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农业科技创新系统研究 ——以山西农业大学食品科学与工程学院为例

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农业科技创新系统研究 ——以山西农业...

作者：赵琳山西农业大学

学位级别：硕士

创新是国家的核心竞争力。农业科技创新是国家自主创新能力体系内一个重要构成部分。2021年1月,21世纪第18个指导“三农”工作的中央一号文件发布,明确指出“加快推进农业现代化”,“强化现代农业科技支撑”。对农业科技创新系统的研究... 详细信息

创新是国家的核心竞争力。农业科技创新是国家自主创新能力体系内一个重要构成部分。2021年1月,21世纪第18个指导“三农”工作的中央一号文件发布,明确指出“加快推进农业现代化”,“强化现代农业科技支撑”。对农业科技创新系统的研究,不仅是建设创新型国家、发展现代农业的需要,同时也是农业科研和教学工作推动自身向前发展的需要,其目的在于全面提高农业科技创新能力。这具有重要的战略意义。在研究和发展农业科技创新这样一个复杂的大系统时,要从战略的高度布局,强化系统内部运行管理效率,协调联动内外要素关系,注意把握外部态势,这样才能充分发展系统创新能力,更好地实现系统的社会价值。本文采用分析、比较、综合等方法,将文献研究与实证研究相结合,从定性和定量两个方面对农业科技创新进行了比较全面的研究。主要内容如下:从系统论角度构建农业科技创新评价指标体系,以合署改革背景下的山西农业大学食品科学与工程学院为研究对象,用数据包络线分析法对其农业科技创新的效率进行定量研究,最后结合数据分析,对今后的管理工作的提出一些建议。

关键词：系统论创新农业科技

番茄苗期叶位色素含量高光谱检测及可视化研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 386-391页

作者：赵建贵王国梁张宇赵丽洁陈宁王文俊杜慧玲李志伟山西农业大学农业工程学院山西太谷030801 山西农业大学谷子研究所山西长治046000 山西农业大学基础部山西太谷030801

叶片色素含量是表征作物栽培基质营养元素和生理状态的重要指标;快速、精准获取色素含量及叶位分布规律是设施农业水肥精准化管理的基础。以番茄苗期不同叶位叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素(Chll)和类胡萝卜素(Caro)为研究指标,... 详细信息

叶片色素含量是表征作物栽培基质营养元素和生理状态的重要指标;快速、精准获取色素含量及叶位分布规律是设施农业水肥精准化管理的基础。以番茄苗期不同叶位叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素(Chll)和类胡萝卜素(Caro)为研究指标,用营养液配制10个氮素浓度;根据叶片位置摘取1710片(285个样本)用于可见光-近红外高光谱采集;运用卷积平滑(S-G)、标准正态变量变换(SNV)和多元散射校正(MSC)对光谱数据预处理。首先采用竞争自适应加权算法(CARS)对特征波段“粗”提取,然后利用迭代和保留信息变量算法(IRIV)判断“粗”提取波段的重要性,并对强弱波段组逆向消除“精”提取最优波段集合,建立偏最小二乘回归(PLSR)模型。结果表明:(1)营养液氮素浓度为302.84 mg·L^(-1),叶片色素含量最大,且高浓度的抑制作用高于低浓度,叶位色素含量呈上叶位>中叶位>低叶位分布规律;(2)采用CARS-IRIV-PLSR算法“粗-精”特征波段筛选策略分别对Chla、Chlb、Chll和Caro提取了4、4、10和11条特征波段,其Rp为0.7722、0.7321、0.8471和0.8587;(3)结合最优模型色素定量反演图像可视化表达,Chla、Chlb和Chll分布规律一致,而Caro与Chll分布规律相反,该结论与植物生理特征和测定结果相吻合。采用高光谱成像技术能够实现对叶片色素含量进行无损检测及可视化表达,为设施农业植物叶片色素分布、养分亏缺和施肥决策等提供数据支撑和理论依据。

