科研产出
基于卷积神经网络的田间麦穗检测方法研究
《麦类作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为提高卷积神经网络对麦穗的识别检测精度，在YOLOv5检测模型基础上提出改进的识别检测模型YOLOv5-αTB,在特征提取网络末端部分加入Transformer模块，强化特征提取网络对小麦麦穗图像的颜色、纹理、几何等特征的提取，在特征融合部分将路径聚合网络（path aggregation network, PANet）替换成加权双向特征金字塔（bidirectional feature pyramid network, BiFPN）,进一步优化多尺度特征的融合。针对边界框回归损失函数的计算方式IoU的局限性，引入了α-CIoU加强了边界框回归的效果。利用YOLOv5-αTB检测模型在测试集上得到的精确度（precision）、召回率（recall）和平均精度（average precision, AP）分别是99.95%、81.86%和88.64%,在平均精度上相比于传统的YOLOv5模型提升2.92个百分点。该模型检测统计麦穗数量对比人工计数结果，识别检测精度约为97.00%。
关键词： 小麦麦穗 卷积神经网络 特征提取 特征融合 损失函数 麦穗识别检测模型
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基于全透射近红外光谱的西瓜不同部位可溶性固形物含量在线检测研究
《光谱学与光谱分析 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：可溶性固形物含量（SSC）是评价西瓜果肉品质优劣的关键指标。西瓜SSC在线检测模型的建立，可以实现西瓜品质按其SSC进行在线分级，满足不同人群需求，提高市场竞争力。以160个京美2K西瓜为研究对象，通过实验室自主研发的在线检测设备，采集了西瓜两种姿态的可见近红外全透射光谱数据，分别与西瓜不同部位SSC建立偏最小二乘回归（PLSR）预测模型，探究西瓜SSC在线检测的最佳姿态和检测部位。首先，分别定义西瓜不同部位SSC测量值为瓜蒂糖、中心糖、瓜脐糖和整果糖，在线检测的两种姿态分别定义为T1姿态和T2姿态。其次对比西瓜不同部位SSC,探讨西瓜SSC评价标准。然后去除光谱透射强度值较低且频率较高，包含大量噪声和无用信息的光谱数据，最终选取波长范围（671～1 116 nm）的光谱进行分析。采用卷积平滑（SGS）算法分别与多元散射校正（MSC）、单位矢量归一化（UVN）和标准正态变量变换（SNV）这3种算法相结合对两种姿态下的光谱数据进行预处理，随后对应西瓜不同部位SSC分别建立预测模型。通过对比不同模型的预测结果发现：使用SGS和MSC组合对T1姿态采集的光谱数据预处理效果最好，而对于T2姿态的光谱数据使用SGS与UVN结合预处理效果最好；T1姿态明显比T2姿态的光谱数据所建模型的预测效果好；对西瓜瓜蒂糖和整果糖的预测结果较好，瓜脐糖次之，中心糖最差。最后采用竞争性自适应重加权算法（CARS）分别对预测瓜蒂糖和整果糖的模型进行优化。其中，共挑选出81个波长点用于建立预测瓜蒂糖模型，106个波长点用于建立预测整果糖模型，两模型的预测集相关系数分别为0.881 0和0.875 8,均方根误差分别为0.866 7%和0.758 9%,不仅模型得到了简化，还提高了模型的预测精度。研究结果表明，西瓜不同姿态和对不同部位SSC预测的差异，会影响西瓜SSC在线检测和品质评价分级结果，应根据用户的实际需求进行模型选取和优化；为此，提出了糖度评价指数，为进一步开发西瓜SSC在线检测设备提供了技术支撑。
关键词： 近红外光谱 西瓜 可溶性固形物含量 在线检测 模型优化
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小麦PHO基因家族全基因组鉴定及表达分析
《麦类作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：PHO基因家族主要参与磷酸盐的转运,在植物生长发育中起重要作用.为研究小麦PHO基因家族成员的潜在功能,本研究从小麦全基因组中鉴定PHO基因家族成员,并利用生物信息学手段对其基因结构特征、蛋白结构域、系统进化、顺式作用元件及表达特性进行分析.结果在小麦全基因组中共鉴定到12个PHO基因家族成员,所有成员均含有SPX和EXS结构域.系统进化、保守结构域和基因结构分析发现,小麦PHO蛋白与拟南芥PHO1-H1蛋白以及水稻PHO1蛋白亲缘关系较近;除TaPHO7、TaPHO10、TaPHO11和TaPHO12蛋白缺少部分基序外,其余小麦PHO蛋白均具有完整基序,且同一亚组内的成员具有相似的蛋白保守结构域和基因结构,说明PHO亚家族成员间高度保守.顺式作用元件分析发现,小麦PHO基因启动子区域含有与磷调控相关的激素诱导、光响应、低温响应等元件.基于RNA_seq数据的组织特异性分析发现,大部分PHO基因在根中的表达量较高.qRT-PCR分析发现,低磷胁迫处理下磷高效小麦品种小偃54地下部分(根)TaPHO7和TaPHO8基因的表达量显著高于对照.
