科研产出
基于CT图像和RAUNet-3D的玉米籽粒三维结构测量
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：玉米籽粒构成和精细结构与玉米产量及品质直接相关。本文提出一种基于CT图像的玉米籽粒三维结构自动测量方法，快速提取、统计玉米籽粒成分和结构性状，评估不同玉米品种籽粒间性状差异。首先，利用Micro-CT获取批量玉米籽粒CT图像，通过Watershed算法准确分割出单颗籽粒；进而，设计基于注意力机制RAUNet-3D网络准确提取出籽粒胚；最后，建立自动化玉米籽粒表型管道，计算籽粒、胚、胚乳和空腔的共23项性状，用于玉米籽粒性状分析和品种鉴定。选取4个玉米品种籽粒（登海605、京科968、先正达408和农华5号）共120颗籽粒进行验证，结果表明籽粒CT扫描成像效率提高到1 min/粒，籽粒表型提取效率为10 s/粒，胚分割精度可达93.4%,粒长、粒宽和粒厚的R~2分别为0.902、0.926和0.904,籽粒品种分类精度达90.4%。本文方法实现了玉米籽粒及其胚、胚乳、空腔三维结构无损、快速测量，提取的性状能够表征不同玉米品种籽粒间表型差异，为开展大规模玉米籽粒三维表型鉴定奠定了基础。
关键词： 玉米籽粒 语义分割 三维表型 Micro-CT RAUNet-3D
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基于工程科技视角的乡村治理现代化战略研究
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：乡村治理是国家治理的基石，开展乡村治理现代化战略研究对于明晰中国乡村治理现代化中长期战略部署方向、助力国家治理体系与治理能力现代化具有重要意义。该文立足工程科技创新视角，剖析了乡村治理面临的主要困境及其对工程科技创新的战略需求，详细分析了工程科技赋能中国乡村治理现代化的中长期战略构想、战略路径与政策建议。结果表明，1)现阶段中国乡村治理面临着治理过程碎片化、治理主体不协同、治理方式不科学、治理成本较高昂、治理效率不均衡等问题。2)随着中国进入新的发展阶段，中国乡村治理工程科技取得积极进展，亟需积极发挥工程科技在夯实乡村治理物质基础、提升乡村治理综合效能、精准对接多元主体需求方面的作用，从工程科技战略层面谋划乡村治理现代化的新路子。3)面向2050年，在乡土中国向城镇中国、传统社会向信息社会、全面小康向共同富裕转变进程中，建议聚焦乡村公共服务、公共管理、公共安全、环境治理等乡村治理重要领域和关键环节，推动工程科技与乡村治理深度融合，积极构建起“政策环境支撑、现代科技支撑、工程项目支撑、高素质人才支撑”的乡村治理现代化支撑体系，助力实现党建引领下的乡村自治、德治、法治与智治相融合的现代化治理目标，支撑乡村振兴与共同富裕的实现。4)建议从顶层设计、科技立项、企业经营、农民参与、工程试点、人才支撑等方面推动乡村治理工程科技的落地转化。
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基于K-means聚类和RF算法的葡萄霜霉病检测分级方法
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对自然环境复杂背景下葡萄霜霉病检测分级困难的问题，提出了一种基于语义分割结合K-means聚类和随机森林算法的葡萄霜霉病检测分级方法，实现对葡萄霜霉病快速分级。构建了葡萄霜霉病数据集，采用HRNet v2+OCR网络建立葡萄叶片语义分割模型，提取复杂环境下葡萄叶片；采用K-means聚类算法将葡萄叶片分解为若干子区域图像，并标记少量数据集进行随机森林算法学习，实现葡萄叶片病斑分割与提取；同时在叶片提取和病斑提取过程中，设计一种像素尺寸变换方法，解决图像分辨率引起的精度低问题。基于HRNet v2+OCR网络的葡萄叶片分割模型的准确率为98.45%,平均交并比为97.23%;融合K-means聚类和随机森林(RF)算法的葡萄叶片正面、反面和正反面霜霉病病害分级准确率分别为52.59%、73.08%和63.32%,病害等级误差小于等于2级时的病害分级准确率分别为88.67%、96.97%和92.98%。研究结果表明，基于K-means聚类和随机森林算法的葡萄霜霉病检测分级方法能够准确地分割自然环境复杂背景下的葡萄叶片和葡萄霜霉病病斑，并实现葡萄霜霉病分级，为葡萄霜霉病精准防治提供了方法和模型支持。
关键词： 葡萄霜霉病 病害分级 K-means聚类 随机森林算法 HRNet v2 OCR
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益生菌对育肥猪育肥后期生长性能、养分表观消化率、粪便菌群和短链脂肪酸的影响