关键词：高光谱叶位色素含量特征波段可视化

元宝枫色素含量、分布及超微结构与叶色的关系

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林业科学 2024年第3期60卷 111-120页

作者：王娟蔺银鼎李洁田旭平山西农业大学林学院晋中030801 山西农业大学晋中030801

【目的】探究元宝枫叶片颜色属性与不同叶色叶片各组织中色素含量和分布,以及与细胞超微结构的关系,为明确元宝枫叶片呈色的内部机制提供细胞学依据,为揭示红叶植物变色机制提供参考。【方法】分析元宝枫叶片颜色属性,测定各颜色叶片叶... 详细信息

【目的】探究元宝枫叶片颜色属性与不同叶色叶片各组织中色素含量和分布,以及与细胞超微结构的关系,为明确元宝枫叶片呈色的内部机制提供细胞学依据,为揭示红叶植物变色机制提供参考。【方法】分析元宝枫叶片颜色属性,测定各颜色叶片叶绿素、类胡萝卜素和花色素苷含量,观察叶片各组织中色素分布情况,使用透视电镜观察叶肉细胞的叶绿体和其他细胞器的超微结构。【结果】元宝枫不同叶色叶片色素含量、分布和超微结构均存在差异。1)红叶花色素苷含量极显著(P<0.05)高于黄叶和绿叶,叶绿素含量较低。黄叶叶绿素含量最低,类胡萝卜素含量显著(P<0.05)高于红叶,类胡萝卜素与叶绿素含量比值显著高于绿叶和红叶(P<0.05)。绿叶叶绿素和类胡萝卜素含量显著(P<0.05)高于黄叶和红叶,花色素苷含量显著(P<0.05)低于红叶,与黄叶之间无显著差异。相关分析表明,元宝枫叶片色素含量比值均与叶绿素含量呈负相关关系。2)元宝枫叶片上下表皮细胞均无色素分布,花色素苷主要分布于栅栏组织。红叶花色素苷分布明显,绿叶和黄叶花色素苷分布较少。黄叶类胡萝卜素分布明显,在海绵组织也有花色素苷分布。3)嫩绿色叶片叶绿体尚在发育中;绿叶细胞发育成熟,有淀粉粒。叶片变红后,叶绿体中核糖体减少,全红叶片中出现叶绿体解体的残留物;黄叶中叶绿体受损,细胞中有嗜锇颗粒;尖端变褐的叶片细胞中有大量嗜锇颗粒,有些细胞基本为空腔。【结论】元宝枫彩叶未发生结构变异,其颜色变化是因为在叶片变红过程中,叶绿素和类胡萝卜素含量降低尤其叶绿素含量下降迅速,而花色素苷含量上升,其内部花色素苷与叶绿素和类胡萝卜素的比值上升造成的,属于色素型彩叶。叶片花色素苷主要分布于栅栏组织,在变红前就已产生,随其含量上升,最终在叶色上呈现出来。在叶色变化过程中,叶绿体逐渐解体,出现衰老症状,为衰老期型彩叶。黄叶生长势差,叶色从绿转黄,不能呈现红色,衰老速度较红叶更快。

关键词：元宝枫色素含量色素分布超微结构

褐土全氮含量Vis/NIRS组合预测模型的构建

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2310-2317页

作者：张秀全马世兴李志伟郑德聪宋海燕山西农业大学农业工程学院山西太谷030801 山西农业大学信息科学与工程学院山西太谷030801

准确掌握农田土壤全氮含量对于评估土壤肥力,合理施用氮肥具有重要意义。为综合利用各个单预测模型的优势,提升整体预测性能、降低模型方差,提高鲁棒性,以农田褐土土壤为研究对象,基于近红外-可见光高光谱数据,提出了一种基于标准差的... 详细信息

