光电技术在农业工程中的应用与展望

我国是农业生产大国，农业种植面积和多种农产品产量居世界前列，但是我国农业生产自动化程度相对较低，农业效益提升潜力大。光电技术在提升农业效益方面大有可为。概述了光电技术在农业工程中的应用现状，并展望了光电技术在农业工程中的发展趋势。      

‘72杨’韧皮部的构造与理化性能

将‘72杨’、杉木和毛竹的木质部进行对比试验,观察并测试‘72杨’韧皮部的解剖构造以及理化特性,为其高值化利用提供基础数据。使用场发射环境扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪等设备和NREL标准对‘72杨’韧皮部的微观结构、结晶度、化学成分等物化性质进行测定与分析。研究结果表明,‘72杨’韧皮部中韧皮薄壁细胞和筛管分子占细胞总面积的(81.9±1.8)%,结构相对简单。‘72杨’韧皮部气干密度为0.358 g/cm3,绝干密度为0.321 g/cm3;而木质部的相应密度较高,分别为0.497和0.482 g/cm3;‘72杨’韧皮部结晶度仅为19.4%,比木质部低8.7%。‘72杨’韧皮部纤维素、半纤维素、木质素的含量分别为28.7%,11.1%,24.1%,均低于木质部中相应成分的含量,且木质化程度低,半纤维素以木糖为主。此外,由红外谱图发现‘72杨’韧皮部含有单宁、酚类、胼胝质等物质。‘72杨’韧皮部具有低密多孔、结构疏松、结晶度低、木质素含量低、抽提物含量高等特点。因此,‘72杨’韧皮部特别有利于机械(能耗低)或化学(抗降解屏障低)降解以及物化改性(多孔、可及性强),可提取酚类、单宁、胼胝质等物质用于工业应用,研究结果可为‘72杨’韧皮部的高值化利用提供重要的理论依据。     

土壤管理措施对坡耕地侵蚀退化耕层的恢复作用

【目的】紫色土坡耕地土壤侵蚀严重,研究土壤管理措施对不同侵蚀程度坡耕地耕层侵蚀恢复作用,为紫色土坡耕地耕层质量调控和坡耕地持续利用提供理论及实践依据。【方法】采用单因素方差分析（One-way ANOVA）检验各指标的差异显著性,研究不施肥（CK）、施化肥（F）、施生物炭+化肥（BF）3种土壤管理措施对侵蚀0 cm（S_-0）、侵蚀5 cm（S_-5）、侵蚀10 cm（S_-10）、侵蚀15 cm（S_-15）、侵蚀20 cm（S_-20） 5个不同侵蚀程度坡耕地耕层土壤属性的恢复作用。【结果】（1）随侵蚀程度增加,土壤砂粒含量由38.1%—42.4%逐渐增至44.2%—46.4%,土壤黏粒含量由12.6%—14.8%逐渐减少至9.6%—11.0%;与S_-0、S_-5、S_-10相比,S_-15、S_-20土壤容重显著增大;S_-10侵蚀程度下,土壤抗剪强度最大,在8.71—9.56 kg·cm^-2之间;F、BF处理下S_-15侵蚀程度的土壤稳定入渗率、平均入渗率降幅均最大。（2）不同管理措施下坡耕地耕层土壤属性差异显著,BF处理下土壤砂粒含量小、黏粒含量最大,0—10 cm、10—20 cm土层土壤容重显著低于CK（P<0.05）,土壤总孔隙度、毛管孔隙度均显著高于CK、F处理;BF处理下土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率均最大,CK处理最小;与CK处理相比,BF处理土壤抗剪强度显著增大。（3）随侵蚀程度增加,土壤可蚀性K值显著下降,与S_-0相比,S_-20侵蚀程度下土壤可蚀性K值下降0.1960%—0.2192%;BF处理下土壤可蚀性K值最大,F处理次之,CK最小;S_-10侵蚀程度下F、BF处理的K值均较CK增加幅度最大,分别增加0.0684%、0.1404%。【结论】施加生物炭+化肥在改善土壤物质组成、结构特征、提高土壤蓄渗性能等方面较单施化肥效果更为显著,可有效减轻紫色土坡耕地耕层土壤侵蚀,对侵蚀10 cm条件下的坡耕地耕作层（0—20 cm）土壤的改良效果最佳。     

