科研产出
高光谱图谱结合策略检测小麦单粒种子活力
《光谱学与光谱分析 》 2024 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：小麦是我国主要的粮食作物，在国民经济发展中扮演至关重要的角色。种子是一切农业活动的基础，种子活力是种子最重要的评价指标之一，高活力的种子拥有良好的田间表现及耐储能力，因此准确鉴别小麦种子活力对我国农业生产具有重要意义。传统种子活力检测技术耗时、对操作人员要求高，且会对种子造成不可逆的损伤。以往利用高光谱成像技术检测种子活力，通常是针对种子批检测，且仅仅利用图像数据或光谱数据中的一种，很少将图谱数据结合用于单粒种子活力检测。为了更深入了解种子活力与光谱的内在联系，高光谱成像的小麦单粒种子快速无损检测研究颇具学术价值。以210粒经人工老化处理过的小麦种子(105粒有活力，105粒无活力)为研究对象，采集种子400～1 050 nm波段内的高光谱数据，随后进行标准发芽试验，确保高光谱数据与发芽实验结果一一对应，按照4∶2∶1的比例将数据集划分为训练集、测试集和真实数据集。利用竞争自适应重加权(CARS)算法选择特征波段，最终得到了30个特征波段，且所选特征波段对应了引起种子活力变化的蛋白质、淀粉和脂类等种子内部营养物质。为挑选出最优分类模型，对于全波段和特征波段光谱数据，利用训练集和测试集数据基于SVM、 KNN、 1DCNN和改进的ECA-CNN机器学习算法分别建立了小麦种子活力预测模型。结果表明，使用特征波段数据建立的模型性能均优于使用全波段数据建立的模型，其中使用特征波段数据建立的ECA-CNN模型性能最好，在避免过拟合的情况下，训练集整体准确率为99.17%,测试集准确率为80%。为避免建模过程对比较分类策略造成影响，利用真实数据集对比整体法和像素法两种分类策略。结果表明，像素法相比于整体法拥有更好的检测效果，整体准确率为86.67%,精确率为92.31%,召回率为80%,均优于像素法。该研究可为快速无损检测单粒小麦种子活力提供科学依据。
关键词： 高光谱成像 单粒小麦 活力 卷积神经网络 光谱特征 图像信息
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不同设施类型通风技术装备的发展现状及趋势
《中国农学通报 》 2024 CSCD
摘要：近年来,中国设施农业作为农业现代化的重要形式之一,得到了迅速发展.在设施园艺中,设施通风是设施环境调控的一种关键手段,用于调节设施内的温度、相对湿度以及风速等环境因素,它直接影响着设施内作物的生长发育、产量和品质.本研究针对设施通风调控技术装备的发展现状进行综述,分析总结了通风技术装备存在应用不到位、通风装备能耗较高和智能通风系统稳定性较差的问题,并对今后的发展趋势进行探讨,建议今后要深入研究,突破技术瓶颈,为设施园艺发展提供有力支持.
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基于电子鼻和GC-IMS技术分析不同类型鲜食玉米的风味差异
《中国农业科技导报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：风味是评价鲜食玉米食用品质的重要指标，为探究不同类型鲜食玉米挥发性风味的物质组成及含量的差异，以农科糯323等6个玉米品种鲜果穗为试验材料，采用电子鼻和气相色谱-离子迁移谱联用（GC-IMS）技术对鲜食玉米挥发性风味物质进行检测分析，并结合相对气味活度值（ROAV）评价各挥发性风味物质对鲜食玉米整体风味的贡献程度。结果表明，在6个参试鲜食玉米品种中共鉴定到34种挥发性风味物质，包含10种酯类化合物（34.68%～26.74%）、8种醛类化合物（28.46%～21.22%）、6种醇类化合物（10.33%～6.04%）、5种酮类化合物（14.74%～9.87%）、2种醚类化合物（10.05%～6.94%）和3种其他类化合物。GC-IMS指纹图谱显示，挥发性风味物质含量的差异是造成不同类型鲜食玉米特征风味差异的重要因素。通过分析ROAV确定了5个鲜食玉米共有的关键香气成分和23个差异性特征风味物质。农科糯323的挥发性风味物质总体释放量最多，其次是京科甜608。异戊醛对农科糯336、京紫糯219、京科糯768和京科甜608籽粒的总体风味贡献值最大，3-辛酮对农科糯323和京科糯2000的总体风味贡献值最大。研究结果为鲜食玉米挥发性风味物质的分析评价及特征风味精准调控提供理论依据。
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豫中南青贮玉米品种筛选及营养价值综合评价
《玉米科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为筛选出适合豫中南夏玉米区高产优质多抗的青贮玉米品种,以20个玉米品种为试验材料,对其生育期、干草产量等13个指标进行分析.结果表明,京科青贮516、京科968等6个品种的干草产量较高,抗逆性强.对干草产量、农艺性状及营养指标进行聚类分析,将20个玉米品种分为3个类群,其中,第1类群为京科青贮938等8个品种,其干草平均产量最高,抗逆性强,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维平均最高,饲料相对饲喂价值最低;第2类群为京科522,其农艺性状居于中等;第3类群为MC703等11个品种,其干草平均产量较高,平均粗蛋白含量等营养价值优良.从干草产量等综合分析,MC703、郑单919、京科青贮576、京科青贮516、京科968等5个品种表现较好,适宜作为青贮玉米在豫中南进行推广种植.