关键词： 小麦 PHO基因家族 进化系统分析 表达分析 磷转运蛋白
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基于改进蚁群算法的蔬菜大田无人农机路径优化
《中国农机化学报 》 2023 北大核心
摘要：推进蔬菜机械化与无人化种植能够保障优良的蔬菜规模化种植技术效益，有力保证蔬菜质量与品质，有利于蔬菜规模化生产种植技术产业体系的发展。利用无人拖拉机作业GPS定位点集将实际农业作业区域转化为规则矩形，在此基础上建立以无人拖拉机总转弯距离最短为优化模型，采用蚁群算法对无人拖拉机耕地作业路径序列进行搜索。同时考虑到传统蚁群算法易陷入局部最优、全局搜索能力不足等问题，提出一种基于和声搜索策略的改进蚁群算法，通过引入sigmoid函数与和声搜索机制改善路径搜索能力，得到高质量耕地作业路径序列。将传统蚁群算法（AC）、精英蚁群算法（ELAC）作为对比算法，将传统梭形、回形作业方法作为路径对比作业方法，针对不同耕地作业规模进行无人拖拉机作业路径搜索试验。结果表明，本文算法得到的总转弯距离较梭形耕法降低35.53%～43.08%、较回形耕法降低24.98%～86.88%。精英蚁群算法在小规模作业区域中性能较优，但随着蔬菜大田规模扩大，改进和声蚁群算法优化效果更明显。
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枣新品种——平安葫芦枣
《中国果业信息 》 2023
摘要：“平安葫芦枣”是由北京市西城区平安里发现的古枣树育成的新品种。2021年9月国家林业和草原局组织专家实地审查，于2022年5月获得植物新品种权证书。该品种果个中大，卵圆形或葫芦形，大小整齐，果点小，中密，明显，果皮薄，紫红色，果面平滑，果肉厚，绿白色，肉质细嫩酥脆，甜味浓，
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接菌剂对水稻秸秆和白菜尾菜混合堆肥进程及细菌多样性的影响
《黑龙江八一农垦大学学报 》 2023
摘要：接种秸秆分解菌剂强化秸秆降解效果是生产上普遍采用的人工强化措施，水稻秸秆和白菜尾菜是两种特征不同的农业有机固体废弃物，将二者混合堆肥发酵会通过营养互补提高处理效果。以收获后风干水稻秸秆和白菜尾菜为混合原料（二者质量比7∶3）进行堆肥试验，研究接种秸秆分解菌剂（接种量5%，体积比）对堆肥过程的影响，通过高通量测序技术分析堆肥化过程中细菌多样性动态变化。结果表明，添加秸秆分解菌剂处理（T1）与不接菌对照（CK）相比，堆体的高温期长6 d，发芽指数（GI）提升9.0%。堆肥结束时，物料的全氮、全钾含量显著提升至1.39%和2.15%（P＜0.05）。TI高温期与降温期丰富度大于10%的优势细菌属分别为纤维杆菌属（Fibrobacter）、Demequina。CK高温期丰富度大于10%的优势细菌属为假黄单胞杆菌属（Pseudoxanthomonas）、螯合球菌属（Chelatococcus），降温期丰富度最高的优势细菌属为高温双岐菌属（Thermobifida）。添加秸秆分解菌剂能够提升物料养分含量，促进物料腐熟，并且提高堆肥高温期、降温期细菌多样性和丰富度。
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百花山自然草甸群落结构与组成分析
《中国园林 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为构建自然的混播组合，以百花山草甸的草本植物群落为调查对象，对其进行一个生长季的调查，记录分析草甸的植物组成、垂直结构、季相变化特征。结果表明：共记录野生花卉27科、51属、62种，其中90.32%为多年生植物；将草甸按株高分为3个亚层，各亚层植物平均种数、株数、覆盖度的比例分别约为第一亚层:第二亚层:第三亚层=1:5:4、3:13:4、1:7:2；随时间变化第三亚层Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Gleason指数均呈现先降低后升高的趋势，第二亚层3项指数均呈现先升高后降低的趋势，第一亚层3项指标均最低。自然草甸中的植物组成、垂直结构、季相变化特征等是影响草甸的重要因素，基于此可为模拟构建更加自然的混播组合提供参考。
关键词： 园林植物 草花混播 北京百花山 自然草甸 群落结构
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促生长抗生素禁用后养猪场多重耐药菌群及耐药特征变化
《农业环境科学学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：由于频繁使用抗生素,养殖动物粪便中多重耐药菌会给周边环境带来生态风险。为了解促生长类抗生素（Antibiotic growth promoters,AGPs）禁用后养猪场来源多重耐药菌群的变化特征,本研究采集AGPs禁用前后猪场粪便样品,开展了多重耐药菌计数、分离培养及鉴定,并利用16S rRNA基因扩增子测序对可培养多重耐药菌群进行比对分析,同时利用药敏试验分析了AGPs禁用前后多重耐药菌株的耐药变化特征。结果表明:禁用AGPs后猪场粪便中多重耐药率显著下降。AGPs（主要为土霉素）残留浓度能够显著影响禁用前后的多重耐药菌群分布,同时AGPs禁用也能够显著减少猪粪中的多重耐药菌种类。猪粪中多重耐药菌主要分布在变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和拟杆菌门,Escherichia在所有样本中均是优势多重耐药菌属,Kurthia、Providencia、Leucobacter、Corynebacterium、Ignatzschineria、Lysinibacillus、Staphylococcus等多重耐药菌属相对丰度在禁用AGPs后有所减少。禁用AGPs能够降低猪粪中多重耐药菌的饲用抗生素的耐药率,如四环素类、氯霉素类、大环内酯类等,但也会升高治疗用抗生素如氨基糖苷类、头孢类、利福平类抗生素的耐药率。
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