准确掌握农田土壤全氮含量对于评估土壤肥力,合理施用氮肥具有重要意义。为综合利用各个单预测模型的优势,提升整体预测性能、降低模型方差,提高鲁棒性,以农田褐土土壤为研究对象,基于近红外-可见光高光谱数据,提出了一种基于标准差的预测有效度组合预测模型(CPM),用于预测土壤全氮含量。对原高光谱数据采用Savitzky-Golay平滑和一阶微分变换,采用树模型进行特征波段提取,利用决策树回归(DTR)(模型1)、高斯核回归(GKR)(模型2)、随机森林回归(RF)(模型3)、LASSO回归(模型4)、多层感知器回归(MLP)(模型5)5个单预测模型,通过单预测模型的线性组合建立组合预测模型。结果表明:(1)通过广义简约梯度优化算法求得组合预测模型中5个单预测模型的权重分别为ω_(1)*=0.407,ω_(2)*=0.378,ω_(30*=0.215,ω_(4)*=0,ω_(5)*=0;(2)对于所有数据,基于5种单预测模型和组合预测模型对土壤全氮含量预测的预测有效度分别为M_(1)=0.855,M_(2)=0.856,M_(3)=0.847,M_(4)=0.785,M_(5)=0.796,M_(CPM)=0.880;与单模型预测有效度最大值相比,组合预测模型预测有效度提高了2.924%;(3)对于所有数据,基于5种单预测模型和组合预测模型对土壤全氮含量预测的预测精度和标准差分别为E(A_(1))=0.924,σ(A_(1))=0.075,E(A_(2))=0.928,σ(A_(2))=0.077,E(A_(3))=0.923,σ(A_(3))=0.082,E(A_(4))=0.882,σ(A_(4))=0.109,E(A_(5))=0.889,σ(A_(5))=0.104,E(A_(CPM))=0.937,σ(A_(CPM))=0.066,与单模型预测精度最大值相比,组合预测模型预测精度提高了0.970%,模型稳定性提高了12.000%,且为优性组合预测。组合预测模型可用于可见光-近红外光谱数据的农田褐土土壤全氮含量的有效估测,可为农田土壤全氮含量的快速监测提供依据和参考。

关键词：可见光-近红外高光谱预测全氮含量组合预测模型

产脂肪酶木糖葡萄球菌YCC3全基因组测序及序列分析

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食品科学技术学报 2024年第3期42卷 126-138页

作者：刘莹蒙志明席越阳朱迎春山西农业大学食品科学与工程学院山西太谷030800

木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus,***)YCC3是从发酵肉制品中分离筛选到的1株产脂肪酶活性高的菌株,为研究该菌株在香肠发酵过程中的代谢机理和功能,采用PromethION和Illumina HiSeq测序平台对*** YCC3进行完成图测序分析。结果表明... 详细信息

木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus,***)YCC3是从发酵肉制品中分离筛选到的1株产脂肪酶活性高的菌株,为研究该菌株在香肠发酵过程中的代谢机理和功能,采用PromethION和Illumina HiSeq测序平台对*** YCC3进行完成图测序分析。结果表明,*** YCC3基因组为1套含有3个质粒的环状分子,基因组序列总长度为2773035 bp,GC含量(鸟嘌呤和胞嘧啶占基因组序列的比率)为32.88%。基因组中预测到2540个编码基因,编码基因总长度为2742136 bp,平均长度为1079.58 bp,占基因组的83.24%。*** YCC3的编码基因通过GO(Gene Ontology)数据库注释,预测到与抗氧化活性相关的基因3个;COG(Cluster of Orthologous Groups of Proteins)数据库注释到与脂质运输和代谢相关的基因中有8个含有脂肪酸合成基因、4个含有脂肪水解酶基因;KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库注释到与脂肪酸合成相关的基因16个,与脂肪酸降解相关的基因10个,与不饱和脂肪酸合成相关的基因3个。***菌株的基因组基本功能注释和代谢通路基因信息注释旨在为菌株作为发酵剂在香肠发酵中的应用提供一定的理论依据。

关键词：木糖葡萄球菌脂肪酶全基因组测序基因功能注释发酵香肠

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毛建茶茶汤色差与感官品质的相关性分析

中国食品学报 2024年第3期24卷 298-305页

作者：王腾飞裴淑芳杨佳丽霍梅俊山西农业大学食品科学与工程学院山西晋中030801 山西农业大学规划合作部山西晋中030801

目的:通过统计分析建立一种可靠、准确和客观评价毛建茶茶叶品质的方法。方法:测定并分析毛建茶茶样的色差值、吸光度值、水浸出物含量与茶汤感官审评评分之间的相关性和线性回归关系。结果:毛建茶感官评分与明暗度表征量L值存在显著正... 详细信息

