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机器学习在微塑料识别与环境风险评估中的应用研究进展

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环境科学 2024年第2期45卷 1185-1195页

作者：白润昊范瑞琪刘琪刘勤严昌荣崔吉晓何文清中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 中国农业科学院西部农业研究中心昌吉831100

微塑料是一种新型污染物,可以在环境中长期存在并造成生态风险.目前,微塑料污染已成为全球性的重大环境问题.借助新的技术途径,提高微塑料识别的简便性和可靠性,并系统分析各类环境介质中微塑料的污染特征,明确微塑料的环境效应,对科学... 详细信息

微塑料是一种新型污染物,可以在环境中长期存在并造成生态风险.目前,微塑料污染已成为全球性的重大环境问题.借助新的技术途径,提高微塑料识别的简便性和可靠性,并系统分析各类环境介质中微塑料的污染特征,明确微塑料的环境效应,对科学准确评价微塑料污染的环境风险具有重要意义.机器学习技术通过学习和解析大量数据建立结果评估或预测模型,目前已广泛应用于微塑料领域的相关研究.机器学习的应用可以提高视觉和光谱识别微塑料的自动化程度和识别效率,为微塑料污染溯源提供方法支撑并有助于揭示微塑料的复杂环境效应机制.通过综述机器学习技术在微塑料识别与环境风险评估中的应用研究进展,概括了机器学习在上述方向的应用特点和局限性,为机器学习在相关方向的发展和应用提出建议与展望.

关键词：微塑料机器学习识别污染特征环境效应

蜡样芽孢杆菌挥发物对苹果轮纹病菌的拮抗活性

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园艺学报 2024年第6期51卷 1403-1412页

作者：覃艮红袁洪波王卓妮史冰柯范洋洋王丽张猛涂洪涛徐超侯珲中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009 河南农业大学植物保护学院郑州450009 中国农业科学院中原研究中心河南新乡453004

为了探索苹果轮纹病生物防治方法,分析了蜡样芽孢杆菌菌株G3-17挥发性有机化合物对苹果轮纹病菌的拮抗活性。平皿对扣试验显示,在前期研究基础上菌株G3-17不同浓度的挥发物均能显著抑制苹果轮纹病菌的生长。顶空固相微萃取—气相色谱—... 详细信息

为了探索苹果轮纹病生物防治方法,分析了蜡样芽孢杆菌菌株G3-17挥发性有机化合物对苹果轮纹病菌的拮抗活性。平皿对扣试验显示,在前期研究基础上菌株G3-17不同浓度的挥发物均能显著抑制苹果轮纹病菌的生长。顶空固相微萃取—气相色谱—质谱联用分析显示,菌株G3-17主要分泌6种挥发性有机化合物,其中苯甲醛对苹果轮纹病菌的抑制效果最好,在浓度为125~625μL·L^(-1)范围内抑制率为57.24%~100.00%。苯甲醛处理还能破坏苹果轮纹病菌细胞膜的完整性,并能诱导苹果果实病程相关蛋白基因(Md PR1和Md PR5)的表达。防效试验结果显示,苯甲醛处理能有效防治苹果轮纹病,在浓度为125、250和500μL·L^(-1)时的防效分别为39.80%、84.77%和90.67%。研究表明,蜡样芽孢杆菌菌株G3-17挥发物及主要成分苯甲醛对苹果轮纹病具有较好的防治潜力。

关键词：芽孢杆菌苹果轮纹病挥发性有机化合物苯甲醛生物防治

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苹果轮纹病拮抗真菌Pa2的分离与鉴定

园艺学报 2024年第5期51卷 1113-1125页

作者：史冰柯王卓妮覃艮红黄天祥王丽涂洪涛袁洪波侯珲中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009 中国农业科学院西部农业研究中心新疆昌吉831100 中国农业科学院中原研究中心河南新乡453004

为了分离和筛选对苹果轮纹病菌(Botryosphaeria dothidea)有抑制效果的拮抗真菌,通过组织分离法从苹果轮纹病抗性品种的枝条上分离出内生真菌。结果从40个分离菌株中得到5个拮抗真菌菌株,其中鉴定为砖红镰刀菌(Fusarium lateritium)的Pa... 详细信息

为了分离和筛选对苹果轮纹病菌(Botryosphaeria dothidea)有抑制效果的拮抗真菌,通过组织分离法从苹果轮纹病抗性品种的枝条上分离出内生真菌。结果从40个分离菌株中得到5个拮抗真菌菌株,其中鉴定为砖红镰刀菌(Fusarium lateritium)的Pa2菌株对苹果轮纹病的抑制效果最好,抑制率为77.49%。菌株Pa2上清液不仅可以破坏B.dothidea菌丝细胞膜,还可以诱导果实中致病相关基因MdPR1的表达。在苹果接种B.dothidea后5 d,菌株Pa2对苹果轮纹病的控制效果为63.63%。

