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基于随机森林特征优选的雪茄烟叶晾制过程含水率预测

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农业工程学报 2024年第7期40卷 343-354页

作者：邢卓冉张凯刘旭东马明刘冰洋丁松爽时雅琪安继鹏高浩杰时向东河南农业大学烟草学院/国家烟草栽培生理生化研究基地/烟草行业烟草栽培重点实验室郑州450002 湖南省烟草公司怀化市公司怀化418000 中国烟草总公司郑州烟草研究院郑州450001 安徽中烟工业责任有限公司雪茄研究所合肥230088

针对雪茄烟叶晾制过程含水率人工判断主观性强、准确度低等不足,以及对影响雪茄烟叶晾制过程含水率预测的重要表观特征尚不明确等问题,该研究基于图像特征提取以及机器学习技术实现雪茄烟叶晾制过程含水率的预测。试验以雪茄烟品种“云... 详细信息

针对雪茄烟叶晾制过程含水率人工判断主观性强、准确度低等不足,以及对影响雪茄烟叶晾制过程含水率预测的重要表观特征尚不明确等问题,该研究基于图像特征提取以及机器学习技术实现雪茄烟叶晾制过程含水率的预测。试验以雪茄烟品种“云雪2号”为试验材料,获取晾制过程的烟叶图像的颜色、轮廓、纹理以及部位四类特征并筛选出雪茄烟叶含水率预测的优选图像特征子集。在此基础上,构建了随机森林(random forest,RF)、支持向量机(support vector regression,SVR)与反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)模型,并利用遗传算法(genetic algorithm,GA)对各模型超参数进行优化,将原始图像特征集与优选图像特征集输入3个机器学习模型,构建出6种模型-特征组合方案,依据晾制时期对原始数据集进行划分,并对测试集进行预测。最终结果显示:GA-SVR模型+优选图像特征子集的组合方案在测试集上表现最优,其决定系数(coefficient of determination,r^(2))与均方误差(mean square error,MSE)分别为0.980和0.001,且运行时间最短(运行时长为0.128 s)。研究结果可为雪茄烟叶晾制过程智能化控制提供理论依据。

关键词：图像处理含水率随机森林特征优选雪茄烟叶

多年秸秆还田对植烟土壤团聚体和有机碳的影响

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中国烟草学报 2024年

作者：杨佳豪王晶孙丰陈雨露梁凯粼李向阳叶协锋河南农业大学烟草学院国家烟草栽培生理生化研究基地烟草行业烟草栽培重点实验室中国烟草云南进出口有限公司

【目的】探究豫中烟区多年秸秆还田对土壤团聚体的分布、稳定性及有机碳的影响。【方法】2021—2022年在河南农业大学郑州科教园区施肥长期定位试验田，测定不施肥（NF）、纯化肥（NPK）、纯化肥+小麦秸秆还田（NPKS）3个处理的烟株农... 详细信息

【目的】探究豫中烟区多年秸秆还田对土壤团聚体的分布、稳定性及有机碳的影响。【方法】2021—2022年在河南农业大学郑州科教园区施肥长期定位试验田，测定不施肥（NF）、纯化肥（NPK）、纯化肥+小麦秸秆还田（NPKS）3个处理的烟株农艺性状和土壤理化指标。【结果】（1）烟苗移栽后30 d，与NF、NPK处理相比较，NPKS处理烟株的株高、最大叶长、有效叶片数、最大叶面积显著提高。（2）烟苗移栽后90 d，相比NF和NPK处理，NPKS处理可显著增加表层（0～20 cm）土壤的有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量。（3）烟苗移栽后90 d，与NF和NPK处理相比，NPKS处理可显著提高表层土壤和亚表层（20～40 cm）土壤的机械性超大团聚体和水稳性超大、大团聚体含量，显著降低微团聚体的含量，同时机械性团聚体和水稳性团聚体的稳定性也显著提高。（4）多年秸秆还田增加表层土壤和亚表层土壤的有机碳含量，土壤有机碳官能团主要为酚醇类、芳烃、烯烃、多糖类以及碳水化合物类，NPKS处理较NPK处理显著提高表层土壤中芳烃类、烯烃类和碳水化合物官能团的含量，亚表层土壤各处理有机碳官能团含量无显著差异。（5）移栽后90 d，土壤碱解氮、速效钾对土壤大团聚体的形成和团聚体稳定性的提高的影响强于有机碳。【结论】多年秸秆还田不仅能促进烟株生长发育，还能提升土壤团聚体稳定性。