目的:通过统计分析建立一种可靠、准确和客观评价毛建茶茶叶品质的方法。方法:测定并分析毛建茶茶样的色差值、吸光度值、水浸出物含量与茶汤感官审评评分之间的相关性和线性回归关系。结果:毛建茶感官评分与明暗度表征量L值存在显著正相关关系,与红绿色度表征量a值和黄蓝色度表征量b值存在显著负相关关系,并与色差衍生值Cab和色差ΔE呈显著正相关关系。因此,可用色差参数L、a、b、Cab和ΔE来反映毛建茶品质。感官审评总分(Y_(1))与明亮度L(X_(1))、色度a(X_(2))和色度b(X_(3))间的线性关系为Y_(1)=24.93+6.78X_(1)-66.55X_(2)-21.35X_(3)(P<0.05,R^(2)=0.62)。毛建茶茶汤吸光度值与各项感官评分项目存在极显著正相关关系,吸光度值(Y_(2))与外观(X_(1))、香气(X_(2))、汤色(X_(3))、滋味(X_(4))、叶底(X_(5))、总分(X_(6))间的线性关系为Y_(2)=-0.008-5.43×10^(-5)X_(1)+7.33×10^(-5)X_(2)+0.001X_(3)+0.001X_(5)-0.001X_(6)(P<0.01,R^(2)=0.96)。毛建茶水浸出物含量与各项感官评分项目存在极显著正相关关系,水浸出物含量(Y_(3))与外观(X_(1))、香气(X_(2))、汤色(X_(3))、滋味(X_(4))、叶底(X_(5))和总分(X_(6))间的线性关系为Y_(3)=-0.036+6.21×10^(-5)X_(1)+0.002X_(2)+0.005X_(3)-4.61×10^(-5)X_(4)-0.003X_(5)+0.001X_(6)(P<0.05,R^(2)=0.87)。结论:本研究建立了一种毛建茶品质的评价方法,为代用茶的生产和加工提供借鉴。

关键词：毛建茶色差值感官品质相关性

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小麦面筋蛋白遗传特性综合评价

食品科学 2024年第11期45卷 8-15页

作者：姜兰芳毛航王雪曹勇郝建宇马小飞王敏李晓丽张定一姬虎太山西农业大学小麦研究所山西临汾041000 山西农业大学农学院山西太谷030801

本研究对44个小麦品种的19个面筋蛋白性状进行分析,运用主成分分析、相关性分析、隶属函数法和逐步回归等方法对面筋蛋白品质进行综合评价。结果表明:二硫键含量变幅为3.28~6.78μmol/g,巯基含量的变幅为13.30~16.66μmol/g。面筋蛋白... 详细信息

本研究对44个小麦品种的19个面筋蛋白性状进行分析,运用主成分分析、相关性分析、隶属函数法和逐步回归等方法对面筋蛋白品质进行综合评价。结果表明:二硫键含量变幅为3.28~6.78μmol/g,巯基含量的变幅为13.30~16.66μmol/g。面筋蛋白性状变异范围在4.74%~89.46%,其中稳定时间、粉质质量指数等变异系数较大,表明蛋白质量性状的变异潜力较丰富。主成分分析将19个蛋白性状转换为3个综合因子,贡献率分别为40.80%、19.86%和15.88%,累计贡献率达到76.54%,可以很好地将面筋蛋白归为质量性状、聚集性状和数量性状3类。利用隶属函数法计算面筋蛋白综合评价值(D值),主成分因子中载荷较大的12个性状的平均值与D值均呈显著正相关。通过逐步回归建立了7个性状(二硫键含量、麦谷蛋白大聚体含量、蛋白质含量、干面筋含量、面筋指数、拉伸面积和最大峰值时间)作为自变量的回归方程。面包品质评价指标与D值之间具有较好的线性关系,决定系数R2在0.5614~0.7713之间,验证了D值的准确性和可行性。结论:不同筋力小麦面筋蛋白存在较丰富的变异潜力;采用多元统计分析方法综合评价面筋蛋白品质具有可行性;面筋蛋白的量与质以及面筋网络中二硫键的含量可作为小麦品质评价和改良的关键指标。

