基于生物酶法的酰基化桑椹花青素的制备与特性

为尽可能减少花青素的降解,提高其稳定性,采用生物酶法,对桑椹花青素进行酰基化修饰,并与非酰基化花青素进行对比研究。运用单因素试验筛选脂肪酶、反应溶剂和酰基供体,分析对花青素酰基转化率的影响。确定酰基化反应的优化条件为南极假丝酵母脂肪酶为酰基化催化酶、吡啶为催化反应溶剂、苯甲酸甲酯为酰基供体,酰基化效果最好,转化率最大为13.5%。采用傅里叶红外、高效液相色谱对产物进行分析,经鉴定,酰基化产物为单酰基或多酰基花青素。此外,研究了酰基化对花青素稳定性和抗氧化性的影响。酰基化可提高花青素的热稳定性、光稳定性和耐酸碱稳定性。相同温度下,酰基化花青素保留率提高约5.0%,光照6d后,酰基化花青素的保留率仍高达96.1%。酰基化可以显著增加花青素体外抗氧化性,增强DPPH自由基清除能力,总还原能力比非酰基化花青素提高30%,金属离子螯合能力高达90%。酰基化花青素肿瘤细胞活性抑制率可达81%,而非酰基化花青素仅为50%。该研究为花青素稳定性提高和性能改善提供参考的理论依据。     

融合卷积神经网络与视觉注意机制的苹果幼果高效检测方法

果实表型数据高通量、自动获取是果树新品种育种研究的基础,实现幼果精准检测是获取生长数据的关键。幼果期果实微小且与叶片颜色相近,检测难度大。为了实现自然环境下苹果幼果的高效检测,采用融合挤压激发块(Squeeze-and-Excitation block, SE block)和非局部块(Non-Local block, NL block)两种视觉注意机制,提出了一种改进的YOLOv4网络模型(YOLOv4-SENL)。YOLOv4模型的骨干网络提取高级视觉特征后,利用SE block在通道维度整合高级特征,实现通道信息的加强。在模型改进路径聚合网络(Path Aggregation Network, PAN)的3个路径中加入NL block,结合非局部信息与局部信息增强特征。SE block和NL block两种视觉注意机制从通道和非局部两个方面重新整合高级特征,强调特征中的通道信息和长程依赖,提高网络对背景与果实的特征捕捉能力。最后由不同尺寸的特征图实现不同大小幼果的坐标和类别计算。经过1 920幅训练集图像训练,网络在600幅测试集上的平均精度为96.9%,分别比SSD、Faster R-CNN和YOLOv4模型的平均精度提高了6.9百分点、1.5百分点和0.2百分点,表明该算法可准确地实现幼果期苹果目标检测。模型在480幅验证集的消融试验结果表明,仅保留YOLOv4-SENL中的SE block比YOLOv4模型精度提高了3.8百分点;仅保留YOLOv4-SENL中3个NL block视觉注意模块比YOLOv4模型的精度提高了2.7百分点;将YOLOv4-SENL中SE block与NL blocks相换,比YOLOv4模型的精度提高了4.1百分点,表明两种视觉注意机制可在增加少量参数的基础上显著提升网络对苹果幼果的感知能力。该研究结果可为果树育种研究获取果实信息提供参考。     

基于空间漫反射光的母兔早期妊娠诊断装置研制

妊娠诊断是肉兔繁殖管理中的重要环节,尤其是早期妊娠诊断,可提前未妊娠母兔的再授精时间,提高种兔利用率,缩短繁殖周期。针对人工摸胎诊断法存在对母兔腹内胚胎产生机械损伤、母兔应激反应大及对工人经验要求高等缺陷,该研究基于妊娠母兔与未妊娠母兔腹内有无孕囊组织所引起的光学特性差异,提出一种基于空间漫反射光的母兔妊娠诊断方法,研制了快速、无侵入式的便携诊断装置。该装置由具有2个红外发光二极管（Light Emitting Diode,LED,LED发光波长分别为850和930 nm）、3个硅基光电二极管和外围电路的传感探头和信号处理主机组成。利用该便携诊断装置采集130只人工授精14 d后的母兔（包括63只妊娠母兔和67只未妊娠母兔）腹部漫反射光强度数据,将采集的数据按照7∶3的比例划分为训练集和测试集,训练集数据分别用于建立偏最小二乘判别分析（Partial Least Squares Discrimination Analysis, PLS-DA）模型和支持向量机（Support Vector Machine, SVM）分类模型,测试集数据用于模型性能测试,并对比两种模型的分类性能。同时,利用PLS-DA对采样数据进行有监督的主成分分析和变量重要性分析,结果表明妊娠母兔与未妊娠母兔的采样数据之间存在差异,可以被较好的分类。对比两种分类模型的分类性能发现SVM对妊娠母兔和未妊娠母兔的分类性能均比PLS-DA好,对测试集数据的灵敏度、特异性和准确率分别为80.95%、83.33%和82.05%。研究结果表明,该研究提出的光学妊娠诊断方法可行,研制的诊断装置可对授精14 d后的母兔进行妊娠诊断,对提高兔产业体系智能化装备水平有积极的促进作用。     