关键词：秸秆还田团聚体有机碳烤烟

分次施钾模式下雪茄烟根系发育、干物质累积及根组织结构动态变化

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中国土壤与肥料 2024年第3期 104-111页

作者：吴永兵袁华恩陈泳纬何正川阳苇丽赵俊杰张宇董涵赵铭钦河南农业大学烟草学院国家烟草栽培生理生化研究基地烟草行业烟草栽培重点实验室河南郑州450046 四川省烟草公司达州市公司四川达州635711

研究分次施钾对雪茄烟根系和根组织细胞生长发育、干物质累积及烟叶经济性状的影响,为本地雪茄烟生产确定适宜的施钾模式。试验设置3种施钾模式:CK(分1次施钾)、T1(分2次施钾)、T2(分3次施钾),分析不同时期烟株根系发育、干物质累积、... 详细信息

研究分次施钾对雪茄烟根系和根组织细胞生长发育、干物质累积及烟叶经济性状的影响,为本地雪茄烟生产确定适宜的施钾模式。试验设置3种施钾模式:CK(分1次施钾)、T1(分2次施钾)、T2(分3次施钾),分析不同时期烟株根系发育、干物质累积、根组织结构动态变化及发酵分级后雪茄烟叶经济性状。结果表明,各处理烟株根系活力随生育期进行均呈先升后降的趋势,干物质累积量逐渐上升,且分2、3次施钾较分1次施钾提高了烟株生育期的根系活力及中后期干物质累积量;40 d时分2、3次施钾处理根体积、根横切面积、中柱面积及导管数量较小,但分2次施钾较分1次施钾根冠比、根皮层厚度分别显著提高9.22%、38.57%;60 d后分2、3次施钾处理根体积及干物质累积量较分1次施钾显著提高,根冠比较小,80 d时T1、T2处理根横切面积、皮层厚度、中柱面积及导管数量显著高于分1次施钾,分2、3次施钾处理根、茎、叶干物质累积量较分1次施钾分别提高12.73%、14.73%、14.11%和15.78%、23.33%、17.55%。发酵分级后烟叶产值和茄衣比例均以分3次施钾处理最高,分别为6.70万元/hm^(2)和23.89%,其次为T1处理,分别为6.65万元/hm^(2)、22.88%。综上所述,分次施钾较1次施钾能够显著促进雪茄烟根系发育及干物质累积,优化根组织结构,提高烟叶经济效益,以分3次施钾效果最好,分2次施钾效果次之。

关键词：雪茄烟分次施钾根系发育干物质累积根显微组织经济性状

高碳基肥减氮施用对植烟土壤总碳、总氮和真菌群落结构的影响

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山东农业科学 2024年

作者：赵纪李航苏梦迪胡丽涛敖飞黄浪平傅春梅罗钧钊陈军华马啸张松涛中国烟草总公司重庆市公司丰都分公司河南农业大学烟草学院/烟草行业烟草栽培重点实验室

本研究采用田间试验法，在烟田土壤上以常规施肥纯氮111.0 kg·hm-2为对照(GCK)，设置高碳基肥450 kg·hm-2+减氮10%(G3)，高碳基肥750 kg·hm-2+减氮20%(G5)和高碳基肥1 050 kg·hm-2+减氮30%(G7)共4个处理，研究不同用量高碳基肥对土... 详细信息