《动物营养学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：本试验旨在探讨益生菌对育肥猪育肥后期生长性能、养分表观消化率、粪便菌群和短链脂肪酸(SCFAs)的影响.选取平均体重为(92.01±0.91)kg的"长×大"育肥猪100头,随机分为对照组和益生菌组,每组5个重复,每个重复10头.对照组饲喂基础饲粮,益生菌组在基础饲粮中添加益生菌制剂(每千克饲粮含干酪乳杆菌2.0×109 CFU、酿酒酵母2.0×108 CFU).饲喂期为31 d.结果显示:与对照组相比,益生菌组育肥猪的平均日增重提高了 9.42%(P<0.05),料重比降低了 6.90%(P>0.05);益生菌组育肥猪的钙和总磷表观消化率显著提高(P<0.05);益生菌组粪便低丰度菌群中普氏菌属、Alloprevotella、考拉杆菌属、粪球菌属、脱硫弧菌属、粪杆菌属、丁酸球菌属和琥珀酸弧菌属的相对丰度显著增加(P<0.05),未标记颤螺菌科、惰性真杆菌群、Anaeroplasma和短优杆菌群的相对丰度显著降低(P<0.05);益生菌组育肥猪粪便中总短链脂肪酸、丙酸和戊酸含量显著增加(P<0.05),总短链脂肪酸中乙酸比例显著降低(P<0.05).综上所述,在育肥猪育肥后期(体重90~120 kg阶段)饲粮中添加含干酪乳杆菌和酿酒酵母的益生菌制剂,可提高育肥猪的生长性能和钙、总磷表观消化率,影响粪便中部分低丰度菌群的相对丰度,增加粪便中产短链脂肪酸菌群的相对丰度以及丙酸、戊酸和总短链脂肪酸的含量.
关键词： 益生菌 育肥猪 生长性能 养分表观消化率 粪便菌群 短链脂肪酸
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光催化自清洁表面增强拉曼光谱基底用于食品污染物可循环检测的研究进展
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)是一种新兴的超灵敏分析技术,在食品安全、环境监测和临床诊断等多个领域都有应用前景.然而,传统SERS检测以金或银的贵金属纳米材料为活性基底,存在均一性和稳定较差、成本较高的问题.通过将SERS与光催化技术联用,以半导体-贵金属复合纳米材料为基底,可改善检测结果的稳定性和批次间差异性,有效降低成本.同时,利用材料的光催化降解功能可达到消除污染物和循环使用基底的目的.本文重点介绍近期光催化自清洁SERS基底用于食品污染物可循环检测的研究进展,包括无机/有机半导体-贵金属复合SERS基底的制备方法、优势和不足,及其在农药、非法添加剂和抗生素等食品中典型污染物检测和消除中的应用,最后总结了该领域现存的挑战和未来的发展趋势.
关键词： 表面增强拉曼光谱 光催化降解 食品污染物检测 半导体-贵金属杂化纳米材料
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基施控释氮肥提高华北露地大白菜产量并减少土壤NH3和N2O排放
《植物营养与肥料学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】控制土壤氮素气态损失是提升菜地氮肥利用和环境效益的一个重要措施。在滴灌条件下，研究控释氮肥一次性基施和减少氮肥投入对华北地区大白菜土壤NH3和N2O排放及其经济效益的影响，为华北地区大白菜生产提供最优氮肥管理方案。【方法】在河北赵县设置田间小区试验，4个处理分别为：不施氮（CK）；常规施氮（施用尿素，总施氮量为N 400 kg/hm~2，基施氮∶追肥氮=4∶6,U）；优化施氮（在常规施氮的基础上减氮10%，总施氮量为N 360 kg/hm~2，基施氮∶追肥氮=4∶6,90U）；控释氮肥一次性基施（减氮10%，总施氮量为N 360 kg/hm~2,90CRU）。采用通气法和密闭式静态箱–气相色谱法，分析了不同处理下土壤NH3和N2O排放动态变化及大白菜产量和氮素吸收的差异。【结果】U、90U处理基肥期土壤NH3排放峰出现在基施后3～6天，追肥后峰值出现在施肥后3～5天，而90CRU处理峰值延迟到基施后9～11天出现，且其峰值显著降低。与U处理相比，整个生育期90U处理土壤NH3排放通量和总量分别降低了11.0%和10.4%，而90CRU处理其排放通量和总量分别显著降低了46.9%和27.6%（P<0.05）。U、90U处理基肥期土壤N2O排放峰值出现在基施后7～9天，追肥后峰值出现在4～6天，而90CRU处理峰值出现在基施后14～17天，其峰值显著降低。施氮处理基肥期NH3和N2O排放峰值均高于追肥后。与U处理相比，90U处理土壤N2O排放通量和总量分别降低了11.1%和8.8%,90CRU处理其排放通量和总量分别显著降低了50.5%和23.2%（P<0.05）。与U处理相比，90CRU处理大白菜氮素利用率提高了5.7个百分点，产量和净经济效益分别增加了7.8%和8.0%，但差异不显著。相关分析表明，土壤温度和湿度与NH3和N2O排放通量成线性正相关关系，由于基肥期土壤温度和湿度高于追肥期，因此基肥期NH3和N2O排放通量高于追肥期。土壤脲酶活性与NH3排放通量间呈线性正相关关系，90CRU处理通过降低其活性而显著降低了NH3排放通量；土壤NO3–-N含量和功能基因AOB-amoA和nirK数量与N2O排放通量呈线性正相关关系，90CRU处理通过降低上述指标而显著降低了N2O排放通量。【结论】控释氮肥一次性基施在减少氮肥和劳动力投入、提高大白菜产量、经济效益与降低土壤NH3和N2O排放通量方面起到积极作用，为华北地区秋季大白菜种植提供了有效的氮肥管理方式。
