科研产出
基于感官品质、质构特征及理化成分分析的中国南瓜果实感官综合评价预测模型
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：本实验以20份不同类型中国南瓜种质资源的果实为研究对象，分别测定其感官品质指标、质构特征指标和理化成分指标，并进行差异性分析、相关性分析及逐步回归分析，以建立一套数据化、能够综合评价中国南瓜果实感官品质的方法，为探究感官品质关键因子和优良品质新品种选育提供理论依据。差异性分析结果表明，不同南瓜材料的感官品质指标、质构特征指标和理化成分含量均存在不同程度的差异。相关性分析结果表明，南瓜果实的柔软度、黏糯度、甜度越高，口感越微润，综合口感越好；此外，质构特征指标中弹性、内聚性越高，黏附性越低，南瓜果实的综合口感越好；理化成分中糖、果胶和总淀粉含量越高，含水量越低，综合口感越好。通过逐步回归分析建立了Y=-1.547+0.072×果糖含量+0.052×可溶性果胶含量-0.053×直链淀粉含量-0.022×黏附性+21.278×粗纤维含量（Y为综合口感预测得分）的感官综合评价预测模型，该模型预测口感效果较好，综上，以质构特征和理化成分含量作为客观评价指标可以较好地弥补感官分析主观性较强的劣势。
关键词： 中国南瓜 感官分析 质构特征 理化成分 相关性分析 回归模型
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京津冀地区干旱事件时空聚集性特征分析
《水资源保护 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：在计算京津冀地区1961—2015年逐月标准化降水蒸散指数（SPEI）的基础上，借助SaTScan时空扫描软件，对不同程度干旱的时空聚集特征及其变化趋势进行了探究。结果表明：京津冀地区1961—2015年干旱发生频率持续增加，干旱化程度不断加剧；轻旱和中旱的时空聚集特征与总旱相似，集中发生于石家庄、保定、衡水和邢台；重旱和特旱的时空聚集特征相似，集中发生于廊坊、保定、沧州和石家庄；1961—1993年干旱聚集状态保持平稳，1994年后聚集的空间波动性增大，聚集范围和聚集程度均有所增强；随着干旱程度的加重，聚集发生的难度增加，聚集范围的差异性增大，空间波动性和不可预测性均有所增强。
关键词： 干旱事件 SPEI 时空聚集性 SaTScan时空扫描 京津冀地区
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基于集成学习的水稻氮素营养及籽粒蛋白含量监测
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用高光谱遥感技术在水稻收获前对籽粒品质相关的蛋白质含量进行监测,一方面可以及时调整栽培管理方式,指导合理追肥,另一方面,有助于提前掌握籽粒品质信息,明确市场定位.该研究以广东省典型优质籼稻为研究目标,基于2019年和2020年两年氮肥梯度实验,以水稻分化期和抽穗期冠层尺度高光谱数据、水稻氮素参数,包括叶片氮素含量(LNC)、叶片氮素积累量(LNA)、植株氮素含量(PNC)、植株氮素积累量(PNA)及籽粒蛋白含量数据为基础,利用四种个体机器学习算法partial least square regression(PLSR)、K-nearest neighbor(KNN)、Bayesian ridge regression(BRR)、support vector regression(SVR),三种集成学习算法random forest(RF)、adaboost、bagging,针对水稻不同生育期氮素状况进行监测建模,在此基础上构建基于水稻冠层光谱信息、光谱信息结合水稻农学氮素参数的籽粒蛋白含量的监测模型,并对模型进行精度对比.研究结果表明,在水稻氮素营养监测方面,利用水稻冠层454~950 nm波段信息,采用RF及Adaboost算法,在水稻分化期、抽穗期及全生育期LNC、LNA、PNC及PNA模型R2均达到0.90以上,同时也具有较低的RMSE和MAE.在水稻籽粒蛋白品质监测方面,采用全波段光谱信息进行籽粒蛋白含量监测时,R F具有最高的精确度与稳定性,两生育期的R F模型对籽粒蛋白含量的监测结果R2分别为0.935和0.941,RM S E分别为0.235和0.226,M A E分别为0.189和0.152;两生育期以全波段光谱信息结合长势参数进行籽粒蛋白监测时,Adaboost模型具有最高的精确度和稳定性,其中分化期全波段光谱信息结合PNA作为输入参数,Adaboost模型R2为0.960,RMSE为0.175,MAE为0.150,以抽穗期全波段光谱信息结合PNC作为输入参数,R2为0.963,RMSE为0.170,MAE为0.137.研究结果表明,与PLSR,KNN,BRR和SVR几种个体学习器算法相比,集成算法RF,Adaboost和Bagging具备良好的处理多重共线性的能力,适合用于高光谱数据的分析与处理,在作物氮素营养监测及水稻品质的早期遥感监测方面具有明显优势.