本研究采用田间试验法，在烟田土壤上以常规施肥纯氮111.0 kg·hm-2为对照(GCK)，设置高碳基肥450 kg·hm-2+减氮10%(G3)，高碳基肥750 kg·hm-2+减氮20%(G5)和高碳基肥1 050 kg·hm-2+减氮30%(G7)共4个处理，研究不同用量高碳基肥对土壤总碳、总氮含量的影响，并采用ITS测序技术分析了土壤真菌群落结构及其与土壤总碳和总氮的关系。结果表明：(1)高碳基肥减氮施用处理G7提高土壤总碳含量和碳氮比(移栽后60、90 d)，降低土壤总氮含量(移栽后60、90 d)。(2)高碳基肥减氮施用处理G3显著提高真菌丰富度(移栽后30、90 d)。(3)高碳基肥减氮施用改变了真菌的群落结构，在门水平上提高了接合菌门(Zygomycota)的相对丰度(移栽后60 d)，降低了子囊菌门(Ascomycota)相对丰度；在属水平上提高了木霉属(Trichoderma)相对丰度，降低了镰刀菌属(Fusarium)相对丰度(移栽后60 d)。(4)高碳基肥减氮施用通过影响土壤总碳、总氮含量和碳氮比改变真菌多样性和群落结构。本试验条件下每公顷施用高碳基肥1 050 kg+纯氮77.7 kg(G7)对土壤总碳、总氮和真菌群落结构影响较好。

关键词：高碳基肥减氮施用真菌群落结构植烟土壤

促根剂对重庆烤烟根系发育和上部叶产量及质量的影响

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烟草科技 2024年第4期57卷 61-67页

作者：华仲臣李学芹张振肖庆礼张帅王静符云鹏姚鹏伟河南农业大学烟草学院国家烟草栽培生理生化研究基地烟草行业烟草栽培重点实验室郑州450046 广东深圳烟草工业有限责任公司广东深圳518110 重庆中烟工业有限责任公司重庆400060 重庆市烟草公司酉阳分公司重庆409800

为揭示施用不同促根剂对烤烟生长发育和品质的影响机制,以常规不施用促根剂为对照(CK),设置了施用益微元有机水溶肥料(T1)、矿源黄腐酸钾(T2)、炭吸附聚谷氨酸(T3)和福根多促根剂(T4)对烟株根系生长发育及上部烟叶产量及质量的影响试验... 详细信息

为揭示施用不同促根剂对烤烟生长发育和品质的影响机制,以常规不施用促根剂为对照(CK),设置了施用益微元有机水溶肥料(T1)、矿源黄腐酸钾(T2)、炭吸附聚谷氨酸(T3)和福根多促根剂(T4)对烟株根系生长发育及上部烟叶产量及质量的影响试验。结果表明,与CK相比,施用促根剂处理的烟株第一、二和三模块根系体积分别增加75.2%~120.5%、50.4%~75.0%和50.2%~96.5%;第一和二模块根系活力也明显增加;T1、T2和T3处理的上部叶叶绿素相对含量(SPAD)值提高,成熟期上部叶SPAD值日平均变化速率降低;施用促根剂的处理烤后上部烟叶总糖含量提高,T2和T3处理的烟叶烟碱含量显著降低;施用促根剂处理的烟叶产量、产值和净增收益分别提高3.7%~7.2%、6.8%~10.6%和1644.0~4558.5元/hm^(2),其中T3处理增幅最大。因此,在重庆烟区施用炭吸附聚谷氨酸促根剂可促进烟株根系发育,提高根系活力,改善上部叶耐熟性,提高烟叶品质。

关键词：重庆烟区烤烟促根剂根系上部叶耐熟性

不同垄高下雪茄烟根组织结构及根系与地上部生长动态变化

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作物杂志 2024年第3期 148-155页

作者：吴永兵袁华恩张瑛陈泳纬阳苇丽何正川赵铭钦河南农业大学烟草学院/国家烟草栽培生理生化研究基地/烟草行业烟草栽培重点实验室河南郑州450046 四川省烟草公司达州市公司四川达州635711

研究垄高对雪茄烟根组织结构、根系与地上部生长动态变化的影响,结合调制后烟叶经济性状,为四川达州雪茄烟区选择适宜的垄高。采用随机区组试验,以川雪1号为试验材料,设置3个垄高水平,分别为高垄(HR,35 cm)、中垄(MR,30 cm)、低垄(SR,25... 详细信息