关键词：小麦二硫键含量面筋蛋白主成分分析综合评价

基于YOLO v7-ST-ASFF的复杂果园环境下苹果成熟度检测方法

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农业机械学报 2024年第6期55卷 219-228页

作者：苗荣慧李港澳黄宗宝李志伟杜慧玲山西农业大学信息科学与工程学院太谷030801 山西农业大学农业工程学院太谷030801 山西农业大学基础部太谷030801

针对复杂果园环境下目标检测算法参数量大、鲁棒性差等问题,本文提出一种改进的YOLO v7网络模型用于苹果成熟度(未成熟、半成熟、成熟)检测。以YOLO v7为基线网络,在特征提取结构中引入窗口多头自注意力机制(Swin transformer,ST),极大... 详细信息

针对复杂果园环境下目标检测算法参数量大、鲁棒性差等问题,本文提出一种改进的YOLO v7网络模型用于苹果成熟度(未成熟、半成熟、成熟)检测。以YOLO v7为基线网络,在特征提取结构中引入窗口多头自注意力机制(Swin transformer,ST),极大地降低网络参数量与计算量;为提高模型对远景图像中小目标的检测能力,在特征融合结构中引入自适应空间特征融合(Adaptively spatial feature fusion,ASFF)模块优化Head部分,有效利用图像的浅层特征和深层特征,加强特征尺度不变性;采用WIoU(Wise intersection over union)代替原始CIoU(Complete intersection over union)损失函数,在提高检测准确率的同时加快模型收敛速度。试验结果表明,本文改进的YOLO v7-ST-ASFF模型在苹果图像测试集上的检测速度和准确率均有显著提高,不同成熟度检测精确率、召回率和平均精度均值可达92.5%、84.2%和93.6%,均优于Faster R-CNN、SSD、YOLO v3、YOLO v5、YOLO v7以及YOLO v8目标检测模型;针对多目标、单目标、顺光、逆光、远景、近景以及套袋、未套袋苹果目标的检测效果都较好;本文网络模型内存占用量为53.4MB,模型平均检测时间(Average detection time,ADT)为***,均优于其他目标检测模型。改进的YOLO v7-ST-ASFF模型能够满足复杂果园环境下苹果目标的检测,可为果蔬机器人自动化采摘提供技术支撑。

关键词：苹果成熟度检测复杂果园环境 YOLO v7 窗口多头自注意力机制 ASFF

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应用型高校“124N专业实践育人模式”探讨——以山西农业大学食品科学与工程学院为例

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教书育人（高教论坛） 2020年第12期 22-24页

作者：白锦霞程刚贾丽艳山西农业大学食品科学与工程学院

实践育人因为具有培养学生专业实践技能、社会责任感和创新创业、团结协作、人际沟通等多方面能力的特征,在全球化竞争日渐激烈与高等教育综合改革不断深化的今天,已经成为高校育人的核心环节。本文围绕实践育人过程中存在的问题,以山... 详细信息

实践育人因为具有培养学生专业实践技能、社会责任感和创新创业、团结协作、人际沟通等多方面能力的特征,在全球化竞争日渐激烈与高等教育综合改革不断深化的今天,已经成为高校育人的核心环节。本文围绕实践育人过程中存在的问题,以山西农业大学食品科学与工程学院的“124N专业实践育人模式”为例,提出了加强顶层设计、学校牵头管总、专业课教师负责实践内容、辅导员参与思想政治引领等方面的改革措施,以期对高校的实践育人工作有所启发,更好地承担起高校培养中国特色社会主义事业建设者和接班人的根本任务。

关键词：实践育人 “124N专业实践育人模式” 大学生素质提升