关键词：苹果轮纹病拮抗真菌砖红镰刀菌防效

砖红镰刀菌菌株Pa2对草莓黑斑病菌的抑制活性分析

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果树学报 2024年第2期41卷 314-324页

作者：李晓倩史冰柯王卓妮覃艮红王丽涂洪涛袁洪波侯珲中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009 中国农业科学院中原研究中心河南新乡453004

【目的】探究内生真菌砖红镰刀菌(Fusarium lateritium)菌株Pa2对草莓黑斑病菌(Alternaria alternata)的抑制效果,为开发草莓黑斑病生防菌剂奠定理论基础。【方法】以草莓黑斑病为防治对象,通过菌丝生长速率法、孢子萌发法以及SYTOX绿... 详细信息

【目的】探究内生真菌砖红镰刀菌(Fusarium lateritium)菌株Pa2对草莓黑斑病菌(Alternaria alternata)的抑制效果,为开发草莓黑斑病生防菌剂奠定理论基础。【方法】以草莓黑斑病为防治对象,通过菌丝生长速率法、孢子萌发法以及SYTOX绿菁染色法分析菌株Pa2对草莓黑斑病菌的菌丝生长、孢子萌发、细胞膜通透性的影响,通过离体果实与叶片测定砖红镰刀菌菌株Pa2对草莓黑斑病菌的防治效果,初步探讨砖红镰刀菌Pa2对草莓黑斑病的抑制活性与防效。【结果】平板对峙试验表明,菌株Pa2对草莓黑斑病菌生长抑制效果达80.96%。菌株Pa2上清液不仅可以破坏菌丝细胞膜,而且对病菌菌丝生长以及孢子萌发的抑制能力随上清液浓度的升高而增强。同时,菌株Pa2能够显著抑制草莓黑斑病菌在果实与叶片上的侵染能力。【结论】砖红镰刀菌菌株Pa2对草莓黑斑病菌具有很好的抑制作用,在草莓黑斑病的生物防治方面具有潜在的应用价值。

关键词：草莓黑斑病砖红镰刀菌抑制活性防治效果

矮壮素对改善芝麻机收农艺性状的作用及其对光合生理的影响

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江苏农业科学 2024年第5期52卷 128-133页

作者：田媛李丰王东勇张鹏钰付锦州戎亚思戴晋吴寅高桐梅河南省农业科学院芝麻研究中心河南郑州450002 漯河市农业科学院河南漯河462000

为推动芝麻机械化种植技术体系的建立和完善,在田间以豫芝ND837为供试材料,研究不同矮壮素(CCC)浓度对芝麻农艺性状、光合特性及产量的影响,集成芝麻机收的有效栽培措施。采用裂区试验设计,喷施不同浓度矮壮素为主区:100 mg/L(A1)、200 ... 详细信息

为推动芝麻机械化种植技术体系的建立和完善,在田间以豫芝ND837为供试材料,研究不同矮壮素(CCC)浓度对芝麻农艺性状、光合特性及产量的影响,集成芝麻机收的有效栽培措施。采用裂区试验设计,喷施不同浓度矮壮素为主区:100 mg/L(A1)、200 mg/L(A2)、400 mg/L(A3),喷施不同次数为副区:1次(B1)、2次(B2)、3次(B3),以喷施清水为对照(CK),共10个处理。结果表明,喷施矮壮素可使芝麻株高降低2.7%~18.0%、结蒴部位高度下降5.9%~23.7%、缩短空稍尖长度及果轴长度,使株型更紧凑;提高了芝麻叶绿素含量、叶面积指数、净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))。与对照相比,喷施矮壮素还提高了芝麻单株蒴数和产量,增产幅度达1.0%~8.5%,籽粒粗蛋白含量提高了3.6%~17.6%、硬脂酸和亚油酸含量分别提高了2.2%~8.7%和0.7%~2.6%;降低了胞间CO_(2)浓度(C_(i))和籽粒粗脂肪含量。喷施浓度200 mg/L(A2)条件下,喷施2次(B2)、3次(B3)和400 mg/L(A3)条件下喷施2次(B2)处理的净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(G_(s))、叶绿素含量、叶面积指数、单株蒴数和产量显著高于对照处理,其中A3B2处理净光合速率(P_(n))、叶绿素含量、叶面积指数、单株蒴数、产量均高于其他处理,较对照增产8.5%。综合所测指标,矮壮素浓度为400 mg/L连续喷施2次处理对改善芝麻机收农艺性状、优化芝麻光合生理、促进稳产优质较为理想。