研究垄高对雪茄烟根组织结构、根系与地上部生长动态变化的影响,结合调制后烟叶经济性状,为四川达州雪茄烟区选择适宜的垄高。采用随机区组试验,以川雪1号为试验材料,设置3个垄高水平,分别为高垄(HR,35 cm)、中垄(MR,30 cm)、低垄(SR,25 cm),分析各时期根组织结构、根系发育、地上部生长的变化规律及调制后烟叶经济性状。结果表明,雪茄烟生长过程中根组织细胞逐渐发育成熟,根系与地上部生长呈渐升趋势,且存在极显著正相关关系;HR较SR处理提高了根横切面积、中柱面积及导管数量,HR和MR处理提高了整个生育期的根系活力,提高了生长前期的根冠比,为地上部生长提供物质基础;HR和MR处理显著促进了生长中后期根系及地上部生长,提高了调制后烟叶经济效益。综上,在达州雪茄烟区高垄和中垄处理能够优化根组织结构,显著促进雪茄烟根系及地上部发育,提高烟叶经济效益。

关键词：雪茄烟垄高根显微结构根系发育地上部生长经济性状

钾肥用量和追肥时期对抗黑胫病红花大金元烟叶化学成分及产量和质量的影响

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作物杂志 2024年第3期 133-140页

作者：夏玉兰王德勋赵园园范志勇李娟王阁赵志豪史宏志河南农业大学烟草学院/烟草农业减害研究中心/烟草行业烟草栽培重点实验室河南郑州450046 云南省烟草公司大理州公司云南大理671000

为探究烤烟新品种抗黑胫病红花大金元配套钾肥施用技术,以抗黑胫病红花大金元为材料,在云南大理设置钾肥用量和追肥时期田间试验,研究了不同处理对烟叶化学成分及产量和质量的影响。结果表明,相比于单次追肥,分次追施钾肥中部叶叶长增加... 详细信息

为探究烤烟新品种抗黑胫病红花大金元配套钾肥施用技术,以抗黑胫病红花大金元为材料,在云南大理设置钾肥用量和追肥时期田间试验,研究了不同处理对烟叶化学成分及产量和质量的影响。结果表明,相比于单次追肥,分次追施钾肥中部叶叶长增加3.2%~5.3%,叶宽增加6.9%~12.0%,钾、钾氯比分别增加8.0%~11.3%和13.6%~22.9%;上部叶叶长增加3.2%~5.9%,叶宽增加9.6%~10.8%,钾、钾氯比分别增加8.8%~12.1%和22.9%~41.3%;并且从经济性状来看,分次追施钾肥产量增加8.1%~14.0%,产值增加12.6%~21.8%,均价增加4.1%~6.9%,中上等烟比例增加4.4%~7.0%。综上,钾肥施用量为217.50 kg/hm^(2),于移栽后30和45 d各追50%处理烟株大田长势好,化学成分协调,感官质量及产量较好。

关键词：抗黑胫病红花大金元钾肥用量追肥时期化学成分产量质量

亚致死低温对烟草甲后代种群两性生命表参数的影响

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昆虫学报 2024年第6期67卷 788-796页

作者：李静刘晓光时向东汤清波罗诚薛芳蔡文李东亮丁松爽河南农业大学烟草学院烟草行业烟草栽培重点实验室国家烟草栽培生理生化研究基地郑州450046 河南农业大学植物保护学院河南农业大学化学生态研究所河南省害虫绿色防控国际联合实验室郑州450046 四川中烟工业有限责任公司雪茄烟技术创新中心成都610101

【目的】低温处理是我国主要储烟害虫烟草甲Lasioderma serricorne的有效控制手段之一,但是在低温条件下烟草甲的种群动态及适应机制鲜有报道。昆虫的亚致死低温效应是我们了解昆虫适应低温的有效途径。本研究通过分析亚致死低温对烟草... 详细信息