关键词： 高光谱遥感 水稻品质 机器学习 集成算法 Adaboost Random forest
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中国水-能源纽带关系双向消耗核算研究
《水资源保护 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对经济社会发展中水与能源的消耗问题，从水资源开发利用过程中的能耗与能源生产过程中的水耗两个角度进行双向的定量分析，并采用双向核算法估算了全国主要能源产业生产现状总用水量与水资源利用的总耗能量，厘清了水与能源之间的纽带关系。研究结果表明：水与能源之间存在着环环相扣的关系；6类能源中火力发电耗水量最大，水力发电次之，其后分别为原煤、原油、天然气，太阳能发电耗水量最小，2016年中国主要能源生产过程中耗水量约占全国用水总量的3.14%;水资源利用过程中地表水取水总能耗最大，非常规水源利用总能耗较小，2016年中国水资源利用过程中的能耗约占全国能源消耗总量的2.44%。
关键词： 水-能源纽带关系 能源生产耗水量 水资源利用能耗 定额法 双向消耗核算
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新型α-葡萄糖苷酶抑制剂1-脱氧野尻霉素-羟基查耳酮杂合体在大鼠体内的吸收与代谢
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：本实验研究了新型、高效α-葡萄糖苷酶抑制剂1-脱氧野尻霉素-羟基查耳酮杂合体（DC-5）在大鼠体内的吸收与代谢。超高效液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱（ultra-performance liquid chromatography quadrupole timeof-flight tandem mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-MS/MS）检测结果表明，DC-5灌胃后大鼠血液中出现了加氢还原、甲基化、磺酸化及葡萄糖醛酸化4 种代谢产物；灌胃后0.5 h，大鼠血液、心、肝、肺、胃、小肠中的DC-5含量达到峰值，而脾和肾中则在灌胃后1 h达到最高值；大鼠血液中DC-5的峰值质量浓度为162.76 ng/mL，半衰期（halflife in the terminal phase,T_(1/2)）为30.66 h，平均驻留时间（mean residence time,MRT）为11.41 h；粪便是DC-5的主要排泄途径，24 h内排泄量为灌胃量的2.26%，显著高于24 h内尿液中的排泄量（0.015 6%）；药代动力学分析结果表明，DC-5在大鼠体内的生物利用度为1.47%。
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水稻产量遥感监测机器学习算法对比
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：水稻是我国的主要粮食作物,利用高光谱遥感技术在水稻未成熟之前对水稻产量进行监测,一方面可以及时调整栽培管理方式,指导合理追肥,另一方面,可以准确掌握水稻的产量信息,帮助政府提前做出决策.以2019年—2020年广州市白云区钟落潭试验基地氮肥梯度实验为基础,分别获取水稻分化期和抽穗期冠层高光谱数据、作物群体长势参数(生物量、叶面积指数)及作物养分吸收量,利用贝叶斯岭回归(BRR)、支持向量回归(SVR)、偏最小二乘回归(PLSR)三种方法建立各生育期的产量监测模型并进行精度对比,确定水稻产量的最优估算时期和最佳估测模型.结果表明,三种方法中,BRR和SVR方法更适合产量监测,在不同时期及不同的参数组合下均有较好的表现(R2>0.82,NRMSE<8.22%);基于2019年与2020年数据,采用全波段光谱信息进行产量监测时,分化期最佳监测模型为BRR模型,R2为0.90,抽穗期最优监测模型为SVR模型,R2为0.87;采用全波段光谱协同作物群体长势参数进行产量监测时,两时期最佳监测模型均为BRR模型,R2分别达到0.90和0.92;相较于BRR模型和SVR模型,PLSR模型在不同时期和不同参数组合下,最高R2仅为0.75;基于2020年数据,以三种不同的参数组合作为输入时,两时期估算结果均为BRR模型最优,且分化期建模精度高于抽穗期(R2至少增加0.02,NRMSE至少降低0.61%);当输入参数组合为全波段光谱协同作物群体长势参数、作物养分吸收量时,BRR模型对产量的估算精度达到最高,R2为0.94.分析认为产量的最优监测时期是分化期,最优监测模型为BRR模型.研究结果可为水稻产量的早期遥感监测提供参考.