关键词： 控释氮肥 NH3排放 N2O排放 大白菜产量 功能基因
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2000~2018年我国大气重金属沉降通量时空变化特征
《环境科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：大气沉降物中的重金属对土壤环境的影响不容忽视.为研究我国大气重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)沉降通量现状及时空变化特征,基于中国知网和Web of Science数据库收集了 2001~2021年公开发表的大气重金属沉降通量文献99篇,各重金属元素监测点718~1 672个.采用Meta-analysis方法计算中国大气重金属沉降通量加权均值,运用亚组分析法研究了 2000~2018年不同时期大气沉降通量时空变化,对比分析了农业农村区、城市区和工业区等不同类型区的组间差异.结果表明,我国大气重金属年沉降通量[mg·(m2·a)-1]为:Zn(96.75)>Pb(23.37)>Cu(12.77)>Cr(11.04)>Ni(6.61)>As(2.97)>Cd(0.48)>Hg(0.05),2000~2018年沉降通量总体估计值高于1995~1998年英国乡村地区;工业区和城市区的沉降通量显著高于农业农村区,工业区大气重金属污染较为严重;长株潭地区As和Cd的沉降通量较高,东北地区、珠三角和华北平原大气重金属沉降通量较其它区域严重;近20年来Cd的年沉降通量均值在总体均值附近波动,无明显下降趋势;其中,城市区和农业农村区的Cd沉降通量呈增加趋势.本文建议结合区域产业结构特征建立分级分类分区的大气排放精准治理和风险管控措施,针对当前大气Cd沉降通量较大的问题实行更加严格的限制性措施.
关键词： 重金属 大气沉降 Meta-analysis方法 时空变化 沉降通量
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猪妊娠期和分娩后肠道微生物多样性研究
《动物营养学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：本试验旨在研究母猪不同妊娠阶段肠道微生物区系的变化,分析肠道微生物与母体妊娠生理之间的关系,以期为维持正常妊娠提供参考.试验采用16S rRNA高通量测序技术,对长大二元健康母猪3个妊娠时期(妊娠30、70和110 d)和分娩后的肠道微生物组成进行研究.结果表明:随着妊娠日龄的增加,母猪肠道微生物多样性降低,且在妊娠30、70、110 d和分娩后肠道微生物的优势菌门均为厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes).在门水平上,随着妊娠的进行,螺旋体门(Spirochaetes)的相对丰度降低,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Ac-tinobacteria)、梭杆菌门(Fusobacteria)和Patescibacteria的相对丰度升高.在属水平上,随着妊娠的进行,普雷沃氏菌属(Prevotella)、卟啉单胞菌属(Porphyromonas)、梭杆菌属(Fusobacteri-um)、狭窄梭菌属1(Clostridium_sensu_stricto_1)、拟杆菌属(Bacteroides)、大肠埃希菌-志贺菌属(Escherichia-Shigella)的相对丰度升高,乳杆菌属(Lactobacillus)、密螺旋体属(Treponema)的相对丰度降低.其中,妊娠70和110 d时肠道菌群结构相似,且与妊娠30 d和分娩后肠道菌群结构差异较大,这可能与妊娠中后期母体代谢增强、体重增加、胎儿发育等相关.综上所述,母猪妊娠期肠道微生物是动态变化的,随着妊娠日龄的增加,肠道微生物多样性降低,丰富度升高,分娩后肠道微生物多样性和丰富度均降低;妊娠期和分娩后肠道中的优势菌门均为厚壁菌门和拟杆菌门,妊娠期的优势菌属为狭窄梭菌属1、乳杆菌属和拟杆菌属,分娩后的优势菌属为拟杆菌属、大肠埃希菌-志贺菌属和卟啉单胞菌属.