【目的】低温处理是我国主要储烟害虫烟草甲Lasioderma serricorne的有效控制手段之一,但是在低温条件下烟草甲的种群动态及适应机制鲜有报道。昆虫的亚致死低温效应是我们了解昆虫适应低温的有效途径。本研究通过分析亚致死低温对烟草甲后代生命表参数的影响,以揭示烟草甲的低温适应能力和种群发展潜力。【方法】将烟草甲末龄幼虫暴露于-20℃下若干时长,构建时间-死亡率曲线,分别计算其死亡率为10%和50%的致死时间(即LT_(10)和LT_(50));然后分别构建烟草甲末龄幼虫经-20℃低温处理LT_(10)和LT_(50)时长后存活F_(1)代种群的年龄-龄期两性生命表。【结果】-20℃低温对烟草甲末龄幼虫的亚致死时间LT_(10)和LT_(50)值分别为5.32和12.84 min。在-20℃下暴露LT_(10)和LT_(50)时长后获得的F_(1)代种群,90%以上的个体存活并能完成整个生活史,其卵-成虫总寿命、雌成虫寿命及净繁殖率(R_(0))、内禀增长率(r_(m))和周限增长率(λ)均与28℃下饲养的对照种群无显著差异。但是,与对照相比,-20℃低温处理烟草甲末龄幼虫LT_(10)和LT_(50)时长显著降低了F_(1)代卵和1龄幼虫的起始生命期望值、F_(1)代1龄幼虫历期以及幼虫阶段的繁殖值,且使F_(1)代种群的雄性比例增大。【结论】-20℃低温处理烟草甲末龄幼虫LT_(10)和LT_(50)时长能够降低F_(1)代起始生命期望值和种群繁殖率,但是其种群结构和基本生命表参数正常。结果表明,烟草甲幼虫对低温具有较好的适应性,在经历低温处理后幸存个体能够再次迅速扩繁。

关键词：烟草甲低温亚致死时间年龄-龄期生命表

外源褪黑素对不同品种雪茄烟生长和光合生理特性的影响

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中国烟草科学 2024年第4期45卷 74-82页

作者：黄港庆张友杰云菲王以慧李志侯冰清张明哲刘鹏飞时向东河南农业大学烟草学院/国家烟草栽培生理生化研究基地/烟草行业烟草栽培重点实验室郑州450046 山东中烟工业有限责任公司济南250000 河南省烟草公司西峡县分公司河南南阳474550

为探明外源褪黑素对不同品种雪茄烟生长和光合生理特性的影响,以CX80和德雪5号为试验材料,设置喷施100μmol/L褪黑素(MT)和喷施清水(CK)两个处理,研究外源褪黑素对两个雪茄烟品种光合色素、光合气体交换参数、光合作用关键酶活性、根系... 详细信息

为探明外源褪黑素对不同品种雪茄烟生长和光合生理特性的影响,以CX80和德雪5号为试验材料,设置喷施100μmol/L褪黑素(MT)和喷施清水(CK)两个处理,研究外源褪黑素对两个雪茄烟品种光合色素、光合气体交换参数、光合作用关键酶活性、根系构型参数、干物质积累量等的影响。结果表明,外源褪黑素显著提高了两个品种雪茄烟叶片的叶绿素含量、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性,CX80和德雪5号的净光合速率(Pn)分别较对照组提高26.39%和26.19%,光能利用率(LUE)分别提高31.64%和26.43%,气孔限制值(Ls)分别降低33.70%、47.79%;两个品种雪茄烟褪黑素处理的的总根长、根系表面积、根系体积、根系平均根直径、总根尖数、株高、叶面积、比根长、根冠比均不同程度提高,并且CX80的地上部和根系生物量增加比例更高,分别较对照提高24.59%和41.89%;褪黑素与品种互作效应对地下部根长、根体积、根系表面积的影响达到显著水平。综上所述,叶面喷施外源褪黑素对雪茄烟的生长发育和光合生理特性具有显著促进作用,尤其对地下部根系的生长和构型起到正向调节的作用,因此,可以通过施用外源褪黑素提高其对环境的适应能力。

关键词：褪黑素雪茄光合特性根系构型