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基于坐标注意力机制与高效边界框回归损失的线虫快速识别
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：绿色高效杀线农药是现阶段防治植物线虫病的有效手段之一,针对在大规模杀线农药活性筛选测试阶段,传统人工镜检工作存在耗时长、准确率低、工作量大等问题,提出一种基于坐标注意力机制与高效边界框回归损失的线虫快速识别方法YOLOFN(YOLO for Nematodes).基于YOLOv5s目标检测理论框架,在主干网络嵌入坐标注意力机制特征提取模块,融合线虫特征图位置信息于通道注意力中;进一步,平衡考量线虫目标的重叠比例、中心点距离、预测框宽高以及正负样本比例,以精确边界框回归的高效损失函数(Efficient IoU,EIoU)和焦点损失函数(Focal loss)优化定位损失函数和分类损失函数,最小化真实框与预测框的宽高差值,动态降低易区分样本的权重,快速聚焦有益训练样本,以提升模型对重叠黏连线虫目标的解析能力和回归精度.试验结果表明,YOLOFN在准确率、召回率和平均精度均值(mean Average Precision,mAP)性能指标上较改进前提高了0.2、4.4和3.8个百分点,与经典检测算法YOLOv3、SSD、Faster R-CNN3相比,mAP分别提高了1.1、31.7和15.1个百分点;与轻量化主干算法深度可分离卷积-YOLOv5、Mobilenetv2-YOLOv5、GhostNet-YOLOv5相比,在推理时间基本无差别情况下,mAP分别高出11.0、16.3和15.0个百分点.YOLOFN模型可快速、准确、高效完成线虫镜检统计工作,满足植物线虫病农药研发的实际需求,为加快植物线虫病防治新药的研制提供有力技术支持.
关键词： 模型 深度学习 植物线虫病 杀线农药 目标检测 注意力机制 损失函数
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基于非靶向代谢组学的柑橘果皮褐斑病发生过程中代谢差异分析
《中国食品学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：以甜橙果实为试材,利用非靶向代谢组学研究采后柑橘不同褐斑病感染程度果皮中的代谢物差异.通过样本相关性分析、最小二乘判别分析、聚类分析和KEGG富集分析等方法,分析不同褐斑程度果皮中代谢物差异.结果表明:PE包装显著抑制柑橘果实褐斑指数,以无褐斑果皮样品为对照,共筛选出1191个差异离子,在CK-42 d vs CK-0 d样本中,共筛选出107种显著差异代谢物,其中62个为上调,45个为下调,而在PE-42 d vs CK-0 d样本中共筛选出124种显著差异代谢物,其中65个为上调,59个为下调.经KEGG通路分析,代谢物主要分布在10条代谢途径中,代谢物数量富集最多的前3条通路分别是全局和总览图、其它次生代谢产物的生物合成、氨基酸代谢.经HMDB通路分析,代谢差异物主要分布在11条代谢途径中,差异代谢物数量富集最多的前5条通路分别是苯丙烷和聚酮化合物、脂质和类脂质类、有机杂环化合物、有机酸及其衍生物、苯甲酸酯类.研究结果有助于完善柑橘果皮褐斑病形成机制,可为提高柑橘保鲜效果提供参考.