速效氮与缓控释氮配比一次性侧深施对双季稻产量、氮素利用率及氮素损失的影响

为探究在机插同步一次性侧深施肥作业方式下的速效氮与缓控释氮合理配比,保证水稻产量,提高肥料利用率,降低氮素流失,实现水稻的清洁化生产,采用田间小区试验,设置7个处理,分别为CK:不施肥,T1:农民习惯施肥(施N量早稻150 kg·hm~(-2),晚稻165 kg·hm~(-2)),T2～T6:机插同步一次性侧深施肥(施N量早稻105 kg·hm~(-2),晚稻132 kg·hm~(-2)),其中T2～T6处理的缓控释氮分别占总氮的0%、10%、20%、30%、40%。结果表明:在早稻季,各处理间产量差异不显著;晚稻季,T3～T5处理的产量间差异不显著,T6处理产量显著低于T4和T5处理;与T1处理相比,T2～T6处理的氮肥吸收利用率提高了8.08～14.10(早稻)个和6.68～26.61(晚稻)个百分点。与T2处理相比,早、晚稻T3～T6处理氨挥发累积量分别降低了5.20%～38.20%、29.41%～35.60%,田面水总氮平均浓度下降了20.90%～38.22%、7.39%～29.14%,田面水铵态氮平均浓度降低了26.26%～46.09%、42.57%～45.61%,其中T4处理早、晚稻不减产,肥料吸收利用率达到37.93%(早稻)、61.32%(晚稻),氨挥发累积量、田面水总氮平均浓度和铵态氮平均浓度分别下降37.00%、30.48%、31.88%(早稻),35.58%、12.88%、52.58%(晚稻),综合效果最好。研究表明,在湖南双季稻生产中,采用机插同步一次性侧深施肥作业方式,缓控释氮占总氮的20%较为合适。     

不同遮阴处理下施肥对水稻生长及生理特性的影响

太阳辐射减弱是气候变化的重要特征之一,研究太阳辐射减弱对水稻生产的影响,探讨通过施肥能否减缓太阳辐射减弱对水稻生长及生理代谢影响,具有重要的生产实际意义。采用田间模拟试验探讨了不同生育期遮阴条件下施用复合肥和施用硅肥对水稻生长和光合生理特性的影响。采用3因素3水平正交试验设计,遮阴设3水平,即不遮阴（S0,遮阴率为0）、开花-成熟期遮阴（S1,遮阴率为64%）和分蘖-成熟期遮阴（S2,遮阴率为64%）;施用复合肥（N-P₂O₅-K₂O）设3水平,即100（F1）、200 kg·hm^-2（F2）和300 kg·hm^-2（F3）;施用硅肥设3水平,即不施硅（R0）、钢渣200 kg·hm^-2（R1）和钢渣400 kg·hm^-2（R2）。结果表明,遮阴降低水稻株高、叶面积指数（LAI）和胞间CO₂浓度（Ci）,降低产量。与S0对比,S1、S2分别降低产量43.99%和54.24%。S1增加净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）,降低叶绿素含量（SPAD值）,S2则增加SAPD值和Tr,降低分蘖数、Pn和Gs;施用复合肥可提高水稻株高、分蘖数、SPAD值、Pn和Tr,降低Ci和Gs。与F1相比,F2处理下LAI降低10.13%,F3则增加12.13%。与F2相比,F3处理下株高、分蘖数、SPAD值、Pn增加1.28%、8.21%、4.16%、7.64%,Tr则降低0.64%;施用硅肥可提高LAI、Pn、Gs和Tr,降低SPAD值和Ci。与R0相比,R1处理下株高和分蘖数减少1.27%和5.00%,R2处理下则增加0.50%和13.77%。研究认为,模拟太阳辐射减弱条件下,施用复合肥300 kg·hm^-2和硅肥400 kg·hm^-2,可有效减缓遮阴对水稻植株生长和光合作用的不利影响,保持较高产量。     

多花黑麦草研究进展

文章主要对近些年来国内外专家、学者对多花黑麦草生物学特性、生理、细胞形态及分子遗传学、营养价值等方面的研究以及所取得的成果进行了概括与分析。     

超早熟芽豆新品种黑科77号的选育及应用

黑科77号是黑龙江省农业科学院黑河分院运用快中子辐射育种与常规杂交育种相结合选育而成,在适应生态区出苗至成熟100 d左右,需≥10℃活动积温2 000℃左右.该品种为亚有限生长习性,株高70 cm左右,强分枝,百粒重9 g左右,产芽率高.两年品质分析平均结果为蛋白含量42.97％,脂肪含量16.71％.三年抗病鉴定结...     

