照3∶1的比例分为训练集和验证集,并分别采用Fisher判别和Bayes判别分析方法建立甜瓜种子品种的判别模型。本文比较了仅使用叶绿素荧光光谱与使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建立判别模型的判别结果,结果显示,使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建模的判别结果优于仅使用叶绿素荧光光谱建模的判别结果,Fisher判别分析和Bayes判别分析的验证集样品品种的判别正确率均达到98.0%。研究结果表明,采用叶绿素荧光光谱结合反射光谱鉴别甜瓜种子品种具有可行性。
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鼠伤寒沙门菌rpoS基因缺失菌株的构建及RpoS因子在环境胁迫下的作用
《食品科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：鼠伤寒沙门菌在应对环境胁迫时,通过自身的调节机制适应环境,其中Rpo S因子在其中起着重要的作用。为研究Rpo S因子在环境胁迫下对鼠伤寒沙门菌的影响,本研究用Red同源重组技术构建鼠伤寒沙门菌Salmonella typhimurium 1344的rpo S缺失菌株SL1344/Drpo S,并在不同条件下比较亲本菌株SL1344和基因缺失菌株SL1344/Drpo S的生长情况,这些条件分别为:3.5%NaCl、42℃、pH 4.0。此外本实验还重点研究了沙门菌在不同盐质量分数中预处理不同时间后置于含3.5%NaCl的培养基中培养的生长情况,以说明rpo S对于沙门菌在逆境中适应性的影响。结果表明在3.5%NaCl条件下,二者生长均受到较大的抑制作用,且SL1344/Drpo S受到的抑制作用更大,SL1344的最大生长速率为SL1344/Drpo S的2.49倍;在42℃条件下,SL1344的最大生长速率仅为SL1344/Drpo S的1.33倍,而在pH 4.0条件下,SL1344的最大生长速率为SL1344/Drpo S的2.77倍;此外,二者在不同盐质量分数中处理不同时间后的生长情况也存在差异。rpo S基因缺失菌株SL1344/Drpo S的构建为进一步研究Rpo S因子在鼠伤寒沙门菌应对环境胁迫的作用机制,以及为预防和控制由沙门菌导致的食源性疾患提供了理论支持。
关键词： 鼠伤寒沙门菌 基因敲除 RpoS 渗透压 温度 pH值
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基于Sentinel-1雷达影像的玉米倒伏监测模型
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：在玉米发生倒伏灾害后,为定量监测区域尺度下的玉米倒伏程度,该研究以2017年8月8日因强风和强雨造成大面积玉米倒伏的小汤山国家精准农业研究示范基地作为研究区,提取倒伏前后Sentinel-1A雷达影像的多种强度信息,与实测倒伏样本关联分析,筛选出玉米倒伏前后最佳敏感后向散射系数。采用自然高与植株高的比值作为倒伏程度评价指标并构建比值公式,最终得到倒伏监测模型。结果表明,倒伏前后玉米植株高度的最优敏感后向散射系数分别为σVH和σVV+VH。32个建模点的实测差值结果与模拟差值结果的R~2为0.896(P<0.01)。15个检验样本点和总样本点的倒伏程度分类准确度均达到100%。模型求解的自然高与植株高的比值与实测的比值总体相关性达到0.899。其中,中度倒伏类型的相关性最好,严重倒伏次之,轻度倒伏最差。该研究结果表明,在倒伏发生后,基于Sentinel-1A雷达后向散射系数构建的倒伏监测模型能在区域尺度下有效的实现玉米倒伏程度的分级监测。
关键词： 灾害 遥感 合成孔径雷达 极化指数 玉米 倒伏监测模型
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基于姿态实时监测的多路精准排肥播种控制系统研究 被引量:3
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对现有精准排肥播种控制系统缺少对机具姿态进行监测判别的现状,在现有精准排肥播种控制系统架构基础上,增加了机具作业姿态实时监测模块,使系统可以根据机具的实时前进速度和作业姿态自动控制排肥量和播种量,减少人员对系统的操作.该系统主要由车载控制终端、PID控制器、多路集成比例阀、光电转速测试码盘、机具姿态解析模块、机具位置与速度解析模块、液压马达等组成,其中机具姿态解析模块采用MPU6050芯片实时测量下拉杆与机架的俯仰角,应用STM32F103MCU芯片实时获取MPU6050芯片的输出数据,并反馈到车载控制终端,封装后的机具姿态解析模块安装在拖拉机三点悬挂的下拉杆中部,对下拉杆与水平面的夹角数据进行实时记录和反馈,判别机具的作业姿态是否处于工作状态.将该控制系统安装在小麦基肥精准分层施肥播种机上,在北京市昌平区小汤山国家精准农业研究示范基地,对该控制系统进行静态标定和动态试验,以检测可靠性和稳定性.静态标定试验结果显示,马达转速与系统的排肥排种量存在一元线性关系,此时浅层肥料、深层肥料和种子的单圈排量分别为16. 97、29. 31、11. 2 g;姿态标定结果表明,设置临界角为5. 3°时,系统的机具姿态提示信息正确,能够满足姿态监测的要求;动态试验表明,机具工作状态下,浅层肥料、深层肥料和种子排量变异系数分别为3. 5%、3. 8%和3%,3路的排量偏差都控制在5%以内,机具抬升状态下,排肥排种轴处于静止状态,说明该系统的运行过程总体比较稳定,能够满足小麦基肥分层施肥播种机具的精量排肥排种的作业要求,同时能够减少人为操作流程.
