科研产出
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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食品中致病菌γ射线辐照杀菌效果影响因素研究
《原子能科学技术 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为更好地保证食品的辐照杀菌效果,以纯培养的李斯特菌、沙门氏菌、大肠杆菌O157∶H7为研究对象,分别将其接种于番茄、胡萝卜、水煮杏仁、冷却肉、冷冻肉、芥蓝豆、盒装豆腐、杏干、营养肉汤、芹菜花生冷食材等介质中,研究辐照剂量、菌种类型、介质类型、介质温度、包装类型等条件对γ射线辐照杀菌效果的影响,明确环境条件对致病菌辐照敏感性的影响。结果表明:同一种介质中不同致病菌对辐照的敏感性不同,其中大肠杆菌O157∶H7对辐照最为敏感;在大多数介质中,沙门氏菌对γ射线辐照的敏感性略高于李斯特菌。对于同一种致病菌,介质中的水含量和介质的成分对辐照效果有较明显的影响,水分含量高的介质中致病菌对辐照更为敏感,肉中的致病菌较蔬菜中的致病菌对辐照更具抗性;低温辐照,尤其是冷冻条件下辐照能增加致病菌对辐照的抗性;当有氧气存在时,致病菌对辐照的敏感性相对增加。
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基于特征光谱参数的苹果叶片叶绿素含量估算
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：果树叶绿素含量的快速、无损、准确监测,可以及时掌握果树的营养水平,对指导果树管理具有重要意义。该文利用2012年和2013年山东省肥城市潮泉镇下寨村的苹果叶片叶绿素含量和叶片光谱数据,分析了叶绿素含量和苹果叶片原始光谱及其变换形式之间的相关性,筛选出较优光谱参数,并利用随机森林法、偏最小二乘法、BP神经网络和支持向量机回归法进行估算和验证。结果表明:1)叶绿素含量与叶片原始光谱及其变换形式之间的最优光谱参数分别为554和708 nm的原始光谱反射率,554和708 nm倒数之对数光谱,535、569、700和749 nm一阶微分光谱以及557和708 nm连续统去除光谱;2)随机森林、偏最小二乘法、BP神经网络和支持向量机估算模型的R2分别为0.94,0.61,0.66和0.60,RMSE分别为0.34,0.78,0.75和0.81 mg/dm2。说明随机森林算法模型用于估算苹果叶片叶绿素含量效果较好,为及时了解果树养分状况及果树营养诊断提供技术支持。
关键词： 叶绿素 光谱分析 支持向量机 苹果叶片 高光谱 随机森林 偏最小二乘法 BP神经网络
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氢氧化钡处理-活性炭柱固相萃取/GC-MS/MS检测腌制蔬菜中7种挥发性N-亚硝胺
《中国食品学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：建立氢氧化钡处理,活性炭柱固相萃取,气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)检测腌制蔬菜中挥发性N-亚硝胺的新方法。将10 g腌制蔬菜样品加入N-二甲基亚硝胺-d6和N-二丙基亚硝胺-d14内标于50 mL离心管中,经80℃密闭处理1h,离心分离,活性炭柱固相萃取,以DB-1701柱(30 m×0.25 mm×0.25μm)气相色谱分离,串联质谱多重反应监测模式进行检测。结果表明,本法可实现对批量腌制蔬菜样本中7种N-亚硝胺的检测,其中N-二丙基亚硝胺(NDPA)的检出限和定量限分别≤0.08 ng/g和≤0.2 ng/g,N-二甲基亚硝胺(NDMA)等其它6种N-亚硝胺检出限和定量限分别≤0.04 ng/g和≤0.1 ng/g;考察质量浓度范围内(1～100 ng/mL),线性良好,R2≥0.9993;0.1,1.0和5.0 ng/g三水平的加标回收率为82.1%～125.6%,相对标准偏差为0.10%～11.8%。对超市腌制蔬菜的抽样(n=46)监测表明,NDMA、N-亚硝基吗啉(NMOR)和N-亚硝基吡咯烷(NPYR)检出率为100%,N-二乙基亚硝胺(NDEA)、NDPA、N-亚硝基哌啶(NPIP)的检出率为71%～88%,N-甲乙基亚硝胺(NMEA)未检出;除NPYR含量较高,最高值为4.71 ng/g外,其它N-亚硝胺含量均在1 ng/g以下;腌制蔬菜中N-亚硝胺处于较安全水平。
关键词： N-亚硝胺 腌制蔬菜 氢氧化钡处理 气相色谱-串联质谱 活性炭柱固相萃取