关键词：芝麻矮壮素农艺性状光合特性产量品质

镉胁迫下外源壳聚糖对小麦幼苗生理特性、抗氧化能力及镉吸收的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3649-3660页

作者：张静静焦秋娟徐正阳范丽娜姜瑛宋佳化党领李鸽子林迪柳海涛河南农业大学资源与环境学院郑州450046 河南农业大学国家小麦工程研究中心郑州450046 河南农业大学林学院郑州450046

为探究壳聚糖(CTS)缓解小麦幼苗镉(Cd)毒害的机制,通过水培试验,以百农207小麦为试验材料,研究外源壳聚糖对Cd胁迫下小麦幼苗的生理特性、抗氧化能力和Cd积累的影响,并利用偏最小二乘(PLS)回归模型定量分析幼苗各理化指标与镉积累量间... 详细信息

为探究壳聚糖(CTS)缓解小麦幼苗镉(Cd)毒害的机制,通过水培试验,以百农207小麦为试验材料,研究外源壳聚糖对Cd胁迫下小麦幼苗的生理特性、抗氧化能力和Cd积累的影响,并利用偏最小二乘(PLS)回归模型定量分析幼苗各理化指标与镉积累量间的关系.结果表明,相较于CK,10μmol·L^(-1)和25μmol·L^(-1)Cd胁迫显著抑制了小麦幼苗的叶绿素含量(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素)、光合作用和生物量的积累,使得幼苗根系变短变粗且侧根减少,同时改变了超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,增加了H_(2)O_(2)和丙二醛(MDA)的积累.镉胁迫下,外源壳聚糖使小麦幼苗茎叶和根系镉含量分别降低13.22%~21.63%和7.92%~28.32%,镉积累量分别降低5.37%~6.71%和1.91%~4.09%.不同镉水平下,外源壳聚糖使小麦根系和茎叶中H_(2)O_(2)含量显著降低了38.21%~47.46%和45.81%~55.73%,MDA含量显著降低了37.65%~48.12%和29.87%~32.51%;根系中SOD和POD含量分别提高2.78%~5.61%和13.81%~18.33%.外源壳聚糖可通过提高Cd胁迫下小麦幼苗的光合特征和抗氧化酶活性的方式,降低小麦地上部和根部的Cd含量与积累量,减轻细胞膜脂质的过氧化程度,进而缓解Cd胁迫对小麦幼苗生长的毒害作用.

关键词：壳聚糖(CTS) 镉(Cd)胁迫冬小麦生理特性抗氧化系统

豫南地区小麦品种(系)赤霉病抗性鉴定及Fhb1检测

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分子植物育种 2024年

作者：朱保磊李杰陈宏许娜丽马汉云尹志刚邹奎陈杰陈建辉石守设驻马店市农业科学院信阳市农业科学院河南省对外科技交流中心

为了研究主效抗赤霉病基因Fhb1在豫南地区的分布情况及其对赤霉病的抗性效应，选择118份在豫南地区主推小麦品种，通过单花滴注的方法对其进行赤霉病抗性鉴定，并利用特异性分子标记鉴定Fhb1在试验材料内的分布情况。结果表明，‘苏麦3... 详细信息

为了研究主效抗赤霉病基因Fhb1在豫南地区的分布情况及其对赤霉病的抗性效应，选择118份在豫南地区主推小麦品种，通过单花滴注的方法对其进行赤霉病抗性鉴定，并利用特异性分子标记鉴定Fhb1在试验材料内的分布情况。结果表明，‘苏麦3号’和‘宁麦9号’2个品种表现为抗病，‘扬麦20’等19个品种(系)表现为中抗，‘西农979’等50个品种(系)表现为中感，‘周麦27’等46个品种(系)表现为感病。‘苏麦3号’、‘豫农903S’、‘鄂麦580’等8个小麦品种(系)检测到了Fhb1基因，且含有Fhb1的品种(系)赤霉病抗性均在中感以上，有11个品种(系)虽未检测到Fhb1基因，但表现出较好的赤霉病抗性，该研究结果为豫南地区小麦赤霉病遗传改良提供了实践支撑。

关键词：小麦赤霉病接种

基于无人机影像多时相的小麦品种氮效率分类识别

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中国农业科学 2024年第9期57卷 1687-1708页