微流控芯片在农产品安全检测中的应用

近年来,随着食品工业的迅猛发展,国内外食品安全事故也频繁发生。开发安全可靠、便携有效的检测方法对食品安全至关重要。微流控芯片集样品前处理、分离和检测等过程为一体,实现了样品前处理和检测分析的自动化、集成化、小型化、低消耗、高效率和便携化,满足了现场、实时检测的需求。本研究对微流控芯片在食品成分、农药残留、兽药残留、食品添加剂和重金属检测中的应用进行归纳总结,为农产品安全检测提供参考。     

水稻稀播条件下不同秧龄壮秧技术

以南粳9108为试验材料,研究稀播条件下(18000苗/m₂)不同措施对30、35 d秧龄秧苗素质的影响。结果表明:在18000苗/m₂的播种密度下,多效唑浸种能够有效地促进根系生长,矮化秧苗高度,显著提高秧苗素质,对于培育不同秧龄的壮苗均有促进作用。多效唑浸种浓度在0.5 g/L左右最为适宜。     

面向温室大棚的自清洁式土壤参数监测仪研制

温室大棚土壤环境参数影响作物正常生长，需长期对其进行监测。针对现有固定式温室大棚土壤参数监测仪中传感器末端普遍长期埋于土壤中，导致传感器使用寿命缩短的问题，引入一种基于Arduino的土壤参数监测仪。该仪器可实现对土壤参数的定时检测，为植物生长所需土壤营养成分的配比和定时灌溉提供实时精准参考数据。在数据采集完成后实现对监测仪传感器探针部位的自动清洁和维护，减缓了传感器因长时间接触土壤造成的电化学腐蚀生锈，提高了传感器使用寿命。该监测仪为实现智能化温室环境动态监控物联网系统的开发奠定了一定基础。      

鹰嘴豆短肽的分步酶解法制备及其营养价值评价

以鹰嘴豆蛋白为原料,建立复合酶分步酶解法制备鹰嘴豆短肽的工艺。在鹰嘴豆蛋白碱性蛋白酶Alcalase水解的基础上,进一步采用中性蛋白酶和风味蛋白酶Flavourzyme继续水解鹰嘴豆蛋白碱性蛋白酶Alcalase酶解物,并对各影响因素进行研究,建立短肽得率与各影响因素的回归模型,利用高效液相色谱法和氨基酸自动分析仪等测定鹰嘴豆短肽的相对分子质量、氨基酸组成、一般营养成分,评价鹰嘴豆短肽的营养价值。结果表明,中性蛋白酶和风味蛋白酶Flavourzyme制备鹰嘴豆短肽的最佳工艺参数为:复合酶添加量5 678 U/g,pH 7.0,水解时间216 min,水解温度55℃,在此条件下,短肽得率为63.79%,与碱性蛋白酶Alcalase单独酶解相比明显提高,水解度为26.74%;大部分水解产物的相对分子质量低于1 000、脂肪含量低,蛋白质、必需氨基酸等含量丰富,与FAO/WHO推荐的成人需求量模式相比,其第一限制氨基酸是蛋氨酸和半胱氨酸,与学龄儿童需求量模式相比,其第一限制氨基酸是苏氨酸,氨基酸分分别高达138.18和103.25;必需氨基酸与非必需氨基酸比值(EAA/NEAA)为0.73,接近FAO/WHO参考标准值0.6。该研究为进一步开发利用和工业化生产鹰嘴豆短肽奠定了基础。     