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复合乳酸菌发酵饲料对生长猪生长性能、粪便菌群、血清免疫和抗氧化指标的影响
《动物营养学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：本试验旨在研究复合乳酸菌发酵饲料对生长猪生长性能、粪便菌群、血清免疫和抗氧化指标的影响.选取平均体重(40.69±1.16)kg的健康"长×大"二元生长猪90头,随机分为3个组,每组3个重复,每个重复10头猪.对照组饲喂基础饲粮,试验Ⅰ组和试验Ⅱ组分别饲喂在基础饲粮中添加1%和3%复合乳酸菌发酵饲料的试验饲粮,试验期34 d.结果显示:与对照组相比,1)试验Ⅰ组和试验Ⅱ组的料重比显著降低(P<0.05),试验Ⅰ组的平均日增重显著增加(P<0.05);2)试验Ⅰ组和试验Ⅱ组粪便中乳酸菌数量显著增加(P<0.05),大肠杆菌和金黄色葡萄球菌数量显著减少(P<0.05);3)试验Ⅰ组和试验Ⅱ组粪便中拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度显著降低(P<0.05),狭义梭菌属1(Clostridium_sensu_stricto_1)的相对丰度显著增加(P<0.05),试验Ⅰ组粪便中链球菌属(Streptococcus)的相对丰度显著降低(P<0.05);4)试验Ⅰ组和试验Ⅱ组血清总蛋白、球蛋白含量显著升高(P<0.05),尿素氮、总胆固醇含量以及谷丙转氨酶活性显著降低(P<0.05),试验Ⅰ组血清谷草转氨酶活性显著降低(P<0.05);5)试验Ⅰ组和试验Ⅱ组血清免疫球蛋白G、免疫球蛋白M含量以及超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性显著升高(P<0.05),丙二醛含量显著降低(P<0.05).综上可知,饲粮中添加1%的复合乳酸菌发酵饲料可提高生长猪的生长性能,改善肠道菌群组成,并可增强机体的免疫功能和抗氧化功能.
关键词： 复合乳酸菌发酵饲料;生长猪;生长性能;粪便菌群;免疫指标;抗氧化指标
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内蒙古草原植被覆盖度时空格局变化及驱动因素分析
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover,FVC)是定量反映植被生长状况的重要参数,对水土保持、防风固沙等生态系统功能具有重要影响,多被用于监测植被长时间序列变化特征.为系统分析近20年内蒙古草原及不同类型植被FVC时空格局变化及其驱动因素,该研究基于MOD13Q1产品,首先采用像元二分模型反演构建2001—2020年内蒙古草原逐年FVC数据集,随后利用Sen+Mann-Kendall趋势分析探究内蒙古草原植被时空分布与变化特征,最后通过相关性分析和地理探测器方法分析内蒙古草原FVC对气候因子和社会经济因子的响应机制.结果表明:内蒙古草原FVC呈"东高西低"地带性空间分布特征,多年均值为0.44;不同草原类型FVC之间存在明显差异,草甸草原FVC(0.70)最高,草甸FVC(0.64)略低于草甸草原,典型草原FVC(0.41)次之,荒漠草原FVC(0.13)最低;内蒙古草原植被状态近20年来整体向好,FVC呈增长趋势的草原面积占77.96%,其中15.21%的草原区域显著改善,毛乌素沙地和科尔沁沙地最具代表性;内蒙古草原FVC与年降水(Mean Annual Precipitation,MAP)呈显著正相关区域面积占比为55.85%,在5个因子中,MAP的q值最大,为0.66,降水是驱动内蒙古草原FVC变化的主要气候因子.该研究揭示了内蒙古草原及不同类型植被FVC时空格局变化及其对气候和社会经济因子的响应,能够为评估内蒙古草原生态环境状况,治理退化、沙化草原提供借鉴和参考,为制定草原生态修复策略和实现草原可持续发展提供科学依据.
关键词： 植被 模型 植被覆盖度 时空特征 驱动因素 内蒙古草原
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