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开放光程FTIR光谱的葡萄品质劣变监测方法
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：前期的研究报道了红外光谱能够监测水果变质产生的挥发物质,其方法是将挥发物收集在气室中,利用多次反射的结构来增强光信号。实验中,我们使用开放光程傅里叶变换红外光谱法监测葡萄变质挥发物,尝试了主动和被动两种测量模式。根据红外光谱特征对葡萄品劣变过程中产生的挥发物进行了定性分析,并在研究中测量了葡萄储藏期间挥发物质的红外光谱特征的强度变化,并且根据这种变化规律建立了不同变质阶段的分类方法。此外,还尝试直接从原始光谱中分析挥发物质,证明了挥发物在原始光谱上仍然具有明显的光谱特征。这一研究证实了现场开放式傅里叶变换红外光谱法监测水果变质的可行性。开放光程傅里叶变换红外光谱法所具有的灵活使用性和非接触式在线测量的优点,使其有可能应用于大面积监测储藏中的水果变质问题,并具有进一步定位劣变源的潜力。
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基于无人机热红外与数码影像的玉米冠层温度监测
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：快速、准确、无损地获取田间玉米冠层温度,对实现无人机辅助玉米抗旱性状的监测具有重要的意义。该文以无人机搭载热红外成像仪和RGB高清数码相机构成低空遥感数据获取系统,以不同性状的拔节期玉米为研究对象,采集试验区的无人机影像。利用含有已知三维坐标的几何控制板,进行数码影像几何校正,并利用校正后的数码影像对热红外影像进行几何配准。利用便携式手持测温仪测量辐射定标板黑白面的温度,对热红外影像进行辐射定标。利用高空间分辨率的数码影像对玉米进行分类并二值化处理,基于二值化结果提取热红外影像的玉米冠层像元,并提取试验区不同性状玉米的冠层温度。同时,利用便携式手持测温仪在地面同步测量玉米冠层温度,并与提取的冠层温度经行一致性分析,以验证评估基于热红外影像提取玉米冠层温度的效果。结果表明:提取的冠层温度值与地面实测值具有高度一致性(R2=0.723 6,RMSE=0.60℃),提取精度较高,表明基于无人机热红外影像获取玉米冠层温度的方法具有高通量的优势且精度较高。最后将试验区的植被覆盖度与提取的冠层温度进行对比分析,结果表明:玉米冠层温度与其覆盖度有显著的相关性(R2=0.534 5,P<0.000 1),覆盖度越高冠层温度越低,反之则越高,说明玉米冠层覆盖度的大小影响玉米冠层温度的高低。该研究可为玉米育种材料的田间冠层温度监测提供参考。
关键词： 无人机 农作物 温度 玉米 热红外影像 二值化 覆盖度
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果品及其制品中赭曲霉毒素A污染的发生、控制和检测
《食品科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)是由赭曲霉、炭黑曲霉和青霉属等真菌产生的聚酮类次生代谢产物,广泛存在于果品及其制品中,特别是葡萄及其制品中检出率较高。由于OTA具有毒性强、可致癌且结构非常稳定、难以去除等特点,世界各国都制定了果品及其制品中OTA的限量。本文就OTA的生物合成、果品及其制品中OTA检测技术、OTA污染状况和控制策略分别进行阐述,并对其快速检测、绿色安全防控等方面进行展望,以期为OTA污染的高效分析和有效控制提供理论依据和指导。
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基于物联网技术的寒地水稻程控催芽系统设计与试验
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对大规模寒地水稻芽种生产中,浸种、破胸、催芽3个环节存在的上下层水温不均匀、浸种箱内稻种有氧呼吸差,易导致种子"出芽率低"甚至发生"烧种"、"烂芽"等问题,研究了浸泡温度、时间对水稻种子生理活性的激发机理,构建了基于物联网技术的温度、湿度、氧气监控体系,研发了程控水稻催芽系统,实现浸种箱内催芽环境分段式自动化管理。通过对浸种箱内温度场模拟及大田生产试验证明:系统温、湿、氧调控准确度高,均匀性好,水温控制精度?0.2℃,水位控制精度?0.3%,种子发芽率达97.79%,箱内不同区域芽种出芽率相差1%以内,芽种整齐度、健壮程度大幅提高。该系统研究为寒地水稻生产水平的提高提供了技术支撑,体现了较好的社会经济效益。
关键词： 种子 温度控制 传感器 寒地水稻 浸种催芽 有氧呼吸 发芽率
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