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太赫兹技术及其在农业领域的应用研究进展
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：太赫兹波在电磁波谱中位于中红外波与微波之间,具有探测分子间或分子内部弱相互作用的独特性质,是当前研究的热点之一。近年来,随着太赫兹波产生和探测技术的快速发展,太赫兹光谱及成像技术在多个领域正逐步从实验室研究转向实际应用,包括安全成像检测、航空航天、爆炸物分子检测等,同时农业领域专家学者也积极开展了太赫兹技术的农业应用研究,取得了较好的研究进展。该文从太赫兹光谱简介、产生探测原理、样品制备及数据处理出发,系统地介绍了待测样品理化信息的太赫兹数据获取方法,然后结合太赫兹技术特性,聚焦农业领域,探讨了太赫兹光谱和成像技术在该领域中的应用研究进展及有待解决的问题,具体包括农业生物大分子检测、农产品质量安全检测、植物生理检测和环境监测等多个方面,进而揭示太赫兹技术这一新兴科技在农业领域的研究潜力和应用前景。
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微酸性电解水处理对苦荞萌发及其抗氧化酶活性的影响
《中国食品学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：以苦荞为原料,将不同有效氯质量浓度的微酸性电解水应用于苦荞芽生产,研究其对苦荞芽生长及其抗氧化酶活性的影响。研究发现微酸性电解水处理苦荞可提升其吸水率(9.24%)及发芽率(4.73%),萌发7 d的苦荞芽表面总菌数较对照组降低了0.84~1.27 lg(CFU/g),并且处理的苦荞芽在生长过程中,其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活力相比对照组均有所提升,有效氯质量浓度为60 mg/L的微酸性电解水处理组SOD、CAT和POD比活力相比自来水对照组分别提升了22.75%,29.78%和35.70%。
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基于无人机数码影像的玉米育种材料株高和LAI监测
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：快速、无损和高通量地获取田间株高(height,H)和叶面积指数(leaf area index,LAI)表型信息,对玉米育种材料的长势监测及产量预测具有重要的意义。基于无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)遥感平台搭载高清数码相机构建低成本的遥感数据获取系统,于2017年5—9月在北京市昌平区小汤山镇国家精准农业研究示范基地的玉米育种材料试验田,获取试验田苗期、拔节期、喇叭口期和抽雄吐丝期的高清数码影像和地面实测的H、LAI和地面控制点(ground control point,GCP)的三维空间坐标。首先,基于高清数码影像结合GCP生成试验田的数字表面模型(digital surface model,DSM)和高清数码正射影像(digital orthophoto map,DOM);然后,基于DSM和DOM分别提取玉米育种材料的H和数码影像变量,其中将DOM的红、绿和蓝通道的DN(digital number)值分别定义为R、G和B,进行归一化后得到数码影像变量,分别定义为r、g和b;最后,基于实测H对DSM提取的H进行了精度验证,并用逐步回归分析方法进行了LAI的估测。结果表明,实测H和DSM提取的H高度拟合(R~2、RMSE和n RMSE分别为0.93,28.69 cm和17.90%);仅用数码影像变量估测LAI,得到最优的估测变量为r和r/b,其估算模型和验证模型的R~2、RMSE和n RMSE分别为0.63,0.40,26.47%和0.68,0.38,25.51%;将H与数码影像变量进行融合估测LAI,得到最优的估测变量为H、g和g/b,其估算模型和验证模型的R~2、RMSE和n RMSE分别为0.69,0.37,24.34%和0.73,0.35,23.49%。研究表明,基于无人机高清数码影像结合GCP生成DSM,提取玉米育种材料的H,精度较高;将H与数码影像变量进行融合估测LAI,与仅用数码影像变量相比,估测模型和验证模型的精度明显提高。该研究可为玉米育种材料的田间表型信息监测提供参考。
关键词： 无人机 农作物 提取 数码影像 玉米育种材料 株高 叶面积指数 逐步回归
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