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多源遥感数据耦合CBA-Wheat模型的冬小麦生物量估算研究
《遥感学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：生物量是反映作物生长状况的重要指标，及时准确估计冬小麦地上生物量对于产量预测和田间管理决策具有重要意义。综合考虑遥感植被指数VI (Vegetation Index)与数字化生育期ZS (Zadoks Stage)创建的作物生物量模型CBA-Wheat (Crop Biomass Algorithm for Wheat)，虽然适用于全生育时期的冬小麦生物量估算，但是由于模型参数基于地面高光谱数据构建，而卫星遥感数据在应用过程中，需要使用更多的地面实测数据进行模型参数的调试，因而限制了该模型的推广使用。因此，本研究采用遗传优化算法GA (Genetic Algorithm)对CBA-Wheat模型进行全局优化确定模型最优参数，利用高分辨率遥感影像提取VI与试验记录的ZS数据，分别构建以不同VI为输入变量的冬小麦生物量反演模型，并进行验证。结果表明：增强型植被指数EVI2 (Enhanced Vegetation Index2)为输入变量建立的模型精度最高，冬小麦生物量估算验证的决定系数（R2）和均方根误差（RMSE）分别达到0.92 t/hm2和1.37 t/hm2；基于CBA-Wheat模型的生物量估算精度效果优于基于偏最小二乘回归方法的生物量估算精度（R2=0.85,RMSE=1.87 t/hm2）。综上，本研究基于遗传算法优化的CBA-Wheat模型不仅具有较高的反演精度，而且适用于冬小麦多个生育期反演，在使用遥感卫星数据进行大面积生物量预测方面具有较好的应用潜力。
关键词： 冬小麦 地上生物量 遗传算法 CBA-Wheat 多源数据 EVI2 Sentinel-2 遥感
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樱桃果酒发酵动力学及抗氧化能力研究
《中国酿造 》 2024
摘要：为明确樱桃果酒发酵过程中酵母菌生长、乙醇生成及总糖消耗的构效关系，该研究以樱桃为原料，果酒酵母为发酵菌种制备樱桃果酒，每隔1 d测定樱桃果酒的总糖含量、酒精度及酵母菌数量，应用Logistic模型、DoseResp模型、SGompertz模型及Boltzmann模型对其进行非线性拟合建立发酵动力学模型，并测定其发酵过程中总酚、总黄酮含量以及抗氧化活性的变化，并对两者间相关性进行分析。结果表明，酵母菌生长及乙醇生成动力学模型均可用Boltzmann模型进行拟合，总糖消耗动力学模型均可用DoseResp和Boltzmann模型进行拟合，所选模型对试验数据的拟合相关系数R2均>0.99，能较好地描述樱桃果酒的发酵过程。樱桃果酒发酵工程中，总酚、总黄酮含量及1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基和羟自由基清除率均呈先升高再下降后趋于稳定的趋势。相关性分析表明，在发酵过程中DPPH自由基清除率与总酚、总黄酮呈极显著相关（P<0.01），·OH清除率与总黄酮呈极显著相关（P<0.01）。
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植物超分子纤维素合酶复合体的结构与组装研究进展
《浙江农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，也是自然界最丰富的可再生资源。植物纤维素由β-1,4-葡聚糖链组成，其合成是由位于质膜上的纤维素合酶复合体(cellulose synthase complex, CSC)催化完成。文章从生物化学、遗传学和进化角度分析了植物CSC结构及组装方面的最新研究成果，包括纤维素合酶(cellulose synthase, CesA)亚基的蛋白结构特征和生物学功能、CesA组装成玫瑰花环CSC核心复合体的机制，以及CSC结构与纤维素特性的关系。进一步探讨了细胞骨架等辅助蛋白和蛋白翻译后修饰在超分子CSC组装与纤维素合成调控中的作用。最后，文章展望了利用单碱基编辑技术突变植物保守结构域(plant-conserved region, PCR)、N端结构域(N-terminal domain, NTD)或跨膜结构域(transmembrane domain, TM)等结构域的关键氨基酸位点，改变纤维素合酶复合体稳定性和功能，为培育生物量增加、抗逆性增强、适合特定工业应用的新型植物提供理论基础，为植物纤维素基因工程遗传改良提供了新策略。
关键词： 纤维素合酶(CesA) 纤维素合酶复合体(CSC) CSC结构 CSC组装 纤维素
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