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早稻秸秆还田和减钾对晚稻产量和土壤肥力的影响
《环境科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：水稻秸秆是华南双季稻区重要的有机肥资源,为探讨早稻秸秆还田条件下钾肥减量施用对晚稻产量和土壤肥力的影响,于广东省白云区和惠阳区开展大田试验,设置常规施肥(CK)、秸秆还田+常规施肥处理(RS)和秸秆还田+钾肥减施20%(RS-K)这3个处理,分析不同处理的晚稻生物量、钾含量和产量,及土壤速效钾、有机碳、细菌多样性和群落结构等土壤肥力性质的变化.结果表明,RS-K处理的水稻生物量和产量与CK处理无显著差异.与CK相比,RS处理的水稻植株钾含量平均提高了 3.97%(白云)和6.91%(惠阳).RS-K处理的植株钾含量在水稻生长前期显著低于CK处理,但在水稻生长后期两者无显著差异.与CK相比,RS处理显著提高了土壤速效钾含量,平均增幅达13.90%(白云)和21.67%(惠阳);RS-K处理的土壤速效钾也较CK处理提高了 3.56%(白云)和4.23%(惠阳).秸秆还田处理显著提高了土壤可溶性有机碳含量,但对土壤pH值、有机碳、微生物量碳、硝态氮、铵态氮和有效磷含量无显著影响.与CK相比,秸秆还田处理显著提高了土壤细菌的Chao1和Shannon指数;秸秆还田处理还显著提升了变形菌门、放线菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度,而降低了酸杆菌门、拟杆菌门和厚壁菌门的相对丰度;冗余分析表明,土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳、有效磷和速效钾含量是驱动土壤细菌结构群落变化的主要环境因素.综上,早稻秸秆还田可提高土壤速效钾含量和晚稻钾含量,在早稻秸秆还田条件下钾肥减施20%对晚稻钾营养水平和产量均没有产生明显负面影响,且能提高土壤有机碳和细菌多样性.因此,在华南双季稻区,早稻秸秆还田配合钾肥减施20%有利于化肥减施、粮食稳产和培肥地力,对农业绿色发展具有重要意义.
关键词： 秸秆还田 水稻 钾肥减施 产量 土壤肥力 土壤微生物
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超声法制备的固体脂肪结晶颗粒的性质及其乳液稳定性分析
《华南理工大学学报(自然科学版) 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：作为一种新型的食品级皮克林颗粒,固体脂肪结晶颗粒（SLPs）因具有良好的生物可利用性和安全性、广泛的来源及产业化前景高等优势而受到广泛关注,控制SLPs的大小和形态对于制备稳定的SLPs皮克林乳液具有重要意义。文中以高熔点的固体脂肪——全氢化大豆油作为研究对象,选择吐温40（Tween 40,简称T40）为乳化剂,采用超声乳化法,通过改变超声处理条件（功率选取300、350、400和450 W;时间选取1、2、4和6 min）制备具有不同粒径、晶型以及形态的SLPs,并研究其对乳液粒径的影响规律。结果表明:未添加T40的SLPs的平均粒径在1.6～2.9μm之间,形态主要呈宽板条状,大小不一,晶型为α型;添加T40的SLPs的平均粒径在259～480 nm之间,形态呈棒状伴随球状,晶型为α型和β型共存;固定超声时间为4 min时,随超声功率的增加,未添加T40的SLPs的平均粒径整体增大,晶型和形态无明显变化,而添加T40的SLPs的平均粒径整体增大,β型和球状晶体增多;固定超声功率为350 W时,随超声时间的延长,未添加T40的SLPs的平均粒径逐渐减小,晶型和形态无明显变化,添加T40的SLPs的平均粒径显著减小（从480 nm减小至261 nm）,但形态、晶型无显著性变化。可见,T40的添加降低了SLPs的粒径,改变了SLPs的晶型,促进了β型晶体的产生及晶体形态由板状向棒状和球状的转变。采用上述SLPs制备乳液发现:未添加T40的SLPs不能获得稳定的乳液,在体系上层出现块状絮凝物;而添加T40的SLPs则可以获得稳定的白色乳液,且不同粒径、晶型以及形态的SLPs形成的乳液粒径有所差异。
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