作者：臧少龙刘淋茹高越之吴珂贺利段剑钊宋晓冯伟河南农业大学农学院国家小麦工程技术研究中心河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所

【目的】探索无人机遥感在氮效率分类识别中的潜力，构建小麦品种氮效率分类方法，为氮高效品种筛选提供理论依据和技术支持。【方法】通过6个成熟期与氮效率密切相关的农学指标（产量、植株氮积累、氮素生理利用效率、植株干生物量、... 详细信息

【目的】探索无人机遥感在氮效率分类识别中的潜力，构建小麦品种氮效率分类方法，为氮高效品种筛选提供理论依据和技术支持。【方法】通过6个成熟期与氮效率密切相关的农学指标（产量、植株氮积累、氮素生理利用效率、植株干生物量、籽粒总吸氮量、N收获指数）构建主成分综合值，并对其进行K-Means聚类分析，将121个小麦品种划分为氮高效型、氮中效型和氮低效型3种类型。利用无人机遥感平台搭载多光谱相机，在小麦拔节期、孕穗期和开花期获取无人机遥感影像，并提取34种植被指数，分析植被指数与氮效率综合值的相关性；对比支持向量机（SVM）、随机森林（RF）和K最近邻（KNN）分类方法的氮效率分类模型精度，使用总体分类精度（OA）和Kappa系数比较不同生育时期下小麦品种氮效率分类识别的能力；并使用3种不同的特征集筛选方法（ReliefF算法、Boruta算法和RF-RFE算法）对优化的特征子集进行综合评价，确立适宜的小麦品种氮效率分类识别方法。【结果】随着小麦生育时期的不断推进，植被指数与氮效率综合值的相关性逐渐提高，开花期最高（r=0.502）；利用植被指数全特征集对小麦品种氮效率进行分类，对于单生育时期数据而言，以开花期的SVM模型分类效果最好（OA=77.1%,Kappa=0.591），拔节期最差（OA=65.6%,Kappa=0.406）；总体而言，多生育时期数据融合的品种氮效率分类精度高于单生育时期，其中以拔节期+孕穗期+开花期3个生育时期数据融合的SVM模型的分类效果最优（OA=80.6%,Kappa=0.669）。为减少多生育时期数据融合的特征集变量数量，比较分析RF-RFE、Boruta和ReliefF 3种算法的特征优化效果，基于RF-RFE算法得到的优化特征子集分类精度最高，其OA和Kappa系数比全特征集分类模型分别提高了4.0%和10.1%，其中，以3个生育时期数据融合的分类效果最好（OA=85.4%,Kappa=0.749）。【结论】确立6个氮效率指标—主成分分析—K-Means氮效率评价方法；RF-RFE算法有效优化多生育时期组合的特征子集数量，且获得较高的分类精度，确立基于多生育时期组合—RF-RFE—SVM技术融合的小麦品种氮效率分类模型，为小麦氮高效品种的快速准确分类鉴定提供理论依据和技术支撑。

关键词：冬小麦无人机植被指数生育时期特征筛选氮效率分类

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真空干燥花生油体的条件优化及性质表征

河南工业大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 8-16页

作者：魏松丽张丽霞孙强芦鑫靳淑秀孙晓静金璐游静黄纪念河南省农业科学院农副产品加工研究中心河南郑州450002 河南农业大学食品科学技术学院河南郑州450002

为延缓新鲜油体品质劣变,探索低温真空干燥处理对花生油体的影响,以新鲜花生油体为对照,油体表观状态和微观形态为评价指标,优化了低温真空干燥花生油体的工艺参数,在此基础上,对所得干燥花生油体的基本成分和理化性质进行了表征。结果... 详细信息

为延缓新鲜油体品质劣变,探索低温真空干燥处理对花生油体的影响,以新鲜花生油体为对照,油体表观状态和微观形态为评价指标,优化了低温真空干燥花生油体的工艺参数,在此基础上,对所得干燥花生油体的基本成分和理化性质进行了表征。结果表明:低温真空干燥花生油体的最佳条件为70℃、60 min,在此条件下,油体脱水较完全、结构完整、分散性好;真空干燥处理后,花生油体的基本成分和微观形态变化不大,乳化活性略有下降,但乳化体系稳定性增强;冻融稳定性明显下降、温度敏感性降低。因此,真空干燥花生油体的方法切实可行,且低温真空干燥处理对油体整体乳化性能产生积极影响,但制备的干燥花生油体不适宜应用于冷冻产品,更适宜应用于热处理体系。

关键词：低温真空干燥花生油体基本成分理化性质