谷氨酰胺对斜带石斑鱼GF-1细胞中C-Myc蛋白的表达与神经坏死病毒复制的影响

为探讨C-Myc表达、谷氨酰胺代谢和神经坏死病毒复制三者之间的关系,本研究首先克隆了斜带石斑鱼鳍条细胞(GF-1)中的C-Myc基因(GF-1-C-Myc),结果显示GF-1-CMyc基因cDNA全长814 bp,开放阅读框(ORF)为285 bp,编码95个氨基酸(aa),有亮氨酸拉链结构域与螺旋-环-螺旋(HLH)结构域。实验表达和纯化了GF-1-C-Myc蛋白,并制备其多克隆抗体。采用实时定量PCR技术(qRT-PCR)与免疫印迹法(WB)检测了GF-1-C-Myc基因的表达和神经坏死病毒的复制。结果显示,缺乏谷氨酰胺会同时抑制GF-1-C-Myc基因的表达和神经坏死病毒(NNV)的复制,添加谷氨酰胺可同时促进GF-1-C-Myc的表达和NNV的复制;此外,NNV感染可上调GF-1-C-Myc基因的表达,并显著消耗GF-1细胞培养液中的谷氨酰胺。研究表明,GF-1-C-Myc基因可调控宿主谷氨酰胺代谢,从而有利于神经坏死病毒的复制。本结果为防控NNV的感染提供了参考。     

白茶萎凋过程萜烯类合成相关基因的鉴定和表达分析

萜烯类化合物是植物中重要的次生代谢产物之一,对茶树挥发性香气的组成起着重要作用。从茶树基因组数据库中鉴定获得了141个茶树萜烯类合成相关基因,并对其不同组织表达特异性进行分析,筛选出16个在茶树顶芽和嫩叶中高表达的萜烯类合成代表基因。生物信息学分析结果表明,系统进化关系将茶树与拟南芥和葡萄的萜烯类合成相关基因分成了4个亚家族;茶树萜烯类合成相关基因含有5~14个外显子,在上游启动子区域分析发现了大量与光响应、植物生长发育、激素和胁迫响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量检测发现,CsMVK、CsDXS和CsGGPS在白茶萎凋过程中的表达显著上调;CsDXR、CsMCT、CsCMK、CsMCS、CsHDS、CsGPPS和CsGGPPS在萎凋4 h和24 h的表达达到峰值。本研究结果为进一步挖掘茶叶萎凋过程中萜烯类合成相关基因对茶叶香气组分积累提供了理论依据。     

长江下游不同生态区双季优质晚稻生长特性和温光利用差异

【目的】研究在机插条件下长江下游不同生态区各类型优质晚稻产量、生长特性和温光利用的差异,为选择适宜在该地区作为双季种植的优质晚稻品种提供参考依据。【方法】以2016年和2017年筛选适合长江下游机插的双季优质晚稻为材料(常规籼稻、杂交籼稻、常规粳稻和常优杂粳共20个品种),比较在机插条件下浙江富阳(30.05°N, 119.95°E,海拔17.9 m)与安徽庐江(31.15ºN, 117.16ºE,海拔14 m)两个生态区在产量、生育期、干物质积累以及温光利用方面的差异。【结果】各类型晚稻产量高纬度试点均高于低纬度试验点。与浙江富阳点相比,安徽庐江点种植的常规籼稻、杂交籼稻、常规粳稻、常优杂粳稻产量分别高11.1%、12.9%、6.6%和12.4%。同一试点种植时,常优杂粳产量最高,常规籼稻最低。高纬度点种植时,生育期延长,干物质积累量增加。高纬度点生育期延长杂交籼稻最长(10.4 d),干物质积累量高纬度点增幅常规粳稻最大(齐穗期和成熟期分别增加11.93%和9.44%)。同一试点种植时,干物质积累量杂交稻大于常规稻。籼稻灌浆期和全生育期累积的有效积温两个纬度点差异不明显,但日照时数和太阳辐射及其利用率均是高纬度点显著高;粳稻灌浆期和全生育期累积的有效积温高纬度点明显较低,累积日照时数高纬度点变化不明显,而累积太阳辐射则显著增加;温光资源利用率的变化趋势与此一致;同一试点种植时,生育期、干物质积累量以及温光资源利用率均是粳稻大于籼稻。【结论】晚籼稻在安徽庐江点种植时能充分利用温光资源从而提高产量,晚粳稻对温光资源利用率差异不明显,安徽庐江点产量增加的原因是生育期延长和干物质增加。