基于改进YOLOv8n的复杂环境下柑橘识别

针对复杂环境下柑橘果实大量重叠、枝叶遮挡且现有模型参数量大、计算复杂度高等问题,提出了一种基于改进YOLOv8n的柑橘识别模型YOLOv8-MEIN。首先,该研究设计了ME卷积模块并使用它改进YOLOv8n的C2f模块。其次,为了弥补CIoU损失函数在检测任务中泛化性弱和收敛速度慢的问题,使用Inner-CIoU损失函数加速边界框回归,提高模型检测性能。最后,在自建数据集上进行模型试验对比,试验结果表明,YOLOv8-MEIN模型交并比阈值为0.5的平均精度均值mAP_0.5值为96.9%,召回率为91.7%,交并比阈值为0.5~0.95的平均精度均值mAP_0.5～0.95值为85.8%,模型大小为5.8MB,参数量为2.87M。与原模型YOLOv8n相比,mAP_0.5值、召回率、mAP_0.5～0.95值分别提高了0.4、1.0、0.6个百分点,模型大小和参数量相比于原模型分别降低了3.3%和4.3%,为柑橘的自动化采摘提供技术参考。     

长期施氮肥对黄棕壤微生物生物性状的影响及其调控因素

基于黄棕壤小麦-甘薯轮作的长期定位试验,探究不同施氮处理土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量和酶活性的变化及其潜在调控因子,为科学施氮提高土壤质量和改善土壤生态功能提供依据。试验选取始于2011年4个施氮处理:不施肥(CK)、不施氮肥(PK)、施化学氮肥(NPK)和化学氮肥配施有机肥(NPKM),调查两季作物收获后土壤MBC和MBN含量、酶活性及微生物碳氮利用效率的变化,并通过冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM)明确调控弱酸性黄棕壤中MBC和MBN变化的潜在因素。小麦和甘薯两季的结果表明:施氮肥降低了土壤MBC、MBN含量和蔗糖酶(SSC)、脲酶(SUE)活性,与NPK处理相比, NPKM处理增加了MBC、MBN含量和SSC、SUE活性。长期施用氮肥提高了土壤有机碳(SOC)和土壤养分[全氮(TN)和矿质态氮(MN)]含量,但施氮肥显著降低土壤p H以及微生物的碳氮利用效率。与小麦季相比,甘薯季土壤SOC和MN含量有所下降,而MBN含量和SSC活性有所升高。RDA和SEM结果表明,氮肥的施用强化了MBC与MBN、SSC与MBC以及SUE与MBC之间的关联性;不同施氮处理下土壤p H、有机碳、氮含量以及微生物的碳氮利用效率的变化直接或间接地影响土壤MBC、MBN含量和SSC、SUE活性,其中p H是调控土壤MBC变化的直接因素,而土壤SSC和SUE活性与MBC、MBN含量相互影响。长期施用氮肥降低了黄棕壤MBC、MBN含量和酶活性,化学氮肥配施有机肥有利于缓解生物性状的下降,土壤p H是影响MBC变化的主要因素,小麦-甘薯轮作中土壤微生物强烈的碳代谢过程利于增加MBN。     

辊刷式蓖麻收获机采摘机构优化设计与试验

针对蓖麻机械化采收时采净率低、破损率高等难题,结合蓖麻物理特性和种植模式,研究设计了辊刷式蓖麻收获机采摘机构。首先在分析采摘机构总体结构的基础上阐述了辊刷式采摘原理,阐明了辊刷、螺旋输送器、传动系统等关键部件的设计。进一步地,为探究采摘机构相关参数的最优组合,提高蓖麻采摘质量,采用Box-Benhnken响应面试验设计理论,以前进速度、辊刷转速、刷丝长度为影响因素,以采净率、籽粒破损率及含杂率为作业质量评价指标,进行参数优化试验。建立各影响因素与指标之间的回归数学模型,并分析各因素对响应值的交互影响,同时对模型进行了综合优化,获得最优参数组合为:前进速度0.72 m/s、辊刷转速371.69 r/min、刷丝长度56.60 mm,对应的采净率、籽粒破损率、含杂率分别为90.81%、0.17%、11.27%。对优化结果进行验证试验,试验结果表明在最优参数组合下,采净率为91.36%、籽粒破损率为0.18%、含杂率为11.67%,各评价指标与预测值均很接近。研究结果可为辊刷式蓖麻收获机进一步完善结构设计和工作参数优化提供参考。